РОТОР ФИЛЬТРУЮЩЕЙ ЦЕНТРИФУГИ
FILTERING CENTRIFUGE ROTOR

Изобретение относится к области разделения гетерогенных сред с использованием центрифуг с вибрационной, шнековой или инерционной выгрузкой из центрифуги твердой фазы, фильтрующая поверхность роторов которых выполнена из предпочтительно сварных щелевидных сит, и может быть применено в горнодобывающей, угольной, химической и других отраслях промышленности, где необходимо разделение жидкой и твердой фазы, причем частицы твердой фазы имеют малые размеры.
Известны витые фильтрующие роторы центрифуг, выполненные в форме усеченного конуса, сварные щелевидные сита которых образованы путем навивки на технологическую оправку проволоки трапецевидного сечения и последующего скрепления витков между собой продольными ребрами, приваренными к виткам проволоки.
Известны роторы фильтрующих центрифуг, выполненные в форме усеченного конуса, образованного из отдельных секторов сварных щелевидных сит и продольных ребер между ними, скрепленных между собой с использованием сварки.
Для известных конструкций роторов фильтрующих центрифуг характерны следующие недостатки:
- недостаточный срок службы фильтрующей поверхности ротора в местах сварочных швов между смежными секторами сварных щелевидных сит и продольными ребрами;
- увеличение влажности отделяемой твердой фазы из-за уменьшения «живого» сечения фильтрующей поверхности ротора вследствие наличия продольных ребер и сварочных швов между ними;
- проникновение частиц твердой фазы в фильтрат через не плотные соединения рабочих колосников секторов сварных щелевидных сит и продольных ребер ротора, а также из-за преждевременного износа сварных швов между этими узлами.
В частности, известна конструкция ротора фильтрующей центрифуги (SU, авторское свидетельство 1556762), содержащая каркас и закрепленное в нем сито, причем каркас выполнен из фланцев и соединяющих их продольных планок, а сито представляет собой перфорированную обечайку с продольными ребрами на наружной поверхности, соединенными с планками каркаса посредством закрепленных на них проушин.
Недостатком известной конструкции ротора фильтрующей центрифуги следует признать его малый ресурс работы, обусловленный быстрым абразивным изнашиванием сита. Хотя сито в указанной конструкции ротора и может быть заменено, все же необходимость замены сита на определенное время выводит ротор из рабочего состояния.
Известна конструкция ротора фильтрующей центрифуги (SU, авторское свидетельство 980848), содержащего колосники трапециевидного сечения, установленные с образованием щелей для прохождения жидкой фазы, причем каждый колосник снабжен уголком, расположенным у его большого основания. В предпочтительном варианте реализации конструкции ротора геометрические размеры уголков зависят от геометрических размеров колосника.
Недостатком известной конструкции следует признать незначительный ресурс эксплуатации, обусловленный истиранием внутренней поверхности колосников.
Известна конструкция ротора фильтрующей центрифуги (SU, авторское свидетельство 1701592), содержащая конусообразную обечайку, состоящую из ряда последовательно установленных с образованием ступеней сит, причем сита имеют форму подобных усеченных пирамид и размещенных таким образом, что ребра каждой вышележащей пирамиды расположены посередине боковых граней нижележащей пирамиды.
Недостатком известной конструкции ротора следует признать ее сложность, приводящую к уменьшению ресурса работы из-за ненадежности соединения ступеней сит.
Наиболее близким аналогом разработанного технического решения можно признать конструкцию ротора фильтрующей центрифуги (SU, авторское свидетельство 535107), содержащую жестко соединенные между собой сектора с планками, установленными на внутренней поверхности ротора, причем планки установлены в местах соединения секторов вдоль образующих ротора.
Основными недостатками известной конструкции ротора можно признать:
- значительное уменьшение производительности ротора ввиду повышенного сопротивления движению центрифугируемого продукта по его внутренней поверхности, возникающего из-за наличия на ней продольных планок;
- сложность изготовления конструкции ротора из-за трудоемкости шлифовки сварных швов между смежными секторами сварных щелевидных сит и продольными ребрами (по внутренней поверхности ротора) для обеспечения плотного прилегания продольных планок, необходимого для уменьшения проскока частиц центрифугируемого продукта в фильтрат;
- невозможность применения подобной конструкции ротора для наиболее распространенного типа фильтрующих центрифуг со шнековой выгрузкой центрифугированного продукта, поскольку в этом случае необходим минимальный зазор между шнеком и внутренней поверхностью ротора, причем этот зазор должен быть много меньше толщины продольных планок;
- необходимость высокоточного шлифования кромок боковых сторон секторов сварных щелевидных сит для исключения проникновения в фильтрат частиц центрифугируемого продукта.
Техническая задача, решаемая посредством настоящего технического решения, состоит в разработке усовершенствованной конструкции ротора фильтрующей центрифуги.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного технического решения, состоит в увеличении пропускной способности ротора и, соответственно, производительности фильтрующей центрифуги при одновременном уменьшении влажности центрифугируемого продукта, повышении срока службы ротора и исключении проникновения в фильтрат центрифугируемого продукта.
Для получения указанного технического результата предложено использовать ротор фильтрующий центрифуги, выполненный в виде усеченного конуса, содержащий, по меньшей мере, два сектора, предпочтительно сварных, щелевидных сит с рабочими колосниками, расположенными по направлению образующих усеченного конуса, и опорными колосниками, расположенными перпендикулярно рабочим колосникам, соединенных через продольные ребра и составляющих боковую поверхность усеченного конуса, два фланца, прикрепленных к ее торцовым сторонам, и продольные планки, прикрепленные к продольным ребрам и секторам со стороны внутренней поверхности усеченного конуса, продольные планки закреплены также с внешней стороны продольных ребер и секторов, предпочтительно сварных, щелевидных сит, при этом в боковых поверхностях продольных планок с обеих сторон по всей их длине выполнены поперечные пазы, размеры которых равны размерам концов опорных колосников смежных секторов, закрепленных в пазах продольных планок, а размер участков продольных планок между пазами перекрывает щели между крайними рабочими колосниками секторов, предпочтительно сварных щелевидных сит и продольными ребрами. Предпочтительно продольные планки совмещены с продольными ребрами и имеют поперечное сечение в виде таврового профиля. Преимущественно высота перпендикулярного элемента у таврового профиля продольных планок равна высоте опорных колосников секторов сварных щелевидных сит.
Применение в роторах фильтрующих центрифуг продольных планок в виде прямоугольных пластин, имеющих по длине на боковых сторонах пазы и устанавливаемых одновременно с внешней стороны на продольные ребра между смежными секторами сварных щелевидных сит, при этом в пазах размещены на всю их глубину концы опорных колосников, соединенных с продольными планками сваркой, в итоге обеспечивает исключение уноса частиц центрифугируемого продукта в фильтрат и более высокую производительность ротора, поскольку поверхность продольных ребер, обращенная внутрь ротора, расположена на одном уровне с внутренней стороной сварного щелевидного сита и по этой причине не оказывает сопротивления перемещению по внутренней поверхности ротора частицам центрифугируемого продукта. Одновременно увеличивается отделение влаги из центрифугируемого продукта, что снижает его остаточную влажность за счет отсутствия уменьшения «живого» сечения фильтрующей поверхности ротора.
Разработанная конструкция ротора фильтрующей центрифуги приведена на фиг.1-фиг.3, при этом использованы следующие обозначения: сектор сварного щелевидного сита 1, продольное ребро 2, продольная планка 3, опорный колосник 4, рабочий колосник 5.
Ротор фильтрующей центрифуги разработанной конструкции применительно к разделению суспензии угольного шлама используют следующим образом. Исходную суспензию подают в полость вращающегося ротора со стороны его меньшего основания. Под действием центробежной силы суспензия отбрасывается на боковую поверхность ротора. Жидкая фаза через щели в секторах 1 удаляется из ротора, а твердая фаза перемещается по внутренней стенке боковой поверхности ротора к его большему основанию и выгружается из ротора под действием составляющих центробежных сил (в инерционных центрифугах), вибрационных сил (в вибрационных центрифугах), а также шнеком (в шнековых центрифугах). Поскольку внутренняя поверхность ротора не содержит неровностей, ничто не мешает разделению суспензии и перемещению твердой фазы.
Реализация разработанной конструкции позволяет увеличить производительность фильтрующих центрифуг примерно на 10-15% при одновременном уменьшении влажности центрифугируемого продукта примерно на 1-15%, повышении срока службы ротора примерно на 20% и исключении проникновения в фильтрат центрифугируемого продукта.