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.
Устройство для разделения суспензий в тонкой пленке, содержащее ротор в виде тела вращения, корпус со сборниками твердой и жидкой фракций, питатель, кольцевая фильтрующая перегородка, расположенная с зазором вокруг ротора, отличающееся тем, что ротор имеет соосно расположенный выступ цилиндрической формы, боковая поверхность которого плавно сопряжена с верхней торцевой поверхностью усеченной конической части ротора, причем сборники твердой фракции установлены с возможностью вертикального перемещения по направляющим, закрепленным диаметрально на цилиндрической поверхности корпуса, а кольцевые фильтрующие перегородки неподвижно закреплены на сборниках твердой фракции.
Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является увеличение производительности устройства, ведущее к увеличению КПД установки в целом.
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 кратерообразкого 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, ведущее к увеличению КПД установки в целом.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для разделения суспензий в тонкой пленке, содержащее ротор в виде тела вращения, корпус со сборниками твердой и жидкой фракций, питатель, кольцевая фильтрующая перегородка, расположенная с зазором вокруг ротора, причем ротор имеет соосно расположенный выступ цилиндрической формы, боковая поверхность которого плавно сопряжена с верхней торцевой поверхностью усеченной конической части ротора, при этом сборники твердой фракции установлены с возможностью вертикального перемещения по направляющим, закрепленным диаметрально на
цилиндрической поверхности корпуса, а кольцевые фильтрующие перегородки неподвижно закреплены на сборниках твердой фракции.
Суспензия подводится через сопло на усеченную коническую часть вращающегося ротора. При падении струи вязкой жидкости, слой жидкости, 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, высота которого по мере удаления от оси падающей струи уменьшается. 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 пленки жидкости. И на некотором расстоянии от оси пограничный слой достигает поверхности пленки жидкости. В этом сечении количество жидкости, протекающей внутри пограничного слоя в радиальном направлении равно количеству жидкости, падающей на поверхность ротора, а значит, появилась возможность подавать больше суспензии в используемый аппарат, за счет быстрого образования пленки жидкости. 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, чем и достигается увеличение КПД установки в целом.
На Фиг.1 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 расположенной над ним. Под
усеченной конической частью ротора находится сборник жидкой фракции 8. Вдоль образующей усеченной конической части ротора установлены сборники твердой фракции 9, в основании которых встроены кольцевые фильтрующие перегородки 10, 11 - для каждого размера твердых частиц различная. Причем под кольцевой фильтрующей перегородкой 10 расположен сборник жидкой фракции 12, отводящий ее в сборник жидкой фракции 8. Положение сборников твердой фракции 9 регулируется с возможностью их вертикального перемещения по направляющим 13, 14, закрепленным диаметрально на цилиндрической поверхности корпуса 15. Ротор вращается от электродвигателя 16 за счет ременной передачи 17. Питатель 7 имеет выходное отверстие для выступа цилиндрической формы 2, которое герметизировано сальниковой набивкой 18, с прижимающей ее нажимной втулкой 19 при помощи двух стягивающих болтов 20.
На фиг.2 изображен вид сверху, здесь показан вал ротора 1 с выступом цилиндрической формы 2, закрепленный в подшипнике 3 на опоре вращения 5 и вход на питатель 7, а также цилиндрический корпус 15 с направляющими 13, 14.
Таким образом, исходная суспензия, непрерывно поступающая через питатель 7 на вращающийся ротор 1, закрепленный в подшипниках 3, 4, растекается тонкой пленкой по его наружной поверхности в начале с выступа цилиндрической формы 2, положение которого фиксируется опорой вращения 5, и затем к периферии и, достигнув кромки ротора, сбрасывается в сборник жидкой фракции 8. 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 пленки жидкости. Твердые частицы под действием центробежных сил инерции выплывают к поверхности пленки и, преодолев силы поверхностного натяжения жидкости, вылетают из пленки и собираются в сборниках твердой фракции 9, где в основаниях встроены
кольцевые фильтрующие перегородки 10, 11 - для каждого размера частиц разная. Причем под перегородкой 10 расположен сборник жидкой фракции 12, отводящий ее в сборник жидкой фракции 8. В процессе работы можно корректировать положение сборников твердой фракции 9 с помощью направляющих 13, 14, расположенных на цилиндрическом корпусе 15, в зависимости от расхода подаваемой суспензии. Ротор вращается от электродвигателя 16 за счет ременной передачи 17. При возможной утечки суспензии через сальниковое уплотнение 18 (для защиты от попадания на подшипник), последнее прижимается нажимной втулкой 19 при помощи двух стягивающих болтов 20.
Предлагаемая конструкция устройства для разделения позволяет увеличить производительность установки.
Устройство для разделения суспензий в тонкой пленке, содержащее ротор в виде тела вращения, корпус со сборниками твердой и жидкой фракций, питатель, кольцевую фильтрующую перегородку, расположенную с зазором вокруг ротора, отличающееся тем, что ротор имеет соосно расположенный выступ цилиндрической формы, боковая поверхность которого плавно сопряжена с верхней торцевой поверхностью усеченной конической части ротора, причем сборники твердой фракции установлены с возможностью вертикального перемещения по направляющим, закрепленным диаметрально на цилиндрической поверхности корпуса, а кольцевые фильтрующие перегородки неподвижно закреплены на сборниках твердой фракции.
