[go: up one dir, main page]

WO2007030034A1 - Dispositif de fractionnement par centrifugation de liquides en fonction des densites, et son procede de production - Google Patents

Dispositif de fractionnement par centrifugation de liquides en fonction des densites, et son procede de production Download PDF

Info

Publication number
WO2007030034A1
WO2007030034A1 PCT/RU2006/000466 RU2006000466W WO2007030034A1 WO 2007030034 A1 WO2007030034 A1 WO 2007030034A1 RU 2006000466 W RU2006000466 W RU 2006000466W WO 2007030034 A1 WO2007030034 A1 WO 2007030034A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
disk
shaft
annular
end wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2006/000466
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Badri Megonaevich Khorava
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of WO2007030034A1 publication Critical patent/WO2007030034A1/ru
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/0217—Separation of non-miscible liquids by centrifugal force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/02—Continuous feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/06—Arrangement of distributors or collectors in centrifuges

Definitions

  • the invention relates to techniques for the separation of liquids into fractions with different densities under the action of centrifugal force.
  • the invention can be used in food, chemical (in particular, in the separation of alcohols into component fractions), oil refining and other industries, as well as for the production of heavy water, which is used in nuclear physics and energy as a neutron moderator and coolant in nuclear reactors and is the starting material for the production of deuterium.
  • a known installation for separating liquids by centrifugation comprising a housing mounted in the bearings of the drive shaft and a working rotor mounted in the housing on the drive shaft, as well as means for supplying the original fluid to the rotor and means for withdrawing the fractions resulting from the separation of the liquid from the installation (patent US 5182031, 1993).
  • the design of the known installation allows you to separate the liquid into only two fractions.
  • a known installation for separating a liquid into fractions with different densities of a centrifugal type comprising a rotor having channels located in the upper part of its body and fixed nozzles for draining fractions, and a feed pipe for the source liquid mounted along the axis of the rotor coaxially to these nozzles.
  • the initial liquid to be separated is fed through the feed pipe into the rotor and, after separation, is withdrawn from the installation in the form of two fractions with different densities (patent SU 1667628, 1991).
  • the closest analogue to the claimed invention is an apparatus for separating liquids by density centrifugation method comprising a housing, a drive shaft and a working rotor mounted to rotate in the housing on the drive shaft and having a front an end wall located on the front support side and a rear end wall located on the rear support side.
  • the initial liquid is supplied to the rotor through the feed pipe and is divided under the action of centrifugal forces into light and heavy fractions.
  • the light fraction through the hole in the rotor enters the collector, and the heavy accumulates in the peripheral part of the rotor and is discharged through the annular gap in the end part of the rotor (patent RU 2039610, 1995).
  • patent RU 2039610 can be accepted as an analogue to the method of manufacturing a unit for separating liquids by density by centrifugation, as it provides for the preliminary formation of the components of the installation: a housing with load-bearing walls, a shaft, front and rear supports for the shaft, cylindrical rotor and front and the rear end walls of the rotor, and the subsequent assembly of the installation.
  • the invention is aimed at solving the problem of creating such an installation, which would ensure the separation of the initial liquid by centrifugation into three fractions by density in one pass through the installation.
  • the technical result that is achieved during the implementation of the invention is to increase the productivity of the installation, to ensure high-quality and finer separation of the initial liquid into three fractions in one pass, in reducing the time to separate the liquid into a larger number of fractions in comparison with the known constructions.
  • the installation also allows for the separation of water into three fractions according to density (heavy, medium and light) to efficiently separate heavy water and carefully remove it from the installation, eliminating the possibility of mixing with other components.
  • the light water obtained as a result of separation is close in composition to the water of high mountain rivers, glacial and snow melt water.
  • a device for separating liquids by density centrifugation into fractions, defined below as the heavy fraction corresponding to the component of the liquid with the highest density value, the light fraction corresponding to the component of the liquid with the lowest density value, and the middle fraction whose density is lower than the density heavy fraction and higher density of the light fraction.
  • the installation comprises a housing, a drive shaft mounted in front and rear bearings, fixedly mounted on the housing, and a rotor mounted to rotate in the housing on the drive shaft and having a front end wall located on the side of the front support, and a rear end wall located with sides of a back support.
  • the front and rear end portions of the shaft have axial channels.
  • the front and rear shaft supports have holes, respectively, for supplying and draining fluid.
  • the front end wall of the rotor has a system of passages for feeding the source fluid to be divided into fractions into the rotor cavity, communicating on one side with a hole for supplying fluid made in the front shaft support, and on the other hand with outlet openings made in the front end wall serving to supply the original fluid in the rotor, and also has passages for drainage from the rotor light fractions communicating with the axial channel in the front end portion of the shaft.
  • a system of passages is provided in the rear end wall, which includes respectively passages for draining the heavy fraction and the middle fraction from the rotor.
  • Passages for removal of the heavy fraction from the rotor are communicated on one side with those made in the rear end wall, in the accumulation zone as a result of separation of the heavy fraction liquid, with openings used to discharge the heavy fraction from the rotor, and on the other hand with an axial channel in the rear end section of the shaft .
  • the passages for drainage from the rotor of the middle fraction communicate on one side with the rotor cavity in the accumulation zone, as a result of separation of the liquid, the middle fraction, and on the other hand with the hole for draining the liquid in the rear shaft support.
  • radial blades are rotatably mounted in the rotor cavity with the rotor.
  • Radial blades are mainly fixed in the end walls of the rotor.
  • the radial blades should be installed at the same angle with respect to each other.
  • Outlets made in the front end wall and serving to supply the source fluid to the rotor are located on one circumference.
  • these outlet openings are in the form of arched gaps.
  • the system of passages in the front end wall of the rotor for feeding the source fluid to be divided into fractions into the rotor cavity includes an annular cavity made in the middle part of the end wall around the shaft axis and openings located at least along one circumference, communicating with the fluid supply opening made in the front shaft support, and with an annular cavity, and also includes an annular pocket surrounding the annular cavity and communicating on one side with outlet openings made in the front end wall and used to supply fluid to the rotor, and on the other hand, with an annular cavity through the channels, while the annular pocket is divided into sectors by radial ribs serving to pump the liquid to be divided into the rotor through the outlet openings in the front end the wall.
  • the passages in the rear end wall of the rotor designed to discharge the heavy fraction from the rotor include those made in this end wall around the axis of the shaft: an annular pocket communicating with holes in the rear end wall serving to discharge the heavy fraction from the rotor, an annular cavity communicating with the axial channel the rear end of the shaft, and located at least one circumference of the hole through which the annular pocket and the annular cavity communicate with each other.
  • the passages for withdrawal from the rotor of the middle fraction include those made in the rear end wall around the axis of the shaft: an annular gap communicating with the rotor cavity in the accumulation zone, as a result of liquid separation, the middle fraction, an annular pocket communicating with the annular gap, an annular cavity communicating with this an annular pocket through the channels, and openings located at least along one circumference, communicating on one side with the annular cavity, and on the other, with a fluid drain hole made in the rear shaft support.
  • the installation also contains two pipes located one in the other and with a gap between them, mounted coaxially to the shaft in the rotor cavity outside the liquid separation zone and fixed in the end walls of the rotor, while the gap between the pipes from the side of the rear end wall is in communication with the rotor cavity in the accumulation zone, as a result of separation of the liquid, light fraction, and from the front end wall, with passages for draining the light fraction from the rotor.
  • the passages for removal of the light fraction from the rotor include: made in the front end wall of the rotor and located along circles on the way out of the light fraction from the gap between the bore pipes, and an annular cavity communicating on the one hand with these holes, and on the other with the axial channel of the front end portion of the shaft.
  • the method consists in preliminarily forming the constituent parts of the installation: the housing, the drive shaft, the front and rear bearings for the shaft, the rotor and the front and rear end walls of the rotor. Then, the installation is carried out by mounting the front and rear bearings for the shaft on the corresponding parts of the housing, installing the shaft complete with the rotor and end walls in the bearings using bearings.
  • axial channels are made in its front and rear end sections, and holes for the passage of fluid are made in the front and rear bearings for the shaft.
  • the front end wall it is shaped like a disk with an internal end surface, which, when the front wall in the rotor is installed, will face the rotor cavity, and the external end surface, holes are made in the disk that have access to the internal end surface of the disk, and a passage system is formed in the disk for the original fluid supplied to the separation, communicating with the holes in this disk and having access to the outer end surface of this disk for communication with the hole for the passage of liquid in front s support for the shaft, as well as passages for the light liquid fraction by performing them with one hand with the output providing the inner the end surface of the disk, and on the other, providing access to the outer end surface of the disk for communication with the axial channel in the front end portion of the shaft.
  • the rear end wall When forming the rear end wall, it is shaped into a disk with an internal end surface, which, when the rear wall in the rotor is installed, will face the rotor cavity, and the external end surface, make holes in this disk with access to the internal end surface of the disk, form in this disk passages for the heavy fraction, communicating them on one side with holes in the disk having access to the inner end surface of the disk, and providing on the other hand their exit to the outer end surface of the disk for messages with the axial channel in the rear end portion of the shaft, and also form passages for the middle fraction in this disk, performing them on the one hand, providing access to the inner end surface of the disk, and on the other hand, communicating with an opening for fluid passage in the rear support for shaft.
  • the recesses are drowned from the side of their open ends, thus creating an annular cavity and an annular pocket, respectively; at least one circle, the center of which coincides with the center of the disk, form holes with their exit into the annular cavity and with the possibility of their communication with the hole for the passage of fluid made in the front support for the shaft, while making holes in the disk with access to the inner end surface of the disk, provide their access to the annular pocket, which communicate with the annular cavity through the channels.
  • Radial ribs are made in the cavity of the annular pocket, dividing the annular pocket into sectors.
  • annular recess is made in the middle part of the disk and drown it from the side of the open end, thus creating an annular cavity, the exit from which is performed with the possibility of communication of this cavity with the axial channel of the front end portion of the shaft, holes are made in the disk with their circumference, the center of which coincides with the center of the disk, and when doing holes provide their exit into the annular cavity.
  • the recesses When forming a system of passages for the heavy fraction in the rear end wall, the first annular recess and the second annular recess surrounding it are made in the disk, the recesses are drowned from the side of their open ends, thereby creating an annular cavity and an annular pocket, respectively; at least one circumference, the center of which coincides with the center of the disk, form holes with their exit into the annular cavity and into the annular pocket, while when making holes in the disk having access to the inner end surface of the disk, they provide access to the annular pocket.
  • the blades When assembling the installation in the rotor, the blades are placed radially to the rotor and they are fixed in the end walls of the rotor.
  • the installation additionally uses two pipes of different diameters, which, when assembling the installation, are placed one in the other with a gap between them and coaxially with respect to each other and to the drive shaft and fixed in the end walls of the rotor.
  • FIG. 1 shows a device for separating liquids by centrifuging the densities into three fractions, side view
  • FIG. 2 is a sectional view of the installation along A - A in FIG. one ; in FIG. 3 - fragment G in FIG. 2; in FIG. 4 - fragment E in FIG. 2; in FIG. 5 - fragment F in FIG. 2;
  • FIG. 6 is a view of the front end wall of the rotor from the side of its outer surface;
  • FIG. 7 is a sectional view along the front end wall of the rotor along B - B in FIG. 6;
  • FIG. 8 is a view of the front end wall of the rotor from the side of its inner surface; in FIG.
  • the installation is designed to separate liquids by centrifugation according to densities into three fractions. These fractions are designated hereinafter as the heavy fraction, the middle fraction and the light fraction.
  • a heavy fraction is understood to be such a fraction of the liquid (component of the liquid) that has the highest density value.
  • Under the light fraction is understood such a fraction of the liquid (component of the liquid), which has the lowest density value.
  • the middle fraction is meant such a fraction of the liquid (component of the liquid) whose density is less than the density of the heavy fraction and more than the density of the light fraction.
  • the source fluid is understood to mean the fluid supplied to the unit to separate it into component fractions.
  • the installation comprises a housing 1, a drive shaft 2 mounted by means of rolling bearings 3 and 4 in the front 5 and rear 6 bearings, fixedly mounted on the housing 1.
  • the rotor 7 Inside the housing 1 is installed a cylindrical rotor 7, driven in rotation from the shaft 2.
  • the axis of the rotor 7 and the shaft 2 are located horizontally.
  • the rotor 7 has a front end wall 8 located on the side of the front support 5, and a rear end wall 9 located on the side of the rear support 6.
  • the front end portion 10 of the shaft 2 has an axial channel 11 and the rear end portion 12 of the shaft has an axial channel 13.
  • a hole 14 is provided for supplying the initial fluid to the installation.
  • a hole 15 is provided in the rear support 6 of the shaft 2 for supplying the initial fluid to the installation.
  • a hole 15 designed to drain the fluid.
  • a system of passages is provided in the front end wall 8 of the rotor 7 for supplying the source fluid to be divided into fractions into the cavity 16 of the rotor 7, as well as passages for withdrawing a light fraction from the rotor 7.
  • a system of passages is provided in the rear end wall 9, which includes, respectively, passages for draining the heavy fraction and the middle fraction from the rotor 7.
  • the system of passages in the front end wall 8 of the rotor 7 for feeding the source fluid divided into fractions into the cavity of the rotor 7 includes an annular cavity 17, a space 17a, a plurality of holes 18 located on the same circumference and made in the middle part of the end wall 8 around the axis of the shaft 2 pocket 19.
  • the annular pocket 19 is located concentrically with the annular cavity 17 and is closer to the peripheral part of the end wall 8 than the annular cavity 17.
  • annular pocket 19 From the annular pocket 19 there is an exit to the cavity 16 of the rotor 7 through the outlet openings 20, which are made in the peripheral part of the front end wall 8.
  • the annular pocket 19 communicates with the annular cavity 17 through the channels 21.
  • the holes 18 on one side communicate with the annular cavity 17, and on the other hand, have an exit to an opening 14 made in the front support 5 of the shaft 2.
  • the annular pocket 19 is divided into sectors by radial ribs 22, which serve to pump the liquid to be divided into the rotor 7 through the outlet openings 20.
  • Outlets 20, made in the peripheral part of the front end wall 8 may be located on one circumference or along several concentric circles and may have a cylindrical shape, the shape of an arcuate slit, or any other suitable shape.
  • the passages in the rear end wall 9 of the rotor 7, intended for removal of the heavy fraction from the rotor, include those made in this end wall around the axis of the shaft 2: an annular pocket 23, an annular cavity 24 and openings 25 located at least on one circumference.
  • holes 26 are made that serve to exit the heavy fraction from the rotor 7.
  • the holes 26 can be located on one circumference or several concentric circles and can have a cylindrical shape, the shape of an arcuate gap or any other acceptable form.
  • the holes 26 have an exit to the annular pocket 23, and the annular cavity 24 communicates through the passage 24a with the axial channel 13 of the rear end portion 12 of the shaft 2.
  • the holes 25 on one side have an exit into the annular pocket 23, and on the other into the annular cavity 24 and communicate Thus, between each other an annular pocket 23 and an annular cavity 24.
  • Passages for removal from the middle fraction rotor 7 include those made in the rear end wall 9 about the axis of the shaft 2: an annular slot 27, an annular pocket 28, an annular cavity 29, and openings 30 located at least in one circumference.
  • the annular gap 27 communicates with the rotor cavity in the accumulation zone of the middle fraction and has an exit into the annular pocket 28.
  • the annular cavity 29 communicates with the annular pocket 28 through the channels 31.
  • the openings 30 have an exit to the annular cavity 29 on the one hand and through a space 30a with a hole 15 for draining the fluid, made in the rear support 6 of the shaft 2.
  • the passages for removal of the light fraction from the rotor include: holes 32 made in the front end wall 8 of the rotor 7 and arranged in a circle and an annular cavity 33.
  • the annular cavity 33 communicates with the openings 32 on one side and has an exit through the channel 33a on the other to the axial channel 11 of the front end portion 10 of the shaft 2.
  • the rotor radial blades 37 In the cavity of the rotor 7 are installed with the possibility of rotation together with the rotor radial blades 37, which are fixed in the openings provided in the end walls 8 and 9 of the rotor.
  • the blades 37 can be installed both at the same angle with respect to each other, and at different angles.
  • the installation provides sealing means (stuffing box packing).
  • the engine which drives the shaft 2, is installed in place 43.
  • the motor shaft has an axial channel for outputting the heavy fraction coming from channel 13.
  • the end walls 8 and 9 are connected to the shaft 2 by a spline connection 44.
  • the manufacture of the proposed installation is as follows.
  • the components of the installation are preliminarily formed: a housing 1 with bearing walls 38, a drive shaft 2, a front 5 and a back 6 bearings for the shaft 2, a cylindrical rotor 7 and a front 8 and a rear 9 end walls of the rotor 7.
  • the front end wall 8 When forming the front end wall 8, it is shaped like a circular disk with an inner end surface 39, which, when the front wall in the rotor 7 is installed, will face the cavity 16 of the rotor 7, and the outer end surface 40. In the peripheral part of the disk, holes 20 are made having access to the inner end surface 39 of the disk.
  • a system of passages is formed in the disk for the source fluid supplied to the separation, communicating with the holes 20 and having an exit to the outer end surface 40 of the disk for communication with the hole 14 for the passage of fluid in the front support for the shaft 2.
  • passages for a light liquid fraction are formed in this disk, performing them on the one hand providing access to the inner end surface 39 of the disk, and on the other hand, providing access to the outer end surface 40 of the disk for communication with the axial channel 11 in the front end shaft section 2.
  • a system of passages for the source fluid is performed, for example, by milling, in the middle part of the disk, the first annular recess and the second annular recess surrounding it.
  • the recesses from the open ends are drowned out with a piece of metal welded to the disk.
  • an annular cavity 17 and an annular pocket 19 are formed.
  • At least one circle, the center of which coincides with the center of the disk, holes 18 are formed with their exit into the annular cavity 17.
  • holes 20 in the peripheral part of the disk they exit into the annular pocket 19 , which communicate with the annular cavity 17 through channels 21.
  • annular recess is made in the middle part of the disk and drowned from the side of the open end with a piece of metal welded to the disk.
  • annular cavity 33 is created.
  • holes 32 are made in the disk with their arrangement in a circle, the center of which coincides with the center of the disk, while ensuring that the holes 32 exit into the annular cavity 33.
  • the rear end wall 9 When forming the rear end wall 9, it is shaped like a circular disk with an inner end surface 41, which, when the installation of the rear wall 9 in the rotor 7 will be facing the cavity 16 of the rotor, and the outer end surface 42.
  • holes 26 are made having access to the inner end surface 41 of the disk.
  • the passages for the heavy fraction are formed in the disk, which communicate on one side with holes 26 in the peripheral part of the disk.
  • passages are provided to the outer end surface 42 of the disk for communication with the axial channel 13 in the rear end portion 12 of the shaft 2.
  • passages for the middle fraction are formed, performing them on one side, providing access to the inner end surface 41 of the disk, and on the other hand with a hole 15 for the passage of fluid in the rear support 6 for the shaft 2.
  • a first annular recess and a second annular recess surrounding it are formed in the disk.
  • the recesses are muffled from the side of their open ends, thus creating, respectively, an annular cavity 24 and an annular pocket 23.
  • a first annular recess and a second annular recess surrounding it are formed in the disk.
  • the recesses are muffled from the side of their open ends and thus create an annular cavity 29 and an annular pocket 28, respectively.
  • An annular pocket 28 is communicated with an annular cavity 29 through channels 31.
  • Openings 30 are arranged in a disk around a circle, providing their exit into the annular cavity 29.
  • On the inner end surface 41 of the disk perform an annular gap 27 with its exit into the annular pocket 28. Assemble the installation.
  • the process of liquid separation in the proposed installation is shown by the example of separation of water into three fractions by density.
  • the source water is fed into the hole 14 made in the front support 5 of the shaft 2. From the hole 14, water enters the space 14a and then into the passage system made in the front end wall 8 and through the outlet openings 20, is fed into the cavity 16 of the rotor 7.
  • Heavy water is discharged from the rotor cavity through holes 26 and through a system of passages made in the rear end wall 9 (annular pocket 23, holes 25 and annular cavity 24), enters the axial channel 13, made in the rear end section of the shaft 12, and is guided through channel 13 into the collector for heavy water.
  • the middle water is discharged from the rotor cavity through the annular slot 27 and then through the passages (annular pocket 28, annular cavity 29 and holes 30) enters the hole 15, made in the rear support 6 and is discharged into the collector for medium water.
  • Light water as it accumulates in the lower part of the cavity of the rotor 7, moves towards the front end wall 8 and is discharged through the holes 32 made in this wall, the annular cavity 33 and the channel 33a into the axial channel 11 of the front end section 10 of the shaft 2, from where it merges in a collection of light water.
  • light water as it accumulates in the area adjacent to the pipe 34, enters the gap 36 between the pipes and moves inside this gap towards the front end wall 8.
  • the lighter water is discharged through those made in the wall 8 holes 32, the annular cavity 33 and the channel 33A into the axial channel 11 of the front end portion 10 of the shaft 2, from where it merges into the light water collector.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Description

УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ ПО ПЛОТНОСТЯМ
МЕТОДОМ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ
И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Изобретение относится к технике разделения жидкостей на фракции с различными плотностями под действием центробежной силы. Изобретение может быть использовано в пищевой, химической (в частности, при разделении спиртов на составляющие фракции), нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, а также для получения тяжелой воды, которая применяется в ядерной физике и энергетике в качестве замедлителя нейтронов и теплоносителя в ядерных реакторах и является исходным продуктом для получения дейтерия.
Известна установка для разделения жидкостей методом центрифугирования, содержащая корпус, установленный в опорах приводной вал и рабочий ротор, установленный в корпусе на приводном валу, а также средство для подачи исходной жидкости в ротор и средства для вывода полученных в результате разделения жидкости фракций из установки (патент US 5182031, 1993 г.). Конструкция известной установки позволяет разделять жидкость только на две фракции.
Известна установка для разделения жидкости на фракции с различными плотностями центробежного типа, содержащая ротор, имеющий расположенные в верхней части его корпуса каналы и неподвижные патрубки для отвода фракций, и установленную по оси ротора соосно указанным патрубкам питающую трубу для исходной жидкости. Исходная жидкость, подлежащая разделению, подается по питающей трубе в ротор и после разделения выводится из установки в виде двух фракций с различной плотностью (патент SU 1667628, 1991г.).
Ближайшим аналогом к заявляемому изобретению является установка для разделения жидкостей методом центрифугирования по плотностям содержащая корпус, приводной вал и рабочий ротор, установленный с возможностью вращения в корпусе на приводном валу и имеющий переднюю торцевую стенку, расположенную со стороны передней опоры, и заднюю торцевую стенку, расположенную со стороны задней опоры. Исходная жидкость подается в ротор по питающей трубе и разделяется под действием центробежных сил на легкую и тяжелую фракции. Легкая фракция через отверстие в роторе попадает в сборник, а тяжелая скапливается в периферийной части ротора и выводится через кольцевую щель в торцевой части ротора (патент RU 2039610, 1995г.). Конструкция этой известной установки также обеспечивает разделение жидкости только на две фракции, что не позволяет использовать ее в производствах, требующих более тонкое разделение за один проход жидкости. Каждая из полученных фракций может быть повторно направлена на разделение в известную установку. Однако, в конечном итоге, для разделения исходной жидкости на требуемое количество фракций, кратное двум, понадобится значительное время, которое необходимо для последующего разделения полученной на предыдущем этапе фракции на ее составляющие. Предложение по патенту RU 2039610 может быть принято в качестве аналога к способу изготовления установки для разделения жидкостей по плотностям методом центрифугирования, так как предусматривает предварительное формирование составных частей установки: корпуса с несущими стенками, вала, передней и задней опор для вала, цилиндрического ротора и передней и задней торцевых стенок ротора, и последующую сборку установки.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи по созданию такой установки, которая обеспечила бы разделение исходной жидкости методом центрифугирования на три фракции по плотностям за один проход через установку.
Технический результат, который достигается при осуществлении изобретения, заключается в повышении производительности установки, в обеспечении качественного и более тонкого разделения исходной жидкости на три фракции за один проход, в сокращении времени на разделение жидкости на большее количество фракций по сравнению с известными конструкциями. Установка позволяет также при разделении воды на три фракции по плотностям (тяжелую, среднюю и легкую) эффективно выделять тяжелую воду и бережно выводить ее из установки, исключая возможность смешивания с другими составляющими. Кроме того, получаемая в результате разделения легкая вода по своему составу приближается к воде высокогорных рек, ледниковой и снеговой талой воде. При употреблении легкой воды в качестве питьевой нормализуется обмен веществ, усиливаются защитные силы организма, происходит очищение организма от продуктов метаболизма, эндотоксинов и ядов, улучшается питание кожи, нормализуется жировой и углеводный обмен.
Для достижения указанного технического результата предлагается установка для разделения жидкостей методом центрифугирования по плотностям на фракции, определяемые далее как тяжелая фракция, соответствующая составляющей жидкости с наибольшим значением плотности, легкая фракция, соответствующая составляющей жидкости с наименьшим значением плотности, и средняя фракция, плотность которой меньше плотности тяжелой фракции и больше плотности легкой фракции. Установка содержит корпус, приводной вал, установленный в передней и задней опорах, неподвижно закрепленных на корпусе, и ротор, установленный с возможностью вращения в корпусе на приводном валу и имеющий переднюю торцевую стенку, расположенную со стороны передней опоры, и заднюю торцевую стенку, расположенную со стороны задней опоры. Передний и задний концевые участки вала имеют осевые каналы. Передняя и задняя опоры вала имеют отверстия соответственно для подачи и слива жидкости. Передняя торцевая стенка ротора имеет систему проходов для подачи разделяемой на фракции исходной жидкости в полость ротора, сообщающуюся с одной стороны с отверстием для подачи жидкости, выполненным в передней опоре вала, а с другой стороны с выполненными в передней торцевой стенке выходными отверстиями, служащими для подачи исходной жидкости в ротор, а также имеет проходы для отвода из ротора легкой фракции, сообщающиеся с осевым каналом в переднем концевом участке вала. В задней торцевой стенке предусмотрена система проходов, включающая соответственно проходы для отвода из ротора тяжелой фракции и средней фракции. Проходы для отвода из ротора тяжелой фракции сообщаются с одной стороны с выполненными в задней торцевой стенке, в зоне скопления в результате разделения жидкости тяжелой фракции, отверстиями, служащими для выпуска тяжелой фракции из ротора, а с другой стороны с осевым каналом в заднем концевом участке вала. Проходы для отвода из ротора средней фракции сообщаются с одной стороны с полостью ротора в зоне скопления, в результате разделения жидкости, средней фракции, а с другой стороны с отверстием для слива жидкости, имеющимся в задней опоре вала.
Преимущественно, в полости ротора установлены с возможностью вращения вместе с ротором радиальные лопасти.
Радиальные лопасти, преимущественно, закреплены в торцевых стенках ротора.
Предпочтительно радиальные лопасти следует устанавливать под одинаковым углом по отношению друг к другу.
Выходные отверстия, выполненные в передней торцевой стенке и служащие для подачи исходной жидкости в ротор, расположены по одной окружности.
Предпочтительно эти выходные отверстия выполняются в виде щелей дугообразной формы.
Система проходов в передней торцевой стенке ротора для подачи разделяемой на фракции исходной жидкости в полость ротора включает выполненные в средней части торцевой стенки вокруг оси вала кольцевую полость и расположенные, как минимум, по одной окружности отверстия, сообщающиеся с отверстием для подачи жидкости, выполненным в передней опоре вала, и с кольцевой полостью, а также включает кольцевой карман, окружающий кольцевую полость и сообщающийся с одной стороны с выходными отверстиями, выполненными в передней торцевой стенке и служащими для подачи жидкости в ротор, а с другой стороны - с кольцевой полостью через каналы, при этом кольцевой карман разделен на секторы радиальными ребрами, служащими для нагнетания разделяемой жидкости в ротор через выходные отверстия в передней торцевой стенке.
Проходы в задней торцевой стенке ротора, предназначенные для отвода из ротора тяжелой фракции включают выполненные в этой торцевой стенке вокруг оси вала: кольцевой карман, сообщающийся с отверстиями в задней торцевой стенке, служащими для выпуска тяжелой фракции из ротора, кольцевую полость, сообщающуюся с осевым каналом заднего концевого участка вала, и расположенные, как минимум, по одной окружности отверстия, через которые сообщаются между собой кольцевой карман и кольцевая полость.
Проходы для отвода из ротора средней фракции включают выполненные в задней торцевой стенке вокруг оси вала: кольцевую щель, сообщающуюся с полостью ротора в зоне скопления, в результате разделения жидкости, средней фракции, кольцевой карман, сообщающийся с кольцевой щелью, кольцевую полость, сообщающуюся с этим кольцевым карманом через каналы, и расположенные, как минимум, по одной окружности отверстия, сообщающиеся с одной стороны с кольцевой полостью, а с другой — с отверстием для слива жидкости, выполненным в задней опоре вала.
Установка содержит также две расположенные одна в другой и с зазором между ними трубы, установленные коаксиально валу в полости ротора вне зоны разделения жидкости и закрепленные в торцевых стенках ротора, при этом зазор между трубами со стороны задней торцевой стенки сообщен с полостью ротора в зоне скопления, в результате разделения жидкости, легкой фракции, а со стороны передней торцевой стенки - с проходами для отвода из ротора легкой фракции.
Проходы для отвода из ротора легкой фракции включают: выполненные в передней торцевой стенке ротора и расположенные по окружности на пути выхода легкой фракции из зазора между трубами отверстия, и кольцевую полость, сообщающуюся с одной стороны с этими отверстиями, а с другой - с осевым каналом переднего концевого участка вала.
Предлагается также способ изготовления установки для разделения жидкостей методом центрифугирования по плотностям на фракции, определяемые далее как тяжелая фракция, соответствующая составляющей жидкости с наибольшим значением плотности, легкая фракция, соответствующая составляющей жидкости с наименьшим значением плотности, и средняя фракция, плотность которой меньше плотности тяжелой фракции и больше плотности легкой фракции. Способ заключается в том, что предварительно формируют составные части установки: корпус, приводной вал, переднюю и заднюю опоры для вала, ротор и переднюю и заднюю торцевые стенки ротора. Затем производят сборку установки, осуществляя крепление передней и задней опор для вала на соответствующих частях корпуса, установку вала в комплекте с ротором и торцевыми стенками в опорах посредством подшипников. При формировании вала в его переднем и заднем концевых участках выполняют осевые каналы, а в передней и задней опорах для вала выполняют отверстия для прохода жидкости. При формировании передней торцевой стенки ей придают форму диска с внутренней торцевой поверхностью, которая при установке передней стенки в роторе будет обращена к полости ротора, и наружной торцевой поверхностью, выполняют в диске отверстия, имеющие выход на внутреннюю торцевую поверхность диска, формируют в диске систему проходов для исходной жидкости, подаваемой на разделение, сообщающуюся с отверстиями в этом диске и имеющую выход на наружную торцевую поверхность этого диска для сообщения с отверстием для прохода жидкости в передней опоре для вала, а также проходы для легкой фракции жидкости, выполняя их с одной стороны с обеспечением выхода на внутреннюю торцевую поверхность диска, а с другой - с обеспечением выхода на наружную торцевую поверхность диска для сообщения с осевым каналом в переднем концевом участке вала. При формировании задней торцевой стенки ей придают форму диска с внутренней торцевой поверхностью, которая при установке задней стенки в роторе будет обращена к полости ротора, и наружной торцевой поверхностью, выполняют в этом диске отверстия, имеющие выход на внутреннюю торцевую поверхность диска, формируют в этом диске проходы для тяжелой фракции, сообщая их с одной стороны с отверстиями в диске, имеющими выход на внутреннюю торцевую поверхность диска, и обеспечивая с другой стороны их выход на наружную торцевую поверхность диска для сообщения с осевым каналом в заднем концевом участке вала, а также формируют в этом диске проходы для средней фракции, выполняя их с одной стороны с обеспечением выхода на внутреннюю торцевую поверхность диска, а с другой стороны - сообщают с отверстием для прохода жидкости в задней опоре для вала.
При формировании в передней торцевой стенке системы проходов для исходной жидкости выполняют в средней части диска первую кольцевую выемку и окружающую ее вторую кольцевую выемку, заглушают выемки со стороны их открытых торцев, создавая таким образом соответственно кольцевую полость и кольцевой карман; как минимум по одной окружности, центр которой совпадает с центром диска, формируют отверстия с выходом их в кольцевую полость и с возможностью сообщения их с отверстием для прохода жидкости, выполненным в передней опоре для вала, при этом при выполнении отверстий в диске, имеющих выход на внутреннюю торцевую поверхность диска, обеспечивают их выход в кольцевой карман, который сообщают с кольцевой полостью через каналы. В полости кольцевого кармана выполняют радиальные ребра, разделяющие кольцевой карман на секторы.
При формировании в передней торцевой стенке системы проходов для легкой жидкости выполняют в средней части диска кольцевую выемку и заглушают ее со стороны открытого торца, создавая таким образом кольцевую полость, выход из которой выполняют с возможностью сообщения этой полости с осевым каналом переднего концевого участка вала, выполняют в диске отверстия с расположением их по окружности, центр которой совпадает с центром диска, причем при выполнении отверстий обеспечивают их выход в кольцевую полость.
При формировании в задней торцевой стенке системы проходов для тяжелой фракции выполняют в диске первую кольцевую выемку и окружающую ее вторую кольцевую выемку, заглушают выемки со стороны их открытых торцев, создавая таким образом соответственно кольцевую полость и кольцевой карман; как минимум по одной окружности, центр которой совпадает с центром диска, формируют отверстия с выходом их в кольцевую полость и в кольцевой карман, при этом при выполнении отверстий в диске, имеющих выход на внутреннюю торцевую поверхность диска, обеспечивают их выход в кольцевой карман.
При формировании в задней торцевой стенке системы проходов для средней фракции выполняют в диске первую кольцевую выемку и окружающую ее вторую кольцевую выемку, заглушают выемки со стороны их открытых торцев, создавая таким образом соответственно кольцевую полость и кольцевой карман; сообщают кольцевой карман с кольцевой полостью через каналы, выполняют в диске, как минимум, по одной окружности отверстия, с обеспечением выхода их в кольцевую полость и с обеспечением возможности сообщения их с отверстием для прохода жидкости, выполненным в задней опоре вала, выполняют на внутренней торцевой поверхности диска кольцевую щель с выходом ее в кольцевой карман
При сборке установки в роторе размещают радиально к ротору лопасти и закрепляют их в торцевых стенках ротора.
В установке дополнительно используют две трубы разного диаметра, которые при сборке установки размещают одна в другой с зазором между ними и коаксиально по отношению друг к другу и к приводному валу и закрепляют в торцевых стенках ротора.
Отвод тяжелой, средней и легкой фракций жидкости, полученных в результате разделения в роторе, через отверстия и проходы, предусмотренные в торцевых стенках ротора соответственно для каждой фракции, исключает возможность смешивания фракций между собой и обеспечивает бережный отбор каждой из фракций из соответствующей зоны ротора.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где: на фиг. 1 изображена установка для разделения жидкостей методом центрифугирования по плотностям на три фракции, вид сбоку; на фиг. 2 - вид установки в разрезе по А - А на фиг. 1 ; на фиг. 3 - фрагмент G на фиг. 2; на фиг. 4 - фрагмент E на фиг. 2; на фиг. 5 - фрагмент F на фиг 2; на фиг. 6 — вид передней торцевой стенки ротора со стороны ее наружной поверхности; на фиг. 7 - вид передней торцевой стенки ротора в разрезе по В - В на фиг. 6; на фиг. 8 - вид передней торцевой стенки ротора со стороны ее внутренней поверхности; на фиг. 9 - вид передней торцевой стенки ротора в разрезе по J — J на фиг. 8; на фиг. 10 - фрагмент С на фиг. 9; на фиг 11 - вид задней торцевой стенки ротора со стороны ее наружной поверхности; на фиг. 12 - вид задней торцевой стенки ротора в разрезе по H - H на фиг. 11 ; на фиг. 13 - фрагмент К на фиг. 12; на фиг. 14 - вид задней торцевой стенки ротора со стороны ее внутренней поверхности; на фиг. 15 - вид задней торцевой стенки ротора в разрезе по L - L на фиг. 14; на фиг 16 - установка, вид сбоку с местом для установки двигателя.
Установка предназначена для разделения жидкостей методом центрифугирования по плотностям на три фракции. Эти фракции обозначены далее по тексту описания как тяжелая фракция, средняя фракция и легкая фракция.
Под тяжелой фракцией понимается такая фракция жидкости (составляющая жидкости), которая имеет наибольшее значение плотности. Под легкой фракцией понимается такая фракция жидкости (составляющая жидкости), которая имеет наименьшее значение плотности. Под средней фракцией понимается такая фракция жидкости (составляющая жидкости), плотность которой меньше плотности тяжелой фракции и больше плотности легкой фракции. Под исходной жидкостью понимается жидкость, подаваемая в установку для разделения ее на составляющие фракции.
Установка содержит корпус 1, приводной вал 2, установленный посредством подшипников качения 3 и 4 в передней 5 и задней 6 опорах, неподвижно закрепленных на корпусе 1.
Внутри корпуса 1 установлен цилиндрический ротор 7, приводимый во вращение от вала 2. Ось ротора 7 и вал 2 расположены горизонтально. Ротор 7 имеет переднюю торцевую стенку 8, расположенную со стороны передней опоры 5, и заднюю торцевую стенку 9, расположенную со стороны задней опоры 6.
Передний концевой участок 10 вала 2 имеет осевой канал 11 и задний концевой участок 12 вала имеет осевой канал 13.
В передней опоре 5 вала 2 выполнено отверстие 14, предназначенное для подачи исходной жидкости в установку. В задней опоре 6 вала 2 имеется отверстие 15, предназначенное для слива жидкости. В передней торцевой стенке 8 ротора 7 предусмотрены система проходов для подачи разделяемой на фракции исходной жидкости в полость 16 ротора 7, а также проходы для отвода из ротора 7 легкой фракции.
В задней торцевой стенке 9 предусмотрена система проходов, включающая соответственно проходы для отвода из ротора 7 тяжелой фракции и средней фракции.
Система проходов в передней торцевой стенке 8 ротора 7 для подачи разделяемой на фракции исходной жидкости в полость ротора 7 включает выполненные в средней части торцевой стенки 8 вокруг оси вала 2 кольцевую полость 17, пространство 17а, множество отверстий 18, расположенных на одной окружности, и кольцевой карман 19. Кольцевой карман 19 расположен концентрично кольцевой полости 17 и находится ближе к периферийной части торцевой стенки 8, чем кольцевая полость 17.
Из кольцевого кармана 19 имеется выход в полость 16 ротора 7 через выходные отверстия 20, которые выполнены в периферийной части передней торцевой стенки 8. Кроме того, кольцевой карман 19 сообщается с кольцевой полостью 17 через каналы 21. Отверстия 18 с одной стороны сообщаются с кольцевой полостью 17, а с другой стороны - имеют выход к отверстию 14, выполненному в передней опоре 5 вала 2. Кольцевой карман 19 разделен на секторы радиальными ребрами 22, которые служат для нагнетания разделяемой жидкости в ротор 7 через выходные отверстия 20.
Выходные отверстия 20, выполненные в периферийной части передней торцевой стенки 8, могут располагаться по одной окружности или по нескольким концентричным окружностям и могут иметь цилиндрическую форму, форму дугообразной щели или любую другую приемлемую форму.
Проходы в задней торцевой стенке 9 ротора 7, предназначенные для отвода из ротора тяжелой фракции включают выполненные в этой торцевой стенке вокруг оси вала 2: кольцевой карман 23, кольцевую полость 24 и отверстия 25, расположенные, как минимум, на одной окружности. В периферийной части задней торцевой стенки 9 на уровне зоны скопления в роторе тяжелой фракции выполнены отверстия 26, которые служат для выхода тяжелой фракции из ротора 7. Отверстия 26 могут располагаться по одной окружности или по нескольким концентричным окружностям и могут иметь цилиндрическую форму, форму дугообразной щели или любую другую приемлемую форму.
Отверстия 26 имеют выход в кольцевой карман 23, а кольцевая полость 24 сообщается через проход 24а с осевым каналом 13 заднего концевого участка 12 вала 2. Отверстия 25 с одной стороны имеют выход в кольцевой карман 23, а с другой — в кольцевую полость 24 и сообщают, таким образом, между собой кольцевой карман 23 и кольцевую полость 24.
Проходы для отвода из ротора 7 средней фракции включают выполненные в задней торцевой стенке 9 вокруг оси вала 2: кольцевую щель 27, кольцевой карман 28, кольцевую полость 29 и отверстия 30, расположенные, как минимум, по одной окружности.
Кольцевая щель 27 сообщается с полостью ротора в зоне скопления средней фракции и имеет выход в кольцевой карман 28. Кольцевая полость 29 сообщается с кольцевым карманом 28 через каналы 31. Отверстия 30 с одной стороны имеют выход в кольцевую полость 29, а с другой - сообщены через пространство 30а с отверстием 15 для слива жидкости, выполненным в задней опоре 6 вала 2.
Проходы для отвода из ротора легкой фракции включают: отверстия 32, выполненные в передней торцевой стенке 8 ротора 7 и расположенные по окружности, и кольцевую полость 33. Кольцевая полость 33 с одной стороны сообщается с отверстиями 32, а с другой - имеет выход через канал 33а к осевому каналу 11 переднего концевого участка 10 вала 2.
Внутри ротора 7 установлены две расположенные коаксиально валу 2 и одна в другой трубы 34 и 35, между которыми имеется зазор 36. Трубы 34 и 35 закреплены в торцевых стенках 8 и 9 ротора 7. Зазор 36 между трубами 34 и 35 со стороны задней торцевой стенки 9 сообщен с полостью ротора 7 в зоне скопления, в результате разделения жидкости, легкой фракции, а со стороны передней торцевой стенки 8 - с проходами для отвода из ротора легкой фракции.
В полости ротора 7 установлены с возможностью вращения вместе с ротором радиальные лопасти 37, которые закреплены в проемах, предусмотренных в торцевых стенках 8 и 9 ротора. Лопасти 37 могут быть установлены как под одинаковым углом по отношению друг к другу, так и под разными углами.
Для предотвращения истечения жидкости и фракций в процессе разделения в установке предусмотрены уплотнительные средства (сальниковые уплотнения).
Двигатель, приводящий во вращение вал 2, устанавливается по месту 43. Вал двигателя имеет осевой канал для вывода тяжелой фракции, поступающей из канала 13.
Торцевые стенки 8 и 9 соединены с валом 2 шлицевым соединением 44.
Изготовление предлагаемой установки осуществляется следующим образом.
Предварительно формируют составные части установки: корпус 1 с несущими стенками 38, приводной вал 2, переднюю 5 и заднюю 6 опоры для вала 2, цилиндрический ротор 7 и переднюю 8 и заднюю 9 торцевые стенки ротора 7.
При формировании вала в его переднем 10 и заднем 12 концевых участках выполняют осевые каналы 11 и 13. В передней 5 и задней 6 опорах для вала 2 выполняют отверстия 14 и 15 для прохода жидкости.
При формировании передней торцевой стенки 8 ей придают форму круглого диска с внутренней торцевой поверхностью 39, которая при установке передней стенки в роторе 7 будет обращена к полости 16 ротора 7, и наружной торцевой поверхностью 40. В периферийной части диска выполняют отверстия 20, имеющие выход на внутреннюю торцевую поверхность 39 диска.
Формируют в диске систему проходов для исходной жидкости, подаваемой на разделение, сообщающуюся с отверстиями 20 и имеющую выход на наружную торцевую поверхность 40 диска для сообщения с отверстием 14 для прохода жидкости в передней опоре для вала 2.
Кроме того, в этом диске формируют проходы для легкой фракции жидкости, выполняя их с одной стороны с обеспечением выхода на внутреннюю торцевую поверхность 39 диска, а с другой - с обеспечением выхода на наружную торцевую поверхность 40 диска для сообщения с осевым каналом 11 в переднем концевом участке вала 2.
При формировании в передней торцевой стенке 8 системы проходов для исходной жидкости выполняют, например фрезерованием, в средней части диска первую кольцевую выемку и окружающую ее вторую кольцевую выемку. Заглушают выемки со стороны их открытых торцев кусочком металла, привариваемого к диску. В результате образуются кольцевая полость 17 и кольцевой карман 19. Как минимум по одной окружности, центр которой совпадает с центром диска, формируют отверстия 18 с выходом их в кольцевую полость 17. При выполнении отверстий 20 в периферийной части диска обеспечивают их выход в кольцевой карман 19, который сообщают с кольцевой полостью 17 через каналы 21.
При формировании в передней торцевой стенке 8 системы проходов для легкой жидкости выполняют в средней части диска кольцевую выемку и заглушают ее со стороны открытого торца кусочком металла, привариваемого к диску. В результате создается кольцевая полость 33. Кроме того, в диске выполняют отверстия 32 с расположением их по окружности, центр которой совпадает с центром диска, обеспечивая при этом выход отверстий 32 в кольцевую полость 33.
При формировании задней торцевой стенки 9 ей придают форму круглого диска с внутренней торцевой поверхностью 41 , которая при установке задней стенки 9 в роторе 7 будет обращена к полости 16 ротора, и наружной торцевой поверхностью 42.
В периферийной части диска выполняют отверстия 26, имеющие выход на внутреннюю торцевую поверхность 41 диска. В диске формируют проходы для тяжелой фракции, которые сообщают с одной стороны с отверстиями 26 в периферийной части диска. При этом с другой стороны обеспечивают выход проходов на наружную торцевую поверхность 42 диска для сообщения с осевым каналом 13 в заднем концевом участке 12 вала 2. В этом же диске формируют проходы для средней фракции, выполняя их с одной стороны с обеспечением выхода на внутреннюю торцевую поверхность 41 диска, а с другой стороны с отверстием 15 для прохода жидкости в задней опоре 6 для вала 2.
При формировании в задней торцевой стенке 9 системы проходов для тяжелой фракции выполняют в диске первую кольцевую выемку и окружающую ее вторую кольцевую выемку. Заглушают выемки со стороны их открытых торцев, создавая, таким образом, соответственно кольцевую полость 24 и кольцевой карман 23. Как минимум по одной окружности, центр которой совпадает с центром диска, формируют отверстия 25 с выходом их в кольцевую полость 24 и в кольцевой карман 23. Выполняя отверстия 20 в периферийной части диска, обеспечивают их выход в кольцевой карман 23.
При формировании в задней торцевой стенке 9 системы проходов для средней фракции выполняют в диске первую кольцевую выемку и окружающую ее вторую кольцевую выемку. Заглушают выемки со стороны их открытых торцев и создают, таким образом, соответственно кольцевую полость 29 и кольцевой карман 28. Кольцевой карман 28 сообщают с кольцевой полостью 29 через каналы 31. В диске выполняют отверстия 30, расположенные по окружности, обеспечивая их выход в кольцевую полость 29. На внутренней торцевой поверхности 41 диска выполняют кольцевую щель 27 с выходом ее в кольцевой карман 28. Производят сборку установки. Процесс разделения жидкости в предлагаемой установке показан на примере разделения воды на три фракции по плотности. Предварительно отфильтрованную при прохождении через фильтр механической очистки исходную воду подают в отверстие 14, выполненное в передней опоре 5 вала 2. Из отверстия 14 вода поступает в пространство 14а и затем в систему проходов, выполненных в передней торцевой стенке 8, и через выходные отверстия 20, подается в полость 16 ротора 7. Под воздействием центробежного поля вращающегося ротора 7 происходит разделение воды, и ее компоненты занимают в роторе следующие положения: тяжелая вода (тяжелая фракция воды), имеющая плотность 1,104 г/см2, накапливается у внутренней поверхности ротора 7; средняя вода (средняя фракция воды), имеющая плотность 1 г/см , собирается в средней части рабочей полости ротора 7 и легкая вода (легкая фракция воды), плотность которой ниже плотности средней воды, накапливается в нижней части рабочей полости ротора.
Тяжелая вода выводится из полости ротора через отверстия 26 и через систему проходов, выполненных в задней торцевой стенке 9 (кольцевой карман 23, отверстия 25 и кольцевая полость 24), поступает в осевой канал 13, выполненный в заднем концевом участке 12 вала, и направляется через канал 13 в сборник для тяжелой воды.
Средняя вода выводится из полости ротора через кольцевую щель 27 и далее через проходы (кольцевой карман 28, кольцевая полость 29 и отверстия 30) поступает в отверстие 15, выполненное в задней опоре 6 и сливается в сборник для средней воды.
Легкая вода, по мере ее накопления в нижней части полости ротора 7, перемещается в сторону передней торцевой стенки 8 и выводится через выполненные в этой стенке отверстия 32, кольцевую полость 33 и канал 33а в осевой канал 11 переднего концевого участка 10 вала 2, откуда сливается в сборник легкой воды. В случае установки в роторе двух труб 34 и 35 легкая вода по мере ее накопления в зоне, прилегающей к трубе 34, поступает в зазор 36 между трубами и перемещается внутри этого зазора в сторону передней торцевой стенки 8. Долее легкая вода выводится через выполненные в стенке 8 отверстия 32, кольцевую полость 33 и канал 33а в осевой канал 11 переднего концевого участка 10 вала 2, откуда сливается в сборник легкой воды.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1.Установка для разделения жидкостей методом центрифугирования по плотностям на три фракции, определяемые далее как тяжелая фракция, соответствующая фракции жидкости с наибольшим значением плотности, легкая фракция, соответствующая фракции жидкости с наименьшим значением плотности, и средняя фракция, плотность которой меньше плотности тяжелой фракции и больше плотности легкой фракции, содержащая корпус, приводной вал, установленный в передней и задней опорах, неподвижно закрепленных на корпусе, и ротор, установленный с возможностью вращения в корпусе на приводном валу и имеющий переднюю торцевую стенку, расположенную со стороны передней опоры, и заднюю торцевую стенку, расположенную со стороны задней опоры, отличающаяся тем, что передний и задний концевые участки вала имеют осевые каналы, передняя и задняя опоры вала имеют отверстия соответственно для подачи и слива жидкости, передняя торцевая стенка ротора имеет систему проходов для подачи разделяемой на фракции исходной жидкости в полость ротора, сообщающуюся с одной стороны с отверстием для подачи жидкости, выполненным в передней опоре вала, а с другой стороны с выполненными в передней торцевой стенке выходными отверстиями, служащими для подачи исходной жидкости в ротор, а также имеет проходы для отвода из ротора легкой фракции, сообщающиеся с осевым каналом в переднем концевом участке вала, в задней торцевой стенке предусмотрена система проходов, включающая соответственно проходы для отвода из ротора тяжелой фракции и средней фракции, при этом проходы для отвода из ротора тяжелой фракции сообщаются с одной стороны с выполненными в задней торцевой стенке, в зоне скопления в результате разделения жидкости тяжелой фракции, отверстиями, служащими для выпуска тяжелой фракции из ротора, а с другой стороны с осевым каналом в заднем концевом участке вала, проходы для отвода из ротора средней фракции сообщаются с одной стороны с полостью ротора в зоне скопления, в результате разделения жидкости, средней фракции, а с другой стороны с отверстием для слива жидкости, имеющимся в задней опоре вала,
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в полости ротора установлены с возможностью вращения вместе с ротором радиальные лопасти.
3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что радиальные лопасти закреплены в торцевых стенках ротора.
4. Установка по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что радиальные лопасти установлены под одинаковым углом по отношению друг к другу.
5. Установки по п. 1, отличающаяся тем, что выходные отверстия, выполненные в передней торцевой стенке и служащие для подачи исходной жидкости в ротор, расположены по одной окружности.
6. Установки по п. 5, отличающаяся тем, что выходные отверстия выполнены в виде щелей дугообразной формы.
7. Установка по одному из п. 1, 5, 6, отличающаяся тем, что система проходов в передней торцевой стенке ротора для подачи разделяемой на фракции исходной жидкости в полость ротора включает выполненные в средней части торцевой стенки вокруг оси вала кольцевую полость и расположенные, как минимум, по одной окружности отверстия, сообщающиеся с отверстием для подачи жидкости, выполненным в передней опоре вала, и с кольцевой полостью, а также включает кольцевой карман, окружающий кольцевую полость и сообщающийся с одной стороны с выходными отверстиями, выполненными в передней торцевой стенке и служащими для подачи жидкости в ротор, а с другой стороны - с кольцевой полостью через каналы.
8. Установка по п. 7, отличающаяся тем, что кольцевой карман разделен на секторы радиальными ребрами, служащими для нагнетания разделяемой жидкости в ротор через выходные отверстия в передней торцевой стенке.
9. Установка по п.l, отличающаяся тем, что проходы в задней торцевой стенке ротора, предназначенные для отвода из ротора тяжелой фракции включают выполненные в этой торцевой стенке вокруг оси вала: кольцевой карман, сообщающийся с отверстиями в задней торцевой стенке, служащими для выпуска тяжелой фракции из ротора, кольцевую полость, сообщающуюся с осевым каналом заднего концевого участка вала, и расположенные, как минимум, по одной окружности отверстия, через которые сообщаются между собой кольцевой карман и кольцевая полость.
10. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что проходы для отвода из ротора средней фракции включают выполненные в задней торцевой стенке вокруг оси вала: кольцевую щель, сообщающуюся с полостью ротора в зоне скопления, в результате разделения жидкости, средней фракции, кольцевой карман, сообщающийся с кольцевой щелью, кольцевую полость, сообщающуюся с этим кольцевым карманом через каналы, и расположенные, как минимум, по одной окружности отверстия, сообщающиеся с одной стороны с кольцевой полостью, а с другой - с отверстием для слива жидкости, выполненным в задней опоре вала.
11. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит две расположенные одна в другой и с зазором между ними трубы, установленные коаксиально валу в полости ротора вне зоны разделения жидкости и закрепленные в торцевых стенках ротора, при этом зазор между трубами со стороны задней торцевой стенки сообщен с полостью ротора в зоне скопления, в результате разделения жидкости, легкой фракции, а со стороны передней торцевой стенки - с проходами для отвода из ротора легкой фракции.
12. Установка по п. 11, отличающаяся тем, что проходы для отвода из ротора легкой фракции включают: выполненные в передней торцевой стенке ротора и расположенные по окружности на пути выхода легкой фракции из зазора между трубами отверстия, и кольцевую полость, сообщающуюся с одной стороны с этими отверстиями, а с другой - с осевым каналом переднего концевого участка вала.
13. Способ изготовления установки для разделения жидкостей методом центрифугирования по плотностям на фракции, определяемые далее как тяжелая фракция, соответствующая составляющей жидкости с наибольшим значением плотности, легкая фракция, соответствующая составляющей жидкости с наименьшим значением плотности, и средняя фракция, плотность которой меньше плотности тяжелой фракции и больше плотности легкой фракции, заключающийся в том, что предварительно формируют составные части установки: корпус, приводной вал, переднюю и заднюю опоры для вала, ротор и переднюю и заднюю торцевые стенки ротора, и производят сборку установки, осуществляя крепление передней и задней опор для вала . на соответствующих частях корпуса, установку вала в комплекте с ротором и торцевыми стенками в опорах посредством подшипников, характеризующийся тем, что при формировании вала в его переднем и заднем концевых участках выполняют осевые каналы, в передней и задней опорах для вала выполняют отверстия для прохода жидкости, при формировании передней торцевой стенки ей придают форму диска с внутренней торцевой поверхностью, которая при установке передней стенки в роторе будет обращена к полости ротора, и наружной торцевой поверхностью, выполняют в диске отверстия, имеющие выход на внутреннюю торцевую поверхность диска, формируют в диске систему проходов для исходной жидкости, подаваемой на разделение, сообщающуюся с отверстиями в этом диске и имеющую выход на наружную торцевую поверхность этого диска для сообщения с отверстием для прохода жидкости в передней опоре для вала, а также проходы для легкой фракции жидкости, выполняя их с одной стороны с обеспечением выхода на внутреннюю торцевую поверхность диска, а с другой — с обеспечением выхода на наружную торцевую поверхность диска для сообщения с осевым каналом в переднем концевом участке вала, при формировании задней торцевой стенки ей придают форму диска с внутренней торцевой поверхностью, которая при установке задней стенки в роторе будет обращена к полости ротора, и наружной торцевой поверхностью, выполняют в этом диске отверстия, имеющие выход на внутреннюю торцевую поверхность диска, формируют в этом диске проходы для тяжелой фракции, сообщая их с одной стороны с отверстиями в диске, имеющими выход на внутреннюю торцевую поверхность диска, и обеспечивая с другой стороны их выход на наружную торцевую поверхность диска для сообщения с осевым каналом в заднем концевом участке вала, а также формируют в этом диске проходы для средней фракции, выполняя их с одной стороны с обеспечением выхода на внутреннюю торцевую поверхность диска, а с другой стороны - сообщают с отверстием для прохода жидкости в задней опоре для вала.
14. Способ по п. 13, характеризующийся тем, что при формировании в передней торцевой стенке системы проходов для исходной жидкости выполняют в средней части диска первую кольцевую выемку и окружающую ее вторую кольцевую выемку, заглушают выемки со стороны их открытых торцев, создавая таким образом соответственно кольцевую полость и кольцевой карман; как минимум по одной окружности, центр которой совпадает с центром диска, формируют отверстия с выходом их в кольцевую полость и с возможностью сообщения их с отверстием для прохода жидкости, выполненным в передней опоре для вала, при этом при выполнении отверстий в диске, имеющих выход на внутреннюю торцевую поверхность диска, обеспечивают их выход в кольцевой карман, который сообщают с кольцевой полостью через каналы.
15. Способ по п. 14, характеризующийся тем, что в полости кольцевого кармана выполняют радиальные ребра, разделяющие кольцевой карман на секторы.
16. Способ по п. 13, характеризующийся тем, что при формировании в передней торцевой стенке системы проходов для легкой жидкости выполняют в средней части диска кольцевую выемку и заглушают ее со стороны открытого торца, создавая таким образом кольцевую полость, выход из которой выполняют с возможностью сообщения этой полости с осевым каналом переднего концевого участка вала, выполняют в диске отверстия с расположением их по окружности, центр которой совпадает с центром диска, причем при выполнении отверстий обеспечивают их выход в кольцевую полость.
17. Способ по п. 13, характеризующийся тем, что при формировании в задней торцевой стенке системы проходов для тяжелой фракции выполняют в диске первую кольцевую выемку и окружающую ее вторую кольцевую выемку, заглушают выемки со стороны их открытых торцев, создавая таким образом соответственно кольцевую полость и кольцевой карман; как минимум по одной окружности, центр которой совпадает с центром диска, формируют отверстия с выходом их в кольцевую полость и в кольцевой карман, при этом при выполнении отверстий в диске, имеющих выход на внутреннюю торцевую поверхность диска, обеспечивают их выход в кольцевой карман.
18. Способ по п. 13, характеризующийся тем, что при формировании в задней торцевой стенке системы проходов для средней фракции выполняют в диске первую кольцевую выемку и окружающую ее вторую кольцевую выемку, заглушают выемки со стороны их открытых торцев, создавая таким образом соответственно кольцевую полость и кольцевой карман; сообщают кольцевой карман с кольцевой полостью через каналы, выполняют в диске, как минимум, по одной окружности отверстия, с обеспечением выхода их в кольцевую полость и с обеспечением возможности сообщения их с отверстием для прохода жидкости, выполненным в задней опоре вала, выполняют на внутренней торцевой поверхности диска кольцевую щель с выходом ее в кольцевой карман
19. Способ по п. 13, характеризующийся тем, что при сборке установки в роторе размещают радиально к ротору лопасти и закрепляют их в торцевых стенках ротора.
20. Способ по п. 13, характеризующийся тем, что в установке дополнительно используют две трубы разного диаметра, которые при сборке установки размещают одна в другой с зазором между ними и коаксиально по отношению друг к другу и к приводному валу и закрепляют в торцевых стенках ротора.
PCT/RU2006/000466 2005-09-05 2006-08-31 Dispositif de fractionnement par centrifugation de liquides en fonction des densites, et son procede de production Ceased WO2007030034A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005127670/12A RU2314166C2 (ru) 2005-09-05 2005-09-05 Установка для разделения жидкостей по плотностям методом центрифугирования и способ ее изготовления
RU2005127670 2005-09-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007030034A1 true WO2007030034A1 (fr) 2007-03-15

Family

ID=37836084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2006/000466 Ceased WO2007030034A1 (fr) 2005-09-05 2006-08-31 Dispositif de fractionnement par centrifugation de liquides en fonction des densites, et son procede de production

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2314166C2 (ru)
WO (1) WO2007030034A1 (ru)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8657908B2 (en) 2009-07-10 2014-02-25 Alfa Laval Corporate Ab Gas cleaning separator
US8673038B2 (en) 2009-07-10 2014-03-18 Alfa Laval Corporate Ab Gas cleaning separator
US8679214B2 (en) 2009-07-10 2014-03-25 Alfa Laval Corporate Ab Gas cleaning separator
US8747503B2 (en) 2009-07-10 2014-06-10 Alfa Laval Corporate Ab Gas cleaning separator
US8764869B2 (en) 2009-07-10 2014-07-01 Alfa Laval Corporate Ab Gas cleaning separator
US9056319B2 (en) 2009-07-10 2015-06-16 Alfa Laval Corporate Ab Gas cleaning separator
US9061291B2 (en) 2009-07-10 2015-06-23 Alfa Laval Corporate Ab Gas cleaning separator

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU189832U1 (ru) * 2019-02-07 2019-06-05 Автономная некоммерческая организация высшего образования "Университет при Межпарламентской Ассамблее ЕврАзЭС" Устройство для разделения жидкостей по плотности

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US625582A (en) * 1899-05-23 L matignon
GB1369020A (en) * 1970-12-22 1974-10-02 Amberger Kaolinwerke Gmbh Method and apparatus for discharging compacted waste material from solid jacket centrifuges
RU2039610C1 (ru) * 1993-02-23 1995-07-20 Анатолий Владимирович Долгов Осадительная центрифуга
RU2155102C1 (ru) * 1999-07-01 2000-08-27 Асриев Эдуард Иванович Центрифуга для разделения многокомпонентной жидкой среды центрограф

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US625582A (en) * 1899-05-23 L matignon
GB1369020A (en) * 1970-12-22 1974-10-02 Amberger Kaolinwerke Gmbh Method and apparatus for discharging compacted waste material from solid jacket centrifuges
RU2039610C1 (ru) * 1993-02-23 1995-07-20 Анатолий Владимирович Долгов Осадительная центрифуга
RU2155102C1 (ru) * 1999-07-01 2000-08-27 Асриев Эдуард Иванович Центрифуга для разделения многокомпонентной жидкой среды центрограф

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8657908B2 (en) 2009-07-10 2014-02-25 Alfa Laval Corporate Ab Gas cleaning separator
US8673038B2 (en) 2009-07-10 2014-03-18 Alfa Laval Corporate Ab Gas cleaning separator
US8679214B2 (en) 2009-07-10 2014-03-25 Alfa Laval Corporate Ab Gas cleaning separator
US8747503B2 (en) 2009-07-10 2014-06-10 Alfa Laval Corporate Ab Gas cleaning separator
US8758469B2 (en) 2009-07-10 2014-06-24 Alfa Laval Corporate Ab Gas cleaning separator
US8764869B2 (en) 2009-07-10 2014-07-01 Alfa Laval Corporate Ab Gas cleaning separator
US9056319B2 (en) 2009-07-10 2015-06-16 Alfa Laval Corporate Ab Gas cleaning separator
US9061291B2 (en) 2009-07-10 2015-06-23 Alfa Laval Corporate Ab Gas cleaning separator
US9216423B2 (en) 2009-07-10 2015-12-22 Alfa Laval Corporate Ab Gas cleaning separator

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005127670A (ru) 2007-03-27
RU2314166C2 (ru) 2008-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6083147A (en) Apparatus and method for discontinuous separation of solid particles from a liquid
JP4489343B2 (ja) 遠心沈降分離機
EP2155399B1 (en) Method and device for cleaning of a fluid in a centrifugal separator
US6602180B2 (en) Self-driven centrifuge with vane module
EP2730339B1 (en) A centrifugal separator
US6599422B2 (en) Separator for liquids containing impurities
FI83237B (fi) Foerfarande och anordning foer raffinering av fibermaterial.
RU2223151C2 (ru) Центрифуга с дополнительной секцией ротора
JP2018505049A (ja) ガスを浄化するための遠心分離器
RU2314166C2 (ru) Установка для разделения жидкостей по плотностям методом центрифугирования и способ ее изготовления
US20220401965A1 (en) Inlet region of a centrifuge screw, and solid bowl centrifuge
US6929596B2 (en) Centrifuge with separate hero turbine
CN102905792B (zh) 分离器
RU51901U1 (ru) Установка для разделения жидкостей по плотностям методом центрифугирования
JP2000508968A (ja) 遠心力作用によって水性スラリーの重質画分を軽質画分から分離する方法及び装置
CN116438010B (zh) 包括盘堆的离心分离器
US20060240965A1 (en) Hero-turbine centrifuge with flow-isolated collection chamber
CN111330351B (zh) 一种带有碟片装置的肾型滤油机
CN119951220B (zh) 一种数控机床切削液过滤装置
RU2786627C1 (ru) Центрифуга с верхним расположением вихревого гидропривода и открытым корпусом
EP1485206B1 (en) Centrifugal separator
EP1142644A2 (en) Self-driven centrifuge with separation vane module
US3998382A (en) Mechanism for degasification of a viscous liquid by means of centrifugal action
RU2758406C1 (ru) Центрифуга с вихревым приводом и регулируемым потоком очищаемой жидкости
US4662867A (en) Outlet arrangement for centrifuges

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06812905

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1