Фильтрующая центрифуга для разделения суспензий

 

О П И С А Н И Е,3,3 о,о4тз

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К llATEHTY (61) Дополнительный к цатенту— (22) Заявлено 10.04.74 (21) 1976218/2016434/23-1.

11.12.72 (23) Приоритет 101273 (32)

Р 2260461.1 (31) Р 2331202 9 (33) ФРГ (51) М. Кл.е

В 04 В 3/00

Государственный комитет

Соввтв Миннстров СССР по делам нзооретеннй и открытий (43) Опубликовано 05 06.78. Бюллетень № 21 (53) УДК

66067 57(088 8) (45) Дата опубликования описания 18.05.78

Иностранцы

Гюнтер Хульч, Курт Цеппенфельд, Петер Ниднер и Петер .Остермейер (ФРГ)

Иностранная фирма

"Краусс-Маффай АГ" (ФРГ) (Т2) Авторы изобретения (71) Заявитель (S4} ФИЛЪТРУЮЦАЯ ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ

СУСПЕНЗИИ

Изобретение относится к оборудованию для разделения жидких неоднородных систем с помощью центробежных сил, в частности к фильтрующим центрифугам.

Известна фильтрующая центрифуга для разделения суспензий, включа3ощая кожух, ротор, имеющий торцовую стенку, сито, установленное в роторе с образованием кольцевой камеры для фцльтрата, патрубок для подвода суспензии, выпускную камеру для отвода фильтрата и устройство для 10 удаления филь|рата (1) .

Однако известная центрифуга не обеспечивает достаточно Высокой II PQH3I30JJHTc JII>llocTH

Целью изобретения является повышение производительности цеитрифуги.

Поставлеп33ая цель достигается тем, что в предлагаемои фильтрующей центрифуге для разделения суспензии выпускная камера для отвода фильтрата расположена концентрично осН ротора за его торцовой стенкой и связана замкнутым соединительным каналом с кольцевой камерой для фильтрата, а устройство для удаления фильтрата распо> ложено в выпускной камере, при этом расстояние от оси ротора до замкнутого соединительного кана-чн ла в выпускной камере превытнает расстояние от оси ротора до сита.

Устройство для удаления фильтрата представляет собой центральное переливное отверстие в вы. пускной камере для отвода филь|рата и может быть выполнено в виде черпательной трубки, установленной с возможностью радиальноГо перемещения в выпускной камере для отвода фильтрата.

Кроме того, устройство для удаления фильтрата представляет собой ряд отверстий с запорными устройствами в наружной стенке выпускной камеры.

Прц этом кожух выполнен герметичным и снабжен трубопроводом, связываюцим его с компрессором.

Кольцевая камера для фильтрата связана с воздухоотсасывающим устройством и имеет обратный клапан для выпуска воздуха.

Вьп3ускная камера для отвода фильтрата снаб. жена трубой для подвода вспомогательной жидкосTH.

На фиг. 1 схематически изображена фильтрующая центрифуга для разделения суспензии, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, что на фиг. 1 с выпускной камерой, связанной замкнутым коль.

610473 цевым каналом с кольцевой камерой для фильтрата; на фиг. 3 — 7 — варианты вьп|олнения фильтрующей центрифуги с символически представленными признаками, продольный разрез; ка фиг. 8 вариант выполнения центрифуги с воздухоотсасывающим устройством; на фиг. 9 — вариант выполнения центрифути с запорным устройством и воздухоотсасывающим устройством; па фиг. 10— вариант выполнения центрифуги с воэдухоотсасывающим устройством; на фиг. 11 — вариант выполнения центрифуги с воздухоотсасывающим устройством, служащим также для отвода фильтрата; на фиг. 12 — вариант выполнения центрифуги с сифонным устройством; на фиг. 13 — вариант выполнения центрифуги с сифонным устройством и обратным клапаном; на фиг-14 и 15 — варианты выполнения центрифуги согласно фиг. 11; на фиг. 16 и 17 — варианты выполнения центрифуги согласно фиг. 9 с устройствами для удаленияфильтрата в виде жидкостных струйных насосов; на фиг. 18 — вариант выполнения центрифуги с поплавком для регулирования удаления жидкости из кольцевой камеры.

Центрифуга (фиг. 1, 2.) включает кожух 1, установленный в нем на валу 2 ротор 3 с торца вой стенкой 4, размещенное в роторе сито 5 с образованием между последним и обечайкой ротора кольцевой камеры 6 для фильтрата, патрубок

7 для подвода суспензии, выпускную камеру 8 для отвода фильтрата. 30

Выпускная камера 8 для отвода фильтрата расположена концентрично оси ротора 3 за его торцовой стенкой 4 и связана через отверстие 9 замкнутым соединительным каналом 10 с отверсп|ем )1 кольцевой камеры 6 для фильтрата.

Устройство для удаления фильтрата выполнено в виде черпательной трубки 12, расположенной в выпускной камере 8, при этом расстояние от оси ротора 3 до замкнутого соединительного канала 10 в выпускной камере 8 превышает.рас- <0 стояние от оси ротора 3 до сита 5.

На сите 5 может быть уложено фильтровальное полотно 13 для осаждения на нем осадка 14 твердого вещества.

Устройство для вывода осадка из ротора вклю-45 чает приемник 15 с исполнительным механизмом

16 и желоб 17 для отвода твердого вещества из ротора.

Выпускная камера З,для отвода фильтрата снабжена трубой 18 для подвода вспомогательной 50 жидкости и поддержания, таким образом, в ней заданного уровня жидкости.

Вспомогательная жидкость может быть подведена также с помощью черпательной трубки 12, Кожух 1 выполнен герметичным и соединен 55 трубопроводом 19 с ко мрессором (на чертеже H( показан) для возможности создания повышенного давления газа в его внутренней полости. Вал 2 снабжен герметичным уплотне|шем 20.

Це|прифуга работает следующим образом.

При норьальном давлении внутри кожуха 1 и вращающемся роторе 3 через трубу 18 поступает столько жидкости, что уровень в кольцевой камере 6 достигает фильтровального полотна 13 или устанавливается несколько выше последнего, благодаря этому весь воздух иэ кольцевой камеры

6 вытесняется, при этом конец черпательной трубки 12 отклоняется радиально внутрь ротора, Затем при помощи исполнительного механизма 16 в ротор 3 вводится суспензия, при этом фильтрат вытесняет жидкость из кольцевой камеры 6 или вместе с ней вытекает из нее до тех пор, пока во внутренней полости ротора 3 и в выпускной камере 8 не установится одинаковый уровень.

Это движение жидкосп| поддерживается тем, что при помощи черпательной трубки 12 уровень в выпускной камере 8 к началу подачи суспензии быстро изменяется так, что между выпускными и впускными отверстиями 9 и 11 образуется перепад давления, вследствие чего фильтрация ускоряется. По сравнению с внутренней полостью ротора

3 теперь в кольцевой камере 6 снаружи фильтрующего полотна 13 образуется создающее подсос разрежение, зависящее от разницы уровней жидкостей в выпускной камере 8 и в кольцевой камере 6. Это разрежение удерживается в равновесии со столбом жидкости "h". Эта разница в давлении зависит от соответствующего центробежного ускорения, от плотности жидкости и от разницы "h" уровней жидкости. Каждая порция жидкости, удаляемая из осадка 14 через сито 5 в кольцевую камеру 6, тотчас же вновь компенсируется удалением такого же количества жидкости, осуществляемого черпательной трубкой 12.

Для достижения повышенного подсоса имею.

|цейся в фильтрационном осадке 14 жидкости при нормальном давлении в кожухе 1 через трубу 18 в выпускную камеру 8, и, следовательно, в кольцевую камеру 6 подводится такое количество жид. кости, что сито 5 и фильтровальное полотно 13 пропитываются этим слоем жидкосп|. При радиально отклоненном внутрь ротора конце черпательной трубки 12 суспензия поступает в ротор до полного покрытия фильтровального полотна 13 сита 5.

Далее внутренняя полость центрифуги в начале фильтрации подвергается воздействию высокого давле||ия газа, подаваемого по трубопроводу 19 в кожух 1, Одновременно жидкость удаляется черпательной трубкой 12, при этом внутренняя полость ротора и выпускная камера 8 находится под действием высокого давления газа. Это давление обеспечивает движение жидкости через впускные и выпускные отверстия 9 и 11 в кольцевую камеру 6, которая, по-прежнему, находится под нормальным давлением. Однако при достаточно- высокой скорости вращения центрифуги сохраняется столб жидкости "h", который создает п1ютиводавление, удержива|ощее перепад давления в кольцевой камере 6 и внутри кожуха 1.

610473

В предлагаемой центрифуге можно реализовать фильтрацию с разным давлением; а также и в атмосфере инертнога газа.

По заданным значениям перепада давления, размерам и рабочим характеристикам сепаратора, свойствам жидкаати и допускаемому давлению в кожухе 1 определяются необходимые геометрические размеры винускной камеры 8, в частности, ее внутренний диаметр.

В изображенной на фиг. 3 центрифуге устройство для удаления фильтрата представляет собой центральное нереливное отверстие 21 в стенке выпускной камеры 8 для отвода фильтрата. Расстояние от кромки перелнвного отверстия 21 до оси ротора 3 превышает расстояние ат аси ротора до сита 5, но меньше, чем расстояние от оси ротора

3 до впускных отверстий 11.

В варианте выполнения центрифуги на фиг.4 заданньй уровень жидкости в выпускной камере

8 может быть установлен с помощью трубки 22, 20 при этом кромка перелнвного отверстия 21 в стенке выпускной камеры 8 расположена на таком же, примерно, расстоянии от оси ротора 3, как и сита 5.

В варианте выполнения центрифуги на фиг.5 устРойство для удаления фильтрата представляет собой ряд выполненных в стенке выпускной камеры

8 отверстий 23 с запарными устройствами в виде тяг

24, при этом отверстия могут быть расположены на 30 различных расстояниях ат оси ротора 3 и перекрыты запорным устройством выборочно в процессе вращения центрифуги.

Труба 18, установленная в вьяускнай камере

8 служит для ввода жидкости в нее и вьпесне- 35 ния воздуха из кольцевой камеры 6 в начале фильтрации.

В варианте выполнения центрифуги на фнг. 6 в выпускной камере 8. имеется запорное устройство 25 для предотвращения предварительнага сли- 40 ва жидкости до момента вытеснения воздуха из кольцевой камеры 6.

В изображенной на фиг, 7 центрифуге запорное устройство 26 соединено с выпускным отвер,стием 9 и служит для регулирования выхода жид- 45 кости в направлении стрелки 27.

Отсасывающее воздействие на осадок в этом случае также достигается за счет изменения столба жидкости, находящегося под действием центро.бежной силы. 50

В центрифуге на фиг, 8 вылускная камера примыкает к выпускным отверстиям 9, а черпательная трубка 12 установлена с возможностью Радиального перемещения, благодаря чему разностью уровней 28 и 29 жидкости в кольцевой камере 6 и выпускной камере 8 поддерживается алределенньй столб жидкости, служащий для образования разрежения в кольцевой. камере 6, при этом обеспечивается достаточное атсасьюающее воздействие на осадок 14 на сите 5.

Для воэможности осуществления оптимального отсасывающега воздействия, которому может препятствовать давление паров жидкости, в торЩо вай стенке 4. ротора выполнено отверстие 30 (ф П.

8, 9), соединенное с воздухаотсасыванщим устройством 31, при этом отверстие для отсоса воздуха может быть соединено с последним через укрепленный на торцовой стенке ротора 3 трубопровод 32 (фиг. 10)..

В центрифуге на фиг. 11 наружная стенка 33 выпускной камеры .8 соединена с кожухом 1 (на фиг. 11 не показан) и между ними установлены кольцевые ишечные уплапыния 34.

Выпускное отверстие 9 выполнена в абечай:ке 35 ротора и соединено с питающим насосом 36:

Фильтрат может быть удален с помощью пат рубка 37. В указанной центрифуге возможно регулирование отсоса жидкости из осадка при центрифугиравании и па окончании основной филь рации.

В варианте Ьыполнения центрифуги на фиг.12

s начале фильтрации кольцевая камера 6 и выпуск. ная камера 8 заполняются жидкостью до начала слива жидкости через кромку цептральнага переливнаго отверстия 21. При этом вследствие одинакавага расстояния да оси ротора сита 5 и верхней кромки перегородки 38 воздух из кольцевой камеры 6 вытесняется в направлении к центру ротора и проходит через осадок.

При образовании соответствующего столба жидкости в выпускной камере 8 происходит отсос жидкости из поласти39, при этом отсасывающее действие передается на кольцевую камеру

6 и вызывает дополнительный эффект подсоса в осадке.

О фонное устройство 40 на выходе иэ выпускной камеры 8 служит для устранения проникания в нее воздуха нз окружающей атмосферы.

В кольцевой камере 6 для фильтрата может быть установлен обратпьй .клапан 41 (фиг. 13} цля выпуска воздуха.

Центрифуга на фиг. 14, в основном, по конструкции аналогична центрифуге на фиг. 11, на з ней на наружной поверхности ротора 3 между радиальными перегородками установлены поводкавые лапап<и 42.

В этом случае в начале процесса сепарации выпускное отверстие 43 закрыто посредством запорного KJIBEEBEQ 44. При вращении ротора и кольцевой камеры под дсйствием вьпеснения воздуха через сито 5 может образовываться жидкостное кольцо, высота которого зависит ат расположения сливного отверстия 45. При открывании выпускного отверстия 43 жидкостное кольцо сокращается настолько, что па сите 5 образуется столб жидкости, величина которого да вынускнога отверстия

43 определяется центробежной силой и гидрастатическим п,адсасам.

В варианте выполненйн на фиг. !5 центрифуга работает па тому же при щипу, чта и на фиг. 14

610473

Для обеспечения меньшего жидкостного трения кольцевые перегородки 46 расположены на меньшем расстоянии одна от другой. Наряду с наличием вьп ускных отверстий 43 с запорными клапанами 44 имеются сливные отверстия 47, 5

Варианты вьпголнения воздухоотсасывающего устройства в соответствии с фиг. 16 и 17 включают жидкостно-струйные насосы 48. При этом вытекающая иэ кольцевой K3Mopbl 49 жидкос-.ь течет под давлением в сужающуюся трубку 50и из сопла 51 в виде струи переходит в полость 52,на нижнем конце которой она (фиг. 16) входит в выпускное отверстие 53 кольцевой камеры 49 и далее s выпускную камеру 54. При этом вся жидкость, текущая через выпускное отверстие 53, про- l5 ходит через насос 48. Вследствие уменьшения проходного сечения сопла 51 образуется струя, в которой жидкость имеет повышенную скорость и, следовательно, пониженное давление. Благодаря этому из полости 52 засасывается и увлекается ро окружающий воздух. Поскольку полость 52 через отверстие 55 отсоса и канал 56 соединена с кольцевой камерой 49, то находящийся в ней воздух также отса сывается.

Жидкость в трубке 50 в случае использова- д5 ния варианта на фиг. 16 является вспомогательной и подается через подводящую трубу 57, а в случае варианта на фиг. 17 она является вытека в щим из кольцевой камеры 49 фильтратом. После начала процесса центрифугирования подача вспомо- 3Q гательной жидкости (фиг. 16) может регулироваться, По окончании процесса приводится в действие водноструйный насос 48 (фиг.16), при этом уровень жидкости, в выпускной камере 54 понижается. Благодаря этому достигается то, что кольцевая 35 камера 49 большей частью заполненная воздухом, оказывается под действием разрежения, за счет которого осадок, расположенный на сите 58, высушив ается.

В центрифуге на фиг. 17 фильтрационная жид- 40 кость поступает в кольцевую камеру 49 через патрубки 59, которые выступают за поверхность стенки 60 ротора и их нижние кромки расположены ниже впускного отверстия 55 канала 61, В связи ,с этим в кольцевой камере остается воздушная 45 подушка, с помощью которой можно управлять ,процессом центрифугирования путем гидродинамического отсоса.

В центрифуге на фиг. 18 кольцевая камера соединена с внутренней полостью ротора через пат- 50 рубки 59, а с атмосферой — через дроссельное устройство 62 с коническим элементом 63, расположенным в выпускном отверстии 53 и соединенным через штангу 64 с поплавком 65. Находящийся, примерно, на уровне нижнего конца патрубков 59 55 поплавок 65 подпру>:с нен таким образом, что уста. новленная на опору 66 пружина 67 стремится открыть дроссельное устройство. На радиально по отношению к нему рааюложенпой части кольцевой камеры 49 размещен отражательныи клапан

68, который пропускает стремящуюся выйти из кольцевой камеры жидкость, но препятствует проникновепию ее в камеру 49.

В центрифуге на фиг, 18 на вращающийся ротор подается суспензия, при этом усилие пружины 67 преодолевается центробежными силами дроссельного устройства 62, которое закрывается и не позволяет жидкости выходить иэ него. Воздух, вытесняемый из кольцевой камеры, может стравливаться через обратный клапан 68. Уровень жидкости поднимается радиально, достигает кромок патрубков и затем подхватывает поплавок,а дроссельное устройство 62 открывается. Если из кольцевой камеры 49 вытекает болыпе жидкости, чем втекает, дроссельное устройство 62 вновь сразу же запирается. Таким образом, поддерживается равновесное состояние, при этом с одной стороны поддерживается закрытый в радиальном направлении столб жидкости между ситом 58 с осадком и выпускным отверстием 53 и, с другой стороны, благодаря наличию обратного клапана 68, поддерживается воздушная подушка. Воэможность под- л ржания воздушной подушки в камере снижает затраты, которые необходимы для полного удаления воздуха, В состоянии покоя центрифуги дроссельное устройство 62 открывается, и жидкость может .вытекать из кольцевой камеры 49.

Следует также отметить, что в предлагаемой центрифуге воздух может быть заменен любым другим газом.

Формула изобретения

1. Фильтрующая центрифуга для разделения суспензий, включающая кожух, ротор, имеющий торцо вую стенку, сито, установленное в роторе с образованием кольцевой камеры для филырата, патрубок для подвода суспенэии, выпускную камеру для отвода фильтрата и устройство для удаления фильтрата,о тли ча ющаяся тем,что,сцелью повышения производительности центрифуги, выпускная камера для отвода фильтрата расположена концентрично оси ротора за ToplloBQH стенкой последнего и связана замкнутым соединительным каналом с кольцевой камерой для фильтрата, а устройство для удаления фильтрата расположено в выпускной камере, при этом расстояние от оси ротора до замкнутого соединительного канала в выпускной камере превышает расстояние от оси ротора до сита.

2. Центрифуга по п. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что устройство для удаления фильтрата представляет собой центральное переливное отверстие в выпускной камере для отвода фильтрата.

3. Центрифуга по и. 1, о т л и ч а ю щ а я. с я тем, что устройство для удаления филь рэга выполнено в виде черпательной трубки, усганов610473

l0 пенно:: с возможностью радиального перемещения в выпускной камере для отвода фильтрата.

4. Центрифуга по п. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, mo устройство для удаления фильтрата представляет собой ряд выполненных в наружной стенке выпускной камеры для отвода фильтрата отверстий с запорными устройствами.

5, Центрифуга по п. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что кожух выполнен герметичным и снабжен трубопроводом, связывающим его с компрессором.

6. Центрифугапоп. 1, о тли ча юща яс я тем, что кольцевая камера для фильтрата связана с воздухоотсасывающим устройством.

7. Цснтрифугапоп. 1, о тли ча ющ а яс я тем, что в кольцевой камере для филь|рата установлен обратный клапан для выпуска воздуXB.

8. Центрифуга по и. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что выпускная камера для отвода фильтрата снабжена трубой для подвода вспомогательной жидкости.

Приоритет по пунктам: 11,12.72 по пл.1 — 5

19.06.73 по пл.6 — 8

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент ФРГ М 904999, кл. 82 В 3/02, 1956.

610473

Р

Ы

Фиг. /7

66 62$3 Мб.з

Фиг. 18 (. о став итеп А. Бра жни кона

Техрсд M левицкая Корректор ц. Тулина

Репа ктор (aMeijoaa

Заказ 2842/! Тираж 752 !1опписное

ЦНИИ!1И Государственного комитета Сонета Министров ((СР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раунккая наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, уп. Проектная, 4