СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ОСАДИТЕЛЬНОГО ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF CONTINUOUS SEDIMENTATION CENTRIFUGING AND DEVICE TO THIS END

Изобретение относится к разделению суспензий под действием центробежных сил и может быть использовано в металлургии, химии и других отраслях промышленности, технологиях обезвоживания жидких тонкодисперсных суспензий.
Известен способ непрерывного осадительного центрифугирования, реализуемый в устройстве - осадительной центрифуге со шнековой выгрузкой из конического ротора (Соколов В.И. Современные промышленные центрифуги. М.: МАШГИЗ,  1961, стр.291-296) /1/.
Сущность известного способа заключается в том, что центрифугирование осуществляется в коническом роторе, где осадок скапливается на внутренней поверхности конуса и движение осадка к выгрузке осуществляется шнеком вдоль образующей ротора, перпендикулярно вектору центробежных сил, поэтому эффективность обезвоживания осадка в зоне осушки значительно снижена. Движение осадка осуществляется за счет разности скорости вращения самого ротора и шнека, перемещающего осадок в сторону выгрузки. При этом шнек оказывает перемешивающее действие на осадок в роторе, что также является фактором, снижающим эффективность центрифугирования. Таким образом, ради непрерывной выгрузки осадка в «жертву» приносится эффективность центрифугирования.
Известно устройство для реализации заявленного способа, выполненное в виде осадительной центрифуги со шнековой выгрузкой /1/. Центрифуга содержит глухой конической ротор, внутри которого расположен барабан, несущий спиральный шнек. Скорости вращения ротора и шнека незначительно отличаются, вследствие чего шнек транспортирует образующийся осадок вдоль ротора. На боковой поверхности ротора в узкойего части расположены окна для выгрузки осадка. Незатопленный водой участок с узкой стороны конического ротора обеспечивает зону осушки осадка.
Факторами, снижающими эффективность работы этих центрифуг, являются следующие:
1. Отставание жидкости, поступающей в ротор от его вращения, что снижает действие центробежного поля.
2. Отсутствие фиксации мелких частиц, осаждающихся на стенку ротора, что приводит к взвешиванию частиц в жидкости.
3. Образование вихревых зон при движении жидкости в роторе, что ухудшает условия осаждения твердой фазы в суспензии.
4. Перемешивающее действие шнеков в роторе за счет их относительной скорости.
Для устранения перечисленных недостатков предложен способ непрерывного осадительного центрифугирования, включающий непрерывный процесс подачи суспензии в центрифугу и отвода фугата и осадка посредством шнекового транспортера, суспензию подают в радиальный стакан, а осадок со дна стакана перемещают навстречу вектору центробежных сил по оси стакана к центру его вращения, транспортируя осадок шнековым транспортером по каналу (рубашке), погруженному в стакан.
Устройство для реализации заявленного способа выполнено следующим образом. Осадительный ротор выполнен в виде вертикального цилиндра, соединенного по меньшей мере с двумя осадительными, расположенными симметрично на перпендикулярной ему оси стаканами. Внутри каждого стакана по его оси установлен шнековый транспортер, помещенный в цилиндрическую рубашку, один конец которой выполнен с возможностью помещения в осадок, а другой - соединенным с камерой выгрузки осадка, расположенной внутри ротора. Привод шнекового транспортера размещен в камере выгрузки осадка и выполнен в виде конических пар, образованных с неподвижной, центрально расположенной конической шестерней.
Конструктивное решение осадительного ротора в виде вертикального цилиндра, соединенного с радиальными осадительными стаканами, позволяет устранить отставание жидкости (суспензии), поступающей в ротор от его вращения, что повышает эффективность центрифугирования. Осаждение суспензии в стакане обеспечивает фиксацию мелких частиц, осаждающихся на стенку днища стакана, что предотвращает перемешивание и взвешивание частиц в жидкости. Зона забора осадка отделена от осветленной жидкости.
Помещение шнекового транспортера в рубашку, один конец которой помещен в осадок в стакане, а другой - соединен с камерой выгрузки осадка, расположенной внутри ротора, позволяет, не возмущая поступающую суспензию, непрерывно выводить осадок со дна осадительного стакана в камеру выгрузки в направлении центра ротора. При этом выполнение осадительного стакана цилиндрическо-коническим обеспечивает высокую эффективность выгрузки осадка. То что шнек вращается не в зоне осаждения, а в отдельной рубашке, исключает перемешивающее действие шнекового транспортера. Кроме того, движение осадка в рубашке выше уровня жидкости в роторе и стакане обеспечивает дополнительное обезвоживание осадка. В зависимости от желаемой степени обезвоживания длину этой зоны можно регулировать.
Выполнение привода шнековых транспортеров от вращения ротора с использованием конических пар позволяет обеспечить автомодельность процесса, т.е. работу агрегата от одной кнопки без отдельной системы автоматизации.
Снабжение стаканов скиммерным устройством, размещенным напротив окон для отвода фугата после осветления, позволяет повысить степень осветления фугата и эффективности осаждения твердых частиц.
Новый технический результат, достигаемый изобретением, заключается в создании надежной и простой конструкции центрифуги свысокой эффективностью осаждения твердых частиц, обусловленной новым способом центрифугирования.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где представлен общий вид устройства в разрезе. Осадительная центрифуга содержит корпус 1, выполняющий одновременно функцию сборника фугата, цилиндрический осадительный ротор 2 с осадительными радиальными стаканами 3, цилиндрическо-конической или любой другой формы. Внутри стаканов по оси установлен шнековый транспортер 4 в цилиндрической рубашке 5, один конец которой выполнен с возможностью помещения в осадок, а другой - соединенным с камерой 6 выгрузки осадка, расположенной внутри ротора 2. Привод 7 шнекового транспортера 4, размещенный в камере 6 выгрузки осадка, кинематически связан с неподвижной, центрально расположенной конической шестерней 8.
Радиальные осадительные стаканы 3 ротора 2 снабжены скиммерным устройством 9 напротив окон 10 для отвода фугата.
Осадительная центрифуга непрерывного действия работает следующим образом.
Суспензия, подаваемая в ротор 2 через кольцевое пространство, распределяется по радиально расположенным осадительным стаканам 3, где под действием центробежных сил происходит процесс осадительного разделения жидкой и твердых фаз. Осадок со дна стакана 3 захватывается шнековым транспортером 4 и перемещается внутри рубашки шнеком к центру ротора 2 в направлении, противоположном вектору центробежных сил. Осадок, проходя зону обезвоживания, выгружается в камере 6 выгрузки, откуда под действием сил тяжести попадает в бункер. Ротор 2 и шнековые транспортеры 4 приводятся в действие одним электродвигателем, посредством кинематически связанных одной стационарной и нескольких (как минимум двух) подвижных конических пар шестерен (или специального редуктора).
Фугат осветленный, проходя через скиммерное устройство 9, через окна 10, выбрасывается во внутреннее пространство корпуса 1 и отводится через дренажное отверстие корпуса днища 1. Производительность и степень обезвоживания регулируются скоростью вращения ротора 2 и длиной зоны обезвоживания стакана 3. Осадительная центрифуга имеет достаточно простую конструкцию, надежную кинематику и высокую эффективность разделения суспензии.