Центробежный сепаратор

(5) 5 САНИЕ ИЗОБРЕТ СВИДЕТЕЛЬСТ ТОРСК Центробежный сепаратор состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, полый ротор 2 с отверстием 3, крышку 4, лопасти 5 с щелевыми каналами, прокладки 6, кольцо 7. Под лопастями 5 расположен штуцер 8 для подачи сепарируемого потока, а над ними же в крышке 4 - штуцер 9 для отбора потока с меньшей плотностью, Под отверстием 3 установлен штуцер 10 с фланцем 11, соединенный с трубкой 12, Штуцер 13 для удаления осадка размещен на корпусе 1, Сепарируемый поток аэрозоли подается в корпус 1 через штуцер 8. а через штуцер 10 - промывающая жидкость, которая по трубке 12 поступает к внутренней поверхности ротора 2, по каналам в лопастях 5 стекает и отбрасывается на внутреннюю поверхность корпуса 1, Поток вместе с промывающей жидкостью удаляется через штуцер 13, а очищенный газ - через штуцер 9. 7 ил,имической, другим отназначено ентробеж- различной нок с ми с ронь радиа перпе оОс, ,С) произчи се ем ро поток динен крыш для от на кор удале ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи проектно-конструкторский институт прикладной биохимии(56) Авторское свидетельство СССРМ 1024003,кл, В 04 С 11/00, 1980,Авторское свидетельство СССРй. 965527, кл. В 04 С 9/00, 1981,(57) Изобретение относится к устройствамдля сепарации под действием центробежных сил потоков с компонентами различнойплотности и может использоваться в химической и других отраслях промышленности.Цель - увеличение производительности посредством увеличения фактора разделения,Изобретение относится к хмикробиологической, пищевой ираслям промышленности и преддля сепарации под действием цных сил потоков с компонентамиплотности.Цель изобретения - увеличение водительности посредством существенного увеличения фактора разделения.Указанная цель достигается тем, что в центробежном сепараторе, включающем вертикальный цилиндрический корпус, полый ротор с нижним отверстием и лопастями, крышку, привод, технологические штуцеры, лопасти выполнены в виде пласти.БЫ, 172 У щелевидными каналами, соединенныолостью ротора и открытыми со стопериферийной части передних льных кромок и укреплены на роторе ндикулярно его оси, на днище ротора пастями расположен штуцер для подпарируемого потока, а под отверститора расположен штуцер для отбора а с большей плотностью, который соес трубкой, тангенциально изогнутой внутренней поверхности ротора. на ке над лопастями расположен штуцер бора потока с меньшей плотностью и пусе у днища расположен штуцер для ния осадка.С целью обеспечения сепарации аэрозолей щелевидные каналы пластинок могут быть открыты также со стороны периферийных кромок и в этом случае под отверстием ротора располагается штуцер для подачи промывающей жидкости, который соединен с трубкой, тангенциально изогнутой около внутренней поверхности ротора,На фиг.1 изображен центробежный сепаратор, общий вид, разрез; на фиг,2 - разрез А - А на фиг,1; на фиг.З - узел на фиг.1; на фиг.4 - разрез Б - Б на фиг.З; на фиг.5 - конструкция лопастей для сепарации аэрозолей; на фиг.6 - разрез В - В фиг.5; на фиг.7 - схема гидродинамики потоков,Центробежный сепаратор состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, в котором расположен полый ротор 2 с нижним отверстием 3, Вал ротора 2 укреплен в подшипниковых опорах крышки 4 и соединен с приводом вращательного движения (не показан), На стенках ротора имеются вертикальные клиновидные пазы, в которые вставлены лопасти 5 с щелевидными каналами. Лопасти 5 и прокладки 6 между ними образуют соединение с ротором 2 в виде ласточкиного хвоста. Наборы лопастей 5 и прокладок 6 прижимаются к основанию ротора 2 с помощью кольца 7, укрепляемого на роторе 2 шпильками.На днище ротора корпуса 1 под лопастями 5 имеется штуцер 8 для подачи сепарируемого потока, а на крышке 4 над лопастями 5 имеется штуцер 9 для отбора потока с меньшей плотностью. На днище корпуса 1 под отверстием 3 ротора 2 эксцентрично относительно оси ротора располокен штуцер 10, который прижимается к днищу с помощью фланца 11 с возможностью поворота относительно своей оси при отпущенном креплении, Штуцер 10 соединен с трубкой 12, которая.как показано на фиг,2, тангенциально изогнута около внутренней поверхности ротора навстречу направлению его вращения. Штуцер 10 предназначен для отбора потока,с большей плотностью,На фиг,2,3,4 показано, что щелевидные каналы лопастей 5 соединены с полостью ротора 2 и открыты со стороны периферийной части передних кромок,На корпусе 1 у днища расположен штуцер 13 для удаления осадка.Вариант конструкции центробежного сепаратора, предназначенного для сепарации аэрозолей, отражен на фиг,1,5,6 и отличается от предыдущего тем, что щелевидные каналы лопастей 5 открыты также со стороны периферийных кромок и представляют собой канавки на передних радиальных 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 кромках, трубки 12 (фиг.5) тангенциально изогнуты около внутренней поверхности ротора по направлению его вращения, а штуцер 10 предназначен для подачи промывающей жидкости.Центробежный сепаратор при сепарации взвешенных в капельной жидкости частиц с большей, чем жидкость, плотностью коллоидных частиц тяжелых ионов, молекул (фиг.1,2,3,4) работает следующим образом. Включается привод ротора 2 и через штуцер 8 подается сепарируемый поток жидкости. В результате трения о лопасти 5 ротора и динамического воздействия воздушного вихря, возникающего у наружной поверхности ротора, слой жидкости у внутренней стенки корпуса 1 приводится в медленное вращение, перемешивается и образует жидкостной цилиндр, отделенный воздушным слоем от наружной поверхности ротора 2, Толщина жидкостного цилиндра определяется расположением штуцера 9 для отбора более легкой фракции сепарируемого потока. Открытые участки каналов в лопастях 5 полностью погружены вслой жидкости. Скорость вращения ротора 2 подбирается таким образом, чтобы скорость вращения жидкостного кольца не превышала 10 скорости вращения ротора. В этом случае скорость взаимодействия лопастей 5 с жидкостью определяется окружной скоростью вращения ротора в г, где г - среднее расстояние от оси ротора до открытого участка канала в лопасти 5,Увеличение фактора разделения достигается при взаимодействии передней кромки лопасти 5(фиг,7) с открытым щелевидным каналом 2 и встречного потока среды.При вращении ротора с лопастями относительная скорость встречного потока капельной жидкости при частичном погружении лопастей в жидкость достигает Я = 50 м/с, а в газовой среде И/ = 200 м/с без заметного увеличения затрат энергии, (Давление на переднюю кромку лопасти не более 1 МПа), При толщине лопасти д = 1 мм кривизна линий тока у кромки характеризуется значением й= 0,5 мм, При скорости И/ = 50 м/с центробежное ускорение а=И/ /8=50 /0,5 10 =5 10 м/с, а фактор разделенияК=а/9 =500000,Соответственно при взаимодействии лопасти с потоком газа при относительной скорости Я = 200 м/сК = 4 000 000.Поскольку действие центробежных сил проявляется только в пограничном слое толщиной несколько десятков микрометров перед кромкой лопасти, скорость отбора. отсепарированного потока в канал лопасти должна точно соответствовать скорости разделения потоков в этом пограничном слое. 5Содержание тяжелой фракции в отсепарированном потоке Хк увеличится по сравнению с исходной Х согласно зависимостиХк - Х(1 + Яс/В/О),р(2 (Я 10 де ЯИ/с - скорость осаждения, м/с;Ф - диаметр осаждаемых частиц, м;:р 4 - плотность частиц, кг/м;з,рс - плотность среды, мг/м;,и - вязкость среды, Н с/м,На основании практически достижимыхзначений фактора разделения К = а/д можно оценить критические размеры частиц, которые реально выделить в поле действияцентробежных сил.При толщине лопастей д = 1 мм и скорости Я=50 м/с К=0,5 10 .Технически. возможно уменьшить толщину лопастей до 0,1 мм и увеличить скорость до 100 м/с. В этом случае получимзначение К = 10, что теоретически недостижимо в известных конструкциях центробежных сепараторов,Критический размер частицмых центрифугированием,опредсоотношения, выделяееляется из б 4,=2 жидкой фазы мтвердой фазы, м;,з.бежное ускорение, м/с . ний Ч/Ч 4 = 10, Ъ = 1100 кг/м, м, а=5 10 м/с получим2Для значения а= 10 м/со соответствует размеРу кРуп астворах и является предпоожности их разделения в На передних кромках лопастей 5, ка показано на фиг,7, происходит сепараци более плотных частиц при значении факто ра разделения дйВ результате воздействия на переднюромку лопасти 5 динамического напорагЬ Рд -- дс2 где К - постоянх кг/с К;Ч - объемЧ 4 - объема - центроДля значеРс= 1000 кг/с 34= 4 нм.О 4= 0,4 нм, чтных ионов в рсылкой возмсепараторе,ная Больцмана, 1,38 10 м поток жидкости с увеличенной концентрацией отсепарированных частиц перетекает по каналам лопастей 5 в полость ротора 2 и распределяется по его внутренней поверхности в виде тонкого слоя. Толщина этого слоя в равновесном состоянии зависит от значения Л Рд и длины лопастей в радиальном направлении.Для обеспечения отбора жидкости с отсепарированными частицами через штуцер 10 при заданном расходе или перепада давления, у входа в каналы лопастей 5 ослабляется крепление фланца 11 и штуцер 10 вместе с трубкой 12 поворачивается таким образом, чтобы конец трубки 12 касался поверхности жидкостного слоя при заданной его толщине. В этом положении штуцер 12 закрепляется.В случае попадания во входной поток крупных частиц последние удаляются через штуцер 13.Центробежный сепаратор при сепарации смеси газов различной плотности работает так же как и при сепарации жидкостей, только регулировка расхода отбираемой через штуцер 10 более тяжелой фракции сепарируемого потока осуществляется на соединенной с этим штуцером линии отбора. Требуется также уменьшить зазор между ротором 2 и днищем корпуса 1 или установить уплотнение.Центробежный сепаратор при сепарации аэрозолей (фиг.1,5,6) работает следующим образом.Включается привод ротора 2 и через штуцер 8 подается сепарируемый поток аэрозоля, Через штуцер 10 подается промывающая жидкость, которая по трубке 12 поступает к внутренней поверхности ротора, распределяется под действием центробежных сил по ней в виде тонкого слоя и по каналам в лопастях 5 стекает и отбрасывается на внутреннюю поверхность корпуса 1.Вместо изогнутой трубки 12 в полости барабана может быть размещена форсунка,Поток аэрозоля взаимодействует с передними кромками лопастей 5, которые представляют собой канавки с потоками промывающей жидкости (фиг.5,6), Частицы аэрозоля в результате действия центробежных сил в зоне кромок, как показано на фиг.7, оседают на стенках открытых щелевидных каналов в лопастях 5, смываются промывающей жидкостью, отбрасываются на стенки корпуса 1, стекают по ним и весь поток удаляется из сепаратора через штуцер 13. Очищенный газовый поток выводится через штуцер 9.1729601 г 5 Экономическая эффективность применения и редложенного центробежного сепаратора по сравнению с известным определяется возможностью реализации новых процессов разделения смесей в поле действия центробежных сил, которые недостижимы в других устройствах, а также приближенным сравнением сопоставимых расчетных технико-экономических показателей центробежных сепараторов.Формула изобретения 1. Центробежный сепаратор, включающий вертикальный цилиндрический корпус, полый ротор с нижним отверстием и лопастями, крышку, привод, технологические штуцеры, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности за счет увеличения фактора разделения систем с различными физическими свойствами, лопасти выполнены в виде пластинок с щелевыми каналами, соединенными с полостью ротора и открытыми со стороны периферийной части передних радиальных кромок, и укреплены на роторе перпендикулярно его оси, на днище корпуса под лопастями расположен штуцер для подачи сепарируемогопотока, а под отверстием ротора - штуцердля отбора потока с большей плотностью,5 который соединен с трубкой, установленнойоколо внутренней поверхности ротора, накрышке над лопастями расположен штуцердля отбора потока с меньшей плотностью ина корпусе у днища расположен штуцер для10 удаления осадка.2. Сепаратор по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что трубка тангенциально изогнута навстречу направлению вращения внутренней.поверхности ротора,15 3. Сепаратор по п,1, о тл и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью обеспечения сепарацииаэрозолей, щелевидные каналы пластинокдополнительно открыты и со стороны периферийных кромок, а под отверстием ротора20 расположен штуцер для подачи промывающей жидкости, который соединен струбкой, тангенциально изогнутой по направлению вращения внутренней поверхности ротора.251729601Составитель Д, Соколоведактор И, Сегляник Техред М.Моргентал Корректор И. Муска Заказ 1461 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина, 10"