RU2573010C1

RU2573010C1 - Filtering centrifuge

Info

Publication number: RU2573010C1
Application number: RU2014143738/05A
Authority: RU
Inventors: Валерий Григорьевич Жуков; Николай Дмитриевич Лукин; Валерий Макарович Чесноков
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2016-01-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: filtering centrifuge includes a fixed casing with receivers of filtrate and sediments, and with an installed rotor in the form of a sieve with a cone filtering surface, connected with at least one ring impermeable wall, and a device regulating suspension and/or its sediment movement over the filtering surface, made in the form of one or more disks, coaxial with the sieve and installed along the movement of the suspension or its sediment behind such walls, and a drive and a feed branch pipe. At that the filtering centrifuge has flushing device, its output part is directed to ensure flushing liquid supply between at least one impermeable wall and disk, having the maximum radius larger and the minimum radius lower than the maximum radius of this ring impermeable wall, installed with a possibility of forced axial movement necessary for that during the centrifuge operation using the drive, complemented by a device of such movement at a specified for it time.

EFFECT: assurance of qualitative sediment by means of its effective flushing and drying.

7 dwg

Description

Изобретение относится к области механического разделения суспензий в пищевых, химических и других производствах с помощью центробежных машин.The invention relates to the field of mechanical separation of suspensions in food, chemical and other industries using centrifugal machines.

Известна фильтрующая центрифуга, включающая неподвижный корпус с приемниками фильтрата и осадка и размещенным в нем ротором в виде сита с конической фильтрующей поверхностью, средство регулирования движения суспензии и/или ее осадка по фильтрующей поверхности, выполненное в виде шнека, и промывное устройство, выпускная часть которого направлена на подачу промывной жидкости по кольцу между ребордами шнека, а также привод. (Соколов В.И. Современные промышленные центрифуги. - М.: «Машиностроение», 1967, с. 388, рис. 168).Known filter centrifuge, including a stationary housing with receivers of the filtrate and sediment and placed in it by a rotor in the form of a sieve with a conical filter surface, means for regulating the movement of the suspension and / or its sediment along the filter surface, made in the form of a screw, and a washing device, the outlet of which directed to the supply of washing fluid along the ring between the flanges of the screw, as well as the drive. (Sokolov V.I. Modern industrial centrifuges. - M.: "Mechanical Engineering", 1967, p. 388, Fig. 168).

Недостатками устройства являются повышенный износ фильтрующей поверхности сита от трения непрерывно движущегося осадка у реборд шнека и под ними, а также плохая промывка осадка, поскольку осадок занимает узкий спиральный объем у реборд шнека и промывная жидкость вытекает из сита сквозь свободную от осадка фильтрующую поверхность и в возникающем при этом безнапорном режиме практически не проникает в плотный осадок и потому не протекает сквозь него. Напорный слой промывной жидкости перед осадком необходим для организации сплошного заполнения его пор потоком промывной жидкости. При его отсутствии промывная жидкость течет в осадке струями или каплями по вырабатываемым в его набранном слое постоянным руслам, в результате чего эффективная промывка становится невозможной. Таким образом, промывное устройство не может обеспечить качественной промывки и сушки, т.к. в этом случае происходит безнапорный режим фильтрации.The disadvantages of the device are increased wear of the filter surface of the sieve from friction of a continuously moving sludge at the screw flanges and below them, as well as poor washing of the sludge, since the sludge occupies a narrow spiral volume at the screw flanges and the washing liquid flows out of the sieve through the filter-free filter surface and in the resulting in this case, the pressure-free regime practically does not penetrate into the dense sediment and therefore does not flow through it. The pressure layer of the washing liquid before the sediment is necessary for the organization of continuous filling of its pores with a flow of washing liquid. In its absence, the washing liquid flows in the sediment in jets or drops along the permanent channels generated in its collected layer, as a result of which effective washing becomes impossible. Thus, the washing device cannot provide high-quality washing and drying, because in this case, a non-pressure filtration mode occurs.

Известна также фильтрующая центрифуга, включающая неподвижный корпус с приемниками фильтрата и осадка и размещенным в нем ротором в виде сита с конической фильтрующей поверхностью, состыкованной с кольцевыми непроницаемыми стенками, и средства регулирования движения суспензии и/или ее осадка по фильтрующей поверхности, выполненного в виде одного или более дисков, соосных ситу и установленных по ходу движения суспензии или ее осадка за такими стенками, а также привод и питающий патрубок. Диски закреплены неподвижно в сите и друг относительно друга с зазором к его фильтрующей поверхности. (Шкоропад Д.Е., Новиков О.П. Центрифуги и сепараторы для химических призводств. - М.: Химия, 1987, с. 235, рис. 15-3). Осадок продвигается в зазоре между дисками и фильтрующей поверхностью сита.Also known is a filtering centrifuge, including a stationary casing with filtrate and sediment receivers and a rotor placed in it in the form of a sieve with a conical filtering surface joined to annular impenetrable walls, and means for regulating the movement of the suspension and / or its sediment along the filtering surface made in the form of one or more disks, coaxial sieve and installed in the direction of movement of the suspension or its sediment behind such walls, as well as the drive and the supply pipe. The disks are fixed motionless in a sieve and relative to each other with a gap to its filtering surface. (Shkoropad D.E., Novikov O.P. Centrifuges and separators for chemical production. - M.: Chemistry, 1987, p. 235, Fig. 15-3). The precipitate moves in the gap between the discs and the filter surface of the sieve.

Однако в такой центрифуге не может быть организована эффективная промывка осадка, поскольку тот постоянно движется по фильтрующей поверхности сита в виде разрывного потока и промывная жидкость сливается через свободную от осадка фильтрующую поверхность. При этом скорость осадка меняется в процессе его движения. Вследствие этого отсутствует возможность создания необходимого для промывки напорного слоя промывной жидкости перед осадком, и потому промывное устройство в такой центрифуге неэффективно.However, in such a centrifuge, an effective washing of the precipitate cannot be organized, since it constantly moves along the filter surface of the sieve in the form of a discontinuous flow and the washing liquid is drained through the filter surface free of sediment. In this case, the sediment velocity changes during its movement. As a result of this, there is no possibility of creating the washing layer necessary for washing the pressure layer of the washing liquid before the sediment, and therefore the washing device in such a centrifuge is ineffective.

Ближайшим к предлагаемому по совокупности признаков техническим решением, принятым за прототип, является фильтрующая центрифуга, включающая неподвижный корпус с приемниками фильтрата и осадка и размещенным в нем ротором в виде сита с конической фильтрующей поверхностью, состыкованной с кольцевыми непроницаемыми стенками, и средства регулирования движения суспензии и/или ее осадка по фильтрующей поверхности, выполненного в виде одного или более дисков, соосных ситу и установленных по ходу движения суспензии или ее осадка за такими стенками, а также привод и питающий патрубок (Шкоропад Д.Е., Новиков О.П. Центрифуги и сепараторы для химических призводств. - М.: Химия, 1987, с. 235, рис. 15-3).The closest to the proposed by the totality of the technical solution adopted for the prototype is a filtering centrifuge, including a fixed housing with receivers of the filtrate and sediment and placed in it with a rotor in the form of a sieve with a conical filtering surface joined with annular impermeable walls, and means for regulating the movement of the suspension and / or its sediment along the filter surface, made in the form of one or more disks, coaxial sieve and installed in the direction of the suspension or its sediment behind such nkami, as well as the drive and the supply pipe (Shkoropad D.E., Novikov O. Centrifuges and separators for chemical production. - M.: Chemistry, 1987, p. 235, Fig. 15-3).

Предлагаемым изобретением решается задача получения качественного осадка путем его эффективной промывки в период нахождения на коническом сите.The present invention solves the problem of obtaining high-quality sludge by washing it efficiently while it is on a conical sieve.

Указанный технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что фильтрующая центрифуга включает неподвижный корпус с приемниками фильтрата и осадка и размещенным в нем ротором в виде сита с конической фильтрующей поверхностью, состыкованной, по меньшей мере, с одной кольцевой непроницаемой стенкой, и средства регулирования движения суспензии и/или ее осадка по фильтрующей поверхности, выполненного в виде одного или более дисков, соосных ситу и установленных по ходу движения суспензии или ее осадка за такими стенками, а также привод и питающий патрубок. При этом фильтрующая центрифуга имеет промывное устройство, выпускная часть которого направлена на подачу промывной жидкости между, по меньшей мере, одной кольцевой непроницаемой стенкой и диском, имеющим максимальный радиус больше и наименьший радиус меньше наибольшего радиуса этой кольцевой непроницаемой стенки и установленным с возможностью принудительного необходимого для него осевого смещения во время работы центрифуги от привода, дополненного устройством этого смещения в заданный для него период времени.The specified technical result of the invention is achieved by the fact that the filter centrifuge includes a fixed casing with filtrate and sediment receivers and a rotor placed in it in the form of a sieve with a conical filter surface joined to at least one annular impenetrable wall, and means for regulating the movement of the suspension and / or its sediment along the filtering surface, made in the form of one or more disks, coaxial sieve and installed in the direction of the suspension or its sediment behind such walls, and akzhe drive and feed tube. At the same time, the filtering centrifuge has a washing device, the outlet part of which is aimed at supplying washing liquid between at least one annular impermeable wall and a disk having a maximum radius greater than and a minimum radius less than the largest radius of this annular impermeable wall and installed with the necessary force axial displacement during operation of the centrifuge from the drive, supplemented by a device of this displacement in the specified period of time.

Выполнение промывного устройства указанным образом позволяет регулировать время фильтрации, промывки и сушки осадка. В нем реализуется эффективная промывка всей массы осадка в течение заданного времени за счет обеспечения возможности создания кольцевого напорного слоя промывной жидкости на внутренней свободной поверхности осадка. При наличии заявляемых форм кольцевой непроницаемой стенки и дисков, создающих возможность организации напорной фильтрации, становится целесообразным и эффективным применение промывного устройства.The implementation of the washing device in this way allows you to adjust the time of filtering, washing and drying the precipitate. It implements effective washing of the entire mass of sludge for a given time by providing the possibility of creating an annular pressure layer of the washing liquid on the inner free surface of the sludge. In the presence of the claimed forms of an annular impermeable wall and disks, creating the possibility of organizing pressure filtration, it becomes expedient and effective to use a washing device.

Сущность изобретения схематично показана на фиг. 1-7.The invention is shown schematically in FIG. 1-7.

На фиг. 1. изображен схематический общий вид варианта фильтрующей центрифуги с однократной промывкой; на фиг. 2. - вырез ротора по фиг. 1 с положением устройства регулирования в режиме промывки осадка; на фиг. 3 - вырез ротора с периферийной конической отбортовкой диска; на фиг. 4 - вырез ротора по фиг. 1 с положением устройства регулирования в режиме сброса осадка после промывки; на фиг. 5 - схематический общий вид варианта фильтрующей центрифуги с двойной промывкой осадка; на фиг. 6 - вырез ротора по фиг. 5 с тремя дисками, разделяющими зоны набора осадка с его первичным разделением и двойной промывки осадка; на фиг. 7 - иллюстрация работы центрифуги по фиг. 5 с одновременной сушкой первично набранного осадка и вторичной промывкой ранее набранного. На них штриховыми линиями показаны следы границы кольцевого слоя осадка и промывной жидкости, стрелками со сплошной линией - направление движения суспензии, фильтрата и промывной жидкости, стрелками с пунктирной линией -направление движения осадка.In FIG. 1. shows a schematic General view of a variant of a centrifuge with a single washing; in FIG. 2. - cutout of the rotor of FIG. 1 with the position of the control device in the washing mode of sediment; in FIG. 3 - cutout of the rotor with a peripheral conical flanging of the disk; in FIG. 4 - cutout of the rotor of FIG. 1 with the position of the control device in the mode of sludge discharge after washing; in FIG. 5 is a schematic general view of an embodiment of a filter centrifuge with double washing of the precipitate; in FIG. 6 - cutout of the rotor of FIG. 5 with three disks dividing the zones of sediment collection with its primary separation and double washing of the precipitate; in FIG. 7 is an illustration of the operation of the centrifuge of FIG. 5 with simultaneous drying of the initially collected precipitate and secondary washing of the previously collected. Dashed lines show the traces of the boundary of the annular layer of sediment and washing liquid, arrows with a solid line indicate the direction of motion of the suspension, filtrate and washing liquid, and arrows with a dashed line indicate the direction of sediment movement.

Вариант фильтрующей центрифуги включает неподвижный корпус 1 с приемниками 2 и 3 фильтра и осадка соответственно (фиг. 1). В корпусе 1 размещен ротор в виде сита с конической фильтрующей поверхностью, показанной в виде колец 4, 5, 6, состыкованных с кольцевыми непроницаемыми стенками 7, 8, 9 (фиг. 2-4, 6, 7). Угол раскрытия конусов колец 4, 5, 6 может быть различен. Центрифуга имеет средство регулирования движения суспензии и/или ее осадка по фильтрующей поверхности 4, 5, 6, выполненно в виде дисков 10, 11, 12, соосных ситу и установленных по ходу движения суспензии или ее осадка за стенками 5, 6, 7 соответственно. При этом каждый диск 10, 11, 12 имеет максимальный радиус r₁ больше и наименьший радиус r₂ меньше наибольшего радиуса r₃ расположенной перед ним кольцевой сплошной стенки 7, 8, 9. Диски 10, 11, 12 могут быть составными и иметь в осевой плоскости профиль произвольной формы, в том числе под наклоном к плоскости вращения, могут быть дополнены по своей периферийной окружности радиуса r₃ конической отбортовкой для улучшения удерживания сохраняемого перед ним осадка и снижения контактного давления на фильтрующую поверхность. Элементы ротора приводятся в движение приводом 13, вращающим ротор с угловой скоростью ω и дополненным устройством 14 необходимого осевого смещения Δ каждого из дисков 10, 11, 12 штоками 15, 16, 17. Величины Δ осевого смещения дисков могут регулироваться в процессе работы центрифуги в заданные для них периоды времени. Центрифуга также имеет промывное устройство для однократной (фиг. 1-4) или двукратной (фиг. 5-7) промывки, выпускные части 18, 19 которого направлены на подачу промывной жидкости между дисками 11, 12 и предстоящими им кольцевыми непроницаемыми стенками 8, 9. Подача суспензии производится по питающему патрубку 20 или 21. Наряду со смещаемыми дисками 10, 11, 12 в центрифуге могут иметься диски, жестко скрепленные с ситом (на фигурах условно не показаны).A variant of the filtering centrifuge includes a fixed housing 1 with receivers 2 and 3 of the filter and sediment, respectively (Fig. 1). In the housing 1 there is a rotor in the form of a sieve with a conical filtering surface, shown in the form of rings 4, 5, 6, joined with annular impermeable walls 7, 8, 9 (Figs. 2-4, 6, 7). The opening angle of the cones of the rings 4, 5, 6 can be different. The centrifuge has a means of regulating the movement of the suspension and / or its sediment along the filter surface 4, 5, 6, made in the form of disks 10, 11, 12, coaxial sieve and installed along the movement of the suspension or its sediment behind the walls 5, 6, 7, respectively. Moreover, each disk 10, 11, 12 has a maximum radius r ₁ greater than and a minimum radius r ₂ less than the largest radius r _{3 of the} annular continuous wall located in front of it 7, 8, 9. The disks 10, 11, 12 can be composite and have axial the plane a profile of arbitrary shape, including at an angle to the plane of rotation, can be supplemented with a conical flange along its peripheral circle of radius r ₃ to improve the retention of the sediment stored in front of it and reduce contact pressure on the filter surface. The rotor elements are driven by a drive 13, which rotates the rotor with an angular velocity ω and augmented device 14 of the necessary axial displacement Δ of each of the disks 10, 11, 12 by rods 15, 16, 17. Values Δ of the axial displacement of the disks can be adjusted during the operation of the centrifuge at for them time periods. The centrifuge also has a washing device for washing once (Fig. 1-4) or twice (Fig. 5-7), the outlet parts 18, 19 of which are directed to supplying washing liquid between the disks 11, 12 and the annular impenetrable walls 8, 9 that come with it. Suspension is supplied through the supply pipe 20 or 21. Along with the displaceable disks 10, 11, 12, the centrifuge may have disks rigidly attached to a sieve (not shown conditionally in the figures).

Фильтрующая центрифуга работает следующим образом.Filter centrifuge operates as follows.

Размещенный в корпусе 1 ротор приводят во вращение приводом 13. При отсутствии диска 10 средства регулирования движения суспензии по фильтрующей поверхности диск 11 устройством 14 при помощи штока 16 сдвигают влево к фильтрующей конической поверхности 5 сита (фиг. 2 и фиг. 3). Суспензию подают по питающей трубе 20. Попадая в сито, суспензия фильтруется под действием центробежных сил инерции. При этом на фильтрующей поверхности 4 образуется осадок. Дисперсионная среда вытекает в приемник фильтрата 2, а осадок сползает на фильтрующую поверхность 5 к диску 11, образуя кольцевой объем. По промывному устройству подают промывную жидкость, которая вытекает из его выпускной части 18 и попадает между кольцевой непроницаемой стенкой 8 и диском 11 на внутреннюю поверхность кольцевого объема осадка. Образуемый жидкостью кольцевой напорный слой на внутренней свободной поверхности осадка служит для его промывки по всему объему, что обеспечивает эффективную промывку осадка. С прекращением подачи промывной жидкости она начинает течь в осадке струями и каплями, поскольку ее напорный слой постепенно исчезает. Происходит сушка осадка. Затем устройством 14 при помощи штока 16 смещают диск 11 вправо на величину зазора Δ, и осадок сползает или сбрасывается на фильтрующую поверхность 6, где за счет удара о нее и сползания по ней в условиях действия центробежных сил инерции он дополнительно освобождается от промывной жидкости. Здесь происходит его окончательная сушка (фиг. 4).The rotor located in the housing 1 is rotated by the drive 13. In the absence of a disk 10, means for regulating the movement of the suspension along the filtering surface, the disk 11 is displaced by the device 14 using the rod 16 to the filter conical surface 5 of the sieve (Fig. 2 and Fig. 3). The suspension is fed through the feed pipe 20. Once in the sieve, the suspension is filtered by centrifugal inertia. In this case, a precipitate forms on the filter surface 4. The dispersion medium flows into the receiver of the filtrate 2, and the precipitate slides on the filter surface 5 to the disk 11, forming an annular volume. A washing liquid is supplied through the washing device, which flows from its outlet part 18 and enters between the annular impermeable wall 8 and the disk 11 on the inner surface of the annular volume of sediment. The annular pressure layer formed by the liquid on the inner free surface of the sludge serves to wash it throughout the volume, which ensures effective washing of the sludge. With the cessation of the washing fluid supply, it begins to flow in the sediment in jets and drops, since its pressure layer gradually disappears. Sludge is drying. Then, the device 14 with the help of the rod 16 displaces the disk 11 to the right by the amount of the gap Δ, and the sediment slides or is discharged onto the filtering surface 6, where due to impact on it and sliding on it under the action of centrifugal inertia forces it is additionally freed from the washing liquid. Here it is finally dried (Fig. 4).

При наличии диска 10 и двойной промывки (фиг. 5, 6 и 7) набор и сушку осадка от дисперсионной среды суспензии могут производить одновременно и изолированно от промывок. При этом смещение вправо дисков 10, 11, 12 штоками 15, 16, 17 производится последовательно в разные периоды времени. Величина и время необходимого смещения Δ дисков может быть подобрано индивидуально для каждого в зависимости от параметров процесса. Подача жидкости во второй промывке производится через выпускную часть 19 в пространство между диском 12 и предстоящей ему кольцевой стенкой 9. Сдвинутый влево подвижный диск 10 позволяет столько времени набирать и осушать, а также сдвинутые влево диски 11 и 12 - столько времени его промывать и осушать в роторе, сколько требуется и в заданный для него период времени в зависимости от параметров процесса и конструкции.In the presence of a disk 10 and double washing (Figs. 5, 6 and 7), the suspension can be set and dried from the dispersion medium of the suspension simultaneously and in isolation from the washes. In this case, the displacement to the right of the disks 10, 11, 12 by the rods 15, 16, 17 is carried out sequentially at different time periods. The size and time of the necessary displacement Δ of the disks can be selected individually for each, depending on the process parameters. The liquid in the second flush is supplied through the exhaust part 19 into the space between the disk 12 and the upstream annular wall 9. The left-shifted movable disk 10 allows so much time to collect and drain, as well as the left-shifted disks 11 and 12 - so much time to rinse and drain it in rotor, as required and in a given period of time, depending on the parameters of the process and design.

Непроницаемая кольцевая стенка совместно с принудительно смещаемым в осевом направлении диском служит для образования напорного кольца промывной жидкости перед осадком, т.е. с целью создания напорной фильтрации, при которой поток фильтрата полностью заполняет поровое пространство. Этим создается возможность обеспечения эффективной промывки осадка. Кроме того, такая конструкция позволяет набирать и эффективно осушать осадок от дисперсионной среды суспензии и промывной жидкости. Таким образом, заявленное устройство обеспечивает получение качественного осадка.The impermeable annular wall together with the axially forcibly displaced disk serves to form the pressure ring of the washing liquid before the sediment, i.e. in order to create pressure filtration, in which the filtrate stream completely fills the pore space. This creates the opportunity to ensure effective washing of the precipitate. In addition, this design allows you to collect and effectively drain the sediment from the dispersion medium of the suspension and washing liquid. Thus, the claimed device provides a high-quality sediment.

Claims

A filtering centrifuge, including a stationary housing with filtrate and sediment receivers and a rotor placed in it in the form of a sieve with a conical filtering surface joined to at least one annular impenetrable wall, and means for regulating the movement of the suspension and / or its sediment along the filtering surface, made in in the form of one or more disks, coaxial sieve and installed along the movement of the suspension or its sediment behind such walls, as well as a drive and a supply pipe, characterized in that the filtering centrifuge and there is a washing device, the outlet part of which is aimed at supplying washing liquid between at least one annular impenetrable wall and a disk having a maximum radius greater than and a smallest radius less than the largest radius of this annular impenetrable wall and installed with the possibility of the axial displacement required for it during operation centrifuges from the drive, supplemented by a device of this bias in a given period of time.