RU2062658C1 - Rotor of centrifugal separator for liquid - Google Patents

Abstract

FIELD: chemical engineering. SUBSTANCE: rotor of centrifugal separator for liquid includes cylinder-conical foundation, cover connected with it, packet of dividing members mounted in rotor cavity and feeding pipe centrally located. Pipe has cone-shaped disk disposed above foundation bottom. Each dividing member represents removable chamber radially located and filled with hollow fibers. Chamber wall facing the cover and cover itself have shape of hyperboloid of rotation. Chamber wall facing the feeding pipe is made perforated. Perforated shell forming exhaust port for purified liquid is set up in space between chamber wall and feeding pipe. Innovation concerns centrifugal apparatuses for separating liquid nonhomogeneous systems and can be used in devices for fine cleaning of water and solutions. EFFECT: enhanced efficiency. 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике центрифугирования и может быть использовано для разделения жидкостей по принципу сепарирования в тонких потоках с помощью полых волокон в оборотных системах водоснабжения промышленных предприятий молочной, пищевой, микробиологической отраслях, в том числе для концентрирования растворов высокомолекулярных веществ. The invention relates to a centrifugation technique and can be used to separate liquids by the principle of separation in thin streams using hollow fibers in circulating water systems of industrial enterprises in the dairy, food, microbiological industries, including for concentrating solutions of high molecular weight substances.

Известен ротор центробежного сепаратора для жидкости, включающий цилиндро-коническое основание, связанную с ним крышку, установленный в полости ротора пакет разделительных элементов в виде пластин с шипиками для тонкослойного разделения, размещенную центрально подводящую трубку с конусообразным диском, расположенным над днищем основания и устройство для сбора и отвода легкой и тяжелой жидкостей и твердых частиц /I/. Known rotor of a centrifugal separator for liquid, including a cylindrical-conical base, a lid connected to it, a package of separation elements in the form of plates with spikes for thin-layer separation, a central supply tube with a cone-shaped disk located above the bottom of the base, and a collection device installed in the rotor cavity and removal of light and heavy liquids and solids / I /.

Недостатком известной конструкции ротора является то, что она не обеспечивает ламинарное течение вертикального потока жидкости, вследствие его большого поперечного сечения. A disadvantage of the known design of the rotor is that it does not provide a laminar flow of a vertical fluid flow, due to its large cross section.

Поверхность осаждения, а следовательно индекс производительности ротора невысоки, поэтому высокое качество разделения неоднородных систем можно достигнуть лишь при очень низких производительностях сепаратора. Вихреобразный характер движения потока жидкости между пластинами является одной из главных причин недостаточно высокого качества разделения жидкости. The deposition surface, and therefore the rotor productivity index is low, therefore, a high quality separation of heterogeneous systems can only be achieved with very low separator capacities. The vortex-like nature of the fluid flow between the plates is one of the main reasons for the insufficiently high quality of liquid separation.

Технический результат изобретения заключается в повышении производительности и улучшении качества разделения жидких неоднородных систем, а также возможность разделения коллоидных систем или растворов. The technical result of the invention is to increase productivity and improve the quality of the separation of liquid heterogeneous systems, as well as the possibility of separation of colloidal systems or solutions.

Технический результат достигается тем, что в предложенном роторе центробежного сепаратора для жидкости, включающем цилиндро-коническое основание, связанную с ним крышку, установленный в полости ротора пакет разделительных элементов и размещенную центрально подводящую трубку с конусообразным диском, расположенным над днищем основания, каждый разделительный элемент представляет собой радиально расположенную съемную камеру, заполненную полыми волокнами, при этом обращенная к крышке стенка камеры и крышка выполнены по форме гиперболоида вращения, а стенка камеры, обращенная к подводящей трубке, выполнена перфорированной, и в зазоре между ней и подводящей трубкой установлена перфорированная обечайка, образующая выводной канал для очищенной жидкости, причем на конусообразном диске подводящей трубки укреплены радиально ребра для фиксации камер вокруг вертикальной оси ротора. The technical result is achieved by the fact that in the proposed rotor of a centrifugal liquid separator, including a cylindrical-conical base, a lid connected to it, a packet of separation elements installed in the rotor cavity and a centrally located inlet tube with a cone-shaped disk located above the bottom of the base, each separation element is a radially located removable chamber filled with hollow fibers, while the chamber wall facing the lid and the lid are made in the form of a hyperbolo yes rotation, and the chamber wall facing the inlet tube is perforated, and a perforated shell is formed in the gap between it and the inlet tube, forming an outlet channel for purified liquid, and radially mounted ribs on the conical disk of the inlet tube to fix the chambers around the vertical axis of the rotor .

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 схематично изображает продольный разрез ротора; фиг. 2 разрез А-А фиг.1; фиг.3 съемную камеру в аксонометрии и фиг.4 одну из боковых граней съемной камеры. The invention is illustrated in the drawing, in which figure 1 schematically depicts a longitudinal section of a rotor; FIG. 2 section aa of figure 1; figure 3 removable camera in a perspective view and figure 4 one of the side faces of the removable camera.

Ротор центробежного сепаратора для жидкости включает цилиндро-коническое основание 1 с днищем 2, связанную с ним крышку 3, установленный в полости ротора пакет разделительных элементов 4 и размещенную центрально подводящую трубку 5 с конусообразным диском 6, расположенным над днищем основания. The rotor of the centrifugal liquid separator includes a cylindrical-conical base 1 with a bottom 2, a cover 3 connected thereto, a package of separation elements 4 mounted in the rotor cavity and a centrally located supply tube 5 with a conical disk 6 located above the bottom of the base.

Каждый разделительный элемент 4 представляет собой радиально расположенную съемную камеру 7, заполненную полыми волокнами 8. Обращенная к крышке 3 стенка 9 камеры и крышка выполнены по форме гиперболоида вращения. Стенка 10 камеры, обращенная к подводящей трубке 5 выполнена перфорированной. В зазоре между ней и подводящей трубкой установлена перфорированная обечайка 11, образующая выводной канал 12 для очищенной жидкости. На конусообразном диске 6 подводящей трубки укреплены радиально ребра 13 для фиксации камер вокруг вертикальной оси ротора. Each dividing element 4 is a radially located removable chamber 7 filled with hollow fibers 8. The chamber wall 9 and the lid facing the lid 3 are made in the form of a rotation hyperboloid. The wall 10 of the chamber facing the inlet tube 5 is perforated. In the gap between it and the inlet tube, a perforated shell 11 is formed, which forms the outlet channel 12 for the purified liquid. On the conical disk 6 of the supply tube, radially ribs 13 are mounted to fix the chambers around the vertical axis of the rotor.

Съемные камеры 7 стянуты со стороны наружной цилиндрической грани 14 стянуты сеткой 15. В верхней части они связаны между собой кольцевым резиновым уплотнением 16. Крышка ротора связана с основанием при помощи гайки 17. The removable chambers 7 are pulled together from the side of the outer cylindrical face 14 and pulled together by a net 15. In the upper part they are interconnected by an annular rubber seal 16. The rotor cover is connected to the base with a nut 17.

Каждая съемная камера 7 имеет вертикальные боковые грани 18 и 19 и плоское днище 20, имеющее форму усеченного конуса (см. фиг.3). Полые волокна 8 заполняют весь внутренний объем камер так, что торцевые концы волокон с одной стороны образуют наружную цилиндрическую грань 14, а с другой стороны соприкасаются с перфорированной стенкой 10. Днище камеры 7 имеет основания, расположенные на радиусах r и R от вертикальной оси вращения (см. фиг.4). Две вертикальные стороны граней 18 или 19 имеют размеры h и Н, где h высота наружной цилиндрической грани 14, Н высота перфорированной стенки 10. Криволинейная сторона плоской грани 18 или 19 выполнена по гиперболе. Изменение высоты граней подчиняется уравнению гиперболы. Each removable camera 7 has vertical side faces 18 and 19 and a flat bottom 20 having the shape of a truncated cone (see figure 3). Hollow fibers 8 fill the entire internal volume of the chambers so that the end ends of the fibers on one side form the outer cylindrical face 14, and on the other hand come in contact with the perforated wall 10. The bottom of the chamber 7 has bases located at radii r and R from the vertical axis of rotation ( see figure 4). The two vertical sides of faces 18 or 19 have dimensions h and H, where h is the height of the outer cylindrical face 14, H is the height of the perforated wall 10. The curved side of the flat face 18 or 19 is made along a hyperbole. The change in the height of the faces obeys the hyperbola equation.

На фиг. 4 также указаны величины Н_z переменное значение высоты плоской грани 18 или 19 и r_z радиус точки на образующей конического днища 20, для которой определяется H_z.In FIG. 4 also shows the values of H _{z the} variable value of the height of the flat face 18 or 19 and r _{z the} radius of the point on the generatrix of the conical bottom 20, for which H _z is determined.

Конструкция съемных камер обеспечивает постоянство величины площади их вертикальных цилиндрических сечений, обусловленное формой гиперболоида вращения. Из этого условия следует, что

где a угол конусности конического днища 20;
Z вертикальная координата, отсчитываемая от нижнего основания конуса с радиусом R.The design of removable chambers ensures the constancy of the size of their vertical cylindrical sections, due to the shape of the hyperboloid of revolution. From this condition it follows that

where a is the taper angle of the conical bottom 20;
Z is the vertical coordinate measured from the lower base of the cone with radius R.

Полученная зависимость между параметрами H_z, h, H, R, r_z, Z и a определяет форму съемной камеры.The obtained dependence between the parameters H _z , h, H, R, r _z , Z and a determines the shape of the removable camera.

Ротор работает следующим образом. The rotor operates as follows.

Исходная жидкость подается под небольшим напором в цилиндрическую часть подводящей трубки 5, затем в полость, образованную коническим днищем 20 съемных камер 7 и конической поверхностью днища 2 основания 1. Кольцевой поток жидкости огибает кромки съемных камер 7 и устремляется вверх, омывая с периферии цилиндрические грани 14 камер 7, стянутые сеткой 15. Попадая в полые каналы волокон 8, жидкость разделяется на множество капиллярных потоков, меридионально направленных от периферии к их вершине, с углами наклона к оси вращении, определяемыми стенкой 9 и днищем 20 камеры 7. The initial liquid is supplied under small pressure to the cylindrical part of the supply tube 5, then to the cavity formed by the conical bottom 20 of the removable chambers 7 and the conical surface of the bottom 2 of the base 1. An annular liquid flow goes around the edges of the removable chambers 7 and rushes upward, washing cylindrical faces 14 from the periphery chambers 7, pulled together by a grid 15. Once in the hollow channels of the fibers 8, the liquid is divided into many capillary flows meridionally directed from the periphery to their apex, with angles of inclination to the axis of rotation defined by night 9 and the bottom 20 of the camera 7.

Форма камер 7 обеспечивает постоянство площадей вертикальных цилиндрических сечений, что гарантирует равенство меридиональных скоростей потоков жидкости по длине волокон. The shape of the chambers 7 ensures the constancy of the areas of vertical cylindrical sections, which guarantees the equality of the meridional velocities of the fluid flows along the length of the fibers.

Под действием центробежных сил более плотные включения, растворенные в жидкости или находящиеся в ней в коллоидном состоянии, оттесняются в зоны каналов волокон, наиболее удаленные от оси вращения ротора. Выделившиеся включения образуют плотную пленку, движущуюся вдоль стенок полых волокон навстречу основному потоку жидкости. Стекающие из волокон капли концентрата собираются в шламовой зоне ротора. По мере накопления концентрат вытесняется к кольцевому зазору между крышкой ротора 3 и стенками 9 камер 7 и отводится отдельно от очищенной жидкости одним из известных устройств, например, напорным диском. Вытекающая из верхних отверстий волокон очищенная жидкость поступает через перфорированные стенки 10 камер и перфорированную обечайку 11 в цилиндрический зазор между подводящей трубкой 5 и стенкой обечайки и движется по нему вверх и выводится напорным диском (на чертеже не изображен). Under the action of centrifugal forces, denser inclusions dissolved in the liquid or in a colloidal state are displaced into the fiber channel zones that are farthest from the axis of rotation of the rotor. The released inclusions form a dense film moving along the walls of the hollow fibers towards the main fluid flow. Drops of concentrate flowing from the fibers are collected in the slurry zone of the rotor. As it accumulates, the concentrate is displaced to the annular gap between the rotor cover 3 and the walls 9 of the chambers 7 and is discharged separately from the purified liquid by one of the known devices, for example, a pressure disk. The purified liquid flowing from the upper holes of the fibers enters through the perforated walls 10 of the chambers and the perforated shell 11 into the cylindrical gap between the inlet pipe 5 and the wall of the shell and moves upward and discharged by the pressure disk (not shown).

Конструкция ротора позволяет повысить производительность сепаратора и улучшить качество разделения жидких неоднородных систем, в частности содержащих высокомолекулярные вещества. ЫЫЫ2 The design of the rotor allows you to increase the performance of the separator and to improve the quality of the separation of liquid heterogeneous systems, in particular containing high molecular weight substances. YYY2

Claims (1)

Ротор центробежного сепаратора для жидкости, включающий цилиндро-коническое основание, связанную с ним крышку, установленный в полости ротора пакет разделительных элементов и размещенную центрально подводящую трубу с конусообразным диском, расположенным над днищем основания, отличающийся тем, что каждый разделительный элемент представляет собой радиально расположенную съемную камеру, заполненную полыми волокнами, при этом обращенная к крышке стенка камеры и крышка выполнены по форме гиперболоида вращения, а стенка камеры, обращенная к подводящей трубке, выполнена перфорированной, и в зазоре между ней и подводящей трубкой установлена перфорированная обечайка, образующая выводной канал для очищенной жидкости, причем на конусообразном диске подводящей трубки укреплены радиально ребра для фиксации камер вокруг вертикальной оси ротора. The rotor of a centrifugal separator for liquid, including a cylindrical-conical base, a lid connected to it, a package of separation elements installed in the rotor cavity and a central supply pipe with a cone-shaped disk located above the bottom of the base, characterized in that each separation element is a radially removable a chamber filled with hollow fibers, while the chamber wall and the lid facing the cover are made in the form of a hyperboloid of revolution, and the chamber wall is facing I am perforated to the inlet tube, and a perforated shell is formed in the gap between it and the inlet tube, which forms the outlet channel for the cleaned liquid, and radially ribs are mounted on the cone-shaped disk of the inlet tube to fix the chambers around the vertical axis of the rotor.

Images