фильтрующая центрифуга для обезвоживания сапропеля

Формула изобретения

Фильтрующая центрифуга для обезвоживания сапропеля, включающая станину, консольно установленный в подшипниковом узле на валу, вертикально ориентированный ротор, состоящий из цилиндрической и конической частей, снабженный фильтрующим блоком и кинематически связанный с двигателем привода, кожух для сбора фугата, а также загрузочное, разгрузочное и запорное приспособления, отличающаяся тем, что станина образована двумя стойками, расположенными крестообразно и симметрично оси ротора, а также поперечинами в их нижней части, вал ротора выполнен пустотелым с примыканием снизу к конической части ротора, при этом соосно с ротором во внутренней его полости консольно в подшипниковом узле размещен кинематически связанный с двигателем вал шнека с винтовыми лопастями, размещенными в пределах цилиндрической и конической частей ротора, причем подшипниковый узел вала шнека установлен на упомянутых стойках, а подшипниковый узел вала ротора - на упомянутых поперечинах, при этом фильтрующий блок выполнен из примыкающих друг к другу на внутренней поверхности цилиндрической части ротора элементов из упругого листового полимерного фильтровального материала, соединенных с ротором с помощью клиньев, размещенных в горизонтальных щелевых отверстиях упомянутых элементов и совпадающих с ними щелевых отверстиях в стенке ротора, причем со стороны фильтрующих элементов клинья снабжены головками в виде "ласточкина хвоста", а скосы клиньев в зонах примыкания смежных фильтрующих элементов относительно вершин клиньев обращены навстречу друг к другу и размещены с возможностью их взаимодействия с соответствующими скосами щелевых отверстий в стенке ротора, при этом каждый клин снабжен щелевым отверстием в вертикальной плоскости, ориентированным радиально по отношению к ротору с возможностью размещения в этом отверстии дополнительного клина и его взаимодействия с наружной поверхностью цилиндрической части ротора, а кожух для сбора фугата снабжен заслонками с возможностью доступа к ротору.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии и аппаратам для обезвоживания, а именно к фильтрующим центрифугам непрерывного действия для обезвоживания сапропеля.

Известны центрифуги осадительного типа непрерывного действия со шнековой выгрузкой осадка, включающие станину, консольно закрепленный на горизонтальном валу с подшипниковым узлом сплошной ротор, состоящий из примыкающих друг к другу цилиндрической и конической частей, размещенный во внутренней полости ротора вал шнека с винтовыми лопастями для удаления осадка и фугата, двигатель привода, кинематически связанный через планетарно-дифференциальный редуктор с ротором и валом шнека (Соколов В.И. Современные промышленные центрифуги. М., ГНТИ маш. лит., 1961, с.295-301, рис. 145).

Однако недостатками известных центрифуг являются: невозможность их использования для обезвоживания сапропеля коллоидной структуры с относительной влажностью по массе не менее 97-98% и плотностью твердой составляющей, близкой к плотности воды, сложность конструкции, невозможность полного динамического уравновешивания ротора, вызванная горизонтальным его расположением, что снижает надежность работы центрифуги.

Нашими экспериментальными исследованиями установлено, что сапропелевая пульпа с указанными выше показателями обезвоживается лишь в центрифугах фильтрующего типа.

Известна центрифуга фильтрующего типа (прототип), включающая станину, консольно установленный на валу в подшипниковом узле ротор, состоящий из цилиндрической и конической частей и кинематически связанный с двигателем привода, плетеные фильтрующие сита, распределительный диск, кожух для сбора фугата, загрузочное приспособление с запорным конусом, соединенным с ручным приводом (Соколов В.И. Современные промышленные центрифуги. М., Машиностроение, 1967, с.318-319, рис. 120).

Недостатками центрифуги являются периодическая выгрузка осадка, что снижает производительность и повышает трудоемкость обслуживания, невозможность обезвоживания сапропелевой пульпы, характеризующейся коллоидной и тонкодисперсной структурой твердой фазы.

Задачами изобретения являются обеспечение возможности использования центрифуги для обезвоживания сапропеля коллоидной структуры, увеличение производительности за счет непрерывного режима работы центрифуги.

Поставленные задачи решаются за счет того, что в фильтрующей центрифуге для обезвоженного сапропеля, включающей станину, консольно установленный в подшипниковом узле на валу вертикально ориентированный ротор, состоящий из цилиндрической и конической частей, снабженный фильтрующим блоком и кинематически связанный с двигателем привода, кожух для сбора фугата, а также загрузочное, разгрузочное и запорное приспособления, станина образована двумя стойками, расположенными крестообразно и симметрично оси ротора, а также поперечинами в их нижней части, вал ротора выполнен пустотелым с примыканием снизу к конической части ротора, при этом соосно с ротором во внутренней его полости консольно в подшипниковом узле размещен кинематически связанный с двигателем вал шнека с винтовыми лопастями, размещенными в пределах цилиндрической и конической частей ротора, причем подшипниковый узел вала шнека установлен на упомянутых стойках, а подшипниковый узел вала ротора – на упомянутых поперечинах, при этом фильтрующий блок выполнен из примыкающих друг к другу на внутренней поверхности цилиндрической части ротора элементов из упругого листового полимерного фильтровального материала, соединенных с ротором с помощью клиньев, размещенных в горизонтальных щелевых отверстиях упомянутых элементов и совпадающих с ними щелевых отверстиях в стенке ротора, причем со стороны фильтрующих элементов клинья снабжены головками в виде “ласточкина хвоста”, а скосы клиньев в зонах примыкания смежных фильтрующих элементов относительно вершин клиньев обращены навстречу друг другу и размещены с возможностью их взаимодействия с соответствующими скосами щелевых отверстий в стенке ротора, при этом каждый клин снабжен щелевым отверстием в вертикальной плоскости, ориентированным радиально по отношению к ротору с возможностью размещения в этом отверстии дополнительного клина и его взаимодействия с наружной поверхностью цилиндрической части ротора, а кожух для сбора фугата снабжен заслонками с возможностью доступа к ротору.

Фильтрующая центрифуга для обезвоживания сапропеля представлена на чертеже, где на фиг.1 - вид сбоку (в разрезе), на фиг.2 - план по фиг.1, на фиг.3 - фрагмент ротора центрифуги в плане, на фиг.4 - вид А по фиг.3, на фиг.5 - разрез Б-Б по фиг.3.

Фильтрующая центрифуга для обезвоживания сапропеля состоит (фиг.1, 2) из станины в виде двух крестообразно расположенных П-образных стоек 1 и 2 с поперечинами 3 и 4 в их нижней части.

На поперечинах 3 и 4 в подшипниковом узле 5 консольно установлен вертикально ориентированный полый ротор, состоящий из трех частей: нижней 6 цилиндрической формы, являющейся одновременно валом ротора, средней 7 в виде перевернутого усеченного конуса и верхней цилиндрической части 8, перфорированной отверстиями 9.

На внутренней поверхности верхней цилиндрической части 8 ротора размещены элементы сменного фильтрующего блока 10.

Нижняя часть 6 ротора клиноременной передачей 11 кинематически связана с двигателем 12, установленным на поперечине 3 станины.

Соосно с ротором во внутренней его полости консольно размещен в подшипниковом узле 13 вертикально ориентированный вал 14 шнека с винтовыми лопастями 15, размещенными в пределах верхней цилиндрической 8 и средней конической 7 части ротора. При этом наружная поверхность, описываемая винтовыми лопастями 15, размещена с зазором 16 относительно внутренней поверхности ротора в пределах его верхней 8 и средней 7 частей.

Подшипниковый узел 13 установлен на П-образных стойках 1 и 2.

Вал 14 шнека клиноременной передачей 17 кинематически связан с двигателем 18, установленным на П-образной стойке 1. На П-образной стойке 1 в нижней ее части с помощью шарнирного узла 19 установлен с возможностью поворота в горизонтальной плоскости кронштейн 20 с клапаном 21 на его свободном конце с возможностью перекрытия клапаном 21 отверстия в нижней части 6 ротора.

Верхняя цилиндрическая часть 8 ротора снаружи с зазорами по всему периметру ротора охвачена закрепленным на П-образных стойках 1, 2 кожухом 22 с патрубком 23 для отвода (24) фугата.

Фильтровальный блок 10 (фиг.1, 2) выполнен (фиг.3, 4, 5) из примыкающих друг к другу элементов 25 из упругого листового полимерного фильтровального материала. Элементы 25 размещены по периметру внутренней поверхности цилиндрической части 8 ротора. На своих примыкающих друг к другу концах каждый элемент 25 снабжен клиньями 26, которые размещены в горизонтально ориентированных щелевых отверстиях 27 с их поперечным сечением в вертикальной плоскости в виде трапеции, большее основание которой обращено внутрь ротора. В отверстиях 27 размещена головка 28 клина 26, выполненная в виде “ласточкина хвоста”. Скосы 29 клиньев 26 в зоне 30 примыкания смежных элементов 25 обращены навстречу друг другу относительно вершин клиньев 26 и размещены с возможностью их взаимодействия с соответствующими скосами 31 горизонтальных щелевых отверстий 32 в стенке цилиндрической части 8 ротора. Каждый клин 26 снабжен щелевым отверстием 33 в вертикальной плоскости, ориентированным радиально по отношению к ротору с возможностью размещения в этом отверстии дополнительного клина 34 и с возможностью его взаимодействия с наружной поверхностью цилиндрической части 8 ротора.

Кожух 22 снабжен съемными заслонками 35 для доступа к ротору и выполнения операций по замене элементов фильтрующего блока 10.

36 - подача исходной сапропелевой пульпы, 37 - разгрузка обезвоженного сапропеля.

Кинематические характеристики клиноременных передач 11 и 17, обеспечивающих вращение ротора и вала 14 шнека от двигателей 12 и 18, выбраны такими, чтобы угловая скорость вращения вала 14 шнека была несколько меньше угловой скорости вращения ротора.

Фильтрующая центрифуга для обезвоживания сапропеля действует следующим образом.

Предварительно фильтрующий блок монтируется на внутренней поверхности цилиндрической части 8 ротора. Для этого в отверстия 27 элементов 25, слабо прогнутых в сторону стенок ротора, вставляются клинья 26 до упора их головки 28. Далее клинья 26 заводятся в отверстия 32 в стенке цилиндрической части 8 ротора, а снаружи ротора в отверстия 33 клиньев 26 заводятся дополнительные клинья 34. Ударами (молотка) по верхней части дополнительного клина 34 клин 26 смещают радиально в сторону наружной части ротора. При этом при смещении клиньев 26 и взаимодействии их со скосами 31 в отверстиях 32 ротора происходит сжатие каждого элемента 25 с двух сторон (от кромок 30) и его прогиб в сторону стенки ротора до полного соприкосновения с ней по всей поверхности элемента 25.

Запуск центрифуги производится при закрытой заслонке 21, которая на кронштейне 20 поворачивается относительно шарнирного узла 19 и перекрывает выпускное отверстие в нижней цилиндрической части 6 ротора.

Заслонка 21 отводится в сторону после того, как в конической 7 и нижней 6 частях ротора скопится сгущенная сапропелевая масса, препятствующая выгрузке из центрифуги необезвоженной части сапропелевой пульпы.

После запуска центрифуги при включении двигателей 12 и 18 сапропелевая пульпа с помощью загрузочного приспособления (не показано) подается сверху (35) одним или четырьмя потоками (в каждый сектор ротора, ограниченный П-образными стойками 1 и 2) во внутреннюю полость верхней цилиндрической части 8 ротора. При вращении ротора от двигателя 12 и одновременном вращении в том же направлении, но с несколько меньшей угловой скоростью вала 14 шнека сапропелевая пульпа, попадая на лопасти 15, под действием центробежных сил отбрасывается к внутренней поверхности цилиндрической части 8 ротора. Содержащаяся в сапропелевой пульпе вода (до 98% по массе) фильтруется через элементы 25, а фугат через отверстия 9 выбрасывается наружу за пределы ротора в кожух 22. Из кожуха 22 через патрубок 23 фугат отводится (24) за пределы центрифуги.

Осадок сапропелевой массы, образующийся на внутренней поверхности ротора, лопастями 15 шнека непрерывно смещается в нижнюю часть ротора. При проходе конической части 7 ротора сапропелевая масса дополнительно уплотняется, отдав часть воды, которая выдавливается вверх и, фильтруясь через элементы 25 и перфорированную часть 8 ротора, также выбрасывается в кожух 22.

Под давлением, создаваемым лопастями 15 шнека, сапропелевая масса выдавливается в нижнюю цилиндрическую часть 6 ротора, откуда и выгружается (37) из центрифуги.

При необходимости замены элементов фильтрующего блока 10 с кожуха 22 снимается заслонка 35. После поворота ротора на соответствующий угол выбиваются клинья 34 (ударами снизу), а элемент 25 вытаскивается через отверстия в верхней части ротора (между П-образными стойками 1 и 2).

Монтаж новых элементов фильтрующего блока 10 осуществляется по описанной выше схеме.

Отличительные признаки изобретения позволяют упростить конструкцию центрифуги с непрерывной шнековой выгрузкой осадка при обезвоживании сапропелевой пульпы с коллоидной структурой твердой составляющей и при малой ее концентрации, повысить надежность работы центрифуги за счет вертикального расположения ротора, снизить трудоемкость обслуживания за счет облегчения и ускорения операций по замене элементов фильтрующего блока, увеличить производительность центрифуги при обезвоживании сапропеля коллоидной структуры.