шнековая центрифуга со сплошным ротором, содержащая срезающий диск, и способ ее эксплуатации

Формула изобретения

1. Шнековая центрифуга со сплошным ротором, имеющая барабан (3) с горизонтальной осью вращения, охватывающий центрифугирующую камеру (11), установленный с возможностью вращения, шнек (5), установленный в барабане (3) с возможностью вращения, по меньшей мере, одно устройство для отвода жидкости и, по меньшей мере, одно устройство для выгрузки осадка, причем для отвода жидкости предусмотрен срезающий диск (19), сопряженный с камерой (29), отличающаяся тем, что камера (29) представляет собой кольцевое пространство (29) с расположенным в нем запорным и сифонным диском (33), причем камера (29) представляет собой гидрогерметичную затворную камеру (29) для изоляции центрифугирующей камеры (11) от окружающей среды с помощью затворной жидкости, непосредственно соединенную с питающей линией (35) для отдельной, независимой от центрифугируемого материала затворной жидкости, и центрифуга (1) имеет второй сифонный диск (21), выступающий из шнека (5) в радиальном направлении наружу, в центрифугирующую камеру (11).

2. Шнековая центрифуга со сплошным ротором по п.1, отличающаяся тем, что затворная камера (29) следует непосредственно за срезающим диском (19).

3. Шнековая центрифуга со сплошным ротором по п.1 или 2, отличающаяся тем, что сифонный диск (21) находится на шнеке (5) перед местом выгрузки осадка.

4. Шнековая центрифуга со сплошным ротором по п.3, отличающаяся тем, что второй сифонный диск (21) помещен на шнеке (5) в конической части.

5. Шнековая центрифуга со сплошным ротором по п.4, отличающаяся тем, что кольцевое пространство (29) связано с питающей линией (35) и выпускным отверстием (37), позволяющими осуществить постоянный подвод и отвод затворной жидкости в затворную камеру (29) и из нее.

6. Шнековая центрифуга со сплошным ротором по п.5, отличающаяся тем, что барабан (3) и шнек (5) имеют, в основном, цилиндрическую часть, а также сужающуюся часть, причем к цилиндрической части примыкает камера (17), предпочтительно меньшего по сравнению с центрифугирующей камерой диаметра, с помещенным в нее срезающим диском (19).

7. Шнековая центрифуга со сплошным ротором по п.6, отличающаяся тем, что на внутренней окружности камеры (17) расположен кольцевой заплечик (23).

8. Шнековая центрифуга со сплошным ротором по п.7, отличающаяся тем, что камера (17) со стороны срезающего диска (19), противоположной кольцевому заплечику (23), проходит в радиальном направлении внутрь до диаметра, который меньше диаметра шнека (5), и камера (17) переходит в проход (27), к которому в аксиальном направлении примыкает кольцевое пространство (29), переходящее в аксиальный отводящий канал (31) для затворной жидкости, причем внутренний диаметр отводящего канала (31) меньше внутреннего диаметра прохода (27), с тем, чтобы затворная жидкость, переливающаяся из затворной камеры 29, вытекала через отводящий канал 31.

9. Шнековая центрифуга со сплошным ротором по п.8, отличающаяся тем, что первый запорный и сифонный диск (33) установлен или выполнен литьем в кольцевом пространстве (29) перпендикулярно внутренней поверхности камеры, причем указанный запорный и сифонный диск (33) установлен радиально и выступает изнутри наружу в кольцевое пространство (29).

10. Шнековая центрифуга со сплошным ротором по п.9, отличающаяся тем, что питающая линия (35) расположена параллельно питающей трубе (7) для центрифугируемого материала на внешней окружности этой трубы.

11. Шнековая центрифуга со сплошным ротором по п.10, отличающаяся тем, что выпускное отверстие (37) проходит под острым углом к оси вращения от внешнего диаметра кольцевого пространства (29) наружу из барабана (3).

12. Шнековая центрифуга со сплошным ротором по п.11, отличающаяся тем, что сифонный диск (21) и кольцевой заплечик (23) соотнесены друг с другом таким образом, чтобы между ними при работе центрифуги устанавливался уровень жидкости P1.

13. Шнековая центрифуга со сплошным ротором по п.12, отличающаяся тем, что срезающий диск (19) установлен герметичным образом на питающей трубе (7), неподвижной при работе центрифуги.

14. Способ эксплуатации шнековой центрифуги со сплошным ротором, выполненной по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что для герметизации центрифугирующей камеры (11) от внешней среды, в гидрогерметичную затворную камеру (29) по питающей линии (35) подают отдельную, независимую от центрифугируемого материала затворную жидкость.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что постоянная очистка затворной камеры (29) происходит благодаря непрерывному отводу затворной жидкости.

16. Способ по п.14 или 15, отличающийся тем, что давление в затворной камере (29) регулируют путем изменения диаметра запорного и сифонного диска (33).

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что давление в центрифугирующей камере достигает 4 бар, в частности от 0,5 до 2,5 бар.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к шнековой центрифуге со сплошным ротором в соответствии с ограничительной частью пункта 1 и способу ее эксплуатации.

Центрифуга такого рода раскрыта в DE 19500600 C1. В DE 4014552 С1, показан сепаратор с вертикальной осью вращения, дроссельным и запорным дисками, между которыми подают газ для предотвращения дегазации растворителя.

Шнековая центрифуга со сплошным ротором, раскрытая в публикации DE 4320265 A1, оборудована со стороны выпуска жидкости затвором, имеющим водоотвод. Водоотвод имеет неподвижный относительно вращающегося барабана дроссельный диск. Дроссельный диск имеет возможность перемещения по оси с помощью резьбовой втулки. Путем вращения резьбовой втулки можно менять расстояние между затвором и дроссельным диском. Соответствующее изменение поперечного сечения потока вытекающей жидкости приводит к изменению уровня жидкости в барабане, что позволяет плавно регулировать уровень жидкости посредством сдвигания дроссельного диска.

Из публикации DE 3904151 A1 известна прижимная тарелка, закрепленная на шнеке. Расположенные с внешней стороны окружности сопла служат для снижения потребления энергии. Обработка чувствительных продуктов с герметизацией, обеспечивающей газонепроницаемость по отношению к внешней среде, с помощью такой установки невозможна.

Из публикации DE 19830653 C1, раскрывающей подобную центрифугу, известно, как выполнить выпуск жидкости из открытой шнековой центрифуги со сплошным ротором посредством срезающего диска. Для возврата капель жидкости обратно к срезающему диску, за ним следует лабиринтное уплотнение. Эта конструкция не требует изоляции от внешней среды. Однако существует также потребность в таких содержащих срезающий диск шнековых центрифугах со сплошным ротором, в которых рабочее пространство изолировано от внешней среды. Цель данного изобретения состоит в том, чтобы разработать такую шнековую центрифугу, используя простые конструктивные средства.

Изобретение достигает этой цели с помощью средств, указанных в п.1 формулы изобретения.

Изобретение также ставит целью создать простой способ эксплуатации центрифуги, выполненной согласно изобретению. Способ раскрыт в пункте 14 формулы.

Конструктивно простым и недорогим способом затворная камера с подачей затворной жидкости, предпочтительно, в сочетании с двумя запорными или сифонными дисками, надежно изолирует центрифугирующую камеру от окружающей среды. В противоположность этому в публикации DE 19830653 C1, раскрывающей подобную центрифугу, продукт может контактировать с окружающей средой из-за используемого лабиринтного уплотнения.

Затворные камеры сами по себе известны из центрифуг с вертикальной осью вращения, так же как и отдельная затворная жидкость, вводимая в эти затворные камеры (патент Германии DE 19631226). Затворные камеры для таких сепараторов также известны из патента Германии DE 657473. Однако применение затворных камер, использующих отдельную затворную жидкость, независимую от центрифугируемого материала, в центрифугах с горизонтальной осью вращения до этого описано не было.

При нарастании давления внутри декантера или шнековой центрифуги со сплошным ротором часть газа (такого, как CO₂), растворенного в центрифугируемом продукте (например, каком-либо напитке), при определенных условиях будет выходить из шнековой центрифуги со сплошным ротором, не имеющей затворной камеры с двумя сифонными дисками и подачей затворной жидкости. Настоящее изобретение предотвращает это.

С помощью запорного или сифонного диска в затворной камере несложно создать давление, достаточное для того, чтобы газ, такой как СО₂ , оставался в жидкости (жидкой фазе). Изменяя диаметр запорного (сифонного) диска, возможно менять давление в затворной камере, которое предпочтительно должно составлять до 4 бар, в частности от 0,5 до 2,5 бар. От давления зависит способ выгрузки осадка и/или его консистенция.

Кольцевое пространство затворной камеры предпочтительно должно быть соединено с питающей линией и выпускным отверстием для непрерывного подвода в камеру и выведения из камеры затворной жидкости. Это позволяет гораздо проще, чем в DE 19631226 A1, осуществлять постоянную очистку камеры и эффективно предотвращать образование наслоений. Благодаря этому центрифуга удовлетворяет строгим гигиеническим требованиям.

Так как выведение жидкости осуществляют с помощью срезающего диска, за которым непосредственно следует затворная камера, по крайней мере, большая часть растворенного газа, например СО₂ , может быть сохранена в выводимой или перерабатываемой жидкости, что намного упрощает переработку продуктов, таких как пиво.

В частности, затворная камера и срезающий диск расположены со стороны барабана или по направлению к барабану относительно главного подшипника барабана, что позволяет значительно упростить конструкцию. Благодаря этому возможно получить надежную герметизацию не только от окружающей среды, но и в зависимости от обстоятельств герметизацию для предотвращения загрязнения продукта масляным туманом со стороны главного подшипника, обращенной к жидкости (подшипник здесь не показан).

Остальные усовершенствования раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.

Ниже следует более подробное описание изобретения со ссылками на чертежи, в которых:

на фиг.1 изображена в разрезе шнековая центрифуга со сплошным ротором в соответствии с изобретением,

на фиг.2 изображена часть фиг.1 в увеличенном виде.

на фиг.1 изображена шнековая центрифуга 1 с имеющим горизонтальную ось вращения барабаном 3, в который помещен шнек 5. Барабан 3 и шнек 5 имеют в основном цилиндрическую форму, а также сужающийся участок, который в данном случае имеет коническую форму.

Проходящая в аксиальном направлении центральная питающая труба 7 служит для подачи центрифугируемого материала 8 через распределитель 9, в данном случае перпендикулярный к питающей трубе 7, в центрифугирующую камеру 11, между шнеком 5 и барабаном 3.

Если, например, в центрифугу загружают шламообразную массу, то на стенках барабана оседают частицы твердого вещества. Жидкая фаза находится ближе к внутренней части центрифуги.

Установленный на подшипнике 6 шнек 5 испытывает вращение с немного большей или меньшей скоростью, чем барабан 3, и направляет центрифугированный осадок S из барабана 3 к коническому участку на разгрузочное устройство (здесь не показанное).

Жидкость, напротив, течет к большей окружности барабана 3 в задней части его цилиндрического участка, а затем через затвор 15 поступает в камеру 17, аксиально примыкающую к собственно центрифугирующей камере и имеющую меньший, чем центрифугирующая камера, диаметр.

В камере 17 (см. также фиг.2) для отвода жидкой фазы L находится срезающий диск 19, к которому примыкает отводящий канал 20, служащий для отвода жидкой фазы L из барабана 3. Срезающий диск 19 установлен без зазора непосредственно на неподвижной питающей трубе 7.

Предпочтительно в конической части барабана 3 перед устройством для выгрузки твердой фазы (здесь не показанным) центрифуга 1 должна иметь второй сифонный диск 21, выступающий в радиальном направлении наружу из шнека 5 в центрифугирующую камеру 11, и погруженный в жидкость относительно уровня P1.

Благодаря указанному погружению внутренняя, то есть центрифугирующая, часть центрифугирующей камеры 11 (в данном случае, расположенная справа от сифонного диска 21) герметично изолирована от внешней среды или окружающей атмосферы. В конусной части барабана 3 можно выполнить также дополнительные сифонные диски (здесь не показанные), чтобы влиять на консистенцию твердой фазы.

В камере 17, со стороны срезающего диска 19, обращенной к центрифугирующей камере, выполнен кольцевой заплечик 23, идущий радиально от внутренней поверхности окружности камеры 17 по направлению к центру.

Из-за того, что сифонный диск 21 и кольцевой заплечик в радиальном направлении перекрывают друг друга, при работе центрифуги между вторым сифонным диском 21 и кольцевым заплечиком 23 устанавливается уровень жидкости Р1 благодаря тому, что оба этих элемента подогнаны друг к другу соответствующим образом.

Напротив, между расположенным ближе к срезающему диску 19 кольцевым заплечиком 23 и срезающим диском 19 уровень жидкости Р2 доходит до впускного отверстия 25 срезающего диска. Уровень жидкости можно регулировать, слегка дросселируя срезающий диск 19.

С противоположной кольцевому заплечику 23 стороны срезающего диска 19 камера 17 проходит в радиальном направлении внутрь до питающей трубы, то есть до меньшего диаметра, чем диаметр шнека 5, и далее, камера 17 переходит в аксиальный проход 27, к которому в аксиальном направлении примыкает служащее в качестве затворной камеры кольцевое пространство 29 и которое в свою очередь переходит в аксиальный отводящий канал 31 для затворной жидкости на внешней окружности питающей трубы 7 и отводящего канала 31 для центрифугируемого материала, причем отводящий канал 31 для затворной жидкости имеет меньший внутренний диаметр, чем проход 27, так что затворная жидкость, переливающаяся из затворной камеры 29, вытекает через отводящий канал 31.

На внутренней окружности затворной камеры, то есть кольцевого пространства 29, неподвижно закреплен еще один сифонный или запорный диск 33, установленный радиально и выступающий изнутри наружу, в затворную камеру.

Входящая в центрифугу снаружи питающая линия 35, установленная, в данном случае, параллельно питающей трубе 7 на ее внешнем диаметре, позволяет непосредственно изнутри подводить в затворную камеру 29, независимую от центрифугируемого материала затворную жидкость, например воду.

Выпускное отверстие 37, идущее, в данном случае, под острым углом к оси вращения от внешнего диаметра кольцевого пространства 29 наружу из барабана 3, позволяет непрерывно отводить затворную жидкость из кольцевого пространства 29, обеспечивая качественную очистку.

Во время работы центрифуги, то есть при вращении барабана 3 и шнека 5, в кольцевом пространстве 29 устанавливается уровень затворной жидкости Р3, запирающий внутреннюю часть барабана 3 относительно внешней среды при условии превышения количества подводимой в затворную камеру затворной жидкости над количеством отводимой жидкости, которое регулируют размерами выпускного отверстия 37. Избыток воды, не вытекающий через выпускное отверстие 37, вытекает через отводящий канал 31.

Однако с помощью сифонного диска 33 в затворной камере 29 несложно создать давление, достаточное для удержания газа в жидкости. Давление в затворной камере 29 можно менять путем изменения диаметра запорного и сифонного диска 33. Давление влияет на способ выгрузки твердой фазы и (или) ее консистенцию.

Перечень ссылок

Шнековая центрифуга со сплошным ротором	1
Подшипник	2
Барабан	3
Шнек	5
Питающая труба	7
Центрифугируемый материал	8
Распределитель	9
Центрифугирующая камера	11
Отводящий канал	13
Затвор	15
Камера	17
Срезающий диск	19
Отводящий канал	20
Запорный и сифонный диск	21
Кольцевой заплечик	23
Проход	27
Кольцевое пространство	29
Отводящий канал	31
Запорный и сифонный диск	33
Питающая линия	35
Выпускное отверстие	37
Уровень жидкости	Р1, Р2, Р3
Центрифугированный материал	S