Модернізація центрифуги

4. Опис конструкції  та принципу дії

Пристрій являє собою шнекову центрифугу для розділення суміші на тверду фракцію, легку і важку рідкі фракції. Центрифуга містить корпус, встановлений в ньому циліндрично-конічний ротор з кришкою і вікнами для виведення твердої фракції, шнек, живильну трубу і системи відводу важкої і легкої рідких фракцій. Циліндрично-конічний ротор забезпечений центральної втулкою, на якій змонтована аксіальна вставка, що складається з рівномірно встановлених паралельно осі ротора і спрямованих у бік обертання ротора опорних лопатей. Крім цього, на зовнішніх опорних лопатях утворюють закріплений шнек, виконаний у вигляді спіральної стрічки. Дана конструкція пристрою зручна в експлуатації і підвищує якість очищення.

Винахід відноситься до обладнання для розділення сумішей на тверду фракцію, легку і важку рідкі фракції під дією відцентрової сили і може бути використане в машинобудівній, хімічній, нафто-газовій, металургійній, харчовій та інших галузях промисловості для очищення виробничих стічних вод, нафтопродуктів, змащувально-охолоджуючих і миючих технологічних рідин.

Відома закрита шнекова центрифуга для поділу на тверду фракцію, а також на легку і важку рідкі фракції, що містить циліндрично-конічний ротор, шнек для вивантаження твердої фракції через отвори в конічної частини ротора, живильну трубу і пристосування для випуску рідких фракцій через скребкову камеру і поріг зливу з регульованими пластинами.

Недоліком відомої центрифуги є низька ефективність розділення легкої та важкої рідких фракцій суміші та очищення їх від твердої фракції в роторі, необхідність зовнішніх джерел тиску для подачі суміші, що очищується в центрифугу і перекачування розділених рідких фракцій, насичення рідких

фракцій повітрям при переливу через пороги зливу, ступінчасте регулювання яких здійснюється змінними пластинами.

Метою винаходу є усунення вищевказаних недоліків.

Технічний результат винаходу - підвищення ефективності очищення і зручності експлуатації .

Технічний результат забезпечується тим, що шнекова центрифуга для розділення сумішей на тверду фракцію, легку і важку рідкі фракції, що містить корпус, встановлений в ньому циліндрично-конічний ротор з кришкою і вікнами для виведення твердої фракції, шнек, живильну трубу і системи відводу важкої і легкої рідких фракцій, забезпечена центральною втулкою, на якій змонтована аксіальна вставка, що складається з рівномірно встановлених паралельно осі ротора і спрямованих у бік обертання ротора опорних лопатей, зовні яких закріплений шнек, виконаний у вигляді спіральної стрічки. Направляючі опорних лопатей можуть бути виконані за логарифмічною спіраллю.

Для відводу легкої та важкої рідких фракцій з ротора в центрифузі над вставкою розташовані дві суміжні камери з розміщеними в них напірними дисками і порожнину для важкої рідкої фракції, причому верхня камера закрита опорною кришкою, в якій виконані отвори для повідомлення з порожниною зливу важкої рідкої фракції і встановлено пристрій для регулювання порога зливу, а на торці нижньої камери є отвори для повідомлення з центральною частиною вставки.

Пристрій для регулювання порога зливу містить пружне кільце, розташоване на опорній кришці верхньої камери в зоні її отворів, і контактуючу з ним шайбу з рівномірно розташованими на периферії отворами, через які проходять притискні болти, які взаємодіють з відповідними різьбовими отворами, виконаними в опорній кришці, причому в кришці циліндрично-конічного ротора мається співвісно з отворами в шайбі хоча б один різьбовий отвір з пробкою, а в торці корпусу центрифуги - люк для доступу до пробки і притискних болтів.

У конічній частині ротора встановлений на центральній втулці з'єднувальний патрубок з вхідними отворами, несучий крильчатку з радіальними ребрами і перфорований в зоні розташування крильчатки конус, на зовнішній поверхні якого закріплена спіральна стрічка, поєднана з шнеком вставки.

Шнековая центрифуга містить корпус 1 з кришкою 2 і підставою 3, в якому за допомогою корінних підшипників 4 і 5 встановлений циліндрично-конічний ротор 6 з вікнами 7 для виведення твердої фракції, що включає шків 8 і опорну кришку 9 з різьбою 10, закриту пробкою 11.

У циліндрично-конічному роторі 6 на підшипниках 12 і 13 встановлена ​​внутрішня частина ротора, що включає центральну втулку 14, на якій змонтована аксіальна вставка, виконана у вигляді рівномірно встановлених паралельно осі ротора і спрямованих у бік обертання опорних лопатей 15, жорстко скріплених з центральною втулкою 14, на зовнішніх утворюючих 16 закріплений шнек 17 у вигляді спіральної стрічки. Зазори 18 між лопатями 15 служать для аксіальної течії. Направляючі опорних лопатей 15 виконані за логарифмічною спіраллю.

Над вставкою розташовані дві суміжні камери: для легкої рідкої фракції 19 і для важкої рідкої фракції 20. У камері 19 встановлений напірний диск 21, а в камері 20 напірний диск 22. Напірні диски 21 і 22 служать для виведення з центрифуги під тиском очищених від твердої фракції відповідно легкої та важкої рідких фракцій. Камери 19 і 20 через торець 23 жорстко закріплені на верхніх торцях опорних лопатей 15 і торці центральної втулки 14. У нижньому торці 23 камери 19 виконані отвори 24, що зєднують камеру 19 з центральною частиною вставки. Для створення зони сушки твердої фракції, радіус розташування отворів 24 більше внутрішнього радіуса вікон 7. На зовнішній циліндричній поверхні камер 19 і 20 закріплена спіральна стрічка 25, сполучена з шнеком 17. В опорній кришці 26 верхньої камери 20 виконані отвори 27 для сполучення з порожниною 28 зливу важкої рідкої фракції.

Для плавного регулювання порога зливу важкої рідкої фракції з порожнини 28 в камеру 20 через отвори 27 на опорній кришці 26 розташований пристрій, який  складається з пружного кільця 29, шайби 30, що контактує з ним, з виконаними рівномірно по колу на периферії отворами і притискних болтів 31, що взаємодіють з відповідними різьбовими отворами в опорній кришці 26. У кришці циліндрично-конічного ротора 6 є різьбовий отвір 10 з пробкою 11, а в кришці 2 корпусу 1 центрифуги - люк 32. Через люк 32 і отвір для гвинта 10 забезпечується при знятій пробці 11 доступ ключем до болтів 31.

На нижній частині центральної втулки 14 встановлений сполучний патрубок 33 з вхідними отворами 34, несучий крильчатку з радіальними ребрами 35, і перфорований конус 36 з рівномірно розподіленими отворами 37 і закріпленої по боковій поверхні стрічкою 38. Між з'єднувальним патрубком 33, ребрами 35 і конусом 36 утворені порожнини 39 для попереднього розділення суміші, що надходить в ротор через живильну трубу 40.

Шнековая центрифуга працює таким чином.

Ротор 6 через шків 8 приводять в обертання. При цьому внутрішня частина ротора (шнек, вставка, крильчатка, камери) обертається з дещо іншою кутовою швидкістю, що забезпечується застосуванням спеціального редуктора. У ротор 6 по живильної трубі 40 подається суміш, яка через вхідні отвори 34 надходить у порожнину 39. При розкручуванні ребрами 35 до кутової швидкості ротора під впливом відцентрового поля відбувається попереднє розділення суміші на складові її компоненти: легку і важку рідкі фракції і тверду фракцію. При цьому великі частки твердої фракції через отвори 37 в перфорованому конусі 36 осідають на внутрішню поверхню ротора 6, за рахунок різниці кутових швидкостей ротора 6 і шнека 38 транспортуються до вікон 7 і вивантажуються з ротора.

З порожнин 39 суміш надходить в зазори між лопатями. При аксіальному перебігу суміші в зазорах між лопатями відбувається її остаточне розділення на складові компоненти. Під дією відцентрового поля частинки твердої фракції осідають на увігнутих поверхнях опорних лопатей 15 і потім скидаються на внутрішню поверхню циліндрично-конічного ротора, звідки шнеком 17 транспортуються до вікон 7 і вивантажуються з ротора.

Частинки легкої рідкої фракції осідають на опуклу поверхню лопатей, перетікають до центральних частин вставки і через отвори 24 переливаються в камеру 19, звідки напірним диском 21 під тиском виводяться з центрифуги.

Для мінімізації шляху осадження часток твердої та легкої рідкої фракцій у вставці напрямні лопаті 15 виконані за логарифмічної спіралі, а обертання ротора направлено в сторону угнутості лопатей.

Важка рідка фракція при перебігу через вставку очищається від частинок легкої рідкої фракції і частинок твердої фракції, надходить у порожнину 28, з якої через отвори 27 переливається в камеру 20. З камери 20 важка рідка фракція напірним диском 22 під тиском виводиться з центрифуги.

Для ефективного поділу легкої та важкої рідких фракцій, залежно від величини їх щільності і об'ємної концентрації в суміші, вибирається оптимальний радіус лінії розділу фракцій у вставці і забезпечується гідродинамічний рівновагу рідких фракцій. Це у пропонованій конструкції досягається плавним регулюванням порога зливу шляхом поджатия пружного кільця 29. Для цього після зупинки ротора через люк 32 виймається пробка 11 і ключем підтискаються або відпускаються болти 31, після чого знову закривається пробка 11.

Взаємозв'язок у роботі крильчатки 35 і напірних дисків 21 і 22 створює усередині центральної втулки 14 тиск нижче атмосферного і, як наслідок, самовсмоктування суміші, що розділяється в центрифугу, що зменшує дроблення частинок рідких фракцій і сприяє підвищенню ефективності їх розділення.

Пропонована конструкція центрифуги дозволяє проводити операцію самоусмоктування суміші, попереднє і остаточне розділення її у вставці на легку і важку рідкі фракції і тверду фракцію і безперервно під тиском відводити з центрифуги .

Залежно від фізико-хімічних характеристик компонентів суміші, їх об'ємної концентрації і необхідної якості поділу підбирається оптимальна продуктивність і режим роботи центрифуги шляхом плавного регулювання радіусу порога зливу.