ВЕРТИКАЛЬНАЯ ЦЕНТРИФУГА

Предлагаемое техническое решение относится к области очистки в фильтрующих центрифугах и может найти применение в химической, нефтехимической, атомной, микробиологической, а также в экологических процессах очистки сточных вод.
Известна фильтрующая центрифуга, включающая перфорированный ротор с крышкой и днищем, закрепленным на валу, кожух с крышкой и днищем, блокировочный механизм, три опорной колонны с пружинами, расположенные в горизонтальной плоскости под углом 120° одна относительно другой, электродвигатель, обеспечивающий вращение перфорированного ротора через шкивы, подшипники, в которых крепится вал и установленных на днище кожуха (П. м. 177265 РФ, МПК В04В 3/00, В04В 5/10, B01D63/16, В04В 9/14, 2018).
К причинам, препятствующим достижения заданного технического результата относится вертикальное колебание больших масс, вызывающих потерю герметичности сварных швов и разъемных узлов из-за ослабления крепежных соединений (болтов с гайками), что требует периодической остановки работы и ремонта, это снижает время основной работы и в целом производительность.
Известна фильтрующая центрифуга, включающая конический фильтрующий ротор, жестко связанный с полым валом, приводится во вращение электродвигателем, два зубчатых колеса, которые находятся в постоянном зацеплении с неподвижной шестерней, укрепленной на стойке, грузы расположенные на зубчатых колесах (авт.св. №139616 СССР, 1960).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся большие динамические нагрузки при круговых колебаниях не только ротора центрифуги, но и зубчатых колес с грузами, которые приводят к потери герметичности сварных швов и разъемных соединений, то снижает производительность из-за необходимости периодической остановки, осмотра и ремонта.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявленному объекту и принятому за прототип относится вертикальная подвесная центрифуга, состоящая из вибратора, выполненного в виде установленного на нижнем конце веретена стакана, по внутренней стенке которого перекатывается ролик, насаженный на гибком приводном валике, получающем вращение от двигателя, защищенного от засорения кожухом [авт. св. №97587 СССР, 1952].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относится дополнительные динамические нагрузки на ролик, гибкий приводной валик и двигатель вибратора, а также механическое взаимодействие поверхностей ролика и стакана, вызывающие износ этих поверхностей возникает необходимое в периодической остановке, осмотре и ремонте, что снижает основное время работы и производительность.
Техническим результатом заявляемой конструкции вертикальной подвесной центрифуги является повышение производительности.
Поставленный технический результат достигается тем, что в вертикальной центрифуге, состоящей из цилиндрического барабана, снабженного ситом и закрепленного на валу, соединенном с валом приводного двигателя, закрепленного на кожухе, причем вал цилиндрического барабана соединен с валом приводного двигателя пружинной муфтой, а в нижней части цилиндрического барабана и кожуха сопряженно установлены колодки, образующие клиновидный зазор между внутренней поверхностью кожуха и наружной поверхностью цилиндрического барабана и сообщающие цилиндрическому барабану крутильные колебания, при этом минимальное значение этого зазора лежит в пределах 4÷12 мм.
Соединение вала цилиндрического барабана с валом приводного двигателя пружинной муфтой позволяет накапливать упругую деформацию и затормаживать вращение ротора при минимальным зазоре между поверхностями тормозных колодок и ускорять вращение цилиндрического барабана после прохождения тормозных колодок относительно друг друга. Это приводит к крутильным колебаниям ротора, тиксотропному разжижению структурированных осадков, уменьшению их эффективной вязкости. Это позволяет увеличить скорость фильтрования, а значить увеличить производительность.
Уменьшение значения клиновидного зазора между свободными поверхностями ниже величины 4 мм приводит к повышенной нагрузке на торможении ротора, что может привести к поломке приводного механизма вращения ротора (перегрев ротора, поломка пружинной муфты).
Увеличение значения клиновидного зазора между свободными поверхностями выше величины 12 мм резко снижает тормозное сопротивление, что приводит к малым колебаниям скорости вращения и не позволяет снизить эффективную вязкость и разрушить структуру концентрированного осадка, образующегося на внутренней поверхности ротора. В этом случае осадок перестает течь и накапливается на стенке ротора. Это приводит к необходимости периодической остановки работы центрифуги для удаления осадка, это уменьшает время основной работы центрифуги и производительность.
На фиг. 1 изображена схема в разрезе предлагаемой конструкции вертикальной центрифуги, на фиг. 2 - горизонтальное сечение А-А.
Вертикальная центрифуга состоит из вала 1, соединенного в верхней части с приводным двигателем 2, который закреплен на кожухе 3. Вал 1 приводного двигателя 2 соединен с валом 4 пружинной муфтой 5 и в нижней части вала 4 закреплен цилиндрический барабан 6 с ситом 7 для фильтрации. В нижней части цилиндрического барабана 6 и кожуха 3 сопряжено установлены колодки 8. На кожухе 3 прикреплена труба 9 для подачи фильтруемой жидкости внутри цилиндрического барабана 6, а для отвода фильтрата в нижней части центрифуги расположен патрубок с вентилем 10. На днище цилиндрического барабана 6 установлена емкость 11 для слива осадка.
Центрифуга работает следующим образом.
По трубе 9 внутри цилиндрического барабана 6 подают фильтруемую жидкость. Одновременно включают приводной двигатель 2, который вращает вал 1 с прикрепленным к нему цилиндрическим барабаном 6.
Под действием центробежной силы фильтруемая жидкость прижимается к цилиндрической стенке цилиндрического барабана 6 и фильтруется через отверстия сита 7. Так как в нижней части цилиндрического барабана 6 и кожуха 5 сопряженно установлены колодки 8, образующие клиновидный зазор между свободными поверхностями, то при вращении вала 1 этот зазор меняется, соответственно то, уменьшаясь до минимума, то возрастая до максимума. Соответственно изменяется от максимума до минимума тормозное сопротивление при вращении вала 1. За один оборот вала 1 также изменения тормозного сопротивления происходят дважды. Это тормозное сопротивление приводит к тиксотропному разжижению осадка, накапливаемого на внутренней стенке сита 7, уменьшению его эффективной вязкости и стеканию осадка на днище цилиндрического барабана 6.
Непрерывное разжижение осадка и его стекание на днище цилиндрического барабана 6 уменьшает гидравлическое сопротивление осадка, увеличивает скорость центробежной фильтрации через сито 7, что в целом приводит к росту производительности.
Таким образом, в нижней части цилиндрического барабана 6 и кожуха 5 закрепление колодок 8, образующие клиновидный зазор между свободными поверхностями, позволяет вести процесс центробежного фильтрования с непрерывным тиксотропным разжижением осадка под действием тормозного сопротивления, что приводит к увеличению скорости фильтрования, а значит и к росту производительности.