центрифуга для разделения многокомпонентной жидкой среды центрограф

Формула изобретения

1. Центрифуга для разделения многокомпонентной жидкой среды, включающая корпус, установленный в нем вертикально на валу цилиндроконический ротор с основанием и крышкой, снабженный расположенной под ней верхней кольцевой камерой и средством отвода сгущенной твердой фракции, размещенным в основании, установленный по оси цилиндрический фильтр с камерой сбора и отвода фильтрата и неподвижную расположенную по оси ротора питающую трубу, отличающаяся тем, что цилиндрический фильтр установлен неподвижно, выполнен из мембраны и снажен устройством для предварительной фильтрации разделенной среды, при этом в роторе концентрично указанному фильтру с зазором расположена сплошная цилиндрическая обечайка с торцевыми фланцами, образующая секцию выделения легкой жировой фракции из разделяемой среды, сообщенную при помощи каналов с верхней кольцевой камерой, снабженной напорным диском для отвода этой фракции, причем снизу под секцией установлен неподвижно дополнительный фильтр в виде цилиндроконической камеры, стенки которой выполнены из мембран и образуют со стенкой ротора и цилиндрического фильтра зазоры для протока и отвода разделенных фракций.

2. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что устройство для предварительной фильтрации разделяемой среды состоит из неподвижной цилиндроконической мембранной обечайки, прикрепленной к торцу питающей трубы и образующей внутреннюю стенку камеры сбора и отвода фильтрата, и размещенного с кольцевым зазором аналогичного по форме обтекателя, нижний торец которого расположен в выходном отверстии питающей трубы, при этом обтекатель установлен с возможностью вращения для создания вихревого движения потока разделяемой среды в зазоре.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для разделения многокомпонентных жидких сред в поле действия центробежных и подъемных вихревых сил и может быть использовано в пищевой, микробиологической, нефтехимической, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известна центрифуга для разделения жидкой неоднородной среды, содержащая корпус с патрубками подвода суспензии и отвода фильтрата и осадка, установленный на вертикальном валу конусообразный ротор с днищем и крышкой и размещенный внутри него на днище цилиндрический мембранный фильтр с расположенным на его торце диском, снабженный электромагнитным устройством для регенерации фильтрующей поверхности (SU 1611449A1, B 04 B 1/10, 07.12.90).

Недостатком этой центрифуги является невозможность саморегенерации мембран, разделения среды более чем на две фракции, периодичность действия. Наличие электромагнитного устройства для регенерации мембран усложняет конструкцию и ограничивает возможности увеличения производительности центрифуги.

Ближайшим техническим решением к предложенному является центрифуга для разделения многокомпонентной жидкой среды, включающая корпус, установленный в нем вертикально на полом валу цилиндроконический ротор с основанием и крышкой, снабженный расположенной под ней верхней кольцевой камерой с патрубком подачи буферной жидкости, днище которой выполнено в виде поршневой заслонки, и средство отвода сгущенной твердой фракции, размещенным в основании, установленный по оси цилиндрический фильтр с торцевыми дисками, образующими камеру сбора и отвода фильтрата, и неподвижную расположенную по оси ротора питающую трубу (SU 1630851A, B 04 B 1/10, 28.02.91).

Торцевой нижний диск фильтра прикреплен к основанию ротора с образованием зоны отвода фильтрата. Цилиндрический фильтр вращается с ротором. При помощи подачи и отвода буферной жидкости изменяется объем полости внутри ротора, при этом изменяется давление среды, что создает обратный ток фильтрата через фильтр и обеспечивает регенерацию фильтрующей поверхности.

Известная центрифуга не обеспечивает разделение среды более чем на две фракции. Поры фильтра забиваются осадком, для удаления которого периодически необходима его регенерация при прекращении подачи разделяемой среды, что влечет за собой уменьшение производительности.

Технический результат изобретения заключается в увеличении производительности центрифуги, возможности разделения среды не на две, а на большее количество фракций с выделением легкой жировой фракции и повышении степени разделения многокомпонентной среды.

Для достижения этого результата в предложенной центрифуге, включающей корпус, установленный в нем вертикально на валу цилиндроконический ротор с основанием и крышкой, снабженный расположенной под ней кольцевой камерой и средством отвода сгущенной твердой фракции, расположенным в основании, установленный по оси цилиндрический фильтр с камерой сбора и отвода фильтрата и неподвижную расположенную по оси ротора питающую трубу, цилиндрический фильтр установлен неподвижно, выполнен из мембраны и снабжен устройством для предварительной фильтрации разделяемой среды. В роторе концентрично фильтру с зазором расположена сплошная цилиндрическая обечайка с торцевыми фланцами, образующая секцию выделения легкой жировой фракции из разделяемой среды, сообщенную при помощи каналов с верхней кольцевой камерой, снабженной напорным диском для отвода этой фракции. Под секцией установлен неподвижно дополнительный фильтр в виде цилиндроконической камеры, стенки которой выполнены из мембран и образуют со стенкой ротора и цилиндрического фильтра зазоры для протока и отвода разделенных фракций. Устройство для предварительной фильтрации разделяемой среды должно состоять из неподвижной цилиндроконической мембранной обечайки, прикрепленной к торцу питающей трубы и образующей внутреннюю стенку камеры сбора и отвода фильтрата, и размещенного с кольцевым зазором аналогичного по форме обтекателя, нижний торец которого расположен в выходном отверстии питающей трубы. Обтекатель установлен с возможностью вращения для создания вихревого движения потока разделяемой среды в зазоре.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображен продольный разрез центрифуги.

Центрифуга для разделения многокомпонентной жидкостной среды включает корпус 1, установленный в нем вертикально на валу 2 цилиндроконический корпус 3 с основанием 4 и крышкой 5, снабженный расположенной под ней верхней кольцевой камерой 6, в которой размещен напорный диск 7 с патрубком 8 для отвода легкой жировой фракции, и средством отвода сгущенной твердой фракции в виде напорного диска 9, расположенным в основании 4 ротора 3, установленный по оси цилиндрический фильтр 10 с камерой 11 сбора и отвода фильтрата и неподвижную расположенную по оси ротора питающую трубу 12. Цилиндрический фильтр 10 установлен в роторе неподвижно, выполнен из мембраны и снабжен устройством для предварительной фильтрации разделяемой среды, состоящим из неподвижной цилиндроконической мембранной обечайки 13, меньшее основание конической части которой прикреплено к торцу питающей трубы 12, и размещенного с кольцевым зазором 14 аналогичного по форме обтекателя 15, нижний торец 16 которого расположен в выходном отверстии питающей трубы 12. Обтекатель 15 жестко связан с днищем 17 кольцевой камеры б для вращения его совместно с ротором 3 и создания вихревого движения потока разделяемой среды в зазоре 14.

Цилиндроконическая мембранная обечайка 13 и мембранная обечайка цилиндрического фильтра 10 соединены торцевым диском 33 и образуют внутреннюю и внешнюю стенки камеры 11 сбора и отвода фильтрата.

В роторе 3 концентрично цилиндрическому фильтру 10 с зазором 18 расположена сплошная цилиндрическая обечайка с торцевыми фланцами 20 и 21, образующая центрифугальную секцию 22 для отделения легкой жировой фракции и сообщающуюся каналами 23 для ее отвода с верхней кольцевой камерой 6. Фланец 21 центрифугальной секции 22 размещен под днищем 17 верхней кольцевой камеры б с образованием между ними сквозных радиальных каналов 34 для протока разделяемой среды, сообщающихся с кольцевым зазором 14 устройства предварительной фильтрации разделяемой среды.

Под секцией 22 установлен неподвижно дополнительный фильтр 24 в виде цилиндроконической камеры 25, стенки которой выполнены из мембран и образуют со стенкой ротора 3, нижним торцевым фланцем 20 центрифугальной секции 22 и мембраной цилиндрического фильтра 10 зазоры 26, 27, 28 и 19 для протока и отвода легкой фракции с помощью напорного диска 9 в соединенный с ним отводной патрубок 32.

Камера 11 сбора и отвода фильтрата цилиндрического фильтра 10 сообщена с камерой 25 дополнительного фильтра при помощи втулок с каналами 35 для отвода из них сборного фильтрата по каналу 36 в отводной патрубок 31.

Вал 2 центрифуги выполнен полым и установлен в подшипниковых опорах 37.

Привод на чертеже не показан.

Центрифуга работает следующим образом.

Многокомпонентная жидкая среда, содержащая легкую жировую фракцию, по питающей трубе 12 поступает в кольцевой зазор 14 между цилиндроконической мембраной 13 и обтекателем 15, при этом через мембрану отфильтровывается часть жидкой фракции и фильтрат поступает в камеру 11. Осевшие на мембране частицы вихрями потока, возникающими от вращения обтекателя 15, непрерывно удаляются с ее фильтрующей поверхности, смешиваются со средой и по проточному каналу 34 поступают в центрифугальную секцию 22, где из разделяемой среды под действием центростремительного ускорения выделяется легкая жировая фракция, которая по каналам 23 перетекает в верхнюю кольцевую камеру 6 и посредством напорного диска 7 выводится через патрубок 8 из центрифуги. Освобожденная от жировой фракции в секции 22 разделяемая среда, содержащая в основном тяжелую фракцию, под действием центробежной силы отбрасывается к стенке ротора 3 и поступает в зазор 29 между вращающейся обечайкой ротора и фильтрующей мембраной 24 камеры 25. Жидкая фракция фильтруется через мембрану 24 и в виде фильтрата поступает в камеру 25. Осевшие на мембране 24 частицы тяжелой фракции центробежной силой и вихрями потока, возникающими при вращении ротора 3, сносятся с ее поверхности, в результате чего происходит саморегенерация мембраны. Сгущенная твердая фракция под действием центробежной силы сбрасывается в основание 4 ротора, откуда напорным диском 9 через патрубок 32 выводится из центрифуги. Часть жидкой фракции, содержащей некоторое количество легкой компоненты, попадает в зазоры 26 и 27, где фильтруется через мембраны цилиндрического 10 и дополнительного 25 фильтров, а легкая компонента по каналу 28 и патрубку 30 выводится из ротора. Фильтрат из камеры 11 по каналам 35 перетекает в камеру 25. Сборный фильтрат из камеры 25 по каналу 36 через патрубок 31 выводится из центрифуги.

Таким образом, конструкция центрифуги обеспечивает разделение многокомпонентной среды на четыре фракции, саморегенерацию мембран путем создания вихревого движения потока разделяемой среды при воздействии на нее центробежной силы в зазорах между вращающимися элементами ротора и неподвижными фильтрующими мембранами, что увеличивает ресурс работы и производительность центрифуги. Конструкция центрифуги при использовании в ее роторе мембран различной пористости позволяет повысить чистоту разделения среды.