способ очистки центробежного сепаратора и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ очистки центробежного сепаратора для разделения жидкой смеси, содержащей твердые частицы, на одну жидкую фазу с низкой вязкостью и одну концентрированную фазу с твердыми частицами, которая имеет относительно высокую вязкость и большую плотность, чем жидкая фаза, предусматривающий проведение ее во вращающемся вокруг центральной оси роторе, имеющем входное отверстие для указанной смеси и включающем впускную камеру для жидкой смеси, разделительную камеру с зонами расположения упомянутых фаз, выпускную камеру для жидкой фазы с расположенным в ней выпускным элементом и выпускную камеру для концентрированной фазы, имеющую по меньшей мере один отводной канал, сообщенное с этим каналом по меньшей мере одно вихревое средство с выходным отверстием для регулирования величины потока концентрированной фазы в зависимости от вязкости, и невращающийся выпускной элемент для концентрированной фазы, размещенный в этой выпускной камере, подачу моющей жидкости через впускную камеру для жидкой смеси из входного отверстия ротора в разделительную камеру или в выпускную камеру для концентрированной фазы или ее отводной канал с образованием зоны расположения моющей жидкости для обеспечения прохождения фаз разделенной жидкости из разделительной камеры на выход последних из ротора, отличающийся тем, что движение моющей жидкости из зоны ее расположения к выпускной камере для концентрированной фазы обеспечивают в обход вихревого средства, а удаление моющей жидкости из этой выпускной камеры и ее отвод из ротора обеспечивают через невращающийся выпускной элемент.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что моющую жидкость отводят из выпускной камеры для жидкой фазы через выпускной элемент, расположенный в выпускной камере для жидкой фазы и не вращающийся вместе с ротором, регулируют поток таким образом, что моющая жидкость в зоне ее расположения находится на заданном уровне, на котором находится и жидкая смесь при обычной работе ротора, при этом регулируют подачу моющей жидкости в зону ее расположения таким образом, что она находится радиально до уровня, на котором находится жидкая смесь, подлежащая разделению, при обычной работе ротора, причем моющую жидкость, находящуюся радиально до уровня, на котором находится жидкая смесь, подлежащая разделению, при обычной работе ротора, направляют в выпускную камеру для концентрированной фазы в обход вихревого средства.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что обеспечивают задерживание потока моющей жидкости через выпускной элемент жидкой фазы таким образом, что она находится в другой части зоны ее расположения, чем выпускная камера для концентрированной фазы, радиально до уровня, на котором находится жидкая смесь, подлежащая разделению, при обычной работе ротора.

4. Устройство для очистки центробежного сепаратора для разделения исходной жидкой смеси с твердыми частицами на одну жидкую фазу с низкой вязкостью и одну концентрированную фазу с твердыми частицами и высокой вязкостью, расположенное во вращающемся вокруг оси роторе, включающем разделительную камеру с зонами расположения жидкой фазы с низкой вязкостью и концентрированной фазы с твердыми частицами и высокой вязкостью, выпускную камеру для жидкой фазы с расположенным в ней выпускным элементом, выпускную камеру для концентрированной фазы, сообщенную с зоной расположения последней по меньшей мере одним каналом для отвода концентрированной фазы, сообщенное с этим каналом по меньшей мере одно вихревое средство, относительно которого этот канал расположен тангенциально, имеющее выходное отверстие, сообщенное с выпускной камерой для концентрированной фазы для регулирования величины потока концентрированной фазы в зависимости от вязкости, и невращающийся выпускной элемент, расположенный в выпускной камере для концентрированной фазы, впускной канал для исходной жидкой смеси, подлежащей разделению, и выпускные отверстия для жидкой и концентрированной фаз, отличающееся тем, что устройство содержит передающий элемент, имеющий по меньшей мере один отводной канал для моющей жидкости, сообщающий выпускную камеру для концентрированной фазы с разделительной камерой ротора таким образом, что уровень расположения моющей жидкости находится ближе к оси вращения, чем уровень исходной жидкой смеси, подлежащей разделению, при обычной работе ротора, при этом отводной канал для моющей жидкости расположен в передающем элементе так, что осуществляется проход моющей жидкости в выпускную камеру для концентрированной фазы.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что передающий элемент соединен с частью ротора или выполнен за одно целое с ротором таким образом, что он вращается вместе с ним.

6. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что часть отводного канала для концентрированной фазы от периферии разделительной камеры сообщается с входным отверстием вихревого средства, а выходное отверстие последнего сообщается с выпускной камерой для концентрированной фазы.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что часть канала для отвода концентрированной фазы расположена радиально в направлении оси вращения ротора.

8. Устройство по любому из пп.4-7, отличающееся тем, что выпускная камера для концентрированной фазы ограничена в радиальном направлении в роторе от зоны этой фазы в разделительной камере, при этом впускной канал для исходной жидкой смеси, подлежащей разделению, расположен по оси между выпускной камерой для концентрированной фазы и выпускной камерой для жидкой фазы, а канал для моющей жидкости сообщается с выпускной камерой для концентрата со стороны расположения впускного канала разделительной камеры.

9. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в выпускном канале для моющей жидкости установлен клапан, уменьшающий ее поток через указанный канал в процессе очистки ротора, для заполнения последнего этой жидкостью до заданного уровня, радиально до уровня, на котором находится исходная жидкая смесь, подлежащая разделению, при обычной работе ротора.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что выпускной элемент для жидкой фазы установлен неподвижно.

11. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что выпускной элемент для концентрированной фазы установлен неподвижно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу очистки центробежного сепаратора для разделения жидкой смеси, содержащей твердые частицы, и устройству для его осуществления.

Из патента США №А-4311270 известен центробежный сепаратор, предназначенный для разделения жидкой смеси, содержащей твердые частицы, на одну жидкую фазу, которая по существу не содержит твердых частиц и имеет относительно низкую вязкость, и одну концентрированную фазу, которая содержит твердые частицы и имеет относительно высокую вязкость. Центробежный сепаратор включает ротор, который вращается вокруг центральной оси вращения и имеет входное отверстие для смеси, выходное отверстие для жидкой фазы и выходное отверстие для концентрированной фазы. Ротор сепаратора согласно указанному патенту имеет в выходном отверстии для концентрированной фазы вихревое средство, которое обеспечивает поддержание по существу на постоянном уровне вязкости концентрированной фазы, проходящей через него и из ротора. Таким образом, если вязкость выходящей концентрированной фазы имеет тенденцию повышаться, вихревое средство автоматически выпускает больший поток концентрированной фазы, и если вязкость имеет тенденцию понижаться, то из ротора выпускается меньший поток концентрированной фазы. Вихревое средство выполнено таким образом, что всегда можно получить требуемую вязкость концентрированной фазы, отделяемой ротором и выходящей из него.

Один вариант выполнения центробежного сепаратора согласно указанному патенту США №А-4311270, который использовался на практике, показан на фиг.3 этого патента. Он использовался, например, для разделения дрожжей. В центробежном сепараторе такого типа внешняя в радиальном направлении часть разделительной камеры ротора, пространство для концентрата, где отделенные дрожжи накапливаются при работе ротора, постоянно сообщается с центральной камерой в роторе, камерой для концентрата, откуда дрожжи выпускаются из ротора через собирающий элемент. По меньшей мере, одна труба для концентрата соединяет пространство для концентрата с камерой для концентрата, и на внутренней в радиальном направлении части трубы для концентрата размещено вихревое средство описанного выше типа, при этом дрожжи могут проходить через него перед тем, как попасть в камеру для концентрата.

Проблема, которая возникала в центробежном сепараторе этого типа, состоит в том, что детали ротора и некоторые рабочие каналы снаружи ротора, находящиеся ниже по потоку, не были достаточно чистыми после выполненной обычным способом очистки центробежного сепаратора при вращении ротора. При такой очистке моющая жидкость непрерывно подается через входное отверстие ротора для жидкой смеси, обрабатываемой внутри ротора, при этом моющая жидкость выпускается из ротора через обычные выпускные отверстия ротора для отделенной жидкой фазы и отделенной концентрированной фазы соответственно. Отмеченная проблема относится к каналам для потока отделенной концентрированной фазы, которые не были очищены до необходимой степени ни внутри ротора, ни ниже по потоку от него.

Причина возникновения проблемы состоит в том, что вихревое средство имеет свойство, которое желательно при нормальном отделении, но нежелательно при очистке центробежного сепаратора, заключающееся в том, что оно уменьшает сквозной поток жидкости, если вязкость жидкости уменьшается. Поскольку моющая жидкость имеет существенно меньшую вязкость, чем концентрированная фаза, обычно проходящая через вихревое средство, полученный поток моющей жидкости в каналах для концентрированной фазы становится сравнительно небольшим, что ведет к недостаточной очистке этих каналов. В некоторых случаях было отмечено, что поток моющей жидкости, проходящий по каналам, составлял лишь около 30% от нормального потока концентрированной фазы при отделении.

Эта проблема возникала не только в описанном выше варианте выполнения центробежного сепаратора. В любом центробежном сепараторе, ротор которого имеет вихревое средство того или иного типа, расположенное в канале для концентрированной фазы между пространством для концентрата и камерой для концентрата, проблема будет возникать, например, также в снабженном вихревым средством роторе, который описан в патентах Германии №№3613335 С1 или 3635059 С1.

Задачей настоящего изобретения является решение проблемы достаточной очистки центробежного сепаратора, предназначенного для разделения жидкой смеси.

Поставленная задача достигается посредством способа очистки центробежного сепаратора для разделения жидкой смеси, содержащей твердые частицы, на одну жидкую фазу с низкой вязкостью и одну концентрированную фазу с твердыми частицами, которая имеет относительно высокую вязкость и большую плотность, чем жидкая фаза, предусматривающего проведение ее во вращающемся вокруг центральной оси роторе, имеющем входное отверстие для указанной смеси и включающем впускную камеру для жидкой смеси, разделительную камеру с зонами расположения упомянутых фаз, выпускную камеру для жидкой фазы с расположенным в ней выпускным элементом, и выпускную камеру для концентрированной фазы, имеющую по меньшей мере один отводной канал, сообщенное с этим каналом по меньшей мере одно вихревое средство с выходным отверстием для регулирования величины потока концентрированной фазы в зависимости от вязкости, и невращающийся выпускной элемент для концентрированной фазы, размещенный в этой выпускной камере, подачу моющей жидкости во впускную камеру для жидкой смеси из входного отверстия ротора в разделительную камеру или в выпускную камеру для концентрированной фазы или ее отводной канал с образованием зоны расположения моющей жидкости, для обеспечения прохождения фаз разделенной жидкости из разделительной камеры на выход последних из ротора, при этом движение моющей жидкости из зоны ее расположения к выпускной камере для концентрированной фазы обеспечивают в обход вихревого средства, а удаление моющей жидкости из этой выпускной камеры и ее отвод из ротора обеспечивают через невращающийся выпускной элемент.

Предпочтительно моющую жидкость отводят из выпускной камеры для жидкой фазы через выпускной элемент, расположенный в выпускной камере для жидкой фазы и не вращающийся вместе с ротором, регулируют поток таким образом, что моющая жидкость в зоне ее расположения находится на заданном уровне, на котором находится и жидкая смесь при обычной работе ротора, при этом регулируют подачу моющей жидкости в зону ее расположения таким образом, что она находится радиально до уровня, на котором находится жидкая смесь, подлежащая разделению, при обычной работе ротора, причем моющую жидкость, находящуюся радиально до уровня, на котором находится жидкая смесь, подлежащая разделению, при обычной работе ротора направляют в выпускную камеру для концентрированной фазы в обход вихревого средства, обеспечивают задерживание потока моющей жидкости через выпускной элемент жидкой фазы таким образом, что она находится в другой части зоны ее расположения, чем выпускная камера для концентрированной фазы, радиально до уровня, на котором находится жидкая смесь, подлежащая разделению, при обычной работе ротора.

Моющая жидкость может вводиться в ротор, в часть пространства для обрабатываемой жидкости ротора, а не в выпускную камеру для концентрата, моющая жидкость может перемещаться из другой части пространства для обрабатываемой жидкости ротора в выпускную камеру для концентрата в обход вихревого средства, и моющая жидкость может удаляться из выпускной камеры для концентрированной фазы и выводиться из ротора через выпускной элемент для концентрата.

Таким образом, моющую жидкость в достаточном количестве за единицу времени подают в выпускную камеру для концентрата и оттуда откачивают наружу через выпускной элемент для концентрата в каналы для концентрированной фазы ниже по потоку от центробежного сепаратора.

Если необходимо, моющую жидкость вводят в ротор при помощи специального подающего элемента, но предпочтительно для этой цели используют обычное входное отверстие центробежного сепаратора для жидкой смеси, обрабатываемой в роторе.

Моющую жидкость подают в выпускную камеру для концентрата из другой части пространства для обрабатываемой жидкости в роторе разными путями. Например, очистной элемент, который расположен в центре ротора и радиально перемещается, может использоваться так, чтобы он перемещался при операции очистки и входил в контакт с моющей жидкостью, вводимой в другую часть пространства ротора для обрабатываемой жидкости. Выходное отверстие очистного элемента может быть выполнено для перемещения моющей жидкости в выпускную камеру для концентрата. В альтернативном варианте очистной элемент может использоваться для перемещения моющей жидкости, которая находится внутри ротора, но которая не может радиально перемещаться, при этом свободная поверхность моющей жидкости в другой части пространства ротора для обрабатываемой жидкости, наоборот, перемещается в роторе радиально до уровня, на котором находится обрабатываемая жидкость при нормальной работе центробежного сепаратора, то есть при операции разделения.

Если свободная поверхность моющей жидкости перемещается радиально внутрь упомянутым путем, нет необходимости использовать очистной элемент для передачи моющей жидкости в выпускную камеру для концентрированной фазы. Вместо этого преимущественно в роторе может быть выполнен передающий канал для подачи моющей жидкости непосредственно в выпускную камеру для концентрата из другой части пространства ротора для обрабатываемой жидкости, когда моющая жидкость проходит в передающий канал.

Предпочтительно центробежный сепаратор включает выпускной элемент для жидкости, который выполнен так, что он не вращается вместе с ротором и проходит в выпускную камеру отделенной жидкой фазы из ротора, и средство, обеспечивающее при обычной работе центробежного сепаратора поддержание обрабатываемой жидкости, то есть смеси отделенной жидкой фазы и отделенной концентрированной фазы на заданных радиальных уровнях в пространстве для обрабатываемой жидкости.

Изобретение может использоваться таким образом, что выход моющей жидкости через выпускной элемент для жидкости предотвращается или регулируется так, что другая часть пространства ротора для обрабатываемой жидкости содержит моющую жидкость также радиально внутри до заданного уровня, на котором находится обрабатываемая жидкость при нормальной работе центробежного сепаратора, и моющую жидкость, которая находится в другой части пространства ротора для обрабатываемой жидкости радиально до заданного уровня, на котором находится обрабатываемая жидкость при обычной работе центробежного сепаратора, подают в выпускную камеру для концентрата в обход вихревого средства, а, например, через передающий канал, выполненный в роторе.

Выпускные элементы для отделенной жидкой фазы и отделенной концентрированной фазы могут быть других типов. Предпочтительно они не вращаются, хотя они теоретически могли бы обеспечить выпуск жидкой фазы и концентрированной фазы соответственно из ротора, если бы они вращались со скоростью, отличной от скорости вращения ротора.

В отдельном случае они могут быть невращающимися, но перемещаемыми к оси вращения ротора и/или от нее. Таким образом, свободные поверхности жидкости в выпускной камере для жидкости и выпускной камере для концентрата соответственно могут устанавливаться на необходимом радиальном уровне при помощи выпускных элементов. Таким образом, согласно одному варианту осуществления изобретения, выпускной элемент в выпускной камере для жидкости может быть расположен на заданном радиальном уровне при выполнении операции разделения, но может перемещаться ближе к оси вращения ротора, когда центробежный сепаратор должен очищаться таким образом, что свободная поверхность моющей жидкости будет расположена в выпускной камере для жидкости радиально до уровня, на котором находилась отделенная жидкая фаза в процессе разделения.

Если необходимо, в одной или обеих выпускных камерах может использоваться выпускной элемент типа, раскрытого в публикации WO 97/27946. Выпускной элемент этого типа может иметь возможность плавать на свободной поверхности жидкости в выпускной камере. Если в этом случае дросселировать поток жидкости, проходящей через выпускной элемент, таким образом, что жидкость накапливается в роторе, и свободная поверхность содержащейся в нем жидкости перемещается ближе к оси вращения ротора, выпускной элемент будет автоматически перемещаться свободной поверхностью жидкости радиально внутрь.

Для использования изобретения, однако, достаточно применять неподвижные выпускные элементы и при очистке центробежного сепаратора, сдерживать или дросселировать поток моющей жидкости, выходящий через выпускной элемент в выпускной камере для отделенной жидкой фазы.

Поставленная задача достигается также посредством устройства для очистки центробежного сепаратора для разделения исходной жидкой смеси с твердыми частицами на одну жидкую фазу с низкой вязкостью и одну концентрированную фазу с твердыми частицами и высокой вязкостью, расположенного во вращающемся вокруг оси роторе, включающем разделительную камеру с зонами расположения жидкой фазы с низкой вязкостью и концентрированной фазы с твердыми частицами и высокой вязкостью, выпускную камеру для жидкой фазы с расположенным в ней выпускным элементом, выпускную камеру для концентрированной фазы, сообщенную с зоной расположения последней по меньшей мере одним каналом для отвода концентрированной фазы, сообщенное с этим каналом по меньшей мере одно вихревое средство, относительно которого этот канал расположен тангенциально, имеющее выходное отверстие, сообщенное с выпускной камерой для концентрированной фазы для регулирования величины потока концентрированной фазы в зависимости от вязкости, и невращающийся выпускной элемент, расположенный в выпускной камере для концентрированной фазы, впускной канал для исходной жидкой смеси, подлежащей разделению, и выпускные отверстия для жидкой и концентрированной фаз, при этом устройство содержит передающий элемент, имеющий по меньшей мере один отводной канал для моющей жидкости, сообщающий выпускную камеру для концентрированной фазы с разделительной камерой ротора таким образом, что уровень расположения моющей жидкости находится ближе к оси вращения, чем уровень исходной жидкой смеси, подлежащей разделению, при обычной работе ротора, при этом отводной канал для моющей жидкости расположен в передающем элементе так, что осуществляется проход моющей жидкости в выпускную камеру для концентрированной фазы.

Предпочтительно передающий элемент соединен с частью ротора или выполнен за одно целое с ротором таким образом, что он вращается вместе с ним.

Часть отводного канала для концентрированной фазы от периферии разделительной камеры сообщается с входным отверстием вихревого средства, а выходное отверстие последнего сообщается с выпускной камерой для концентрированной фазы.

Часть трубы для отвода концентрированной фазы расположена радиально в направлении оси вращения ротора.

Выпускная камера для концентрированной фазы ограничена в радиальном направлении в роторе от зоны этой фазы в разделительной камере, при этом впускной канал для исходной жидкой смеси, подлежащей разделению, расположен по оси между выпускной камерой для концентрированной фазы и выпускной камерой для жидкой фазы, а канал для моющей жидкости сообщается с выпускной камерой для концентрата со стороны, расположенной от впускного канала разделительной камеры.

Предпочтительно в выпускном канале для моющей жидкости установлен клапан, уменьшающий ее поток через указанный канал в процессе очистки ротора, для заполнения последнего этой жидкостью до заданного уровня, радиально до уровня, на котором находится исходная жидкая смесь, подлежащая разделению, при обычной работе ротора.

Также предпочтительно, что выпускной элемент для жидкой фазы установлен неподвижно и выпускной элемент для концентрированной фазы установлен неподвижно.

Передающий элемент может быть неподвижным и может поддерживаться внутри ротора или неподвижной входной трубой, по которой смесь подается в ротор при нормальном разделении, или одним из выпускных элементов для выпуска отделенной жидкой фазы или отделенной концентрированной фазы соответственно. Передающий элемент в этом случае работает так же, как и неподвижный выпускной элемент, и приспособлен для передачи моющей жидкости из первого пространства в роторе, например, выпускной камеры для отделенной жидкой фазы, во второе пространство в роторе, то есть выпускную камеру для отделенной концентрированной фазы.

Однако передающий элемент предпочтительно соединен с частью ротора или составляет его часть так, что он вращается вместе с ним. В этом случае моющая жидкость будет проходить через одно или более отверстий в перегородке в роторе, которая отделяет выпускную камеру для концентрата от другой части пространства ротора для обрабатываемой жидкости. Изобретение описано ниже более подробно со ссылками на прилагаемый чертеж.

На чертеже изображено осевое сечение одной половины ротора центробежного сепаратора. Ротор имеет верхнюю часть 1 и нижнюю часть 2, которые соединены друг с другом при помощи замкового кольца 3. Ротор вращается вокруг центральной оси 4 вращения.

Внутри ротора выполнена кольцевая разделительная камера 5, которая имеет центральное пространство 6 для жидкой фазы и периферийное пространство 7 для концентрата. Комплект конических разделительных дисков 8 расположен в разделительной камере 5.

В центральной части ротора расположен распределитель, который состоит из горловины 9а распределителя и основания 9b распределителя. Горловина 9а распределителя ограничивает впускную камеру 10 для приема жидкой смеси, которая должна обрабатываться в роторе. Сверху в ротор и во впускную камеру 10 входит неподвижная впускная труба 11 для жидкой смеси. Во впускной трубе 11 расположена выпускная труба 12, которая будет описана более подробно ниже. Внутри впускной трубы 11 вокруг выпускной трубы 12 расположен впускной канал 13, который открыт во впускную камеру 10 через отверстие 14.

Между основанием 9b распределителя и нижней частью части 2 ротора расположены соосно друг с другом и соосно с ротором коническая верхняя перегородка 15 и конической и передающий элемент в виде нижней перегородки 16. Между перегородками 15 и 16 соосно с ними расположена выпускная камера 17 для концентрированной фазы, которая открыта радиально внутрь, в направлении оси вращения ротора. Выпускная труба 12 расположена от оси вращения ротора радиально наружу и в выпускную камеру 17 для концентрированной фазы. В радиально наружной части выпускной камеры для концентрированной фазы в выпускной трубе 12 размещен очистной элемент, имеющий отверстие 18, которое сообщается с внутренним пространством выпускной трубы и обращено в направлении, противоположном направлению вращения ротора.

Каждая из нескольких труб 19 для концентрированной фазы, которые расположены вокруг оси вращения ротора, проходит от периферийного пространства 7 для концентрированной фазы разделительной камеры радиально внутрь и открыта в вихревое средство 20. Таким образом, количество вихревых средств 20 соответствует количеству труб 19 для концентрированной фазы, распределенных вокруг оси вращения ротора. Каждое вихревое средство 20 содержит круглую цилиндрическую камеру 21, геометрическая ось которой проходит параллельно оси вращения ротора. Камера 21 имеет впускное отверстие 22, которое расположено тангенциально относительно камеры 21 и с которым соединена труба 19 для концентрированной фазы. Камера 21, которая имеет в осевом направлении две торцевые стенки, также имеет центральное выпускное отверстие 23 в одной из этих торцевых стенок, причем отверстие 23 совместно с отверстием в перегородке 16 образует соединение между камерой 21 и выпускной камерой 17 для концентрированной фазы. Внутреннее пространство трубы 19 и внутреннее пространство соединенного с ним вихревого средства таким образом образует канал для концентрированной фазы, соединяющий пространство 7 для концентрированной фазы с камерой 17 для концентрированной фазы.

Между основанием 9b распределителя и верхней перегородкой 15 выполнен впускной канал 24 для жидкой смеси, обрабатываемой в разделительной камере 5. Впускной канал 24 сообщается радиально внутренней частью с впускной камерой 10, и радиально наружной частью между трубами 19 для концентрированной фазы с разделительной камерой 5. Впускной канал 24 сообщается с разделительной камерой 5 также через несколько отверстий 25 в основании 9b распределителя, расположенных вокруг оси 4 вращения ротора в осевом направлении, противоположном соответствующим подобным распределительным отверстиям 26 в разделительных дисках 8. Центральное пространство 6 для жидкой фазы разделительной камеры сообщается через канал 27 с выпускной камерой 28 для жидкой фазы. Между каналом 27 и выпускной камерой 28 расположен кольцевой элемент 29, на радиально внутреннем конце которого выполнено выпускное отверстие для отделенной жидкой фазы, выходящей из канала 27 в выпускную камеру 28.

Неподвижный выпускной элемент 30 для жидкости проходит сверху в ротор и радиально наружу в выпускную камеру 28 для жидкой фазы до уровня, который находится радиально снаружи до уровня выпускного отверстия, которое выполнено на внутреннем конце элемента 29. В выпускной камере 28 выпускной элемент 30 может быть в виде собирающего диска, который на его периферии имеет несколько впускных отверстий, распределенных вокруг оси вращения ротора.

Выпускная камера 28 для жидкой фазы ограничена сверху с наружной стороны ротора кольцевым элементом 31, внутренний конец которого расположен радиально внутри отверстия на внутреннем конце элемента 29. Элемент 31 таким образом обеспечивает возможность свободной поверхности жидкости удерживаться в выпускной камере 28, когда ротор вращается, радиально внутри до выпускного отверстия между каналом 27 и выпускной камерой 28. Это может быть обеспечено дросселированием или перекрыванием выпуска жидкости через неподвижный выпускной элемент 30. На чертеже схематически показан канал 32, который соединен с выпускным элементом 30, и клапан 33, расположенный в этом канале, при помощи которого поток в канале может дросселироваться или полностью перекрываться.

В нижней части ротора разделительная камера 5 проходит радиально внутрь, между трубами 19 для концентрата и вихревыми средствами 20 до пространства, расположенного в осевом направлении ниже нижней перегородки 16. Через радиально внутреннюю часть перегородки 16 выполнен канал 34, который соединяет разделительную камеру 5 с выпускной камерой 17 для концентрированной фазы. Канал 34 предназначен для прохождения потока моющей жидкости для очистки центробежного сепаратора при вращении ротора. Очистка этого типа будет описана ниже.

В радиально наружной части разделительной камеры ротор имеет дополнительный выход в виде ряда выпускных каналов 35, проходящих в осевом направлении сквозь нижнюю часть 2 ротора и расположенных вокруг оси вращения ротора. Каждый выпускной канал 35 закрыт на его конце, находящемся снаружи части 2 ротора, при помощи запирающего элемента 36, и подвижный в осевом направлении кольцевой закрывающий поршень 37 удерживает такие запирающие элементы 36 против соответствующих выпускных каналов 35. Поршень 37 удерживается в его положении, в котором выпускные каналы 35 закрыты запирающими элементами 36, при помощи пружин 38, которые поддерживаются плитой 39, которая прикреплена к части 2 ротора. Между поршнем 37 и частью 2 ротора выполнена открывающая камера 40, которая по каналу 41 может заполняться жидкостью или сжатым воздухом для перемещения поршня 37 в положение, в котором выпускные каналы открываются. Открывающая камера 40 на ее периферии имеет, по меньшей мере, одно дросселированное дренажное отверстие 42.

На чертеже показаны три прерывистые линии А, В и С, изображающие три радиальных уровня свободной поверхности жидкости в роторе. При нормальной работе центробежного сепаратора, то есть при выполнении операции разделения свободная поверхность жидкости находится в канале 27 для жидкости на уровне А, то есть на радиальном уровне выпускного отверстия, образованного кольцевым элементом 29. В части разделительной камеры 5, которая расположена в осевом направлении ниже перегородки 16 радиально до вихревого средства 20, находится в процессе операции разделения свободная поверхность жидкости на радиальном уровне В. При выполнении операции очистки свободная поверхность жидкости может располагаться в выпускной камере 28, а также в части разделительной камеры 5, расположенной в осевом направлении ниже перегородки 16, на радиальном уровне С, если жидкость не выводится наружу из выпускной камеры 28 через неподвижный выпускной элемент 30 или выводится лишь малое ее количество. Описанный выше центробежный сепаратор работает следующим образом. В процессе операции разделения, в ходе которой жидкая смесь, содержащая твердые частицы, разделяется на одну жидкую фазу, которая по существу не содержит твердых частиц и имеет относительно низкую вязкость, и одну концентрированную фазу, которая содержит твердые частицы и имеет относительно высокую вязкость. Твердые частицы имеют плотность, которая выше плотности жидкости, в которой они взвешены.

Жидкость, которая должна обрабатываться в роторе после начала его вращения, подается в ротор по впускному каналу 13 и проходит через отверстие 14 во впускную камеру 10. Затем смесь проходит дальше по впускному каналу 24 и через отверстия 25 в разделительную камеру 5. Смесь распределяется между разделительными дисками 8, проходя в осевом направлении через выполненные в них распределительные отверстия 26.

Между разделительными дисками 8 компоненты смеси приводятся в движение центробежной силой, при этом твердые частицы перемещаются от оси 4 вращения ротора и накапливаются в пространстве 7 для концентрированной фазы, тогда как жидкость, освобожденная от частиц, перемещается в направлении оси вращения в пространство 6 для жидкой фазы.

Жидкая фаза проходит далее по каналу 27 для жидкости и через выпускное отверстие в элементе 29 в выпускную камеру 28. Через неподвижный выпускной элемент 30 жидкость откачивается из выпускной камеры 28 и далее по каналу 32 из ротора. Выпускной элемент 30 имеет такую пропускную способность, что он может безопасно выпускать всю отделенную жидкую фазу, поступающую в выпускную камеру 28, и поддерживать в ней свободную поверхность жидкости, которая расположена радиально снаружи до выпускного отверстия, образованного кольцевым элементом 29.

Таким образом, свободная поверхность жидкости будет поддерживаться в канале 27 для жидкости благодаря выпускному отверстию на радиальном уровне A.

Как и канал 27 для жидкости, пространство в роторе, расположенное в осевом направлении ниже перегородки 16, также сообщается с разделительной камерой 5. В этом пространстве, находящемся ниже перегородки 16, также будет образована свободная поверхность жидкости, но она будет поддерживаться на радиальном уровне В, то есть несколько ближе к оси вращения ротора, чем поверхность жидкости на уровне А. Причиной этого является то, что в процессе операции разделения жидкость будет все время перемещаться радиально внутрь в промежуточные пространства между разделительными дисками 8, таким образом для этого потока возникает сопротивление потоку. Соответствующего сопротивления потоку не будет существовать на пути между радиально наружной частью разделительной камеры 5 и пространством под перегородкой 16, поскольку при разделении на этом пути не будет возникать поток жидкости. Частицы, накопленные в пространстве 7 для концентрированной фазы, вместе с небольшим количеством жидкости образуют концентрированную фазу, имеющую относительно высокую вязкость, которая проходит по трубам 19 для концентрата к вихревым средствам 20 и в них. Концентрированная фаза входит по касательной в каждую камеру 21 соответствующего вихревого средства, в которой возникает сильное вращение вокруг центральной оси камеры 21. Концентрированная фаза при ее вращении перемещается к центру камеры 21, выходит из нее через выпускное отверстие 23 и проходит в выпускную камеру 17 для концентрированной фазы. Концентрированная фаза, проходящая в выпускную камеру 17 из разных вихревых средств, выводится из выпускной камеры 17 при помощи неподвижного выпускного элемента 12 для концентрата. Концентрированная фаза образует свободную поверхность жидкости в выпускной камере 17 на радиальном уровне, который определяется сопротивлением потоку для концентрированной фазы в выпускном элементе 12 и в трубопроводе (не показан), с которым выпускной элемент соединен снаружи ротора. При нормальной работе поддерживается противодавление для выхода концентрированной фазы через выпускной элемент 12 таким образом, что свободная поверхность жидкости в выпускной камере 17 будет поддерживаться лишь на небольшом расстоянии радиально внутри от впускного отверстия 18 в выпускном элементе 17. С тем, чтобы достаточно большой поток концентрата мог проходить через трубы 19 для концентрата и вихревые средства 20, поверхность жидкости в выпускной камере 17 поддерживается на существенном расстоянии радиально снаружи до уровней А и В.

Что касается функций вихревых средств 20, ссылка делается на их подробное описание в патенте США №А-4311270. Только основная функция вихревых средств будет кратко здесь упомянута.

Достигаемая величина потока жидкости, который проходит через вихревое средство описанного здесь типа, зависит от перепада давлений, который достигается в вихревом средстве, и от вязкости жидкости. В пределах определенных ограничений, которые могут быть заданы для каждого определенного вихревого средства, вихревое средство при конкретном перепаде давлений в нем будет обеспечивать больший поток жидкости, имеющей относительно большую вязкость, чем поток жидкости, имеющей относительно низкую вязкость. Это означает, что если вязкость жидкости в некоторой степени увеличивается, сквозной поток жидкости увеличивается. Когда вязкость жидкости затем понижается, поток через вихревое средство также уменьшается. Вихревое средство, используемое в центробежном сепараторе, таким образом представляет собой саморегулирующееся средство, при помощи которого необходимая вязкость может автоматически поддерживаться в процессе операции отделения концентрированной фазы, которая отделяется в отделительной камере ротора и которая выходит из ротора после прохождения через вихревое средство.

После завершения операции отделения центробежный сепаратор может очищаться следующим способом.

После прекращения подачи смеси в ротор периферийные выпускные каналы 35 ротора открываются посредством осевого движения поршня 37 таким образом, что все содержимое ротора выходит наружу через эти выпускные каналы. После этого выпускные каналы 35 вновь закрываются и моющая жидкость проходит в ротор по впускному каналу 13 во впускной трубе 11. Моющая жидкость поступает в разделительную камеру 5 через впускную камеру 10 и впускной канал 24. Часть моющей жидкости проходит по трубам 19 для концентрата и через вихревые средства 20 в выпускную камеру 17 для концентрата, и другая часть проходит по выпускному каналу 27 в выпускную камеру 28. Моющая жидкость откачивается из ротора из выпускных камер 17 и 28 через неподвижный выпускной элемент 30. На этом этапе операции очистки свободные поверхности моющей жидкости образуются на уровне А в выпускном канале 27 и на уровне В в части разделительной камеры, расположенной в осевом направлении ниже перегородки 16. Свободные поверхности жидкости в выпускных камерах 17 и 28 образуются по существу на одинаковых уровнях, как при обычной операции разделения. Однако поток моющей жидкости, подаваемый в выпускную камеру 17 для концентрированной фазы, существенно меньше, чем поток отделенной концентрированной фазы при выполнении обычной операции разделения. Причиной этого является то, что вязкость моющей жидкости существенно ниже, чем вязкость отделенной концентрированной фазы, и таким образом вихревые средства пропускают через себя только очень ограниченный поток моющей жидкости. Что касается работы вихревых средств, ссылка сделана на ранее данное их описание. Следствием этого является то, что выпускная камера 17 для концентрированной фазы и пути прохождения концентрированной фазы вниз по потоку, то есть выпускная труба 12, а также каналы и, возможно, оборудование для дальнейшей обработки, расположенное после ротора, будут очищены относительно неэффективно. Однако в противоположность этому выпускной элемент 30 и пути прохождения отделенной жидкой фазы будут очищены очень эффективно, поскольку большая часть подаваемой моющей жидкости будет выходить из ротора через выпускной элемент 30.

После того, как выпускной элемент 30 и выпускной трубопровод 32 очищены потоком проходящей через них жидкости, этот поток дросселируется при помощи клапана 33. При необходимости клапан 33 может быть полностью закрыт. Таким образом, свободная поверхность жидкости в выпускной камере 28 будет перемещаться радиально внутрь, и в выпускной камере 28, так же как и в выпускном канале 27, свободная поверхность жидкости будет перемещаться на уровень С. Ближе этого уровня к оси 4 вращения ротора поверхность жидкости в выпускной камере 28 перемещаться не может, поскольку после него моющая жидкость будет выходить из ротора, проходя через радиально внутренний конец элемента 31.

Когда поток моющей жидкости, выходящий по выпускному трубопроводу 32, дросселирован или перекрыт, свободная поверхность моющей жидкости в части разделительной камеры, которая расположена в осевом направлении ниже перегородки 16, также перемещается радиально внутрь, от уровня В к уровню С. Таким образом, моющая жидкость будет проходить выпускную камеру 17 для концентрированной фазы также через канал 34. Это означает, что теперь весь объем подаваемой моющей жидкости при необходимости подается в выпускную камеру 17 для концентрированной фазы и может откачиваться наружу через трубу 12 и далее по трубопроводам и через обрабатывающее оборудование, расположенное после ротора. Таким образом, может быть достигнута эффективная очистка таких трубопроводов и обрабатывающего оборудования.

Кроме того, путем выполнения описанной операции очистки ротор будет эффективно очищен изнутри. В первую очередь, этому способствует движение поверхности жидкости, создаваемое в выпускной камере 28 и выпускном канале 27, когда выходящий поток моющей жидкости дросселируется или перекрывается при помощи клапана 33. Кроме того, таким образом будет очищаться большая часть наружной поверхности выпускного элемента 30. Во-вторых, способствовать очистке ротора изнутри будет приток моющей жидкости в камеру 17 для концентрированной фазы через канал 34. То есть таким образом моющая жидкость будет эффективно перемещаться в выпускной камере и очищать ее стенки.

Если необходимо, выходящий поток моющей жидкости, проходящий через выпускной элемент 12, можно время от времени дросселировать, например, при помощи клапана, подобного клапану 33 так, чтобы выпускная камера заполнялась на короткий период времени моющей жидкостью. Таким образом, даже большая часть наружной поверхности выпускного элемента в выпускной камере будет эффективно очищаться.

Можно отметить, что приток моющей жидкости в выпускную камеру 17 для концентрированной фазы через канал 34 не требует обязательного расположения канала 34 на уровне, который находится радиально снаружи до уровня радиально внутреннего конца элемента 31, который сверху ограничивает выпускную камеру 28. А именно, если поддерживается некоторый поток моющей жидкости, выходящей из ротора через выпускной элемент 30, можно путем подачи достаточного количества моющей жидкости во впускную камеру 10 сместить свободную поверхность жидкости в пространстве ниже перегородки 16 радиально внутрь до радиального уровня внутреннего конца элемента 31. Причиной этому является то, что поток жидкости, направленный радиально внутрь в промежуточных пространствах между разделительными дисками 8, встречает сопротивление потоку, которое больше сопротивления, встречаемого потоком, проходящим из впускной камеры 10, по впускному каналу 24, в пространство под перегородкой 16 и через него.

Выше было описано, как выпускная камера 17 для концентрированной фазы может заполняться моющей жидкостью через дополнительный канал 34 из разделительной камеры ротора. Это только один из нескольких возможных вариантов осуществления настоящего изобретения. Соответствующий канал может быть расположен между выпускной камерой для концентрированной фазы и какой-то другой частью пространства ротора для обрабатываемой жидкости. Например, проход или канал может быть расположен между выпускной камерой для концентрированной фазой и впускной камерой 10 или выпускной камерой 28 для отделенной жидкой фазы.

Также в рамках объема изобретения можно выполнить канал для моющей жидкости при помощи неподвижного элемента для передачи жидкости, который удерживается внутри ротора, например, при помощи впускной трубы 11 или выпускного элемента 30 для жидкой фазы. Канал, выполненный посредством неподвижного элемента для передачи жидкости, приспособлен для его расположения радиально внутри до свободной поверхности жидкости, образованной в роторе при выполнении обычной операции отделения, например, во впускной камере 10, но он должен располагаться на таком радиальном уровне, чтобы он был погружен в моющую жидкость, когда такая моющая жидкость подается в ротор, и свободная поверхность жидкости перемещается радиально внутрь, как описано выше, в связи с перемещением поверхности жидкости в выпускном канале 27 от уровня А к уровню С. Элемент для передачи жидкости, в этом случае выпускной элемент, подобный выпускному элементу 30, может проводить моющую жидкость из вращающейся в роторе основной массы жидкости в выпускную камеру для концентрированной фазы и передавать ее туда.