сепаратор для разделения жидких неоднородных сред

Формула изобретения

1. Сепаратор для разделения жидких неоднородных сред, включающий корпус с крышкой, размещенный в нем на полом валу барабан, состоящий из обечайки с крышкой и основания, в нижней части которого над его днищем укреплена перегородка, образующая зону отвода фракций, размещенный в нем напорный диск для вывода тяжелой фракции и осевой канал в полом валу для вывода легкой фракции, тарелкодержатель с пакетом тарелок, средство для подвода разделяемой жидкой среды и привод барабана, отличающийся тем, что он снабжен средством для фильтрации поступающей на разделение жидкой среды в виде расположенной в неподвижно установленном корпусе кольцевой камеры с отводным патрубком фильтрата, внутренняя стенка которой представляет собой фильтроэлемент и образует с обечайкой барабана проточный канал для фильтрации и подвода разделяемой среды в пакет тарелок со стороны шламового пространства, при этом под перегородкой основания установлен фильтр в виде полого диска с каналом отвода фильтрата для фильтрации тяжелой фракции и части легкой фракции с тонкодисперсной твердой фазой.

2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что в межтарелочных зазорах пакета тарелок расположены дроссели.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологическому оборудованию, предназначенному для разделения жидких неоднородных сред, например суспензий и эмульсий, на составляющие их фракции в поле действия центробежных (гравитационных) сил и может быть использовано в пищевой, микробиологической, нефтехимической, фармацевтической, медицинской и других отраслях промышленности.

Известен сепаратор для разделения жидких неоднородных сред, включающий барабан с днищем, тарелкодержателем и пакетом конических тарелок, устройство для подвода суспензии и устройство для выгрузки концентрата, при этом тарелкодержатель выполнен с конической отбортовкой, образующей с днищем барабана кольцевую камеру для сбора концентрата, а устройство для его выгрузки из сепаратора выполнено в виде разгрузочного диска, установленного в кольцевой камере (SU 485774, кл.B 04 B 11/02, 1975).

Недостаток известного сепаратора состоит в том, что повышение его производительности и разделяющей способности достигается за счет увеличения энерго- и металлоемкости сепаратора, его себестоимости.

Ближайшим техническим решением к предложенному является сепаратор для разделения жидких неоднородных сред, включающий корпус с крышкой, размещенный в нем на полом валу барабан, состоящий из обечайки с крышкой и основания, в нижней части которого над его днищем расположена перегородка, образующая зону отвода разделенных фракций, размещенный в нем напорный диск для вывода тяжелой фракции и канал в полом валу для отвода легкой фракции, тарелкодержатель с пакетом тарелок, средство для подвода разделяемой жидкой среды, установленное на крышке корпуса и привод барабана (SU 1346256, кл. B 04 B 01/08, 1987).

Известный сепаратор разделяет жидкую среду на три фракции, одна из которых газообразная.

Сепаратор не может разделять жидкую среду на большее количество фракций, не может обеспечить их фильтрацию.

Технический результат изобретения заключается в повышении производительности и разделяющей способности сепаратора, в увеличении количества фракций (в частности, до четырех), получаемых при совмещении процессов центрифугирования и фильтрации жидкой неоднородной среды.

Для достижения этого результата предложенный сепаратор для разделения жидких неоднородных сред, включающий корпус с крышкой, размещенный в нем на полом валу барабан, состоящий из обечайки с крышкой и основания, в нижней части которого над его днищем расположена перегородка, образующая зону отвода разделенных фракций, размещенный на нем напорный диск для вывода тяжелой фракции и канал в полом валу для отвода легкой фракции, тарелкодержатель с пакетом тарелок, средство для подвода разделяемой жидкой среды, установленное на крышке корпуса, и привод барабана, снабжен средством для фильтрации, поступающей на разделение жидкой неоднородной среды в виде расположенной в корпусе кольцевой камеры с отводным патрубком фильтрата, внутренняя стенка которой представляет собой фильтроэлемент и образует с обечайкой барабана проточный кольцевой канал для фильтрации и подвода жидкой среды в пакет тарелок со стороны шламового пространства. Под перегородкой основания установлен фильтр в виде полого диска с каналами для отвода фильтрата, контрольной фильтрации тонкодисперсной твердой фазы тяжелой и части легкой фракции. В межтарелочных зазорах пакета тарелок следует расположить дроссели для смещения профиля распределения скорости течения жидкости по сечению потока и возбуждения в тонком пристеночном слое гидравлической подъемной силы.

На фиг. 1 схематично изображен продольный разрез сепаратора; на фиг.2 - тарелка с дросселем.

Сепаратор для разделения жидких неоднородных сред включает цилиндрический корпус 1 с крышкой 2, размещенный в нем барабан 3, состоящий из обечайки 4 с крышкой 5 и основания 6, в нижней части которого над его днищем 7 укреплена перегородка 8, образующая зону отвода фракций, размещенный в ней напорный диск 9 для вывода тяжелой фракции и канал 10 в полом валу 11 для отвода легкой фракции, тарелкодержатель 12 с пакетом конических тарелок 13, средство для подвода разделяемой жидкой среды, содержащее напорную камеру 14 с входным патрубком 15 и раскручивающими ребрами 16, закрепленными на крышке 5 барабана, и средство для фильтрации, поступающей на разделение среды в виде расположенной в корпусе кольцевой камеры 17 с отводным патрубком 18 фильтрата, внутренняя стенка которой представляет собой фильтроэлемент 19 и образует с обечайкой 4 барабана проточный кольцевой канал 20 для фильтрации и подвода среды в пакет тарелок со стороны шламового пространства 21. Под перегородкой 8 основания 6 барабана установлен фильтр 22 с каналами 23 отвода фильтрата, служащий для фильтрации тонкодисперсной твердой фазы тяжелой и части легкой фракции и выполненный в виде полого диска, имеющего фильтрующую торцевую 24 и боковую 25 поверхности. Перегородка 8 снабжена отверстиями 29 для протока легкой фракции в осевой канал 10, отверстиями 30 для подачи тонкодисперсной фазы на фильтроэлемент 24 и отверстия 31 для прохода концентрата тяжелой фракции из шламового пространства 21 к напорному диску 9.

Обечайка 4 барабана и фильтроэлемент 19 кольцевой камеры 17 выполнены цилиндрическими и для увеличения фильтрующей поверхности могут быть выполнены коническими или сферическими.

Конические тарелки 13, установленные в барабане сепаратора (фиг.1) снабжены дросселем 26, выполненным в виде плоской шайбы, жестко соединенной с верхней частью тарелки и образующей с ней горизонтальные каналы 36 и вертикальные 28 для прохода легкой фракции к оси вращения и каналы 27 для прохода тонкодисперсной фазы тяжелой фракции.

В нижней части корпуса 1 сепаратора имеется патрубок 32 для отвода фильтрата II из фильтра 22, патрубок 32 для отвода тяжелой фракции из осевого канала 10.

Привод барабана включает полый вал 11, установленный в подшипниковых опорах 35, ременную передачу и электродвигатель (на чертеже не изображены).

Сепаратор работает следующим образом.

Жидкая неоднородная среда, например, молоко, по входному патрубку 15 поступает в напорную камеру 14 и раскручивающими ребрами 16 направляется по проточному кольцевому каналу 20 в пространство между обечайкой 4 барабана и фильтроэлементом 19. Часть жидкой среды проходит через фильтроэлемент 19, в корпус 17 приема фильтрата и через патрубок 18 отводится из сепаратора (первый фильтрат). Технологический эффект разделения жидкой среды достигается за счет совмещения процессов сепарации и фильтрации в пространстве коаксиально расположенными поверхностями 4 и 19, одна из которых (фильтрующая 19) закреплена неподвижно, а другая 4 вращается, возбуждая в тонком слое вихри вращения, которые непрерывно освобождают поверхность фильтрации от задержанных ею частиц дисперсной фазы. Не прошедшая через фильтр другая часть жидкой среды вместе с осадком частиц дисперсной фазы смытых вихрем вращения с поверхности фильтроэлемента 19, из канала 20 поступает в шламовое пространство 21 основания 6 барабана. Тяжелая фракция под действием центробежной силы отбрасывается на периферию шламового пространства основания барабана и по каналам 31 поступает к напорному диску 9, с помощью которого концентрат выводится из барабана через патрубок 33. Часть жидкой среды из межтарелочного потока, содержащая тонкодисперсную фазу тяжелой фракции и легкая фракция, содержащая жировую фазу, поступает в пакет тарелок 13, имеющих дроссель 26, с помощью которого в тонком пристеночном слое возбуждается поле циркуляции скорости и гидравлическая подъемная сила. В каждом межтарелочном пространстве под действием центробежного разделяющего эффекта и гидравлической подъемной силы жидкая среда расслаивается на поток легкой (жировой) и тяжелой (тонкодисперсной) фракции. Легкая фракция (жир) из межтарелочного пространства по каналам 28 через отверстия 29 поступает в осевой канал 10 и через патрубок 34 выводится из барабана. Тонкодисперсная фаза тяжелой фракции из межтарелочного пространства по каналам 27 через отверстие 30 в перегородке 8 поступает на торцевую поверхность 24 фильтра 22. Фильтрат из полого пространства фильтра 22 по каналам 23 через патрубок 32 выводится из барабана сепаратора. Отфильтрованный осадок тонкодисперсной твердой фазы тяжелой фракции под действием вихревой подъемной силы, возникающей в пространстве между неподвижной поверхностью 24 фильтра 22 и поверхностью вращающейся перегородки 8, непрерывно "снимается" с торцевой поверхности фильтра 22, поднимается к вращающейся перегородке 8, с поверхности которой под действием центробежной силы отбрасывается на периферию основания 6 барабана, откуда напорным диском 9 отсасывается и через патрубок 33 выводится из сепаратора.

Использование изобретения позволяет увеличивать производительность и разделяющую способность сепаратора, уменьшить его габариты, металлоемкость, энергозатраты на процесс и себестоимость сепаратора.