Центрифугуючий пристрій для видалення завислих речовин

Реферат: Центрифугуючий пристрій для видалення завислих речовин включає робочу зону, поділену на секції (3), які утворені циліндричними вставками (2), та вузли подачі та відбору рідини. Робоча зона поділена на два відділення - першого та другого ступеня очищення Причому перша зона очищення має більшу ширину секцій та меншу висоту робочої зони, ніж друга зона, а також має додатково встановлені порожнисті диски (6, 8), що мають торцеву поверхню, розташовану з боку, що примикає до циліндричних вставок (2). Торцева поверхня має отвори (11), розташовані біля внутрішніх стінок секцій для подачі в секції рідини. При цьому крім робочих зон, що утворені циліндричними вставками (2), центрифугуючий пристрій включає розподільчі камери (13, 14, 15), де одна з цих камер (14) має додаткову циліндричну вставку (16), з'єднану з порожнистою віссю 12 радіальними елементами (17). UA 98913 C2 (12) UA 98913 C2 UA 98913 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до пристроїв, які призначені для очищення в полі відцентрових сил рідин від завислих речовин, що мають щільність, більшу ніж щільність рідини, і може бути використаний в металургійній, машинобудівній, хімічній та ін. галузях промисловості, а також в комунальному господарстві при очищенні природних та стічних вод. Відомі конструкції центрифугуючих пристроїв з циліндричними або спіральними вставками для забезпечення тонкошарового розділення води і завислих речовин [1-3]. Недоліками цих конструкцій є винос в потік часток, які осіли, що різко погіршує якість очищення. Найбільш близькою до конструкції, що пропонується, є конструкція центрифугуючого пристрою, в якому винос часток зависі, які осіли, зменшується в результаті зменшення швидкості потоку рідини біля поверхні осадження, що обумовлює меншу ймовірність відриву частки [4]. Без зниження продуктивності пристрою це досягається за рахунок того, що рідина до кожної секції підводиться та відводиться крізь отвори, які розташовані біля внутрішньої стінки секції. Отвори мають ширину, яка приблизно дорівнює третині ширини секції. Але очищення по висоті робочої зони в даному пристрої не є рівномірним. Як свідчать результати експериментальних та теоретичних досліджень, більша частина полідисперсної зависі (більше половини) осідає в першій чверті робочої зони освітлюючого пристрою [5]. Відповідно, недоліком зазначеної конструкції центрифугуючого пристрою [4] є те, що ширина секцій однакова по всій висоті робочої зони, що призводить до накопичення осаду, в першу чергу, на початку робочої зони, де товщина шару осаду буде більше, ніж в інших частинах. Це збільшує ймовірність винос часток зависі, які осіли, та, відповідно, погіршується якість очищення, що потребує більш частих зупинок пристрою для видалення осаду. Задачею пристрою, що пропонується, є підвищення ефекту очищення рідини від завислих речовин та збільшення часу його ефективної роботи, а також зменшення часу промивки та витрати промивної води. Результат досягається створенням конструктивних умов, при яких зменшується винос часток зависі, що осіли, на початковій ділянці робочої зони, а при промивці забезпечується збільшення швидкість потоку біля поверхні осадження, в порівняння з режимом очищення. Зменшення виносу часток, що осіли, на початковій ділянці робочої зони пропонується забезпечувати, використовуючи двоступеневу схему очищення в центрифугуючому пристрої, схема якого представлена на рисунку. Запропонований центрифугуючий пристрій (Фіг. 1, 2, 3, 4, 5, 6) являє собою циліндричний ротор, який включає корпус 1, циліндричні вставки 2, що розділяють простір робочої зони пристрою на секції 3. Робоча зона поділена на відділення, де здійснюється, відповідно, перший та другий ступінь очищення. Ширина секцій на першому ступені очищення повинна бути приблизно в два рази більша, ніж на другому. Крім того, висота робочої зони першого ступеня очищення повинна дорівнювати 1/4-1/3 загальної висоти робочої зони. Впуск та випуск рідини до робочих зон першого та другого ступеня очищення здійснюється крізь порожнисті диски 4-9 з різьбою на зовнішній боковій поверхні. Диски мають з одного боку, який примикає до циліндричних вставок, торцеву поверхню 10 з отворами 11, розташованими біля внутрішньої стінок секцій, шириною, яка дорівнює 1/3-2/3 ширини секції. Ротор також складається з порожнистої осі 12, яка заглушена з обох кінців (її простір для очищення не використовується). Крім робочих зон, що утворюються циліндричними вставками, центрифугуючий пристрій включає розподільчі камери 13-15. Розподільча камера 14 має циліндричну вставку 16, з'єднану з порожнистою віссю 12 радіальними елементами 17. Циліндрична вставка 16 має різьбу різного напряму (ліву та праву) та різної довжини з зовнішньої та внутрішньої бокових поверхонь, що забезпечує від'єднання порожнистих дисків від циліндричних вставок при промивці центрифугуючого пристрою. З цією ж метою внутрішні бокові поверхні розподільчих камер 13-15 також мають різьбу різного напряму. Для пропуску промивної рідини з одного відділення очищення до іншого циліндрична вставка 16 та порожнисті диски 6 та 8 мають відповідно отвори 18 та 19, які в режимі промивки співпадають. Подача та відведення рідини, що очищається, а також промивної рідини до пристрою здійснюється за допомогою труб 20 та 21. Центрифугуючий пристрій працює наступним чином. Коли пристрій працює в режимі очищення, рідина, яка очищається, подається знизу по трубі 20 до розподільчої камери 13. Далі крізь отвори 11 в торцевій поверхні 10 порожнистого диска 4 вода потрапляє до робочої зони першого ступеня очистки - секцій 3, що утворені циліндричними вставками 2. Під дією відцентрових сил завислі речовини, що мають щільність, більшу, ніж щільність рідини, затримуються на поверхні осадження - зовнішніх стінках секцій. На першому ступені очищення видаляється більша частина зависі, що міститься у вихідній рідині. Далі крізь отвори 11 на торцевій поверхні 10 порожнистих дисків 5 та 6 рідина потрапляє до розподільчої 1 UA 98913 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 камери 14, а з неї, крізь отвори 11 на торцевій поверхні 10 порожнистих дисків 7 та 8, - до робочої зони другого ступеню очищення, де доочищається, та через аналогічні отвори на торцевій поверхні порожнистого диска 9 виходить до розподільчої камери 15 і відводиться з пристрою по трубі 21. При цьому порожнисті диски 4-9 притиснуті торцевими поверхнями 10 з отворами 11 до циліндричних вставок 2. Так як більша частина полідисперсної зависі видаляється на початковій ділянці, то ширина секцій на першому ступені очищення має бути збільшена приблизно в два рази, ніж на другому ступені. Тому там може накопичуватися без виносу у потік більша кількість осаду. На другому ступені очищення, який має меншу ширину секцій та більшу висоту (в 2-3 рази), відбувається видалення дрібних часток зависі, які залишилися у рідині після першого ступеня очищення. Цих часток зависі у вихідній рідині міститься менше, ніж тих, що видаляються на першому ступені, тому вони утворюють шар осаду меншої товщини та ймовірність їх виносу менша, ніж на початковій ділянці, тобто в робочій зоні першого ступеня очищення. Також завдяки тому, що на другому ступені очищення висота робочої зони більша, а ширина секцій менша, ніж на першому, то в результаті при тих же конструктивних та технологічних параметрах осад по поверхні осадження розподіляється більш рівномірно та збільшується ефект очищення в порівнянні з пристроєм, який має однакову ширину секцій по всій висоті робочої зони. Для видалення осаду центрифугуючий пристрій переходить в режим промивки. При цьому центрифуга зупиняється та декілька секунд обертається в іншому напрямі (електропривод центрифуги працює в реверсному режимі), а потім знову зупиняється. Відцентрова сила зникає і осад вільно видаляється потоком промивної води. Під дією відцентрової сили, коли центрифуга декілька секунд обертається в зворотному напрямі, порожнисті диски 4-9 розкручуються у напряму, протилежному розташуванню циліндричних вставок 2, та їх торцеві поверхні 10 з отворами 11 від'єднуються від циліндричних вставок 2. В цьому випадку промивна вода буде потрапляти у секції по всій ширині, швидкість потоку у поверхні осадження буде більшою, ніж при режимі очищення, осад буде видалятися краще, що дає можливість скоротити час промивки та витрату промивної води. Розкручування порожнистих дисків 4-9 забезпечується різьбою на зовнішніх бокових поверхнях самих дисків та внутрішніх бокових поверхнях розподільчих камер 13-15. Промивна рідина подається зверху по трубі 21, потрапляє спочатку до розподільчої камери 15, з неї - до секцій другого ступеня очищення, змиває осад з поверхні осадження та потрапляє до розподільчої камери 14. Так як розподільча камера 14 має дві пари порожнистих дисків 5, 7 та 6, 8 та різьбу різної довжини на циліндричній вставці 16 і внутрішніх бокових поверхнях, то диски 5, 7 та 6, 8 віддаляються від циліндричних вставок 2 на різну відстань, відкриваються отвори в циліндричній вставці 18, з якими співпадають отвори 19 в порожнистих дисках 6 та 8, коли вони знаходяться у відтиснутому стані. Завдяки такій конструкції більша частина промивної рідини вільно проходить крізь отвори 18, 19, а не крізь вузькі отвори 11 на торцевих поверхнях порожнистих дисків 7 та 8. Це попереджає засмічення отворів 11, та зменшує втрати напору. Після розподільчої камери 14 промивна рідина видаляє осад з секцій першого ступеня очищення, потрапляє до розподільчої камери 13 і видаляється по трубі 20. Після промивки центрифугуючий пристрій включається і обертається в звичайному напрямі. Під дією відцентрової сили порожнисті диски 4-9 розкручуються і знову притискуються торцевою поверхнею до циліндричних вставок 2. Напрям різьби на порожнистих дисках 4-9 та внутрішніх поверхнях розподільчих камер залежить від напряму обертання центрифуги і повинний бути таким, щоб забезпечувати роботу пристрою по описаному принципу. Розмір отворів на торцевих поверхнях можна приймати рівним 1/3-2/3 ширини секції, так як в цьому діапазоні майже не впливає на швидкість потоку у поверхні осадження [6]. Джерела інформації: 1. А.с. 502538 СССР, МКИ В 04 В 7/08. Центробежный очиститель жидкостей. - 1986012/2813; Заявл. 09.01.74; Опубл. 25.08.76, Бюл. № 31. - 3 с. 2. А.с. 860868 СССР, МКИ В 04 В 1/06, 7/08. Центробежный очиститель жидкости. 2489797/23-13; Заявл. 20.06.77; Опубл. 07.09.81, Бюл. № 33. - 3 с. 3. А.с. 1635379 Российская Федерация, МКИ В 04 В 1/06, 7/08. Ротор центробежного очистителя.-4477338/13; Заявл. 18.08.88; Опубл. 27.12.96, Бюл. № 36. - 4 с. 4. Пат. 92417 Україна, МПК В 04 В 1/06. Центрифугуючий пристрій для очистки від завислих речовин у вигляді ротора / Карагяур А.С, Скорик А.Л.; заявник та патентовласник Харківський держ. техн. ун-т будівництва та архітектури. - № а200906122; заявл. 15.06.09; опубл. 25.10.10, Бюл. № 20, 2010 р. 5. Эпоян С.М., Карагяур А.С, Сыроватский А.А., Бабенко С.П., Паболкова Е.В. Распределение осадка по поверхности осаждения в сооружениях для осветления воды 2 UA 98913 C2 5 отстойного типа // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. Одеса: ОДАБА. - 2011. - Вип. 42. - С. 314-320. 6. Эпоян С.М., Карагяур А.С, Скорик А.Л. Влияние параметров центрифугирующего устройства на смыв осевших частиц с поверхности осаждения / Екологічна безпека: проблеми і шляхи вирішення: зб. наук, статей Уміжнар. наук.-практ. конф., 7-11 вересня 2009 р., м. Алушта, АР Крим: в 2 т. - УкрНДІЕП. - Харьков: Райдер, 2009. - Т.2. - С. 66-70. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 Центрифугуючий пристрій для видалення завислих речовин, що включає робочу зону, поділену на секції (3), які утворені циліндричними вставками (2), та вузли подачі та відбору рідини, який відрізняється тим, що робоча зона поділена на два відділення - першого та другого ступеня очищення; при цьому перша зона очищення має більшу ширину секцій та меншу висоту робочої зони, ніж друга зона, а також має додатково встановлені порожнисті диски (6, 8), що мають торцеву поверхню, розташовану з боку, що примикає до циліндричних вставок (2), де торцева поверхня має отвори (11), розташовані біля внутрішніх стінок секцій для подачі в секції рідини, завдяки чому центрифугуючий пристрій, виконаний з можливістю працювати в реверсному режимі, при цьому крім робочих зон, що утворені циліндричними вставками (2), центрифугуючий пристрій включає розподільчі камери (13, 14, 15), де одна з цих камер (14) має додаткову циліндричну вставку (16), з'єднану з порожнистою віссю 12 радіальними елементами (17), яка має різьбу різного напряму та різної довжини з зовнішньої та внутрішньої бокових поверхонь для забезпечення можливості від'єднання порожнистих дисків від циліндричних вставок (2) при промивці центрифугуючого пристрою, а додаткова циліндрична вставка (16) та порожнисті диски (6, 8) мають додаткові отвори (18, 19), що співпадають в режимі промивки. 3 UA 98913 C2 Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4