Центробежный аппарат для сгущения шлама

(19) (И) АВ 03 В 5/32 НИЯ РСКОМУ К ЕТЕЛЬСТВУ ЦЕНТРОБЕ ШПАМА по и и ени аппарата,неподвижноемента вер о ге нусом с зак ой поверхно ющими пласт наружн льство СССР правд 1970.СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧМРЫТИ САНИЕ ИЗОБР(71) Институт ядерной энеАН Белорусской ССР(54) ( СГУЩЕ отл с цел потер ленным щего ным к ЖНЫЙ АППАРАТ ДЛЯавт, св.У 457489,й с я тем, что,гидравлических ,он сна 6 жен, установвнутри Фильтруюшиной вниз усеченрепленными на егости винтовыми на"инами,Изобретение относится к аппаратамдля центробежного отделения жидкостиот твердых материалов, предназначе"но для сгущения шламов, например, перед фильтрацией.По основному авт.св,У 457489 известен центробежный аппарат, содержащий корпус, внутри которого расположен Фильтрующий элемент, .установленный на вертикальном валу, итрубы для подвода исходного питанияи отвода сгущенного продукта ифильтрата, разгрузочное устройствов виде воронки, соединенной с трубойотвода фильтрата и оснащенной направляющими1 аНедостаток известного аппарата -наличие высоких гидравлических потерьсвязанных с налипанием слоя шламазначительной толщины на Фильтрующийэлемент, неравномерной подачей жидкости через Фильтрующий элемент; атакже наличием вращательного движения фильтрата во внутренней полостифильтрующего элемента.При работе устройства часть частиц попадает с потоком на фильтрующийэлемент. Поскольку размеры частицбольше отверстий Фильтрующего элеЗОмента, то они накапливаются на егоцилиндрической поверхности в видеслоя, увеличивая сопротивление дляпрохода жидкости. Удержание слояшлама на поверхности фильтрующегоэлемента осуществляется за счет превышения силы трения над силой тяжес"ти, Сила трения слоя о поверхностьфильтрующего элемента пропорциональ"на коэффициенту сцепления слоя споверхностью и сумме сил, прижимаю 40щих слой. К ним относятся сиды,образующиеся за счет динамическогодавления потока, перепада давленияна слое и фильтрующем элементе. Сопротивление вращающегося потока Фильтрата во внутренней полости Фильтрующего элемента значительно выше сопротивления незакрученного потока, чтоявляется причиной высоких гидравлических потерь в устройстве,.50Цель изобретения - снижение гидравлических потерь аппарата,Поставленная цель достигается Тем, что центробежный аппарат ля Сгущения шлама снабжен. установленным неподвижно внутри фильтрующего элеИента вершиной вниз усеченным конусом с закрепленными на его наружной поверхности винтовыми направляющимипластинами.На чертеже представлен центробежный аппарат, общий вид.Аппарат включает корпус, состоящий из цилиндрической 1 и конической2 частей, разгрузочную камеру 3, тангенциальный патрубок 4 с задвижкой,Фильтрующий элемент 5, воронку 6,трубу 7 для удаления фильтрата, верхнюю крышку 8, питающий патрубок 9,привод 10, полый вал 11, окна 12,лопатки 13, конус 14, направляющиепластины 15. Между конусом 14 ифильтрующим элементом 5 образованаполость 16. Фильтрующий элемент 5размещен на вертикальном полом валу11, соединенном с приводом 10. Питающий патрубок 9 размещен внутри полого вала 11.Центробежный аппарат для сгущенияшлама работает следующим образом,Исходный материал поступает попатрубку 9 через. полый вал 11 и окна12 на вращающуюся крышку 8, которая посредством направляющих лопаток13 сообщает поступающему материалувращательное движение. Под действиемвозникающих при этом центробежных силкрупные частицы шлама отбрасываютсяк внутренней поверхности цилиндрической части корпуса 1 и под действиемсилы тяжести перемещаются в коническую часть 2, где дополнительно сгущаются, а затем разгружаются черезтангенциально установленный патрубок4 сзадвижкой Скорость разгрузкирегулируется задвижкой. Тонкий шламс жидкостью фильтруется через перфорированную поверхность фильтрующегоэлемента 5. Образовавшийся на поверхности фильтрующего элемента 5 осадокнепрерывно удаляется с нее суммарнымдействием центробежных сил и потокомжидкости, Жидкость, прошедшая черезФильтрующий элемент 5, попадает вворонку 6 и удаляется из аппаратачерез .трубу 7,Иатериал, поступающий в аппарат, приобретает вращательное движение. Крупные частицы шлама под действием центробежных сил отбрасываются к внутренней поверхности корпуса. При взаимодействии с неподвижной стенкой частицы закручиваются и на них начинает действовать сила Магнуса, направленная по радиусу к центру. Под действием этой силы часть круп999 4 ВНИКАЛИ Заказ 3678/4 Тираж 535 Под 3 щсВоа Феииаал ППП Ъатеитф, г,Уззэрод, ул,проектааа, 43 1095 ных частиц осаждается на фильтрующем элементе. Кроме того, осаждается значительное количество частиц малого размера. Частицы подсасываются к фильтрующему элементу, двигаясь против направления действие центробежных сил, они удерживаются на, фильтрующем элементе достаточно прочно, поскольку как только частица коснулась поверхности фильтрующего зле мента, на нее начинает действовать дополнительная удерживающая сила, пропорциональная перепаду давления на фильтрующем элементе. Центробежные силы, действующие на частицы, не обеспечивают их отрыва от поверхности фильтрующего элемента, поскольку при цилиндрической форме фильтрующего эпемента действие цен-. тробежньгх отрывных и гидродинамичес- д ких удерживающих сил направлены вдоль радиусов и компенсируют друг друга. Отрыв слоя шлама происходит в основном под действием силы тяжести и осевой нисходящей скорости потока. Слой 25 шламаотрывается от поверхности фильтрующего элемента не по всему периметру, а на отдельных участках. Сопро. тивление фильтрующего элемента в месте отрыва слоя резко падает и поток устремляется сквозь участки с малым сопротивлением. При этом происходит резкая турбулизация потока в кольцевом зазоре между корпусом и фильтрующим элементом. В этом случае35 гидравлические потери аппарата возрастают по двум причинам: из-за роста степени турбулентности и из-за увеличения количества частиц, осаждающихся на фильтрующем элементе. Другим источником гидравлических потерь аппарата является вращательное движение фильтрата во внутренней полости фильтрующего элемента. Потери давления во вращающемся потоке пропорцио нальны квадрату окружной скорости.С целью обеспечения отрыва слоя частиц малой толщины от поверхностифильтрующего элемента последний выполнен в форме усеченного конуса,50 сужающегося книзу. В этом случае сила, действующая на слой, раскладывается на радиальную и осевую составляющне. Если радиальная составляющая компенсируется гидродинамическими силами, то осевая составляющая, направленная вниз, складывается с силой тяжести и гидродинамической составляющей от нисходящего поока фильтрата и обеспечивает отрыв слоя частиц малой толщины, Экспериментальные:исследования величины угла наклона. фильтрующего элемента к вертикальной оси показали, что при углахО1 Э меньших б , влияние уклона складывается незначительно. При углах наклона от 6 до 12 обеспечивается отрывочастиц от фильтрующево элемента практически полностью. При толщинах слоя до одной частицы гидравлические потери минимизируются. При дальнейшем увеличении угла наклона образующей гидравлические потери от налипания частиц остаются минимальными и постоянными. Однако суммарные гидравлические потери устройства возрастают вследствие значительного уменьшения проходного сечения воронки и ново- :рота потока на угол более 90 , Для аппаратов малой производительности угол наклона образующей фильтрующего элемента составляет 6-9 , а большой производительности - 9-12С целью устранения гидравлических потерь устройства от вращательного движения фильтрата в полости фильтрующего элемента необходимо раскрутить поток на выходе из фильтрую- щего элемента, Для этого в полости фильтрующего элемента устанавливают неподвижно конус, вершина которого закреплена в воронке. Для плавного торможения вращающейся жидкости пластины закрепляют на образуницей конуса по винтовой линии, При торможении жидкости кинетическая энергия вращательного движения переходит в потенциальную энергию давления. В результате суммарный перепад давлений на устройстве снижается.Таким образом, гидравлические потери аппарата при оснащении его конусом с винтовыми направляющими пластинами и выполнении фильтрующего элемента коническим снижаются в два раза.