Центробежный сепаратор для разделения текучих сред с разноплотными фракциями

 

Изобретение относится к области центробежного разделения разноплотных текучих сред и может быть использовано в мясных и молочных производствах для сепарирования молочных продуктов и крови, в крахмалопаточной промышленности, в производстве биовитаминных препаратов, в химической и других отраслях промышленности. Центробежный сепаратор включает кожух, установленный на валу барабан, состоящий из основания и крышки, образующих на периферии шламовое пространство, разделенное по периметру барабана перегородкой на две кольцевые зоны. В барабане размещен вставкодержатель с пакетом вставок, сопла для выгрузки разделенных тяжелых фракций и средство для отвода легкой фракции. К перегородке прикреплен кольцевой диск, внутреннее отверстие которого образует с пакетом вставок зазор, размер которого по радиусу составляет 0,1-0,5 наименьшего расстояния от пакета до перегородки. Центробежный сепаратор обеспечивает получение сгущенной тяжелой фракции с заданными свойствами и возможность достижения заданной производительности при колебании концентраций фракций. 1 ил.

Изобретение относится к области центробежного разделения разноплотных фракций текучих сред и может быть использовано в мясных и молочных производствах для сепарирования молочной сыворотки и крови, крахмалопаточной промышленности, в производстве биовитаминных концентратов, в химической и других отраслях промышленности.

Известен центробежный сепаратор для разделения разноплотных фракций текучих сред, включающий барабан с размещенным соосно внутри него пакетом сепарирующих вставок, при этом барабан имеет шламовое пространство с двумя уровнями периферийной выгрузки сгущенных тяжелых фракций, каждый из которых расположен в отдельном биконическом тороиде шламового пространства (В.И. Соколов Центрифугирование, М.: Химия, 1978, с. 253, рис. 6-7).

Недостатком сепаратора является необходимость существенного увеличения диаметрального размера барабана для создания достаточных объемов биконических тороидов шламового пространства с целью предотвращения перетекания сгущенных тяжелых фракций от одного уровня периферийной выгрузки к другому.

Ближайшим техническим решением к предложенному является центробежный сепаратор для текучих сред с разноплотными фракциями, включающий кожух, установленный на валу барабана, состоящий из основания и крышки, образующий на периферии шламовое пространство, разделенное по периметру барабана перегородкой на две кольцевых зоны, размещенный в барабане вставкодержатель с пакетом вставок, сопла для выгрузки разделенных фракций тяжелой фазы и средство для отвода легкой фракции.

Перегородка занимает в барабане существенный объем, значительно уменьшает шламовое пространство и делит его на две неизменяемые кольцевые зоны. Это ограничивает применение сепаратора и его настраивание на необходимую производительность при колебаниях концентрации фаз в исходной центрифугируемой среде, а также не предотвращает перетекание сгущенных тяжелых фракций из одной кольцевой зоны в другую.

Технический результат изобретения заключается в возможности получения сгущенных тяжелых фракций с заданными свойствами и обеспечении работы сепаратора с заданной производительностью при колебании концентраций фракций в исходной центрифугируемой среде путем регулирования проходных сечений шламового пространства, через которые происходит поступление сгущенных тяжелых фракций.

Это достигается тем, что в предложенном центробежном сепараторе, включающем кожух, установленный на валу барабан, состоящий из основания и крышки, образующих на периферии шламовое пространство, разделенное по периметру барабана на две кольцевые зоны, размещенный в барабане вставкодержатель с пакетом вставок, сопла для выгрузки разделенных тяжелых фракций и средство для отвода легкой фракции, к перегородке прикреплен кольцевой диск, внутреннее отверстие которого образует с пакетом вставок зазор, размер которого по радиусу составляет 0,1-0,5 наименьшего расстояния от пакета до перегородки.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображен продольный разрез центробежного сепаратора.

Центробежный сепаратор включает кожух 1, установленный на валу 2, барабан, состоящий из основания 3 и крышки 4, образующих на периферии шламовое пространство, которое разделено по периметру барабана перегородкой 5 на две кольцевые зоны 6 и 7. В барабане размещен вставкодержатель 8 с пакетом вставок 9. Барабан имеет сопла 10 и 11 для выгрузки разделенных фракций тяжелой фазы и средство для отвода легкой фракции. К перегородке 5 прикреплен кольцевой диск 12, внутреннее отверстие которого образует с пакетом вставок зазор А. Размер зазора составляет по радиусу 0,1-0,5 наименьшего расстояния В от пакета вставок до перегородки. Средство для отвода легкой фракции выполнено в виде камеры 13, в которой размещен неподвижный напорный диск 14.

Периферийная часть шламового пространства кольцевых зон 6 и 7 может иметь различную конфигурацию, в том числе биконическую, тороидальную, пирамидную или конусообразную с вершинами, обращенными к периферийной части барабана, и другие формы.

Величиной угла между образующей поверхности диска 12 и радиусом барабана регулируются размеры сечения двух кольцевых зон 6 и 7 шламового пространства.

Сепаратор работает следующим образом. Поток центрифугируемой среды в виде взвеси разноплотных фаз суспензии, эмульсии или газовой смеси поступает в барабан, проходит под тарелкодержателем 8 с пакетом вставок 5, приобретая угловую скорость вращения барабана, огибает пакет и движется вдоль него тонким "чулковым" слоем, постепенно затекая в зазоры между вставками. Варьирование угла конусности диска 12 изменяет соотношение проходных сечений объемов шламового пространства кольцевых зон 6 и 7, куда стекаются сгущаемые тяжелые фракции. Грубая тяжелая фракция, обладая большими инерционными силами, интенсивно осаждается в шламовом пространстве нижней кольцевой зоны 7. Более тонкая фракция, увлекаемая потоком, в основном осаждается в шламовом пространстве верхней кольцевой зоны 6.

Фракция, выделенная из потока, в пакете вставок 9 является наиболее тонкой. Она вытекает из пакета в виде струй, капель или агломератов частиц сгущенной тяжелой фракции и увлекается в нижней части пакета восходящим вдоль него интенсивным потоком центрифугируемой среды, лишь частично осаждаясь в кольцевой зоне 7. Основная ее часть осаждается в кольцевой зоне 6 вследствие ослабления здесь восходящего потока центрифугируемой среды. Легкая фракция движется к оси вращения пакета, поступает в камеру 13 и отводится напорным диском 14. При этом ее кинетическая энергия вращения преобразуется в кинетическую энергию напора отводимого потока. Грубая тяжелая фракция отводится из кольцевой зоны 7 через сопла 11, тонкая тяжелая фракция отводится из кольцевой зоны 6 через сопла 10.

Центробежный сепаратор может быть использован для разделения разноплотных фракций текучих сред различного вида, например жидкостей в виде суспензий или эмульсий со взвесью твердых частиц. Оно также может быть использовано для разделения газовых взвесей.

В предложенном сепараторе повышение эффективности сепарирования обусловливается получением тяжелых фракций с более точными характеристиками их свойств, обусловленными размерами частиц, или плотностью фракций, или степенью сгущения, а также возможностью простого регулирования этих характеристик. При этом не требуется увеличивать диаметр барабана устройства, так как вставка представляет собой тонкий диск, который не занимает существенного объема шламового пространства и позволяет простой его заменой регулировать наклон поверхности для предотвращения зависания в барабане тяжелой фракции малоподвижного осадка, а также соотношение объемов кольцевых зон шламового пространства на разных уровнях выгрузки и величину сечений, через которые происходит поступление туда сгущаемых тяжелых фракций.

Формула изобретения

Центробежный сепаратор для разделения текучих сред с разноплотными фракциями, включающий кожух, установленный на валу барабан, состоящий из основания и крышки, образующих на периферии шламовое пространство, разделенное по периметру барабана перегородкой на две кольцевые зоны, размещенный в барабане вставкодержатель с пакетом вставок, сопла для выгрузки разделенных тяжелых фракций и средство для отвода легкой фракции, отличающийся тем, что к перегородке прикреплен кольцевой диск, внутреннее отверстие которого образует с пакетом вставок зазор, размер которого по радиусу составляет 0,1 - 0,5 наименьшего расстояния от пакета до перегородки.

РИСУНКИ

Рисунок 1