УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ

Полезная модель относится к устройствам для разделения высоковязких суспензий с небольшой разностью плотностей твердой и жидкой фаз или небольшим размером частиц, причем реализуется тонкопленочное течение в центробежном поле, осуществляемым за счет вращения конической насадки в таком аппарате. Полезная модель может быть использовано в химической, пищевой, медицинской и других отраслях промышленности.
Известно устройство для разделения суспензий (а.с. 523716 СССР, МКП В04В 5/12. Опубл. 05.08.76, БИ №29), содержащее ротор с кратерообразным углублением, корпус с приемными камерами для твердой и жидкой фракций, причем стенки ротора в кратерообразном углублении выполнены перфорированными и ротор имеет кольцевую камеру для сбора и отвода жидкой фракции, расположенную вокруг кратерообразного углубления.
Недостатком этой конструкции является низкая производительность ввиду того, что в основе устройства лежит процесс фильтрации - именно это и ограничивает загрузку по количеству сырья.
Известно устройство для разделения суспензий (а.с. 543428 СССР, МКП В04В 5/12 Опубл. 25.01.77, БИ №3), содержащее установленный на валу ротор с кратерообразным углублением в центре, и расположенном в нем диском, корпус с приемными камерами для твердой и жидкой фракций и патрубок для подачи суспензии с конической тарелкой, причем на патрубке укреплена с возможностью осевого перемещения коническая тарелка, установленная с образованием кольцевой камеры между внутренними поверхностями тарелки и кратерообразного углубления и кольцевого зазора между боковой поверхностью кратерообразного углубления и кромкой тарелки.
Недостатком данной конструкции является то, что устройство применяется для разделения суспензий с определенным классом твердой фракции (одинаковые размеры, геометрической формы) и рассчитана на
узкий интервал производительности, а также в аппарате нет возможности повторно выделять жидкую фракцию в приемнике твердой фракции.
Известна конструкция, наиболее близкая к данному аппарату по технической сущности и достигаемому результату (а.с. 452363 СССР, МКП В04В 5/12 Опубл. 05.12.74, БИ №45) - устройство для разделения суспензии в тонкой пленке, содержащее ротор в виде тела вращения с кратерообразным углублением, корпус со сборниками твердой и жидкой фракции, питатель и кольцевую фильтрующую перегородку, расположенную с зазором вокруг ротора, причем устройство снабжено крышкой с приводом, установленной над ротором по его оси, а кольцевая фильтрующая перегородка укреплена на крышке и выполнена расширяющейся в сторону действия гравитационных сил.
Недостатком является низкая производительность из-за недостаточной скорости пленкообразования на торцевой поверхности усеченной конической части ротора.
Задачей является увеличение скоростных характеристик устройства при достижении необходимой равномерности распределения суспензии по самой насадке.
Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является увеличение производительности устройства.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для разделения суспензий, содержащее ротор в виде тела вращения, корпус со сборниками твердой и жидкой фракции, питатель, кольцевую фильтрующую перегородку, причем ротор имеет соосно расположенный выступ цилиндрической формы, боковая поверхность которого плавно сопряжена с верхней торцевой поверхностью усеченной конической части ротора, установленной с зазором по отношению к корпусу, при этом боковая поверхность усеченной конической части ротора имеет зазор, площадь поперечного сечения которого постоянна вдоль ее образующей, причем в
верхней части боковой поверхности корпуса имеется кольцевой канал для ввода транспортирующей жидкости в этот зазор, при этом сборники жидкой и твердой фракций выполнены за одно целое и имеют перегородку для разделения на соответствующие фракции, и установлены с возможностью их вертикального перемещения по направляющим, закрепленным неподвижно к боковой поверхности корпуса, а кольцевая фильтрующая перегородка установлена в сборнике твердой фракции для очистки транспортирующей жидкости от твердой фракции.
Суспензия подводится через питатель на усеченную коническую часть вращающегося ротора. При падении струи вязкой жидкой фракции, ее нижний слой, непосредственно прилегающий к поверхности ротора, вследствие трения его о поверхность замедляется в радиальном направлении и ускоряется в тангенциальном, то есть на верхней торцевой поверхности усеченной конической части ротора формируется пространственный пограничный слой. Поскольку передача тангенциальной скорости потоку происходит при трении о выступ ротора цилиндрической формы, то попав на торцевую поверхность усеченной конической части, суспензия уже имеет тангенциальную составляющую скорости, что ускоряет образование слоя, участвующего во вращении. И на некотором расстоянии от оси пограничный слой максимально задействован во вращательном движении. В этом сечении количество суспензии, протекающей внутри пограничного слоя в радиальном направлении равно количеству суспензии, падающей на поверхность ротора, а значит, появилась возможность подавать больше суспензии в используемый аппарат, за счет быстрого образования вращающегося слоя жидкой фракции. При этом увеличение скоростных характеристик аппарата ведет к увеличению толщины слоя суспензии, вовлекаемого во вращение. Необходимая равномерность распределения достигается движением суспензии вдоль вращающегося ротора, начиная с полости питателя, с плавно сопряженных выступа цилиндрической формы и усеченной конической части и далее. Таким образом, можно увеличить расход
суспензии в аппарат, предварительно увеличив частоту вращения ротора и внедрив корпус с поверхностью вращения, боковая поверхность которой имеет криволинейный вид, согласно чему площадь зазора между корпусом и ротором имеет постоянное значение на протяжении всей образующей конической поверхности ротора для равномерного и безотрывного течения суспензии. При этом необходимо вводить через специальный кольцевой канал в корпусе транспортирующую жидкость, движущуюся вдоль внутренней поверхности корпуса, и увлекающую с собой частицы твердой фракции, образуя новую суспензию. Причем по свойствам эта жидкость должна быть немного тяжелее, чем очищенная, для того чтобы на поверхности образовался слой, сжатый под действием центробежных сил, а также исходной суспензией к стенке корпуса. Этим и достигается увеличение производительности устройства, за счет оперирования не пленкой, а слоем жидкости, движущейся между внешней поверхностью ротора и внутренней поверхностью корпуса.
На Фиг. изображено устройство для разделения суспензии, которое включает в себя ротор 1, имеющий выступ цилиндрической формы 2. Ротор устанавливается в подшипники 3, 4, в опорах вращения 5, 6. Устройство содержит питатель 7, соосный с ротором и расположенный над ним. Корпус 8 содержит в верхней части боковой поверхности кольцевой канал 9 для ввода транспортирующей жидкости. Под нижней частью корпуса 8 расположена перегородка 10, установленная между сборниками твердой 11 и жидкой фракции 12, в свою очередь которые для возможности их вертикального перемещения закрепляются с помощью стягивающих болтов 13, 14 на направляющих 15, 16. При этом направляющие 15, 16 расположены диаметрально относительно корпуса 8 и неподвижно закреплены к его внешней боковой поверхности. В сборнике твердой фракции 11 установлена кольцевая фильтрующая перегородка 17 для отделения транспортирующей жидкости. Ротор 1 вращается за счет ременной передачи 18 от электродвигателя 19. В верхней части питателя 7 выходное отверстие для
выступа цилиндрической формы 2 герметизируется сальниковой набивкой 20, с прижимающей ее нажимной втулкой 21 при помощи двух стягивающих болтов 22, 23.
Таким образом, исходная суспензия, непрерывно поступающая через питатель 7 на вращающийся ротор 1, закрепленный в подшипниках 3, 4, растекается вдоль по его наружной поверхности в начале с выступа цилиндрической формы 2, положение которого фиксируется опорой вращения 5, и затем внутри корпуса к периферии и, достигнув кромки ротора, сбрасывается в сборник жидкой фракции 12. Поскольку передача тангенциальной скорости потоку происходит при трении о выступ цилиндрической формы 2 ротора 1, то попав на торцевую поверхность усеченной конической части, суспензия уже имеет тангенциальную составляющую скорости, что ускоряет образование вращающегося слоя жидкости. При этом увеличивается производительность установки, за счет оперирования слоем жидкости, движущегося между внешней поверхностью ротора 1 и внутренней поверхностью корпуса 8, для чего в верхней части боковой поверхности корпуса 8 через кольцевой канал 9 вводится транспортирующая жидкость, которая захватывает твердые частицы, уносимые под действием центробежных сил инерции с поверхности исходной суспензии. Далее транспортирующая жидкость сбрасывается за счет перегородки 10 в сборник твердой фракции 11, где попадая на кольцевую фильтрующую перегородку 17 частично проходит ее, оставляя сгущенную фракцию. Положение сборников твердой фракции 11 и жидкой фракции 12 с разделяющей перегородкой 10 регулируется при помощи стягивающих болтов 13, 14 на направляющих 15, 16, закрепленных неподвижно к корпусу 8. Ротор 1 вращается за счет ременной передачи 18 от электродвигателя 19. При возможности утечки суспензии через сальниковую набивку 20 (для защиты от попадания на подшипник), последняя прижимается нажимной втулкой 21 при помощи двух стягивающих болтов 22, 23.
Предлагаемая конструкция устройства для разделения позволяет увеличить производительность установки.