Центрифуга для сгущения суспензий

1. ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ СГУЩЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ, содержащая корпус, размещенный в нем ротор, включающий днище и установленный на нем фильтрующий элемент, патрубок подвода суспензии, штуцер отвода осветленной жидкости и устройство для вывода сгущенной фазы с каналом для ее отвода, отличающаяся тем, что, с целью повышения степени сгущения суспензий, фильтрующий элемент имеет форму усеченного конуса и закреплен на днище ротора большим основанием, канал для отвода сгущенной фазы образован прикрепленным к днищу ротора диском из эластичного упругого материала и корпусом центрифуги, при этом центрифуга оснащена устройством для направленной подачи суспензии на поверхность фильтрующего элемента, состоящим из двух конусообразных обечаек с отбортовками, образующих между собой сужающуюся в направлении к фильтрующему элементу кольцевую щель, сообщенную с полостью патрубка подвода суспензии, а внутренняя поверхность корпуса и выпускной участок кольцевой щели связаны оболочкой из гибкого эластичного материала.
2. Центрифуга по п. 1, отличающаяся тем, что диск, прикрепленный к днищу ротора, выполнен с толщиной, уменьшающейся к его периферии.

Изобретение относится к центробежным устройствам для разделения суспензий и может быть использовано в микробиологической, медицинской, пищевой, химической и других отраслях промышленности.
Известна центрифуга, содержащая корпус, привод, барабан с перфорированными обечайками, установленный в опорах, штуцеры подвода суспензии и отвода осветленной жидкости.
Недостатком известной центрифуги является низкая степень сгущения суспензий из-за отсутствия устройства для его концентрирования, а также периодичность выгрузки осадка из барабана.
Ближайшим техническим решением является известная центрифуга для сгущения суспензий, содержащая корпус, размещенный в нем ротор, включающий днище и установленный на нем фильтрующий элемент, патрубок подвода суспензии, штуцер отвода осветленной жидкости и устройство для вывода сгущенной фазы с каналом для ее отвода.
Недостатком известной центрифуги (прототипа) является низкая степень сгущения суспензий из-за недостаточного подпрессовывания и уплотнения осадка. Сгущенная фаза, отбрасываемая с поверхности ротора, подтормаживается на выходе из внутренней полости центрифуги в кольцевом канале между днищем ротора и коническим кольцом. Регулирование проходного сечения канала позволяет менять его гидравлическое сопротивление и в некоторой степени тормозить выходящий из центрифуги поток сгущенной суспензии, способствуя его уплотнению. Однако добиться существенного уплотнения осадка за счет указанного эффекта не удается, т. к. во-первых, процесс торможения потока на входе в кольцевой канал характеризуется его турбулизацией, что способствует проходу вместе с твердыми частицами и жидкой фазы осадка, во-вторых, исключается возможность повторной фильтрации сгущенной фазы через фильтрующий элемент из-за отсутствия конструктивных элементов, обеспечивающих ее рециркуляцию в кольцевой полости между фильтрующим элементом и корпусом. Кроме того, механизм перемещения конического кольца с целью регулирования проходного сечения кольцевого канала достаточно сложен. Наконец, сгущение суспензий с различной концентрацией требует соответствующей регулировки величины проходного сечения кольцевого канала, что создает трудности в эксплуатации центрифуги на средах с различными характеристиками.
Целью изобретения является повышение степени сгущения суспензий.
Цель достигается тем, что в центрифуге для сгущения суспензий, содержащей корпус, размещенный в нем ротор, включающий днище и установленный на нем фильтрующий элемент, патрубок подвода суспензии, штуцер отвода осветленной жидкости и устройство для вывода сгущенной фазы с каналом для ее отвода, согласно изобретению фильтрующий элемент имеет форму усеченного конуса и закреплен на днище ротора большим основанием, канал для отвода сгущенной фазы образован прикрепленным к днищу ротора диском из эластичного упругого материала и корпусом центрифуги, при этом центрифуга оснащена устройством для направленной подачи суспензии на поверхность фильтрующего элемента, состоящим из двух конусообразных обечаек с отбортовками, образующих между собой сужающуюся в направлении к фильтрующему элементу кольцевую щель, сообщенную с полостью патрубка подвода суспензии, а внутренняя поверхность корпуса и выпускной участок кольцевой щели связаны оболочкой из гибкого эластичного материала.
Кроме того, диск, прикрепленный к днищу ротора, выполнен с толщиной, уменьшающейся к его периферии.
На чертеже показана схема центрифуги, продольный разрез.
Центрифуга содержит корпус 1, размещенный в нем ротор 2, включающий днище 3 и установленный на нем фильтрующий элемент 4, патрубок 5 подвода суспензии, штуцер 6 отвода осветленной жидкости и устройство 7 для вывода сгущенной фазы с каналом 8 для ее отвода. Фильтрующий элемент 4 имеет форму усеченного конуса и закреплен на днище 3 ротора 2 большим основанием. Канал 8 для отвода сгущенной фазы образован прикрепленным к днищу 3 ротора 2 диском 9 из эластичного упругого материала и корпусом 1 центрифуги. Центрифуга оснащена устройством 10 для направленной подачи суспензии на поверхность фильтрующего элемента 4, состоящим из двух конусообразных обечаек 11 и 12 с отбортовками, образующих между собой сужающуюся в направлении к фильтрующему элементу 4 кольцевую щель, сообщенную с полостью патрубка 5 подвода суспензии. Внутренняя поверхность корпуса 1 и выпускной участок кольцевой щели связаны оболочкой 13 из гибкого эластичного материала. Диск 9, прикрепленный к днищу 3 ротора 2,может быть выполнен с толщиной, уменьшающейся к его периферии. Вал 14 ротора 2 выполнен полым, в нижней части ротора 2 укреплен напорный диск 15, полость которого сообщена с полостью вала 14. Патрубок 5 подвода суспензии установлен в верхней части корпуса 1 тангенциально. Ротор 2 установлен на валу 14 в верхней 16 и нижней 17 подшипниковых опорах корпуса 1. Днище 3 ротора 2 имеет цапфу 18, на которой укреплено роторное кольцо 19. Соосно роторному кольцу 19 на корпусе 1 закреплен статор 20.
Центрифуга работает следующим образом.
Исходная суспензия через патрубок 5 подается тангенциально в кольцевую полость между внутренней 11 и наружной 12 коническими обечайками в верхней части корпуса 1. Ротор 2 с фильтрующим элементом 4 вращается в подшипниковых опорах 16 и 17 корпуса 1 центрифуги в электромагнитном поле статора 20, взаимодействующем с роторным кольцом 19, укрепленным на цапфе 18 днища 3. Во вращающемся потоке суспензии по мере уменьшения радиуса кольцевого канала скорость вращения увеличивается, что способствует безударному подводу суспензии к фильтрующему элементу 4.
Предварительная раскрутка обеспечивает также разделение суспензии под действием центробежных сил непосредственно после ее поступления на поверхность фильтрующего элемента 4, что позволяет достичь максимальной продолжительности процесса фильтрования суспензии при прохождении ее вдоль фильтрующего элемента. Сужение площади поперечного сечения кольцевой полости между обечайками обеспечивает увеличение продольной составляющей скорости потока суспензии в кольцевой щели, что повышает его эжектирующую способность и обеспечивает интенсивный рециркуляционный поток во внутренней полости корпуса 1.
На движущийся вдоль фильтрующего элемента 4 ротора 2 поток суспензии воздействует центробежное поле, под влиянием которого происходит ее разделение на жидкую фазу и сгущенную массу. Жидкая фаза, испытывая давление со стороны непрерывно поступающего потока суспензии, фильтруется через фильтрующий элемент 4 и проходит внутрь ротора 2. Осветленная жидкость захватывается напорным диском 15 и отводится из внутренней полости ротора 2 через его полый вал 14 и штуцер 6. Сгущенная масса отбрасывается вращающимся ротором 2 и по конической поверхности фильтрующего элемента 4 транспортируется вниз на поверхность прикрепленного к днищу 3 эластичного упругого диска 9. При этом осуществляется плавный переход сгущенной суспензии с поверхности фильтрующего элемента 4 на диск 9. В результате сгущенная масса, движущаяся к периферии диска 9, разделяется на тяжелую (твердую) и жидкую фракции. Тяжелая (твердая), отжимая своим весом эластичный диск 9, проходит через образовавшуюся кольцевую щель между ним и корпусом 1 и отводится из центрифуги по патрубку 7. Гибкий диск 9 в данном случае выполняет роль тормозящего устройства, обеспечивающего подпрессовывание и уплотнение осадка. Жидкая фракция осадка, оказавшаяся сверху на диске 9, а также неотфильтрованная суспензия, проходящая вдоль поверхности фильтрующего элемента 4, увлекаются рециркуляционным потоком, образующимся в результате эжекторного подсоса поступающей через кольцевую щель исходной суспензии. Это способствует увеличению времени нахождения суспензии в рабочей зоне центрифуги, более полному обезвоживанию среды и, следовательно, получению более сгущенного осадка. Эластичная обечайка 13, создающая плавный, без застойных зон профиль, способствует образованию интенсивного рециркуляционного контура с низким гидравлическим сопротивлением, что обеспечивает высокую степень фильтрования обрабатываемой суспензии. Конструкция центрифуги, включающая гибкие эластичные элементы (диск 9, обечайка 13), обеспечивает возможность ее применения для сгущения суспензий с различными концентрациями. Гибкие элементы внутри корпуса центрифуги подпружинивают циркуляционный поток в рабочей зоне, увеличивают время нахождения суспензии на поверхности фильтрующего элемента, т. е. интенсифицируют процесс разделения суспензий. Для исключения заклинивания осадка в зоне его вывода из внутренней полости эластичный диск 9 может быть выполнен уменьшающимся по толщине к периферии в кольцевой полости между ротором 2 и корпусом 1.
Таким образом, предлагаемая центрифуга по сравнению с прототипом позволяет обеспечить получение более сгущенной суспензии за счет применения конструктивных мероприятий по торможению осадка и увеличению продолжительности пребывания суспензии в поле центробежных сил. За счет применения гибких элементов упрощается конструкция, улучшаются условия эксплуатации и расширяется область применения центрифуги. Экспериментальные проверки показали, что по сравнению с базовым объектом (прототипом) предлагаемая центрифуга позволяет обеспечить получение сгущенного осадка при разделении целого ряда биологических суспензий.
Изобретение относится к центробежным устройствам для сгущения суспензий и может быть использовано в микробиологической и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение степени сгущения суспензий. Центрифуга содержит корпус 1, в котором на полом приводном валу 14 установлен ротор 2 с днищем 3, фильтрующим элементом 4 и напорным диском 15 в нижней части. Канал 8 для отвода сгущенной фазы образован прикрепленным к днищу 3 ротора 2 диском 9 из эластичного упругого материала и корпусом 1 центрифуги. Устройство для направленной подачи суспензии на поверхность фильтрующего элемента 4 состоит из двух конусообразных обечаек 11 и 12 с отбортовками, образующих между собой сужающуюся в направлении к фильтрующему элементу 4, кольцевую щель, сообщенную с полостью патрубка 5 подвода суспензии. Внутренняя поверхность корпуса 1 и выпускной участок кольцевой щели связаны оболочкой 13 из гибкого эластичного материала. Ротор 2 установлен в подшипниковых опорах 16 и 17, его днище 3 имеет цапфу 18, на которой укреплено роторное кольцо 19, а соосно ему на корпусе 1 закреплен статор 20. Диск 9 из эластичного упругого материала может быть выполнен с толщиной, уменьшающейся к его периферии. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.