RU194275U1 - SEALED CENTRIFUGAL EXTRACTOR - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к конструкциям центробежных экстракторов для проведения массообменного процесса в системе жидких растворов с осадками, в особенности к герметичным центробежным экстракторам для работы с химически агрессивными, радиоактивными и содержащими ядовитые вещества растворами для применения в радиохимической, химической и других отраслях промышленности.Техническим результатом является предотвращение закупорки осадком канала смазки подшипников циркулирующим потоком тяжелой фазы, повышение надежности и срока эксплуатации центробежного экстрактора, увеличение выпуска продукции за счет изменения конфигурации и элементов канала смазки подшипников.Технический результат достигается в герметичном центробежном экстракторе, содержащем привод с валом привода, корпус с опорным фланцем, смесительной камерой и камерами вывода тяжелой и легкой фаз, подшипниковую опору с посадочным фланцем, крышкой подшипниковой опоры, выполненной в форме стакана, с размещенными в ней подшипниками скольжения, контактирующими наружными поверхностями с вертикальными канавками на внутренней поверхности подшипниковой опоры и дистанционирующей кольцевой втулкой между подшипниками, вал подшипниковой опоры, с закрепленным на нем ротором с транспортирующим устройством, мешалкой, камерой разделения с сепарационной насадкой, устройством вывода легкой фазы с переливным отверстием ее вывода, диском с периферийными переточными отверстиями, крышкой ротора с отверстием вывода тяжелой фазы, образующей с диском камеру гидрозатвора, магнитную муфту, ведущая полумуфта которой закреплена на валу привода и расположена соосно и снаружи ведомой полумуфты, закрепленной на валу подшипниковой опоры с кольцевым зазором с ней, в котором размещена с зазорами с обеими полумуфтами крышка подшипниковой опоры, активатор, закрепленный в подшипниковой опоре, с внутрироторным участком, размещенным в камере гидрозатвора между диском и крышкой ротора, в котором внутрироторный участок активатора выполнен в форме кольца, закрепленного без зазора на цилиндрической втулке, размещенной в кольцевом переливном отверстии крышки ротора с зазорами с ней и валом подшипниковой опоры, на крышке ротора закреплены радиальные пластины, размещенные с зазорами с кольцом внутрироторного участка активатора, стакан крышки подшипниковой опоры закреплен без зазора на фланце стакана. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.The utility model relates to the designs of centrifugal extractors for carrying out a mass transfer process in a system of liquid solutions with precipitation, in particular to sealed centrifugal extractors for working with chemically aggressive, radioactive and poisonous substances solutions for use in radiochemical, chemical and other industries. prevention of clogging by the sediment of the lubrication channel of the bearings with the circulating heavy phase flow, increasing the reliability and duration of the ex operation of a centrifugal extractor, increasing output by changing the configuration and elements of the bearing lubrication channel. The technical result is achieved in a sealed centrifugal extractor containing a drive with a drive shaft, a housing with a support flange, a mixing chamber and heavy and light phase output chambers, a bearing support with a landing a flange, a cover of a bearing support made in the form of a glass, with sliding bearings placed in it, in contact with the outer surfaces with vertical channels Avkami on the inner surface of the bearing support and the spacer ring sleeve between the bearings, the shaft of the bearing support, with a rotor mounted on it with a conveying device, an agitator, a separation chamber with a separation nozzle, a light phase output device with an overflow opening for its output, a disk with peripheral overflow holes, a rotor cover with a hole for the output of the heavy phase, which forms a hydraulic lock chamber with a disk, a magnetic coupling, the leading coupling of which is fixed to the drive shaft and is located coaxially and externally of the driven half-coupling fixed on the shaft of the bearing support with an annular clearance with it, in which the bearing support cover, an activator fixed in the bearing support, with an internal rotor section located in the hydraulic seal chamber between the disk and the rotor cover are placed with gaps with both half-couplings in which the inner-rotor section of the activator is made in the form of a ring fixed without a gap on a cylindrical sleeve placed in the annular overflow hole of the rotor cover with gaps with it and the bearing shaft howling bearings, on the cover of the rotor are fixed radial plates placed with gaps with the ring of the rotor portion of the activator, the cup of the bearing bearing cap is fixed without a gap on the flange of the cup. 10 s.p. f-ly, 4 ill.

Description

Полезная модель относится к конструкциям центробежных экстракторов для проведения массообменного процесса в системе жидких растворов с осадками, в особенности к герметичным центробежным экстракторам для работы с химически агрессивными, радиоактивными и содержащими ядовитые вещества растворами для применения в радиохимической, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности.The utility model relates to the designs of centrifugal extractors for carrying out a mass transfer process in a system of liquid solutions with precipitation, in particular to hermetic centrifugal extractors for working with chemically aggressive, radioactive and toxic substances solutions for use in radiochemical, chemical, pharmaceutical and other industries.

Известно устройство для смазки вертикально расположенных опор, преимущественно в центробежных экстракторах (авторское свидетельство СССР №920311, МПК F16H 57/04, опубликован 15.04.1982, бюллетень №14), содержащее корпус центробежного экстрактора со ступицей, привод, вал, ротор и встроенную внутри ротора подшипниковую опору с вращающейся вместе с ротором ее наружной обечайкой, с закрепленными в ней конической перфорированной перегородкой с отверстиями, ребрами и крышкой. Небольшой объем жидкой смазки, залитый при сборке центробежного экстрактора в подшипниковую опору при вращении ротора смазывает подшипники и не попадает в выходящие из ротора разделенные фазы. При остановке вращения ротора жидкая смазка сливается в нижнюю зону наружной обечайки подшипниковой опоры, на дне которой накапливаются продукты износа подшипников.A device for lubricating vertically arranged bearings, mainly in centrifugal extractors (USSR author's certificate No. 920311, IPC F16H 57/04, published April 15, 1982, bulletin No. 14), comprising a centrifugal extractor housing with a hub, a drive, a shaft, a rotor and a built-in inside rotor bearing support with its outer shell rotating together with the rotor, with a conical perforated partition fixed therein with holes, ribs and a cover. A small amount of liquid lubricant, filled during assembly of the centrifugal extractor into the bearing support, rotates the rotor and lubricates the bearings and does not enter the separated phases coming out of the rotor. When the rotation of the rotor is stopped, the liquid grease is drained into the lower zone of the outer shell of the bearing support, at the bottom of which accumulated products of bearing wear.

Недостаток центробежного экстрактора заключается в том, что подшипники и жидкая смазка в подшипниковой опоре контактируют с парами перерабатываемых растворов, что приводит к коррозии подшипников, в частности шариковых, изменяет химический состав и консистенцию жидкой смазки и ухудшает ее смазывающие свойства, уменьшая срок эксплуатации центробежного экстрактора и выпуск продукции. Продукты износа подшипников накапливаются в нижней части наружной обечайки подшипниковой опоры, что приводит к необходимости периодической остановки и разборки ротора и подшипниковой опоры для очистки ее от продуктов износа подшипников и замены жидкой смазки. Кроме того, жидкая смазка не циркулирует через подшипники при вращении ротора, что приводит к ее нагреванию и ухудшает ее смазывающие свойства.A drawback of a centrifugal extractor is that the bearings and liquid lubricant in the bearing support come into contact with the pairs of processed solutions, which leads to corrosion of the bearings, in particular ball bearings, changes the chemical composition and consistency of the liquid lubricant and worsens its lubricating properties, reducing the life of the centrifugal extractor and output. Bearing wear products accumulate in the lower part of the outer shell of the bearing support, which makes it necessary to periodically stop and disassemble the rotor and bearing support in order to clean it from bearing wear products and replace the lubricant. In addition, the liquid lubricant does not circulate through the bearings during rotation of the rotor, which leads to its heating and degrades its lubricating properties.

Известен центробежный экстрактор (патент на полезную модель RU 173039 U1, МПК B01D 11/04, опубликовано 08.08.2017, бюллетень №22), содержащий корпус со смесительной камерой, камерами вывода фаз, опорным фланцем и крышкой корпуса, подшипниковую опору с подшипниками скольжения и посадочным фланцем, привод с валом, ротор с диском с переточными отверстиями, камерой разделения, транспортирующим устройством, трубками для вывода легкой фазы, гидрозатвором тяжелой фазы, крышкой ротора с переливным отверстием гидрозатвора, и магнитную муфту, ведущая полумуфта которой закреплена на валу привода, а ведомая полумуфта жестко соединена с ротором и расположена с зазором с ведущей полумуфтой, в котором размещена герметизирующая перегородка-экран, соединенная с корпусом. Центробежный экстрактор снабжен валом, жестко соединяющим своими концами ротор с ведомой полумуфтой, размещенными по высоте по разные стороны от подшипников, соединение перегородки-экрана с корпусом выполнено жестким закреплением ее выше и вне подшипников на посадочном фланце опоры, соединенным с опорным фланцем корпуса по разъему шар-конус, перегородка-экран выполнена в форме стакана, в котором размещена ведомая полумуфта, а полость гидрозатвора сообщена с зазором между подшипниками. Кроме того, центробежный экстрактор снабжен цилиндрической проставкой, закрепленной на посадочном фланце с размещенными в ней промежуточными подшипниковой опорой и валом проставки, ведущая полумуфта закреплена на валу проставки, сочленяющегося с валом привода дополнительной муфтой, а корпус в зоне крышки корпуса снабжен прижимом проставки для сжатия опорного и посадочного фланцев. Подшипники скольжения выполнены в форме двух радиальных цилиндрических втулок и торцевого кольцевого подпятника, на поверхности которых в зоне зазора между собой и контакта с крышкой выполнены сообщающиеся канавки для протока тяжелой фазы. Крышка ротора снабжена переливным отверстием крышки, размещенным выше отверстия гидрозатвора с образованием камеры подшипников, а сообщение полости гидрозатвора с зазором между подшипниками и канавками выполнено путем размещения подшипников в этой камере. Соединенная с корпусом герметизирующая перегородка-экран превращает центробежный экстрактор в герметичный ниже уровня ее закрепления в корпусе.A known centrifugal extractor (patent for utility model RU 173039 U1, IPC B01D 11/04, published 08.08.2017, bulletin No. 22), comprising a housing with a mixing chamber, phase output chambers, a support flange and a housing cover, a bearing support with sliding bearings and mounting flange, drive with a shaft, a rotor with a disk with overflow holes, a separation chamber, a conveying device, tubes for outputting a light phase, a heavy phase hydraulic lock, a rotor cover with a hydraulic lock overflow hole, and a magnetic coupling leading to the coupling half The latter is mounted on the drive shaft, and the driven coupling half is rigidly connected to the rotor and is located with a gap with the driving coupling half, in which the sealing screen-shield connected to the housing is located. The centrifugal extractor is equipped with a shaft rigidly connecting its ends to the rotor with a driven coupling half, located in height on either side of the bearings, the screen-to-housing connection is made by rigidly fixing it above and outside the bearings on the bearing mounting flange connected to the bearing supporting flange through the ball connector -cone, baffle-screen is made in the form of a glass, in which the driven coupling half is placed, and the cavity of the hydraulic lock is communicated with a gap between the bearings. In addition, the centrifugal extractor is equipped with a cylindrical spacer mounted on the mounting flange with intermediate bearing and spacer shaft located in it, the drive coupling half is mounted on the spacer shaft, which is coupled to the drive shaft by an additional coupling, and the housing in the area of the housing cover is equipped with a spacer clip for compressing the support and landing flanges. Slide bearings are made in the form of two radial cylindrical bushings and an end ring thrust bearing, on the surface of which communicating grooves for a heavy phase duct are made in the area of the gap between themselves and the contact with the cover. The rotor cover is provided with a cover overflow hole located above the water seal opening to form the bearing chamber, and the water seal cavity communication with the gap between the bearings and grooves is made by placing the bearings in this chamber. A sealing baffle-screen connected to the casing turns the centrifugal extractor into a sealed one below the level of its fixing in the casing.

Недостатком центробежного экстрактора является охлаждение-смазка подшипников полным потоком тяжелой фазы, что может привести к его поломке при прекращении ее подачи или при запуске центробежного экстрактора в рабочий режим из состояния остановки, в особенности в многоступенчатом каскаде однотипных центробежных экстракторов, соединенных последовательно по потоку тяжелой фазы. Сечение вращающихся канавок при протекании всего потока тяжелой фазы в зазоре подшипников и их гидравлическое сопротивление ограничивает ее расход, что уменьшает производительность центробежного экстрактора, а увеличение сечения этих канавок увеличивает износ подшипников и потребляемую мощность. Диаметр соприкасающихся цилиндрических поверхностей обеих втулок подшипников должен быть больше диаметра переливного отверстия крышки, что увеличивает габариты подшипников и скорость их истирания и уменьшает срок их эксплуатации.A drawback of a centrifugal extractor is the cooling and lubrication of bearings with a full flow of a heavy phase, which can lead to its breakdown when it stops feeding or when a centrifugal extractor is put into operation from a stopped state, especially in a multistage cascade of similar centrifugal extractors connected in series over a heavy phase flow . The cross section of the rotating grooves during the entire flow of the heavy phase in the bearing clearance and their hydraulic resistance limits its consumption, which reduces the performance of the centrifugal extractor, and an increase in the cross section of these grooves increases bearing wear and power consumption. The diameter of the contacting cylindrical surfaces of both bearing bushings should be larger than the diameter of the overflow hole of the cover, which increases the dimensions of the bearings and the rate of their abrasion and reduces their service life.

Наиболее близким по совокупности технических признаков и достигаемому техническому результату к предложению заявителя является принятый за прототип центробежный экстрактор (патент РФ на полезную модель RU 179999 U1, МПК B01D 11/04, опубликован 30.05.2018, бюллетень №16), содержащий корпус со смесительной камерой, камерами вывода фаз, опорным фланцем и крышкой корпуса, привод с валом и муфтой привода, подшипниковую опору корпуса с посадочным фланцем, соединенным с опорным фланцем по без зазорному разъему, и подшипником скольжения, выполненным в форме двух цилиндрических втулок и двух кольцевых подпятников, снабженных канавками в зазорах между ними, вал опоры корпуса, закрепленный во внутренней втулке подшипника, ротор, закрепленный на валу опоры корпуса, с транспортирующим устройством, камерой разделения, устройством вывода легкой фазы, диском с переточными отверстиями, крышкой ротора с переливным отверстием, образующей с диском гидрозатвор, полость которого сообщена с зазорами между втулками и подпятником подшипника, активатор, закрепленный в опоре корпуса и размещенный в гидрозатворе, цилиндрическую проставку, закрепленную на посадочном фланце опоры корпуса, с установленным в зоне крышки корпуса прижимом для сжатия опорного и посадочного фланцев и размещенными в ней подшипниковой опорой и валом проставки, сочленяющимся с валом привода муфтой привода, магнитную муфту, ведущая полумуфта которой закреплена на валу проставки и расположена соосно и снаружи ведомой полумуфты, закрепленной на валу опоры корпуса, с кольцевым зазором, в котором размещена герметизирующая перегородка-экран, закрепленная в опоре корпуса и выполненная в форме стакана с размещенной в нем ведомой полумуфтой, в котором подшипник снабжен верхним кольцевым подпятником, внутренний диаметр которого меньше внутреннего диаметра нижнего подпятника, оба подпятника и активатор закреплены в опоре корпуса с зазорами с ее валом, на внутренней поверхности опоры корпуса в зоне контакта с подшипником выполнены вертикальные канавки, сообщающиеся между собой и с зазорами в подшипнике, а активатор снабжен каналом, входное отверстие которого размещено в гидрозатворе, а выходное отверстие сообщается с канавками опоры корпуса. Кроме того, опора корпуса снабжена вторым подшипником скольжения и дистанционирующей кольцевой втулкой между подшипниками, закрепленными в опоре корпуса с зазором с ее валом и контактирующими наружными поверхностями с канавками опоры корпуса. Соединенная с опорой корпуса герметизирующая перегородка-экран герметизирует объем центробежного экстрактора ниже уровня ее закрепления в опоре корпуса.The closest technical combination and technical result achieved to the applicant’s proposal is a centrifugal extractor adopted as a prototype (RF patent for utility model RU 179999 U1, IPC B01D 11/04, published 05/30/2018, Bulletin No. 16) containing a housing with a mixing chamber , phase output chambers, a support flange and a housing cover, a drive with a shaft and a drive clutch, a bearing housing support with a landing flange connected to the support flange without a clearance connector, and a sliding bearing made in the form of two cylindrical bushings and two annular thrust bearings provided with grooves in the gaps between them, a bearing housing shaft fixed in the inner bearing sleeve, a rotor mounted on the housing bearing shaft, with a conveying device, a separation chamber, a light phase output device, a disk with overflow holes, a rotor cover with an overflow hole forming a water lock with the disk, the cavity of which is connected with gaps between the bushings and the bearing thrust bearing, an activator fixed in the housing support and placed in the water seal re, a cylindrical spacer mounted on the landing flange of the housing support, with a clip installed in the area of the housing cover for compressing the support and landing flanges and placed therein by a bearing support and a spacer shaft articulating with the drive shaft by a drive coupling, a magnetic coupling, the driving coupling half of which is fixed to the spacer shaft and is located coaxially and externally of the driven coupling half, mounted on the shaft of the housing support, with an annular gap in which the sealing screen-shield is mounted, fixed in the housing support and made in the form of a cup with a driven half coupling placed in it, in which the bearing is equipped with an upper annular thrust bearing, the inner diameter of which is smaller than the inner diameter of the lower thrust bearing, both thrust bearings and activator are fixed in the housing support with gaps with its shaft, on the inner surface of the housing support in the contact zone vertical grooves are made with the bearing, communicating with each other and with gaps in the bearing, and the activator is equipped with a channel, the inlet of which is located in the hydraulic lock, and the outlet schaetsya grooved housing support. In addition, the housing support is provided with a second sliding bearing and a spacer ring sleeve between bearings mounted in the housing support with a clearance with its shaft and contacting outer surfaces with grooves of the housing support. A sealing screen-shield connected to the housing support seals the volume of the centrifugal extractor below the level of its fixing in the housing support.

Недостатком центробежного экстрактора является осаждение осадка, привносимого потоком тяжелой фазы в канале смазки подшипников с неподвижными стенками и четырьмя изгибами под прямым углом как в канале активатора, так и канавках на внутренней поверхности опоры при подъеме в них потока тяжелой фазы снизу-вверх. Это приводит к закупорке этого канала осадком, прекращению смазки и охлаждения подшипников и их разрушению, что в итоге уменьшает срок эксплуатации центробежного экстрактора и выпуск продукции.A drawback of a centrifugal extractor is the deposition of sediment introduced by the heavy phase flow in the lubrication channel of bearings with fixed walls and four bends at right angles both in the activator channel and the grooves on the inner surface of the support when the heavy phase flow rises up and down. This leads to blockage of this channel by sediment, the cessation of lubrication and cooling of the bearings and their destruction, which ultimately reduces the life of the centrifugal extractor and output.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в предотвращении закупорки осадком канала смазки подшипников циркулирующим потоком тяжелой фазы, повышении надежности и срока эксплуатации центробежного экстрактора и увеличении выпуска продукции.The problem to which the claimed technical solution is directed is to prevent the sediment from blocking the lubrication channel of the bearings with a circulating heavy phase flow, increase the reliability and life of the centrifugal extractor, and increase output.

Технический результат достигается в заявленном герметичном центробежном экстракторе, содержащим корпус со смесительной камерой, камерами вывода тяжелой и легкой фаз, опорным фланцем и крышкой корпуса, привод с валом привода, подшипниковую опору с посадочным фланцем, закрепленным герметичным разъемным соединением на опорном фланце корпуса, с размещенными в ней подшипниками скольжения, выполненными в форме цилиндрических втулок и кольцевых подпятников с канавками в зазорах между ними, контактирующих наружными поверхностями с вертикальными канавками на внутренней поверхности подшипниковой опоры с входными и выходными отверстиями, сообщающимися с зазорами в подшипниках, дистанционирующей кольцевой втулкой между подшипниками, и герметизирующим стаканом, размещенным в кольцевом зазоре между соосными кольцевыми ведущей полумуфтой магнитной муфты, установленной на валу привода, и ведомой полумуфтой магнитной муфты, установленной на валу подшипниковой опоры, с закрепленными на нем ротором с транспортирующим устройством, мешалкой, камерой разделения с сепарационной насадкой, устройством вывода легкой фазы с переливным отверстием ее вывода, диском с периферийными переточными отверстиями, крышкой ротора с кольцевым переливным отверстием вывода тяжелой фазы, образующей с диском камеру гидрозатвора, сообщающуюся с канавками подшипников и подшипниковой опоры, активатор, закрепленный в подшипниковой опоре, с внутрироторным участком, размещенным в камере гидрозатвора, в котором внутрироторный участок активатора выполнен в форме кольца активатора, закрепленного без зазора на цилиндрической втулке активатора, размещенной в кольцевом переливном отверстии крышки ротора с зазорами с ней и валом подшипниковой опоры, на крышке ротора закреплены радиальные пластины, размещенные с зазорами с кольцом активатора, крышка корпуса выполнена в форме герметизирующего стакана с фланцем, закрепленного герметичным разъемным соединением в подшипниковой опоре, входные отверстия вертикальных канавок подшипниковой опоры сообщаются с зазором между верхним подпятником верхнего подшипника и валом подшипниковой опоры, а выходные отверстия вертикальных канавок сообщаются с камерой гидрозатвора.The technical result is achieved in the claimed sealed centrifugal extractor, comprising a housing with a mixing chamber, output chambers of heavy and light phases, a support flange and a housing cover, a drive with a drive shaft, a bearing support with a mounting flange secured by a sealed detachable connection on the support flange of the housing, with in it sliding bearings, made in the form of cylindrical bushings and annular thrust bearings with grooves in the gaps between them, in contact with the outer surfaces from the vertical grooves on the inner surface of the bearing support with inlet and outlet openings communicating with clearances in the bearings, a spacer annular sleeve between the bearings, and a sealing cup located in the annular gap between the coaxial annular leading coupling half of the magnetic coupling mounted on the drive shaft and the driven coupling half couplings mounted on the shaft of the bearing support, with a rotor fixed to it with a conveying device, a stirrer, a separation chamber with separation a cage, an output device for a light phase with an overflow opening for its output, a disk with peripheral overflow openings, a rotor cover with an annular overflow opening for outputting a heavy phase forming a water seal chamber with a disk that communicates with the grooves of the bearings and the bearing support, an activator fixed in the bearing support, with the rotor section located in the chamber of the hydraulic lock, in which the rotor section of the activator is made in the form of an activator ring, fixed without a gap on the cylindrical sleeve a torus located in the annular overflow hole of the rotor cover with gaps with it and the bearing shaft, radial plates are fixed on the rotor cover, placed with gaps with the activator ring, the housing cover is made in the form of a sealing cup with a flange fixed by a sealed detachable connection in the bearing support, the input holes of the vertical grooves of the bearing support communicate with the gap between the upper thrust bearing of the upper bearing and the shaft of the bearing support, and the output holes of the vertical navok communicate with the water seal chamber.

Предложенная конструкция герметичного центробежного экстрактора обеспечивает при вращении ротора, как и в прототипе, постоянную принудительную циркуляцию небольшого количества тяжелой фазы в канале смазки подшипников через зазор и канавки в подшипниках и в канавках подшипниковой опоры для их смазки и охлаждения. В отличие от прототипа в предложенной конструкции на участке канала смазки подшипников с восходящим потоком тяжелой фазы от камеры гидрозатвора до входных отверстий вертикальных канавок подшипниковой опоры над верхним подпятником верхнего подшипника одна из стенок этого канала постоянно вращается, что предотвращает закупорку этого участка осадком. На участке канала смазки подшипников с нисходящим потоком тяжелой фазы от входных отверстий вертикальных канавок до их выходных отверстий с неподвижными стенками тяжелая фаза движется вниз под напором, создаваемым верхним подшипником и вспомогательной нагнетательной камерой. На выходе из выходных отверстий вертикальных канавок канал смазки подшипников становится открытым и нисходящий поток тяжелой фазы свободно сливается с разрывом струи под действием силы тяжести на верхнюю плоскость кольца активатора и попадает в камеру гидрозатвора. Таким образом, предложенная конструкция предотвращает закупорку осадком канала смазки подшипников, что в итоге увеличивает надежность работы и срок эксплуатации герметичного центробежного экстрактора и выпуск продукции.The proposed design of a sealed centrifugal extractor ensures, during rotation of the rotor, as in the prototype, constant forced circulation of a small amount of a heavy phase in the bearing lubrication channel through the gap and grooves in the bearings and in the grooves of the bearing support for their lubrication and cooling. In contrast to the prototype, in the proposed design, one of the walls of this channel constantly rotates, which prevents clogging of this section by sediment, in the section of the lubrication channel for bearings with an upward flow of a heavy phase from the hydraulic lock chamber to the inlets of the vertical grooves of the bearing support above the upper thrust bearing of the upper bearing. In the section of the lubrication channel for bearings with a downward flow of a heavy phase from the inlet openings of the vertical grooves to their outlet openings with fixed walls, the heavy phase moves downward under the pressure created by the upper bearing and the auxiliary discharge chamber. At the exit from the outlet openings of the vertical grooves, the bearing lubrication channel becomes open and the downward flow of the heavy phase freely merges with the rupture of the jet under the action of gravity on the upper plane of the activator ring and enters the valve seal chamber. Thus, the proposed design prevents the sediment from clogging the lubrication channel of the bearings, which ultimately increases the reliability and life of the sealed centrifugal extractor and output.

На представленной фиг. 1 схематично изображен предлагаемый герметичный центробежный экстрактор в разрезе, на фиг. 2 схематично изображен увеличенный вид подшипниковой опоры с верхней частью ротора фиг. 1, на фиг. 3 схематично изображен увеличенный вид подшипниковой опоры фиг. 1, на фиг. 4 схематично изображен увеличенный вид другого варианта выполнения магнитной муфты фиг. 1.In the presented FIG. 1 schematically shows the proposed sealed centrifugal extractor in section, in FIG. 2 schematically shows an enlarged view of a bearing support with the upper part of the rotor of FIG. 1, in FIG. 3 schematically shows an enlarged view of the bearing support of FIG. 1, in FIG. 4 schematically shows an enlarged view of another embodiment of the magnetic coupling of FIG. one.

Заявленный герметичный центробежный экстрактор содержит корпус 1, со смесительной камерой 2 с входными патрубками 3 и 4, камерами вывода тяжелой 5 и легкой 6 фаз с выходными патрубками 7 и 8 и опорным фланцем 9, привод 10 с валом 11 привода, закрепленный на подшипниковой опоре 12 с посадочным фланцем 13, закрепленным разъемным герметичным соединением на опорном фланце 9. В подшипниковой опоре 12 размещены подшипники скольжения нижний 14 и верхний 15, например, одинаковые, выполненные в форме цилиндрических втулок вращающейся внутренней 16 и неподвижной внешней 17 и неподвижных кольцевых подпятников нижнего 18 и верхнего 19 с канавками в зазорах между ними (фиг. 3). На нижних торцах втулок 16 выполнены радиальные канавки 20, например, в количестве 8 штук, на нижних торцах подпятников 19 выполнены радиальные канавки 21, например, в количестве 8 штук, на внутренних поверхностях втулок 17 выполнены продольные вдоль образующей канавки 22, например, в количестве 8 штук, а нижние неподвижные кольцевые подпятники 18 выполнены без канавок. На внутренних угловых кромках втулок 17 выполнены кольцевые фаски 23, например, углового профиля.The claimed sealed centrifugal extractor contains a housing 1, with a mixing chamber 2 with inlet pipes 3 and 4, output chambers of heavy 5 and light 6 phases with outlet pipes 7 and 8 and a support flange 9, a drive 10 with a drive shaft 11, mounted on a bearing support 12 with a landing flange 13, fixed by a detachable tight connection on the supporting flange 9. In the bearing support 12 are placed plain bearings lower 14 and upper 15, for example, identical, made in the form of cylindrical bushings rotating inner 16 and fixed external 17 and fixed ring thrust bearings of the lower 18 and upper 19 with grooves in the gaps between them (Fig. 3). Radial grooves 20, for example, in the amount of 8 pieces, are made on the lower ends of the bushings 16, radial grooves 21, for example, in the amount of 8 pieces, are made on the lower ends of the thrust bearings 19, longitudinal along the forming groove 22 are made on the inner surfaces of the bushings 17, for example, in the amount of 8 pieces, and the lower stationary ring thrust bearings 18 are made without grooves. On the inner angular edges of the bushings 17, annular chamfers 23 are made, for example, of an angular profile.

Между подшипниками 14 и 15 установлена с зазором с валом 30 дистанционирующая кольцевая втулка 24, которая вместе с неподвижными элементами обоих подшипников контактирует наружными поверхностями с вертикальными канавками 25, например, в количестве 4 штуки, на внутренней поверхности подшипниковой опоры 12 с входными 26 и выходными 27 отверстиями, сообщающимися с зазорами в обоих подшипниках. Крышка корпуса 1 выполнена в форме герметизирующего стакана 28, закрепленного без зазора на фланце 29 стакана 28, например, в форме единого сплошного элемента из одного инертного к растворам материала, например, углепластика, закрепленного разъемным герметичным соединением в подшипниковой опоре 12. Это уменьшает потери мощности за счет индуцируемых в стакане 28 вихревых токов Фуко при передаче сквозь него переменного магнитного поля и уменьшает его вредный нагрев.Between the bearings 14 and 15, a spacer ring sleeve 24 is installed with a gap with the shaft 30, which, together with the stationary elements of both bearings, contacts the outer surfaces with vertical grooves 25, for example, in the amount of 4 pieces, on the inner surface of the bearing support 12 with input 26 and output 27 holes communicating with clearances in both bearings. The lid of the housing 1 is made in the form of a sealing cup 28, mounted without a gap on the flange 29 of the cup 28, for example, in the form of a single continuous element of one material inert to solutions, for example carbon fiber, fixed by a sealed hermetic connection in the bearing support 12. This reduces power losses due to the 28 Foucault eddy currents induced in the glass during transmission through it of an alternating magnetic field and reduces its harmful heating.

В подшипниках 14 и 15 установлен вал 30 подшипниковой опоры 12, с закрепленным на нем ротором 31 с транспортирующим устройством 32, мешалкой 33, камерой разделения 34 с сепарационной насадкой, например, в форме радиальных пластин 35, устройством вывода легкой фазы, например, в форме трубок 36 с переливным отверстием 37 ее вывода, диском 38 с периферийными переточными отверстиями 39, крышкой 40 ротора 31 с кольцевым переливным отверстием 41 вывода тяжелой фазы и закрепленными на ней радиальными пластинами 42 высотой H₁, например в количестве 12 штук, образующей с диском 38 камеру гидрозатвора 43, сообщающуюся с канавками подшипников 14 и 15 и подшипниковой опоры 12. Пластины 35 разгораживают объем камеры разделения 34 по азимутальному углу на отдельные, например, 4 секторные секции, в каждой из которых размещена трубка 36. Все кольцевые подпятники обоих подшипников и дистанционирующая кольцевая втулка 24 установлены с кольцевыми зазорами 44 с валом 30 (фиг. 2-3). Входные отверстия 26 вертикальных канавок 25 расположены в зоне верхнего подпятника 19 верхнего подшипника 15, а выходные отверстия 27 этих вертикальных канавок 25 размещены ниже их входных отверстий в зоне крышки 40 ротора 31. Выходные отверстия 27 вертикальных канавок 25 расположены на радиусе R₁, например, R₁=32 мм, меньшем радиуса R₂, например, R₂=40 мм, кольцевого переливного отверстия 41 крышки 40.In the bearings 14 and 15, a shaft 30 of the bearing support 12 is installed, with a rotor 31 fixed to it with a conveying device 32, a stirrer 33, a separation chamber 34 with a separation nozzle, for example, in the form of radial plates 35, a light phase output device, for example, in the form tube 36 with an overflow aperture 37 its output disc 38 with peripheral apertures downcomers 39, the lid 40 of the rotor 31 with an annular overflow opening of the heavy phase output 41 and radial plates 42 fixed thereto in height H _1, for example in an amount of 12 pieces, forming with a disk 38, a water lock chamber 43 communicating with the grooves of the bearings 14 and 15 and the bearing support 12. The plates 35 open the volume of the separation chamber 34 along the azimuthal angle into separate, for example, 4 sector sections, each of which has a tube 36. All ring thrust bearings of both bearings and spacer ring sleeve 24 are installed with annular clearances 44 with a shaft 30 (Fig. 2-3). The inlets 26 of the vertical grooves 25 are located in the region of the upper thrust bearing 19 of the upper bearing 15, and the outlets 27 of these vertical grooves 25 are located below their inlets in the region of the cover 40 of the rotor 31. The outlets 27 of the vertical grooves 25 are located on a radius R ₁ , for example, R ₁ = 32 mm, smaller than the radius R ₂ , for example, R ₂ = 40 mm, annular overflow hole 41 of the cover 40.

В подшипниковой опоре 12 над верхним подпятником 19 верхнего подшипника 15 выполнена нагнетательная камера 45, сообщающаяся с зазором 44 между этим подпятником 19 и валом 30 и входными отверстиями 26 вертикальных канавок 25, в которой размещено закрепленное на валу 30 напорное колесо 46 с радиальными лопастями 47 (фиг. 2-3). Снаружи герметизирующего стакана 28 размещена ведущая полумуфта 48 магнитной муфты, установленная на валу 11 привода 10, а внутри нее размещена ведомая полумуфта 49 магнитной муфты, установленная на валу 30 подшипниковой опоры 12 соосно с ведущей полумуфтой 48 (фиг. 1). Наружная поверхность ведомой полумуфты 49 покрыта слоем, например, напыленным, инертного к растворам материала, например, нержавеющей стали.In the bearing support 12, an injection chamber 45 is made above the upper thrust bearing 19 of the upper bearing 15, communicating with a gap 44 between this thrust bearing 19 and the shaft 30 and the inlet openings 26 of the vertical grooves 25, in which the pressure wheel 46 with the radial blades 47 mounted on the shaft 30 is placed ( Fig. 2-3). Outside the sealing cup 28, a leading magnetic coupling half 48 is mounted on the drive shaft 11 of the actuator 10, and a driven magnetic coupling half 49 mounted on the shaft 30 of the bearing support 12 is aligned with the driving coupling half 48 inside it (FIG. 1). The outer surface of the driven half-coupling 49 is covered with a layer, for example, sprayed, inert to solutions of a material, for example, stainless steel.

В подшипниковой опоре 12 закреплен активатор с внутрироторным участком, размещенным в камере гидрозатвора 43, выполненным в форме кольца 50, закрепленного без зазора на цилиндрической втулке 51, размещенной в кольцевом переливном отверстии 41 крышки 40 с зазором 52 высотой Н₂ с радиальными пластинами 42, с зазором 53 с диском 38 и с зазором 54 с валом 30 (фиг. 1-2). Втулка 51 активатора закреплена в подшипниковой опоре 12 разъемным, например, резьбовым соединением 55, направление резьбы которого соответствует ее закручиванию до упора резьбы при повороте в направлении вращения ротора 31 (фиг. 2). Ротор 31 вместе с подшипниковой опорой 12, посадочным фланцем 13, и приводом 10 объединены закреплением в единый выемной узел, который может дистанционно извлекаться из корпуса 1 для ремонта и замены.An activator is fixed in the bearing support 12 with an inner-rotor section located in the hydraulic lock chamber 43, made in the form of a ring 50, fixed without a gap on a cylindrical sleeve 51, placed in an annular overflow hole 41 of the cover 40 with a gap 52 of height H ₂ with radial plates 42, s the gap 53 with the disk 38 and the gap 54 with the shaft 30 (Fig. 1-2). The activator sleeve 51 is fixed in the bearing support 12 with a detachable, for example, threaded connection 55, the direction of the thread of which corresponds to its twisting to the stop of the thread when turning in the direction of rotation of the rotor 31 (Fig. 2). The rotor 31 together with the bearing support 12, the mounting flange 13, and the drive 10 are combined by fastening into a single withdrawal unit, which can be remotely removed from the housing 1 for repair and replacement.

На валу 30 в зоне зазоров 44 и 54 закреплены кольцевые втулки 56 с наружной винтовой резьбой, например, прямоугольного профиля, направление которой соответствует транспортировке тяжелой фазы в этих зазорах из камеры гидрозатвора 43 вверх при заданном направлении вращения ротора 31, выполняющими таким образом функцию винтового насоса тяжелой фазы и одновременно фиксации закрепления вдоль вала 30 вращающихся внутренних втулок 16 обоих подшипников 14 и 15 (фиг. 2-3).On the shaft 30 in the area of the gaps 44 and 54 are fixed ring bushings 56 with an external screw thread, for example, of a rectangular profile, the direction of which corresponds to the transport of the heavy phase in these gaps from the hydraulic lock chamber 43 upward for a given direction of rotation of the rotor 31, thus performing the function of a screw pump heavy phase and simultaneously fixing the fastening along the shaft 30 of the rotating inner sleeves 16 of both bearings 14 and 15 (Fig. 2-3).

Другой вариант выполнения магнитной муфты с взаимной переменой местами ведущей 48 полумуфты, установленной внутри герметизирующего стакана 28 и ведомой 49 полумуфты, установленной снаружи него, позволяет контролировать вращение ротора 31 путем бесконтактного измерения угловой скорости ведомой 49 полумуфты через сквозное отверстие 57 в подшипниковой опоре 12 и закрывающий его герметичным разъемным соединением, герметизирующий фланец 58 (фиг. 4). Для такого полезного в промышленной эксплуатации контроля центробежный экстрактор снабжен соответствующим устройством, например, магнитным или лазерным, датчик 59 которого закреплен снаружи подшипниковой опоры 12 в зоне герметизирующего фланца 58, выполненного из материала, инертного к перерабатываемым растворам. В зависимости от принципа работы упомянутого устройства герметизирующий фланец 58 выполнен из диамагнитного или неметаллического материала, например, углепластика, при измерении частоты переменного магнитного поля вращающейся ведомой 49 полумуфты, однозначно связанной с ее угловой скоростью, или из оптически прозрачного материала, например, стекла при непосредственном измерении угловой скорости этой полумуфты лазерным тахометром.Another embodiment of a magnetic coupling with interchanging the leading half of the coupling 48 installed inside the sealing cup 28 and the driven 49 of the half coupling mounted outside it, allows you to control the rotation of the rotor 31 by non-contact measurement of the angular velocity of the driven 49 of the half coupling through the through hole 57 in the bearing support 12 and closing its sealed detachable connection, the sealing flange 58 (Fig. 4). For such a control useful in industrial operation, the centrifugal extractor is equipped with an appropriate device, for example, magnetic or laser, the sensor 59 of which is fixed outside the bearing support 12 in the area of the sealing flange 58 made of a material inert to the processed solutions. Depending on the principle of operation of the said device, the sealing flange 58 is made of a diamagnetic or nonmetallic material, for example carbon fiber, when measuring the frequency of the alternating magnetic field of the rotating driven 49 half coupling, which is uniquely related to its angular velocity, or from an optically transparent material, for example, glass with direct measuring the angular velocity of this coupling with a laser tachometer.

Заявленный герметичный центробежный экстрактор работает следующим образом. После подключения привода 10 к электропитанию и начала вращения ротора 31 исходные растворы по входным патрубкам 3 и 4 подают в смесительную камеру 2, где они перемешиваются мешалкой 33 для осуществления массопередачи распределяющегося компонента, и образовавшаяся эмульсия подается транспортирующим устройством 32 внутрь вращающегося ротора 31. В процессе транспортировки эмульсии снизу-вверх и ее расслаивания в каждой секции камеры разделения 34 между пластинами 35 она приобретает форму трех радиально соприкасающихся кольцевых слоев - двух очищенных друг от друга разделенных легкой и тяжелой фаз соответственно в приосевой и периферийной зонах камеры разделения 34 и эмульсионного слоя между ними. Легкая фаза из приосевой зоны камеры разделения 34 через переливные отверстия 37 трубок 36 выводится через них из ротора 31 в камеру 6 вывода легкой фазы и по выходному патрубку 8 наружу герметичного центробежного экстрактора. Тяжелая фаза из периферийной зоны камеры разделения 34 через переточные отверстия 39 поступает в камеру гидрозатвора 43, где разделяется на два потока: основной и вспомогательный. Основной поток тяжелой фазы с производительностью, немного меньшей производительности ее исходного потока, вводимого в смесительную камеру 2, транспортируется над кольцом 50 в пространстве между радиальными пластинами 42 в приосевую зону к переливному отверстию 41, выводится из ротора 31 к периферии в камеру 5 вывода тяжелой фазы и по выходному патрубку 7 наружу герметичного центробежного экстрактора.The claimed sealed centrifugal extractor operates as follows. After connecting the drive 10 to the power supply and the rotation of the rotor 31 begins, the initial solutions are fed through the inlet pipes 3 and 4 to the mixing chamber 2, where they are mixed with a stirrer 33 for mass transfer of the component to be distributed, and the resulting emulsion is fed by the transporting device 32 inside the rotating rotor 31. In the process transporting the emulsion from bottom to top and delaminating it in each section of the separation chamber 34 between the plates 35, it takes the form of three radially adjoining annular layers - two the light and heavy phases separated from each other, respectively, in the axial and peripheral zones of the separation chamber 34 and the emulsion layer between them, respectively. The light phase from the axial zone of the separation chamber 34 through the overflow openings 37 of the tubes 36 is discharged through them from the rotor 31 into the light phase outlet chamber 6 and through the outlet pipe 8 to the outside of the sealed centrifugal extractor. The heavy phase from the peripheral zone of the separation chamber 34, through the transfer openings 39, enters the hydraulic lock chamber 43, where it is divided into two streams: main and auxiliary. The main stream of the heavy phase with a productivity slightly lower than the productivity of its initial stream introduced into the mixing chamber 2 is transported above the ring 50 in the space between the radial plates 42 to the axial zone to the overflow hole 41, is discharged from the rotor 31 to the periphery to the heavy phase outlet chamber 5 and on the outlet pipe 7 to the outside of the sealed centrifugal extractor.

Вспомогательный поток тяжелой фазы с производительностью, значительно меньшей, например в 10-100 раз, производительности основного потока, транспортируется в канале смазки подшипников под давлением снизу кольца 50 в зазоре 53 в приосевую зону, поднимается по зазору 54 к нижнему подшипнику 14, вводится во вращающиеся радиальные канавки 20 втулки 16, отбрасывается ими под действием центробежной силы в периферийном направлении к нижней кольцевой проточке 23, поднимается под давлением в продольных канавках 22 втулки 17 к верхней кольцевой проточке 23, транспортируется в приосевом направлении в радиальных канавках 21 подпятника 19, поднимается вверх через зазоры 44 с подпятниками и втулкой 24 к верхнему подшипнику 15, где повторяет траекторию, аналогичную нижнему подшипнику 14 (фиг. 2-3). На выходе из радиальных канавок 21 верхнего подпятника 19 вспомогательный поток тяжелой фазы вводится в нагнетательную камеру 45, отбрасывается напорным колесом 46 с радиальными лопастями 47 под действием центробежной силы в периферийном направлении к входному отверстию 26, транспортируется под давлением вниз по вертикальным канавкам 25 и через выходные отверстия 27 стекает вниз под действием силы тяжести на верхнюю поверхность кольца 50, где объединяется с основным потоком тяжелой фазы и выводится далее вместе с ним наружу герметичного центробежного экстрактора с производительностью, равной производительности ее исходного потока, вводимого в смесительную камеру 2.The auxiliary flow of the heavy phase with a productivity significantly lower, for example, 10-100 times, of the productivity of the main flow, is transported in the lubrication channel of the bearings under pressure from the ring 50 in the clearance 53 to the axial region, rises along the gap 54 to the lower bearing 14, is introduced into the rotating radial grooves 20 of the sleeve 16, discarded by them under the action of centrifugal force in the peripheral direction to the lower annular groove 23, rises under pressure in the longitudinal grooves 22 of the sleeve 17 to the upper annular groove 23, t it is transported in the axial direction in the radial grooves 21 of the thrust bearing 19, rises up through the gaps 44 with thrust bearings and the sleeve 24 to the upper bearing 15, where it repeats a trajectory similar to the lower bearing 14 (Fig. 2-3). At the exit from the radial grooves 21 of the upper thrust bearing 19, an auxiliary heavy phase stream is introduced into the pressure chamber 45, discarded by the pressure wheel 46 with radial blades 47 under the action of centrifugal force in the peripheral direction to the inlet 26, is transported under pressure down the vertical grooves 25 and through the output holes 27 flows down under the action of gravity to the upper surface of the ring 50, where it combines with the main stream of the heavy phase and then comes out with the outside of the sealed center tachometric extractor with a capacity equal to the productivity of its feed stream introduced into the mixing chamber 2.

Осадок при наличии его в растворах за счет центробежной силы транспортируется по конической поверхности ротора 31 к переточным отверстиям 39, взмучивается неподвижным кольцом 50 активатора, выполняющим функцию скребка, и выводится далее с обоими потоками тяжелой фазы через переливное отверстие 41 из ротора 31 и далее наружу герметичного центробежного экстрактора.The precipitate, if present in the solutions, is transported by centrifugal force along the conical surface of the rotor 31 to the overflow openings 39, is stirred up with a fixed activator ring 50, which acts as a scraper, and is then discharged with both heavy-phase flows through the overflow hole 41 from the rotor 31 and then to the outside of the sealed centrifugal extractor.

В предположении, что угловая скорость тяжелой фазы в промежутках между радиальными пластинами 42 равна угловой скорости ротора 31, а в зазоре 52, как и в зазоре 53, она в 2 раза меньше из-за тормозящего воздействия неподвижного кольца 50 на вращение тяжелой фазы (фиг. 2), среднюю по объему и в данном случае среднюю по высоте камеры гидрозатвора 43 сверху кольца 50 угловую скорость тяжелой фазы можно приближенно рассчитать из равенства ω_ср=(ωH₁+ωH₂/2)/(H₁+H₂), илиAssuming that the angular velocity of the heavy phase in the spaces between the radial plates 42 is equal to the angular velocity of the rotor 31, and in the gap 52, as in the gap 53, it is 2 times less due to the inhibitory effect of the stationary ring 50 on the rotation of the heavy phase (Fig. . 2), the average volume and in this case the average height chamber water seal 43 from the top ring 50 the angular velocity of the heavy phase can be approximately calculated from the equation ω _cp = (ωH ₁ + ωH _2/2) / (H ₁ + H _2), or

1- ω_ср/ω=(H₂/H₁)/[2(1+Н₂/Н₁)],1- ω _cf / ω = (H ₂ / H ₁ ) / [2 (1 + Н ₂ / Н ₁ )],

где ω_ср - средняя по объему камеры гидрозатвора 43 сверху кольца 50 угловая скорость тяжелой фазы, рад/с; ω - угловая скорость ротора 31, рад/с; H₁ - высота пластин 42, м; Н₂ - высота зазора 52, м. Для характерных в конструкциях аналогичных центробежных экстракторов соотношений величин, например, Н₂/Н₁≤0.1 получаем 1-ω_ср/ω≤0.045 и, следовательно, можно считать ω_ср≈ω.where ω _cf - the average volume of the chamber of the hydraulic lock 43 on top of the ring 50, the angular velocity of the heavy phase, rad / s; ω is the angular velocity of the rotor 31, rad / s; H ₁ - the height of the plates 42, m; Н ₂ is the gap height 52, m. For the ratios of values characteristic of similar centrifugal extractor designs, for example, Н ₂ / Н ₁ ≤0.1, we obtain 1-ω _{cf /} ω≤0.045 and, therefore, we can assume ω _cf ≈ω.

Из условия равенства давлений в периферийной зоне вращающихся колец тяжелой фазы в камере гидрозатвора 43 независимо от ее плотности сверху кольца 50 с радиусами R₂ и P₄ и снизу кольца 50 с радиусами R₃ и R₄ и в предположении, что снизу кольца 50 в зазоре 53 и в зазоре 54 средняя по объему угловая скорость тяжелой фазы в два раза меньше аналогичной величины сверху него в зоне вращающихся радиальных пластин 42, и с учетом дополнительного давления столба тяжелой фазы высотой Н₃ в зазоре 54 можно получить соотношение, гарантирующее подъем тяжелой фазы в зазоре 54 к канавкам 20 втулки 16 нижнего подшипника 14 (Фиг. 2):From the condition of equal pressure in the peripheral zone of the rotating rings of the heavy phase in the chamber of the hydraulic seal 43 regardless of its density on top of the ring 50 with radii R ₂ and P ₄ and below the ring 50 with radii R ₃ and R ₄ and under the assumption that there is a gap 50 below the ring 53 and in the gap 54, the volume-average angular velocity of the heavy phase is half that of the same value above it in the area of the rotating radial plates 42, and taking into account the additional pressure of the heavy phase column with a height of H ₃ in the gap 54, we can obtain a ratio guaranteeing the rise of the heavy phase in Azora 54 to the grooves 20 of the sleeve 16 of the lower bearing 14 (Figure 2).:

ρω²(R₄ ² - R₂ ²)/2 - ρ(ω/2)²(R₄ ² - R₃ ²)/2 ≥ ρgH₃, илиρω ² (R ₄ ² - R ₂ ² ) / 2 - ρ (ω / 2) ² (R ₄ ² - R ₃ ² ) / 2 ≥ ρgH ₃ , or

H₃/R₄ ≤ ω²R₄[3 - (2R₂/R₄)²+(R₃/R₄)²]/(8g),H ₃ / R ₄ ≤ ω ² R ₄ [3 - (2R ₂ / R ₄ ) ² + (R ₃ / R ₄ ) ² ] / (8g),

где ρ - плотность тяжелой фазы, кг/м³; ω - угловая скорость вращения ротора 31, рад/с; R₂ - радиус переливного отверстия 41, м; R₄ - радиус кольца 50, м; R₃ - радиус вала 30, м; g≈9.81 м/c² - ускорение свободного падения. Для характерных в конструкциях аналогичных центробежных экстракторов соотношений величин, например, ω=157 рад/с≈1500 об/мин, R₂=40 мм, R₄=80 мм, R₃=16 мм, R₃/R₄=0.2 и R₂/R₄=0.5 получаем H₃/R₄≤51.3, что существенно больше чем характерные в действительности Н₃/R₄≤1 и гарантирует затекание тяжелой фазы в канавку 20 втулки 16 нижнего подшипника 14 под давлением.where ρ is the density of the heavy phase, kg / m ³ ; ω is the angular velocity of rotation of the rotor 31, rad / s; R ₂ is the radius of the overflow hole 41, m; R ₄ is the radius of the ring 50, m; R ₃ is the radius of the shaft 30, m; g≈9.81 m / s ² - gravitational acceleration. For characteristic ratios in the designs of similar centrifugal extractors, for example, ω = 157 rad / s≈1500 rpm, R ₂ = 40 mm, R ₄ = 80 mm, R ₃ = 16 mm, R ₃ / R ₄ = 0.2 and R ₂ / R ₄ = 0.5, we obtain H ₃ / R ₄ ≤51.3, which is significantly larger than the actual H ₃ / R ₄ ≤1 and guarantees the flow of the heavy phase into the groove 20 of the sleeve 16 of the lower bearing 14 under pressure.

Из условия равенства давлений в периферийной зоне вращающихся колец тяжелой фазы в радиальной канавке 20 вращающейся втулки 16 нижнего подшипника 14 независимо от ее плотности с радиусами R₅ и R₆ и в неподвижных канавках 22 и 21 с такими же радиусами, в предположении, что в них средняя по объему угловая скорость тяжелой фазы в два раза меньше аналогичной величины в радиальной канавке 20, и с учетом дополнительного давления столба высотой H₄ тяжелой фазы между подшипниками можно получить соотношение, гарантирующее подъем тяжелой фазы из канавки 20 нижнего подшипника 14 в канавку 20 верхнего подшипника 15 по зазорам 44 вала 30 с подпятниками 18 и 19 и дистанционирующей кольцевой втулкой 24 (Фиг. 3):From the condition of equal pressure in the peripheral zone of the rotating rings of the heavy phase in the radial groove 20 of the rotating sleeve 16 of the lower bearing 14, regardless of its density with radii R ₅ and R ₆ and in stationary grooves 22 and 21 with the same radii, under the assumption that in them the volume-average angular velocity of the heavy phase is half that of the same value in the radial groove 20, and taking into account the additional pressure of the column with a height H _{4 of the} heavy phase between the bearings, a ratio can be obtained that guarantees the lifting of the heavy phase from the groove 20 the lower bearing 14 into the groove 20 of the upper bearing 15 through the clearances 44 of the shaft 30 with the thrust bearings 18 and 19 and the spacer ring sleeve 24 (Fig. 3):

ρω²(R₆ ² - R₅ ²)/2 - ρ(ω/2)²(R₆ ² - R₅ ²)/2 ≥ ρgH₄, илиρω ² (R ₆ ² - R ₅ ² ) / 2 - ρ (ω / 2) ² (R ₆ ² - R ₅ ² ) / 2 ≥ ρgH ₄ , or

H₄/R₆ ≤ 3ω²R₆ [1 - (R₅/R₆)²]/(8g),H ₄ / R ₆ ≤ 3ω ² R ₆ [1 - (R ₅ / R ₆ ) ² ] / (8g),

где ρ, ω и g имеют тот же смысл и размерность, что и в предыдущих формулах; R₆ - наружный радиус радиальной канавки 20, м; R₅ - внутренний радиус нижнего подпятника 18, м. Для характерных в конструкциях аналогичных центробежных экстракторов величин, например, для R₆=28 мм, R₅=20 мм, R₅/R₆=0.714 и ω=157 рад/с≈1500 об/мин получаем H₄/R₆≤12.9, что существенно больше чем характерные в действительности H₄/R₆≤2 и гарантирует затекание тяжелой фазы в канавку 20 верхнего подшипника 15 под давлением. При недостатке упомянутых перепадов давления дополнительный перепад давления для инициирования восходящего вспомогательного потока тяжелой фазы в зоне зазоров 54 и 44 обеспечивается за счет винтового насоса, выполненного в форме вращающихся кольцевых втулок 56 с наружной винтовой резьбой необходимого направления (фиг. 2-3).where ρ, ω and g have the same meaning and dimension as in the previous formulas; R ₆ is the outer radius of the radial groove 20, m; R ₅ is the inner radius of the lower thrust bearing 18, m. For values characteristic of similar centrifugal extractor designs, for example, for R ₆ = 28 mm, R ₅ = 20 mm, R ₅ / R ₆ = 0.714 and ω = 157 rad / s≈ 1500 rpm, we get H ₄ / R ₆ ≤12.9, which is significantly larger than the characteristic in reality H ₄ / R ₆ ≤2 and guarantees the heavy phase to flow into the groove 20 of the upper bearing 15 under pressure. With the lack of the mentioned pressure drops, an additional pressure drop to initiate the upward auxiliary flow of the heavy phase in the zone of gaps 54 and 44 is provided by a screw pump made in the form of rotating annular sleeves 56 with an external screw thread in the required direction (Fig. 2-3).

Таким образом, предложенная конструкция камеры гидрозатвора 43 с наличием вращающихся радиальных пластин 42 сверху кольца 50 и их отсутствием снизу от него в зазорах 53 и 54, а также канавок в зоне контакта трущихся элементов обоих подшипников 14 и 15, позволяет создать необходимые перепады давления вдоль восходящего вспомогательного потока тяжелой фазы, гарантирующие его подъем из камеры гидрозатвора 43 до входных отверстий 26 вертикальных канавок 25 и надежные смазку и охлаждение всех трущихся поверхностей обоих подшипников.Thus, the proposed design of the chamber of the hydraulic lock 43 with the presence of rotating radial plates 42 on top of the ring 50 and their absence below it in the gaps 53 and 54, as well as grooves in the contact zone of the rubbing elements of both bearings 14 and 15, allows you to create the necessary pressure drops along the ascending auxiliary flow of the heavy phase, guaranteeing its rise from the chamber of the hydraulic lock 43 to the inlet 26 of the vertical grooves 25 and reliable lubrication and cooling of all rubbing surfaces of both bearings.

При прекращении подачи тяжелой фазы в смесительную камеру 2 без остановки вращения ротора 31 расход основного потока тяжелой фазы, выходящего из ротора 31 через переливное отверстие 41, уменьшается до нуля, а радиус ее свободной поверхности в камере гидрозатвора 43 увеличивается. При этом вспомогательный поток тяжелой фазы, смазывающий и охлаждающий подшипники, начинает рециркулировать через камеру гидрозатвора 43, предотвращая их поломку. При остановке технологического процесса, после прекращения подачи растворов в смесительную камеру 2 и остановки вращения ротора 31 содержащиеся в нем жидкости сливаются обратно в смесительную камеру 2, увеличивая уровень жидкости в ней свыше нижней кромки транспортирующего устройства 32. Поэтому при последующем запуске вращения ротора 31 даже без подачи растворов в смесительную камеру 2, в том числе и в каскаде однотипных герметичных центробежных экстракторов, соединенных последовательно по потоку тяжелой фазы, в камере гидрозатвора 43 практически одновременно с началом вращения ротора 31 вновь появляется жидкость и начинается ее рециркуляция через подшипники в течение всего времени вращения ротора 31, что предотвращает их поломку.Upon termination of the supply of the heavy phase to the mixing chamber 2 without stopping the rotation of the rotor 31, the flow rate of the main stream of the heavy phase exiting the rotor 31 through the overflow hole 41 decreases to zero, and the radius of its free surface in the chamber of the hydraulic seal 43 increases. In this case, the auxiliary flow of the heavy phase, lubricating and cooling the bearings, begins to recirculate through the chamber of the hydraulic lock 43, preventing their breakdown. When the process is stopped, after the supply of solutions to the mixing chamber 2 is stopped and the rotor 31 is stopped rotating, the liquids contained in it are drained back to the mixing chamber 2, increasing the liquid level in it above the lower edge of the conveying device 32. Therefore, upon subsequent rotation of the rotor 31, even without the supply of solutions into the mixing chamber 2, including in the cascade of the same type of sealed centrifugal extractors, connected in series through the flow of the heavy phase, in the chamber 43 Almost simultaneously with the beginning of the rotation of the rotor 31, the liquid reappears and its recirculation through the bearings begins during the entire rotation time of the rotor 31, which prevents their breakdown.

Постоянный вспомогательный поток тяжелой фазы с небольшим расходом в канале смазки подшипников 14 и 15 через зазоры и канавки в подшипниках и подшипниковой опоре 12 обеспечивается под напором как в рабочем режиме герметичного центробежного экстрактора, так и при отсутствии подачи тяжелой фазы в смесительную камеру 2, в частности, при запуске в рабочий режим, что увеличивает надежность и срок эксплуатации герметичного центробежного экстрактора. Небольшой расход вспомогательного потока тяжелой фазы не ограничивает производительность герметичного центробежного экстрактора по исходным растворам, так как отбирается из камеры гидрозатвора 43 после разделения фаз в камере разделения 34, что увеличивает выпуск продукции.A constant auxiliary flow of the heavy phase with a small flow rate in the lubrication channel of the bearings 14 and 15 through the clearances and grooves in the bearings and the bearing support 12 is ensured under pressure both in the operating mode of the sealed centrifugal extractor and in the absence of the supply of the heavy phase to the mixing chamber 2, in particular , at startup, which increases the reliability and life of the sealed centrifugal extractor. A small consumption of the auxiliary flow of the heavy phase does not limit the performance of the sealed centrifugal extractor in the initial solutions, as it is taken from the chamber of the gas seal 43 after phase separation in the separation chamber 34, which increases output.

Выполнение внутрироторного участка активатора в форме кольца 50, закрепленного без зазора на цилиндрической втулке 51, и закрепление на крышке 40 ротора 31 радиальных пластин 42 необходимо для принудительного подъема вспомогательного потока тяжелой фазы из камеры гидрозатвора 43 по зазору 54 к канавкам 20 на нижнем торце вращающейся внутренней цилиндрической втулки 16 нижнего подшипника 14. Этому также способствует выполнение их в форме единого сплошного элемента из одного материала. Выполнение крышки корпуса в форме герметизирующего стакана 28 с фланцем 29 упрощает конструкцию и увеличивает надежность герметизации его разъемного закрепления в подшипниковой опоре 12. Размещение входных отверстий 26 вертикальных канавок 25 над их выходными отверстиями 27 и выполнение нагнетательной камеры 45 с напорным колесом 46 и радиальными лопастями 47 над верхним подпятником 19 верхнего подшипника 15 увеличивает надежность транспортировки в вертикальных канавках 25 осадка в нисходящем вспомогательном потоке тяжелой фазы. Закрепление втулки 51 активатора в подшипниковой опоре 12 в форме разъемного резьбового соединения 55, направление резьбы которого соответствует ее закручиванию до упора резьбы при повороте в направлении вращения ротора 31, позволяет уменьшить радиус R₂ переливного отверстия 41, что увеличивает объем камеры разделения 34, производительность центробежного экстрактора и выпуск продукции. Кольцевые фаски 23 на внутренних угловых кромках втулок 17 уменьшают гидравлическое сопротивление в перетоках тяжелой фазы между канавками неподвижных элементов подшипников при их возможном несовпадении по азимутальному углу и способствуют выравниванию в них давления.The implementation of the inner rotor section of the activator in the form of a ring 50, mounted without a gap on the cylindrical sleeve 51, and fixing on the cover 40 of the rotor 31 of the radial plates 42 is necessary for the forced lifting of the auxiliary flow of the heavy phase from the chamber of the hydraulic lock 43 through the gap 54 to the grooves 20 at the lower end of the rotating inner a cylindrical sleeve 16 of the lower bearing 14. This also contributes to their implementation in the form of a single continuous element of one material. The execution of the housing cover in the form of a sealing cup 28 with a flange 29 simplifies the design and increases the reliability of sealing its detachable fastening in the bearing support 12. Placing the inlet holes 26 of the vertical grooves 25 above their outlet openings 27 and the discharge chamber 45 with the pressure wheel 46 and radial blades 47 above the upper thrust bearing 19 of the upper bearing 15 increases the reliability of transportation in the vertical grooves 25 of sediment in the downward auxiliary flow of the heavy phase. Fixing the activator sleeve 51 in the bearing support 12 in the form of a detachable threaded connection 55, the direction of the thread of which corresponds to its twisting until the thread stops when turning in the direction of rotation of the rotor 31, reduces the radius R _{2 of the} overflow hole 41, which increases the volume of the separation chamber 34, the centrifugal performance extractor and product release. The annular chamfers 23 on the inner angular edges of the bushings 17 reduce the hydraulic resistance in the flows of the heavy phase between the grooves of the stationary bearing elements in case of their possible misalignment along the azimuthal angle and help to equalize the pressure in them.

Таким образом, заявлено техническое решение, обеспечивающее достижение нового технического результата, заключающегося в повышении надежности и срока эксплуатации герметичного центробежного экстрактора, увеличении производительности и выпуска продукции, совокупность признаков которого неизвестна из настоящего уровня техники, обладает новизной по сравнению с выбранным прототипом, технически выполнимо и промышленно применимо, что соответствует критериям, характеризующим полезную модель.Thus, the claimed technical solution to achieve a new technical result, which consists in increasing the reliability and service life of a sealed centrifugal extractor, increasing productivity and output, the totality of which is unknown from the present prior art, is novel compared to the selected prototype, technically feasible and industrially applicable, which meets the criteria characterizing the utility model.

Claims (11)

1. Герметичный центробежный экстрактор, содержащий корпус со смесительной камерой, камерами вывода тяжелой и легкой фаз, опорным фланцем и крышкой корпуса, привод с валом привода, подшипниковую опору с посадочным фланцем, закрепленным герметичным разъемным соединением на опорном фланце корпуса, с размещенными в ней подшипниками скольжения, выполненными в форме цилиндрических втулок и кольцевых подпятников с канавками в зазорах между ними, контактирующих наружными поверхностями с вертикальными канавками на внутренней поверхности подшипниковой опоры с входными и выходными отверстиями, сообщающимися с зазорами в подшипниках, дистанционирующей кольцевой втулкой между подшипниками и герметизирующим стаканом, размещенным в кольцевом зазоре между соосными кольцевыми ведущей полумуфтой магнитной муфты, установленной на валу привода, и ведомой полумуфтой магнитной муфты, установленной на валу подшипниковой опоры, с закрепленными на нем ротором с транспортирующим устройством, мешалкой, камерой разделения с сепарационной насадкой, устройством вывода легкой фазы с переливным отверстием ее вывода, диском с периферийными переточными отверстиями, крышкой ротора с кольцевым переливным отверстием вывода тяжелой фазы, образующей с диском камеру гидрозатвора, сообщающуюся с канавками подшипников и подшипниковой опоры, активатор, закрепленный в подшипниковой опоре, с внутрироторным участком, размещенным в камере гидрозатвора, отличающийся тем, что внутрироторный участок активатора выполнен в форме кольца активатора, закрепленного без зазора на цилиндрической втулке активатора, размещенной в кольцевом переливном отверстии крышки ротора с зазорами с ней и валом подшипниковой опоры, на крышке ротора закреплены радиальные пластины, размещенные с зазорами с кольцом активатора, крышка корпуса выполнена в форме герметизирующего стакана с фланцем, закрепленного герметичным разъемным соединением в подшипниковой опоре, входные отверстия вертикальных канавок подшипниковой опоры сообщаются с зазором между верхним подпятником верхнего подшипника и валом подшипниковой опоры, а выходные отверстия вертикальных канавок сообщаются с камерой гидрозатвора.1. A sealed centrifugal extractor comprising a housing with a mixing chamber, heavy and light phase output chambers, a support flange and a housing cover, a drive with a drive shaft, a bearing support with a mounting flange secured with a sealed detachable connection on the housing support flange, with bearings placed therein sliding, made in the form of cylindrical bushings and annular thrust bearings with grooves in the gaps between them, in contact with the outer surfaces with vertical grooves on the inner surface of the bearing support with inlet and outlet openings communicating with clearances in the bearings, a spacer ring between the bearings and a sealing cup located in the annular gap between the coaxial annular leading coupling half of the magnetic coupling mounted on the drive shaft and the driven coupling half of the magnetic coupling mounted on the bearing shaft supports, with a rotor mounted on it with a conveying device, a stirrer, a separation chamber with a separation nozzle, a light phase output device from the overflow a hole of its output, a disk with peripheral overflow holes, a rotor cover with an annular overflow opening of a heavy phase output, forming a water lock chamber with a disk that communicates with the grooves of the bearings and the bearing support, an activator fixed in the bearing support, with an internal rotor section located in the water seal chamber characterized in that the rotor section of the activator is made in the form of an activator ring fixed without a gap on a cylindrical activator sleeve located in an annular an open hole of the rotor cover with gaps with it and the shaft of the bearing support, radial plates fixed with gaps with an activator ring are fixed on the rotor cover, the housing cover is made in the form of a sealing cup with a flange fixed by a sealed detachable connection in the bearing support, the inlets of the vertical grooves of the bearing the bearings communicate with a gap between the upper bearing of the upper bearing and the shaft of the bearing support, and the outlet openings of the vertical grooves communicate with the fluid chamber a thief. 2. Центробежный экстрактор по п. 1, отличающийся тем, что кольцо и цилиндрическая втулка активатора выполнены в форме единого сплошного элемента из одного материала, инертного к перерабатываемым растворам, например, из нержавеющей стали.2. The centrifugal extractor according to claim 1, characterized in that the ring and the cylindrical sleeve of the activator are made in the form of a single continuous element of one material inert to the processed solutions, for example, stainless steel. 3. Центробежный экстрактор по п. 1, отличающийся тем, что в подшипниковой опоре над верхним подпятником верхнего подшипника выполнена нагнетательная камера, сообщающаяся с зазором между этим подпятником и валом подшипниковой опоры и входными отверстиями вертикальных канавок подшипниковой опоры, в которой размещено закрепленное на валу подшипниковой опоры напорное колесо с радиальными лопастями, выполненные из материала, инертного к перерабатываемым растворам, например, из нержавеющей стали.3. The centrifugal extractor according to claim 1, characterized in that in the bearing support above the upper thrust bearing of the upper bearing an injection chamber is made, communicating with a gap between this thrust bearing and the shaft of the bearing support and the inlet holes of the vertical grooves of the bearing support, in which the bearing is mounted on the shaft bearings a pressure wheel with radial blades made of a material inert to the processed solutions, for example, stainless steel. 4. Центробежный экстрактор по п. 1, отличающийся тем, что на нижних торцах внутренних вращающихся цилиндрических втулок и верхних неподвижных кольцевых подпятников выполнены радиальные канавки, на внутренних поверхностях внешних неподвижных цилиндрических втулок выполнены продольные вдоль образующей канавки и на их внутренних угловых кромках выполнены кольцевые фаски, например, углового профиля, а нижние неподвижные кольцевые подпятники выполнены без канавок.4. The centrifugal extractor according to claim 1, characterized in that radial grooves are made on the lower ends of the inner rotating cylindrical bushings and upper stationary annular thrust bearings, longitudinal along the forming grooves are made on the inner surfaces of the outer stationary cylindrical bushings and ring bevels are made on their inner angular edges , for example, an angular profile, and the lower stationary ring thrust bearings are made without grooves. 5. Центробежный экстрактор по п. 1, отличающийся тем, что выходные отверстия вертикальных канавок подшипниковой опоры расположены на радиусе, меньшем радиуса кольцевого переливного отверстия крышки ротора.5. The centrifugal extractor according to claim 1, characterized in that the outlet openings of the vertical grooves of the bearing support are located at a radius smaller than the radius of the annular overflow opening of the rotor cover. 6. Центробежный экстрактор по п. 1, отличающийся тем, что закрепление втулки активатора в подшипниковой опоре выполнено разъемным, например, в форме резьбового соединения, направление резьбы которого соответствует ее закручиванию до упора резьбы при повороте в направлении вращения ротора.6. The centrifugal extractor according to claim 1, characterized in that the fixing of the activator sleeve in the bearing support is detachable, for example, in the form of a threaded connection, the direction of the thread of which corresponds to its twisting until the thread stops when turning in the direction of rotation of the rotor. 7. Центробежный экстрактор по п. 1, отличающийся тем, что герметизирующий стакан с фланцем выполнены в форме сплошного единого элемента из одного диамагнитного или неметаллического материала, инертного к перерабатываемым растворам, например, углепластика.7. The centrifugal extractor according to claim 1, characterized in that the sealing cup with the flange is made in the form of a continuous single element of one diamagnetic or nonmetallic material inert to the processed solutions, for example, carbon fiber. 8. Центробежный экстрактор по п. 1, отличающийся тем, что ведущая полумуфта магнитной муфты размещена внутри герметизирующего стакана, а ведомая полумуфта размещена снаружи него.8. The centrifugal extractor according to claim 1, characterized in that the leading coupling half of the magnetic coupling is located inside the sealing cup, and the driven coupling half is placed outside it. 9. Центробежный экстрактор по пп. 1, 9, отличающийся тем, что в подшипниковой опоре в зоне ведомой полумуфты выполнено сквозное отверстие, закрытое герметизирующим фланцем, выполненным из материала, инертного к перерабатываемым растворам, а центробежный экстрактор снабжен устройством бесконтактного измерения угловой скорости ведомой полумуфты, например, магнитным или фотоэлектрическим, датчик которого закреплен снаружи подшипниковой опоры в зоне герметизирующего фланца.9. Centrifugal extractor according to claims. 1, 9, characterized in that in the bearing support in the area of the driven coupling half, a through hole is made, closed by a sealing flange made of a material inert to the processed solutions, and the centrifugal extractor is equipped with a non-contact measurement of the angular velocity of the driven coupling half, for example, magnetic or photoelectric, the sensor of which is fixed outside the bearing support in the area of the sealing flange. 10. Центробежный экстрактор по пп. 1, 8, 9, отличающийся тем, что герметизирующий фланец выполнен из диамагнитного или неметаллического материала, например, углепластика, или из оптически прозрачного материала, например, стекла.10. Centrifugal extractor according to claims. 1, 8, 9, characterized in that the sealing flange is made of a diamagnetic or non-metallic material, for example carbon fiber, or an optically transparent material, for example glass. 11. Центробежный экстрактор по п. 1, отличающийся тем, что на валу подшипниковой опоры в зоне его зазоров с втулкой активатора, подпятниками обоих подшипников и дистанционирующей втулкой между ними закреплены кольцевые втулки с наружной винтовой резьбой, например, прямоугольного профиля, направление которой соответствует транспортировке тяжелой фазы в этих зазорах из камеры гидрозатвора вверх к входным отверстиям вертикальных канавок подшипниковой опоры при заданном направлении вращения ротора.11. The centrifugal extractor according to claim 1, characterized in that annular bushings with an external screw thread, for example, a rectangular profile, the direction of which corresponds to transportation, are fixed on the shaft of the bearing support in the area of its clearances with the activator sleeve, the thrust bearings of both bearings and the spacer sleeve; heavy phase in these gaps from the chamber of the hydraulic lock up to the inlets of the vertical grooves of the bearing support for a given direction of rotation of the rotor.

Images