Фильтрующая центрифуга

Техническое решение относится к устройствам для очистки дисперсных жидкостей при фильтровании в центробежном поле и может найти применение в основных процессах химической технологии, микробиологии и фармакологии, в машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности, а также при очистке сточных вод промышленных производств и коммунальных служб. Задачей предлагаемого технического решения предлагаемого технического решения является увеличение производительности за счет полной регенерации фильтровальной боковой поверхности ротора. Технический результат достигается тем, что в фильтрующей центрифуге, содержащей корпус, расположенный в нем перфорированный ротор, привод вращения ротора, патрубки подачи суспензии и слива жидкой фазы и средство для регенерации, выполненное в виде валика, имеющего форму овала, размещенное в зазоре между корпусом и боковой поверхностью ротора и закрепленное осесимметрично на валу, установленном параллельно боковой поверхности ротора и связанным с отдельным приводом, валик выполнен в виде винтовой поверхности, развернутой по его длине на 90°, образуя между поверхностью валика и боковой поверхностью ротора переменный зазор, при этом на внутренней поверхности перфорированного ротора закреплен фильтровальный материал с минимальным размером пор, выполненный из эластичных нитей.

Полезная модель относится к устройствам для очистки дисперсных жидкостей при фильтровании в центробежном поле и может найти применение в основных процессах химической технологии, микробиологии и фармакологии, в машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности, а также при очистке сточных вод промышленных производств и коммунальных служб.

В известных конструкциях фильтрующих центрифуг, состоящих из перфорированного ротора с закрепленным на его боковой поверхности фильтровальным материалом предусматривается непрерывное срезание осадка с помощью ножа, сребка, диска, шнека, поршня и т.п. с последующей транспортировкой осадка механическими средствами или сжатым воздухом (Соколов В.И. Центрифугирование. - М.: Химия, 1976, с.312-350).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится снижение производительности, так как при механическом срезании осадка в поры фильтровального материала втираются частицы тонкодисперсной фазы, уплотненной центробежной силой, что приводит к резкому возрастанию сопротивления и необходимости остановки центрифуги на регенерацию фильтровального материала.

Известна фильтрующая центрифуга, содержащая корпус, расположенный в нем перфорированный поток, привод вращения ротора, патрубки подачи суспензии и слива жидкой фазы и средство для регенерации, выполненное в виде вала валика, имеющего форму овала или многогранника, а его вал установлен параллельно боковой поверхности ротора, а вал установлен с эксцентриситетом относительно оси валика (патент РФ 2116139, В04 3/00; 15/06), 1988).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится неполная степень регенерации мелких пор перфорированного ротора из-за постоянства их размера на стадиях фильтрования и регенерации.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявленному объекту и принятым за прототип является фильтрующая центрифуга, содержащая корпус, расположенный в нем перфорированный ротор, привод вращения ротора, патрубки подачи суспензии и слива фильтрата и средство для регенерации, размещенное в зазоре между корпусом и боковой поверхностью ротора и закрепленное на валу, связанным с отдельным приводом, при этом средство для регенерации выполнено в виде валика, имеющего форму овала, а его вал установлен параллельно боковой поверхности ротора (патент РФ 2250804, В04В 15/06, 2005 г.).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность регенерации мелких пор перфорированного ротора из-за постоянства размера этих пор на стадии фильтровании и регенерации.

Техническим результатом предлагаемой конструкции фильтрующей центрифуги является увеличение производительности за счет полной регенерации фильтровальной боковой поверхности ротора.

Поставленный технический результат достигается тем, что в фильтрующей центрифуге, содержащей корпус, расположенный в нем перфорированный ротор, привод вращения ротора, патрубки подачи суспензии и слива жидкой фазы и средство для регенерации, выполненное в виде валика, имеющего форму овала, размещенное в зазоре между корпусом и боковой поверхностью ротора и закрепленное осесимметрично на валу, установленном параллельно боковой поверхности ротора и связанным с отдельным приводом, валик выполнен в виде винтовой поверхности, развернутой по его длине на 90°, образуя между поверхностью валика и боковой поверхностью ротора переменный зазор, при этом на внутренней поверхности перфорированного ротора закреплен фильтровальный материал с минимальным размером пор, выполненный из эластичных нитей.

Закрепление фильтровального материала на боковой поверхности перфорированного ротора позволяет улавливать дисперсную фазу в порах этого фильтровального материала, что позволяет увеличить размеры отверстий, образующих перфорацию в роторе и отказаться от сложной технологической операции - регенерации пор этих перфораций ротора.

Выполнение фильтровального материала из эластичных нитей с минимальным размером пор (из спандекса или резины), имеющего предельно плотную структуру, позволяет в режиме центробежного фильтрования улавливать в порах частицы самых тонких фракций в суспензии.

В режиме локальной регенерации, там, где от вращающегося валика в зоне минимального зазора между его боковой поверхностью и боковой поверхностью ротора создается высокое пульсирующее противодавление, поры эластичного фильтровального материала увеличивают свои размеры и уловленные в них частицы легко выдавливаются внутрь потока.

Все вышесказанное приводит к полной регенерации пор фильтровального материала, что увеличивает производительность центрифуги. Кроме того, предельно плотная структура фильтровального материала, выполненного из эластичных нитей, позволяет в режиме фильтрования улавливать самые тонкие частицы суспензий, что увеличивает качество фильтрата, а в режиме регенерации обратный локальный поток фильтрата в зоне пульсирующего противодавления разрушает осадок накопленных частиц, образующийся на поверхности фильтровального материала, что облегчает их удаление из ротора.

На фиг.1 представлен общий вид конструкции фильтрующей центрифуги. На фиг.2 - разрез в зоне локальной регенерации пор фильтровального материала.

Фильтрующая центрифуга содержит корпус 1, расположенный в нем перфорированный ротор 2, привод вращения ротора 3, патрубки 4 и 5 подачи исходной суспензии и слива фильтрата, средство для регенерации боковой поверхности ротора 2 в виде валика 6, установленного на валу 7, параллельно боковой поверхности ротора 2. Валик 6 с валом 7 размещены в зазоре между боковой поверхностью ротора 2 и корпуса 1. При этом валик выполнен в виде винтовой поверхности, развернутой по его длине на 90°, с образованием между поверхностью валика и боковой поверхностью ротора переменного зазора. Вал 7 связан с отдельным приводом вращения 8. Внутри перфорированного ротора 2 на его боковой поверхности закреплен фильтровальный материал 9, выполненный из эластичных нитей и имеющий предельно плотную структуру с минимальным размером пор.

Фильтрующая центрифуга работает следующим образом.

Приводы 3 и 8 приводят во вращение ротор 2 и валик 6. По патрубку 4 подается исходная суспензия, которая под действием центробежного поля равномерно распределяется внутри ротора 2 по поверхности фильтровального материала 9.

Под действием центробежного давления жидкая фаза фильтруется через предельно плотную структуру фильтровального материала 9 с минимальным размером пор. Тонкие частицы суспензии улавливаются этими порами, а сверху на поверхности фильтровального материала образуется слой осадка из средних и крупных частиц.

Попадая в зону локальной регенерации, которая периодически охватывает все точки фильтровального материала 9 и возникает в момент минимального зазора между поверхностями валика 6 и ротора 2 под действием эффектов гидроклина и гидроудара при пульсациях противодавления в этом зазоре эластичные нити фильтровального материала 9 растягиваются, при этом размер пор увеличивается и уловленные мелкие частицы противодавлением выносятся внутрь ротора, а гидроудар разрушает образовавшийся осадок, частицы которого удаляются из ротора без контакта и повреждения нитей фильтровального материала 9.

Таким образом, предлагаемая конструкция фильтрующей центрифуги позволяет увеличить производительность за счет применения фильтровального материала из эластичных нитей, имеющего предельно плотную структуру и минимальный размер пор в режиме центробежного фильтрования и увеличенный размер пор при растяжении нитей в режиме локальной регенерации при создании противодавления и гидроудара от работы средства регенерации. Кроме того, предельно плотная структура фильтровального материала с минимальным размером пор позволяет улавливать тонкие фракции частиц суспензий, что увеличивает качество фильтрата, а обратный поток фильтрата, образующийся в режиме локальной регенерации при создании противодавления и гидроудара не только выбивает уловленные частицы из увеличенных пор фильтровального материала, но и разрушает осадок, что облегчает удаление частиц из ротора и увеличивает производительность.

Фильтрующая центрифуга, содержащая корпус, расположенный в нем перфорированный ротор, привод вращения ротора, патрубки подачи суспензии и слива жидкой фазы и средство для регенерации, выполненное в виде валика, имеющего форму овала, размещенное в зазоре между корпусом и боковой поверхностью ротора и закрепленное осесимметрично на валу, установленном параллельно боковой поверхности ротора и связанным с отдельным приводом, при этом валик выполнен в виде винтовой поверхности, развернутой по его длине на 90°, с образованием между поверхностью валика и боковой поверхностью ротора переменного зазора, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности ротора закреплен фильтровальный материал с минимальным размером пор, выполненный из эластичных нитей.