Конструкції автоматизованих фільтраційних та осаджувальних центрифуг з ножовим вивантаженням осаду (стр. 2 из 3)

Осаджувальні центрифуги застосовуються рідкіше, вони призначені для розділення середньо- та дрібнозернистих (розмір зерна 5-40 мкм) трудно фільтрівних суспензій у тих випадках, коли допустимий високий вміст рідкої фази в отриманому осаді та коли використання фільтрувальних поверхонь неможливо. Осаджувальні центрифуги застосовують також для попередньої обробки тонко дисперсних суспензій з метою віддалення грубих фракцій твердої фази.

При діаметрі ротора до 1600 мм включно його розташовують консольно. При діаметрі ротора понад 2000 мм його розташовують між двома опорами [при цьому він може бути одинарним або здвоєним (при діаметрі ротора 2200мм )] (рисунок 1).

Здвоєні ротори застосовують для збільшення робочої поверхні центрифугування горизонтальних центрифуг з ножовим з'ємом осаду. Живлення та вивантаження кожної половини ротора здійснюється роздільно. Тривалість та послідовність цих операцій контролюється автоматично. Цикли роботи обох половин ротора можуть бути розраховані так, що вивантаження осаду в одній половині ротора співпадає з фільтруванням у другій його половині. Зсув циклів дозволяє зробити рівномірними витрату енергії і вивантаження осаду, наближаючи ці машини до центрифуг безперервної дії.

Рисунок 1 – Принципові схеми центрифуг:

а – з розташуванням ротора між опорами; б – зі здвоєним ротором;

в – з консольним розташуванням ротора

Центрифуги зі здвоєним ротором застосовуються для центрифугування великої кількості швидко фільтрованих продуктів або у тих випадках, коли не потрібна висока степінь віджиму.

2.2 Конструкції та принцип дії фільтрівних центрифуг

Фільтрівні центрифуги призначені для розділення суспензій з середньою та дрібнозернистою (розмір частинок понад З0 мкм), переважно розчинною твердою фазою об’ємною концентрацією понад 10%. При обробці суспензій з меншою концентрацією твердої фази значно збільшується цикл їх розділення, а центрифуги цього типу призначені для роботи з більш короткими циклами, ніж інші типи фільтрівних центрифуг періодичної дії.

На центрифугах типу ФГН не рекомендується обробляти нерозчинні продукти або продукти з нерозчинними домішками, тому що у цих випадках затрудняється регенерація підшару, що залишається на фільтрувальної основи. Конструкцією центрифуг передбачена висока степінь зневоднення та промивки осаду.

Схема автоматизованої центрифуги з консольним розташуванням ротора показана на рисунку 2.

Загальною конструктивною ознакою цих центрифуг є горизонтальне розташування осі ротора 5, вал якого обертається у підшипниках котіння 6, установлених в станині 8. Привід центрифуги здійснюється від електродвигуна через клинопасову передачу.

Рисунок 2 – Конструктивна схема центрифуг типу ФГН і ОГН

На передній кришці центрифуги змонтовано: механізм зрізання осаду 3, розвантажувальний бункер 1, живильна труба 2, труба для промивки та регенерації (для фільтраційних центрифуг), регулятор рівня шару завантаження та перемикачі руху ножа.

В кожусі 4 центрифуги передбачено люк для доступу при заміні або ремонту сит для фільтрівних центрифуг і люк-повітряник для відведення парів та газів з порожнини кожуха.

Завантажувальний клапан установлено безпосередньо на баці з мішалкою для суспензії.

Суспензія подається в ротор 5 через завантажувальний клапан і живильник (на рисунку не показані). Завантаження продукту регулюється за допомогою регулятора, який дозволяє проводити як одноразове, так і багаторазове завантаження до отримання необхідної товщини шару осаду в роторі.

Після завантаження ротора здійснюється відтиснення – віддалення з осаду рідкої фази, а потім промивання осаду рідиною, яка подається через промивний клапан та промивну трубу (на рисунку не показані). По закінченні промивання повторюється операція відтиснення. Відтиснений осад зрізається ножем механізму зрізу 3, ссипається в приємний бункер 1 і виводиться з центрифуги. Незрізаний шар віддаляється шляхом промивання (регенерації) фільтрувальної основи спеціальними розчинами, що поступають через клапан регенерації та промивну трубу.

Фільтрат, промивна вода та рідини регенерації відводяться з центрифуги роздільно, через розділяючий клапан.

Тривалість операцій відтиснення, промивання та регенерації контролюється за допомогою реле тривалості, установленого на станції автоматичного управління.

2.3 Принцип дії осаджувальних центрифуг

Осаджувальні центрифуги призначені переважно для розділення трудно фільтрованих суспензій з нерозчинною твердою фазою (розмір частинок 5-40 мкм). Промивка осаду в цих центрифугах не передбачена. Кінцева вологість осаду порівняно висока.

В центрифугах типів ФГН і ОГН осад, що вивантажується, при зрізанні ножем здрібнюється. Для обробки суспензій з липким мазким осадом ці центрифуги не придатні.

Ротор осаджувальних центрифуг типу ОГК суцільнозварний.

Конструкцією цих центрифуг, на відміну від фільтрівних, передбачено механізм відведення освітленої рідини, який складається з відводівної труби з силовим гідроциліндром та дроселем для регулювання швидкості повороту відводівної труби. У осаджувальних центрифуг відсутні розподільні клапани, а також клапани промивки та регенерації.

При роботі центрифуги суспензія поступає через регулювальний завантажувальний клапан і живильну трубу. При досягненні заданого рівня шару осаду подача суспензії автоматично припиняється, після чого здійснюється відтиснення і та, в разі необхідності, промивка осаду.

Віджатий осад зрізається поступово рухованим або поворотним ножем і через бункер вивантажується з центрифуги.

В осаджувальних центрифугах суспензію можна обробляти двома способами:

– суспензія подається в ротор до його заповнення; потім подача припиняється і після осадження твердої фази через відводівну трубу виводиться освітлена рідка фаза;

– суспензія подається в ротор безперервно; тверда фаза накопичується в роторі, а освітлена рідка фаза переливається через борт і виводиться з центрифуги. Живлення центрифуги продовжується до заповнення ротора осадом. Залишена рідка фаза через відводів ну трубу виводиться з ротора.

2.4 Переваги центрифуг

До переваг центрифуг типів ФГН та ОГН відносяться простота конструкції, широкий діапазон габаритних розмірів (типорозмірів), автоматичне управління, можливість обробки суспензій у широкому діапазоні концентрацій твердої фази та розмірів частинок, висока якість промивки твердої фази (на центрифугах ФГН), отримання освітленої рідкої фази.

Ці машини зручні в обслуговуванні і завдяки герметичності конструкції можуть працювати у вибухонебезпечних приміщеннях, а також у приміщеннях з підвищеною вологістю.

2.5 Вади центрифуг

До вад центрифуг цього типу відносяться: неможливість оброблення у ряді випадків суспензій з нерозчинною твердою фазою, здрібнення кристалів при зрізанні ножем; періодичність процесу, яка не завжди дозволяє вмикати машини в автоматичні та особливо у безперервно діючи технологічні лінії; нерівномірне використання при різних операціях потужності електродвигуна, велика питома маса та пов'язана з цим необхідність установлення їх на міцних віброізоляційних постаментах чи фундаментах; нездатність до самобалансування при завантаженні, яка часто призводить до виникнення сильних вібрацій.

2.6 Основні вузли горизонтальних автоматизованих центрифуг

2.6.1 Ротор

Ротор є основним робочим органом центрифуги. Його виготовляють зварним з вуглецевих або корозійностійких сталей, а також з титанових сплавів (рисунок 3). Він складається з днища 1, обичайки 2 та переднього борта 3 (у крупно габаритних машинах днище та борт виконують литими або зварними).

По внутрішній циліндричній поверхні фільтрувального ротора укладають фільтрувальну основу, яка звичайно складається з двох сит, – фільтрувального 7 та укладеного під ним дренажного 8, призначення якого – забезпечити максимальну робочу площу поверхні фільтрувальної основи.

Як фільтрувальну основу застосовують плетені сітки (металеві або полімерні) та тканини. Оскільки фільтрувальні основи часто чинять вирішальний вплив на якість відцентрового фільтрування, вони повинні задовольняти таким вимогам:

– гарно затримувати тверду фазу суспензії;

– мати мінімальний гідравлічний опір;

– мати гарну адгезію до фільтрувального матеріалу;

– бути достатньо міцними;

– не набухати при зіткненні з рідиною;

– характеризуватися рівномірним розподіленням властивостей.

Від правильного вибору фільтрувальної основи, способу кріплення, зручності промивки, очистки та заміни, а також від довговічності та надійності багато в чому залежить ефективність застосування центрифуги. Цим якраз обумовлена різноманітність фільтрувальних основ та способів їх кріплення в роторі.

Один із найпоширеніших способів кріплення сит у роторі показано на рисунку 2.3. По колу ротора сита кріпляться двома розрізними перфорованими кільцями 4, а по ширині - перфорованою планкою 5 та спеціальними болтами 6 з низькою голівкою. Усі болти обов'язково стопоряться пелюстковими шайбами 9.

Рисунок 3 – Ротор горизонтальної автоматичної центрифуги:

1 – днище; 2 – обичайка; 3 – передній борт; 4 – перфороване кільце;

5 – перфорована планка; 6 – болт;

7, 8 – фільтрувальне та дренажне сита; 9 – шайба

На рисунку 4 зображено елемент ротора центрифуги, у якому застотосовані швидкоз'ємні притискувачі фільтрувальної основи. До обичайки сита притискують з кожного боку шістьома сегментами 4 з листової сталі з привареними бобишками 3. Стопоріння притискного гвинта 1 здійснюється контргайкою 2. По ширині ротора сито накладають унаклад та зшивають дротом.