патент
№ RU 2656330
МПК B04B3/04

Осадительная центрифуга

Авторы:
Шакиров Радик Ильясович Лашков Вячеслав Александрович Вавилов Юрий Григорьевич
Все (12)
Номер заявки
2017123817
Дата подачи заявки
05.07.2017
Опубликовано
04.06.2018
Страна
RU
Дата приоритета
14.07.2024
Номер приоритета
Страна приоритета
Как управлять
интеллектуальной собственностью
Иллюстрации 
2
Реферат

Изобретение относится к оборудованию для разделения суспензий в поле действия центробежных сил и может быть использовано в химической, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности. Преимущественно данное изобретение предназначено для выделения тонкодисперсных волокон целлюлозы из малоконцентрированных сточных вод. Осадительная центрифуга включает цилиндроконический ротор с окнами для отвода разделенных фаз, установленный внутри ротора с кольцевым зазором шнек, состоящий из цилиндроконического барабана с отверстиями для прохода исходной суспензии и закрепленных на нем витков, питающую трубу, установленную коаксиально барабану. Отверстия для прохода исходной суспензии, расположенные на цилиндрической части барабана, снабжены перфорированными камерами, размещенными на его наружной стороне и по высоте не превышающими высоту витков шнека. Перфорированные камеры заполнены наполнителем и сообщены через перфорацию с кольцевым зазором. Наполнитель выполнен в виде волокон толщиной 0,05-0,08 мм, сориентированных по радиусу ротора, с удельным количеством 450-500 шт./см. Технический результат заключается в повышении степени разделения малоконцентрированных суспензий, содержащих высокодисперсную твердую фазу, в 2,4-5 раз. 2 ил.

Формула изобретения

Осадительная центрифуга, включающая цилиндроконический ротор с окнами для отвода разделенных фаз, установленный внутри ротора с кольцевым зазором шнек, состоящий из цилиндроконического барабана с отверстиями для прохода исходной суспензии и закрепленных на нем витков, питающую трубу, установленную коаксиально барабану, отличающаяся тем, что отверстия для прохода исходной суспензии, расположенные на цилиндрической части барабана, снабжены перфорированными камерами, размещенными на его наружной стороне и по высоте не превышающими высоту витков шнека, камеры заполнены наполнителем и сообщены через перфорацию с кольцевым зазором, при этом наполнитель выполнен в виде волокон толщиной 0,050,08 мм, сориентированных по радиусу ротора, с удельным количеством 450500 шт./см2.

Описание

Изобретение относится к оборудованию для разделения суспензий в поле действия центробежных сил и может быть использовано в химической, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности.

Преимущественно данное изобретение предназначено для выделения тонкодисперсных волокон целлюлозы из малоконцентрированных сточных вод.

Известна шнековая центрифуга, содержащая ротор с окнами для выгрузки осадка и фугата, питающий патрубок и шнек, представляющий собой полый барабан и винтовую направляющую с внутренним каналом, в полости которого установлены перпендикулярно к его стенкам радиальные перегородки для разделения суспензий на несколько потоков, выполненные в виде кривой, полученной аппроксимацией ломаной линии, описываемой математической зависимостью, см. RU Патент №2258565, МПК В04В 11/02 (2000.01), 2005.

Недостатком шнековой центрифуги является низкая степень разделения исходной суспензии на жидкую и твердую фазы при незначительном содержании мелковолокнистых отходов в дисперсионной среде.

Указанный недостаток обусловлен взмучиванием волокнистой массы в потоке жидкости при взаимодействии с радиальными перегородками.

Известна также осадительная центрифуга, содержащая цилиндроконический ротор с окнами для вывода фугата и осадка, имеющий зоны осаждения и осушки, размещенный внутри ротора шнек для транспортировки осадка, питающую трубу для подвода исходной суспензии, камеру для предварительного разделения суспензии с отверстиями для отвода сгущенной и осветленной фракций, сообщенную с питающей трубой и расположенную внутри барабана шнека так, что отверстие для отвода сгущенной фракции расположено у большего основания конусообразной части ротора, а отверстие для отвода осветленной фракции - у меньшего основания перед зоной осушки, см. RU Патент №1446740, МПК В04В 1/20 (1990.01), В04В 5/10 (1990.01), 1994.

Недостатком известного изобретения является низкая степень разделения суспензии на фугат и осадок.

Указанный недостаток обусловлен неэффективным предварительным разделением суспензий, содержащих высокодисперсную твердую фазу, состоящую из волокон со значительным разбросом размеров.

Наиболее близкой по технической сущности является осадительная центрифуга, включающая цилиндроконический ротор с окнами для отвода разделенных фаз, установленный внутри ротора с кольцевым зазором шнек, состоящий из цилиндроконического барабана с отверстиями для прохода исходной суспензии и закрепленных на нем витков, раскручивающее устройство, установленное внутри барабана шнека, и питающую трубу, установленную коаксиально барабану и сообщенную с раскручивающим устройством, вокруг которого установлена перфорированная цилиндрическая обечайка, образующая с перфорированным участком барабана шнека камеру, при этом последняя заполнена шарами, расположенными по концентрическим окружностям в несколько рядов, см. RU Патент №1464354, МПК В04В 1/20 (1990.01), В04В 11/02 (1990.01), 1994.

Недостатком данного технического решения является недостаточная эффективность процесса разделения малоконцентрированной высокодисперсной суспензии на жидкую и твердую фазы.

Указанный недостаток обусловлен перемешиванием высокодисперсной суспензии при обтекании шаров, расположенных на малом радиусе вращения, в раскручивающем устройстве перед выходом на разделение.

Задачей изобретения является повышение эффективности разделения высокодисперсных суспензий с низким содержанием твердой фазы.

Техническая задача решается тем, что в осадительной центрифуге, включающей цилиндроконический ротор с окнами для отвода разделенных фаз, установленный внутри ротора с кольцевым зазором шнек, состоящий из цилиндроконического барабана с отверстиями для прохода исходной суспензии и закрепленных на нем витков, питающую трубу, установленную коаксиально барабану, согласно изобретению отверстия для прохода исходной суспензии, расположенные на цилиндрической части барабана, снабжены перфорированными камерами, размещенными на его наружной стороне и по высоте не превышающими высоту витков шнека, камеры заполнены наполнителем и сообщены через перфорацию с кольцевым зазором, при этом наполнитель выполнен в виде волокон толщиной 0,05-0,08 мм, сориентированных по радиусу ротора, с удельным количеством 450-500 шт./см2.

Решение технической задачи позволяет повысить степень разделения малоконцентрированных суспензий, содержащих высокодисперсную твердую фазу, в 2,4-5 раз.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена принципиальная схема осадительной центрифуги, на фиг. 2 - сечение А-А цилиндрической части барабана.

Осадительная центрифуга включает цилиндроконический ротор 1 с окнами для отвода фугата 2 и осадка 3. Внутри ротора 1 с кольцевым зазором установлен шнек, состоящий из цилиндроконического барабана 4 с отверстиями 5, расположенными на цилиндрической части барабана для прохода исходной суспензии, и закрепленных на нем витков 6. Внутри барабана 4 расположена питающая труба 7. Отверстия цилиндрической части барабана 5 снабжены перфорированными камерами 8, размещенными с наружной стороны барабана 4 и по высоте не превышающими высоту витков шнека 6. Камеры 8 заполнены наполнителем 9, выполненным в виде волокон, и через перфорацию сообщены с кольцевым зазором. Волокна наполнителя сориентированы по радиусу ротора и имеют толщину 0,05-0,08 мм. Удельное количество волокон в перфорированных камерах составляет 450-500 шт./см2.

Осадительная центрифуга работает следующим образом. Внутрь вращающегося шнека при вращающемся цилиндроконическом роторе 1 центрифуги по питающей трубе 7 подают исходную суспензию. Суспензия через отверстия 5 цилиндрической части цилиндроконического барабана 4 поступает в перфорированные камеры 8. Камеры заполнены волокнистым наполнителем 9, волокна которого имеют определенную плотность заполнения, радиальную ориентацию в кольцевом зазоре между шнеком и ротором и обладают заданными размерами. Жидкость беспрепятственно отфильтровывается при прохождении суспензии через волокнистый наполнитель 9 в поле действия центробежных сил, а тонковолокнистая фаза за счет оказываемого сопротивления наполнителя 9 - с замедлением скорости. В перфорированных камерах 8 осуществляется сгущение твердой фазы. Жидкую фазу как более легкую отводят из осадительной центрифуги через окна 2, а твердую фазу витками шнека 6 удаляют с внутренней поверхности ротора 1 через окна 3.

Экспериментальные исследования по очистке в центробежном поле сточных вод целлюлозно-бумажных производств с объемным содержанием твердой фазы 12-15% (целлюлозные волокна и микрофибриллы) позволили выявить влияние параметров наполнителя на степень разделения малоконцентрированных суспензий. При толщине волокон 0,05 мм и плотности заполнения 450 шт./см2 остаточное количество твердой фазы в суспензии составляет 3%, степень разделения повышается в 4-5 раз. Уменьшение толщины волокон и увеличение плотности заполнения приводит к увеличению сопротивления волокнистого наполнителя и его засорению без повышения степени разделения суспензии. При толщине волокон 0,08 мм и плотности заполнения 400 шт/см2 остаточное количество твердой фазы в суспензии составляет 5%, степень разделения повышается в 2,4-3 раза. Увеличение толщины волокон и уменьшение плотности заполнения снижают степень очистки малоконцентрированных суспензий.

Таким образом, по сравнению с прототипом заявленная осадительная центрифуга позволяет повысить степень разделения малоконцентрированных суспензий, содержащих высокодисперсную твердую фазу, в 2,4-5 раз.

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку
Похожие патенты