Курсовая работа центрифуга

метки: Центрифуга, Курсовой, Работа, Осадительный, Трехфазный, Расчет, Жидкость, Ротор

3754kb.

15.12.2011 11:41

---

• Смотрите также:
• [ документ ]
• [ документ ]
• [ реферат ]
• [ реферат ]
• [ реферат ]
• [ реферат ]
• [ реферат ]
• [ реферат ]
• [ реферат ]
• [ реферат ]
• [ реферат ]
• [ реферат ]

1.docx

^

В упрощенном виде центрифуга представляет собой быстро вращающийся вокруг своей оси пустотелый ротор. Суспензия загружается в ротор периодически или непрерывно. Продукты разделения выводятся из ротора также периодически или непрерывно.

В практике центрифугирования применяют два способа разделения жидких неоднородных систем: центробежное фильтрование и центробежное осаждение. В соответствие с этим изготовляют фильтрующие центрифуги с перфорированным ротором, на внутренней стенке (обечайке) которого уложена фильтровальная перегородка, и осадительные центрифуги – с осадительным (отстойным) ротором, имеющим сплошную обечайку. Изготовляют также комбинированные осадительно-фильтрующие центрифуги, в которых совмещены оба принципа разделения.

При разделении суспензий в фильтрующих центрифугах в роторе под действием центробежной силы происходит фильтрация жидкости через фильтровальную ткань или металлическую сетку с одновременным отложением частиц твердой фазы; жидкость проходит через сита и затем через отверстия в роторе выбрасывается в кожух центрифуги, окружающий ротор, а осадок выгружается либо во время вращения ротора, либо после его полной остановки.

При разделении суспензии в осадительных центрифугах твердые частицы, имеющие как правило, большую плотность, чем жидкий компонент, осаждаются под действием центробежной силы на обечайке ротора в виде кольцевого слоя; жидкий компонент также образует кольцевой слой, но расположенный ближе к оси вращения. Жидкость отводится из вращающегося ротора путем перелива через борт или с помощью отсосной трубы. Осадок выгружается на ходу или после полной остановки машины

^

Все центрифуги могут быть классифицированы по различным характерным признакам (рис.1.).

1. По технологическому назначению или принципу разделения , различают следующие типы центрифуг:

1. фильтрующие – для разделения сравнительно грубодисперсных суспензий с кристаллической и аморфной твердой фазой, а также для отделения влаги от штучных материалов; применение их обеспечивает наименьшее содержание жидкой фазы в осадке и эффективную его промывку;

2. осадительные (отстойные) и осветляющие – для разделения плохо фильтрующихся суспензий, осветления суспензий небольшой концентрации, а также классификации суспензий по крупности и плотности твердых частиц;

3. разделяющие (сепарирующие) – для разделения эмульсий;

4. комбинированные – в которых сочетаются два принципа разделения: осаждение с последующей фильтрацией и фильтрация с последующим осаждением в центробежном поле.

2. По основному конструктивному признаку центрифуги бывают:

1. горизонтальные – с горизонтальным валом, имеющим жесткие или упругие опоры; ротор может быть расположен между опорами или на консоли;

2. вертикальные – с вертикальным валом, имеющим жесткие или упругие опоры, вал с верхним или нижним приводом;

3. наклонные – с наклонным валом, имеющим жесткие опоры;

4. вертикальные, с подпертым валом и упругой верхней опорой – с вертикальным валом, имеющим упругую верхнюю опору и жесткую шарнирную нижнюю опору, ротор закрепляют на верхнем конце вала;

5. подвесные с верхним приводом – с вертикальным валом, подвешенном на верхней шарнирной упругой опоре; ротор закрепляют на нижнем конце вала;

6. подвесные с нижним приводом (маятниковые) – с вертикальным валом, опоры которого помещены в общий жесткий корпус, подвешенный на трех колонках; ротор закреплен на верхнем конце вала;

7. вертикальные трубчатые – с вертикально подвешенным трубчатым ротором.

3. По способу выгрузки осадка центрифуги подразделяют на следующие типы:

1. с ручной выгрузкой через верхний борт – осадок выгружают без применения специальных механизмов после полной остановки ротора;

2. с ручной выгрузкой через днище – без применения специальных механизмов после полной остановки ротора;

3. с ручной выгрузкой и разборкой ротора — осадок выгружают без применения специальных механизмов после полной остановки ротора;

4. с контейнерной или кассетной выгрузкой – с помощью специальных съемных контейнеров, мягких или жестких кассет и т.д.;

5. с ножевой выгрузкой – осадок выгружается ножом, скребком или рыхлителем специального механизма на ходу при полном или уменьшенном числе оборотов ротора с одновременным выводом осадка через бункер, а также пневматическим механическим транспортером;

6. с гравитационной выгрузкой (саморазгружающиеся) – осадок выгружается под действием собственного веса во время остановки ротора;

7. со шнековой выгрузкой – с помощью шнека, вращающегося относительно ротора непрерывно при непрерывной работе машины;

8. с поршневой выгрузкой – толкателем, совершающим возвратно-поступательное движение вдоль оси ротора при непрерывной работе машины;

9. с центробежной выгру зкой – осадок выгружается под действием центробежной силы непрерывно, при непрерывной работе машины;

10. с вибрационной выгрузкой – осадок выгружается непрерывно под действием колебаний вращающегося ротора;

11. с гидравлической выгрузкой – влажный осадок и жидкая фаза выгружается через сопла или отверстия ротора при рабочей скорости последнего.

4. По степени герметизации, взрывозащищенности и в зависимости от соблюдения специальных требований различают следующие исполнения центрифуг:

1. негерметизированное – без специальных уплотнительных устройств, изолирующих рабочие полости машины от внешней среды, с электрооборудованием обычного исполнения; применяются для обработки нетоксичных, нелетучих, огне- и взрывобезопасных продуктов во взрывобезопасных производствах;

2. негерметизированное со взрывозащищенным электрооборудованием – без специальных уплотнительных устройств, изолирующих рабочие полости машины от внешней среды, с электрооборудованием во взрывозащищенном исполнении; применяются для обработки нетоксичных, нелетучих, огне- и взрывобезопасных продуктов во взрывобезопасных производствах;

3. герметизированное взрывозащищенное – с изоляцией рабочих полостей машины от внешней среды, электрооборудованием во взрывозащищенном исполнении и поддувом в полость кожуха инертного газа под давлением от 0,101 до 0,11 МПа; применяются в огне- и взрывоопасных производствах, где могут возникнуть взрывоопасные концентрации газо- и паровоздушных смесей;

4. герметизированное — с изоляцией рабочих полостей машины от внешней среды, электрооборудованием во взрывозащищенном исполнении; применяют для работы под давлением более 0,11 МПа в огне- и взрывоопасных производствах;

5. с обогревом или охлаждением – со специальными устройствами для подогрева (охлаждения) кожуха или ротора машины и электрооборудованием в обычном исполнении;

6. с обогревом или охлаждением – со специальными устройствами для подогрева (охлаждения) кожуха или ротора машины и электрооборудованием во взрывозащищенном исполнении;

7. капсулированное – вся машина, за исключением привода, помещена в герметичную оболочку;

8. специальное – для работы в специальных условиях;

Рис.1. Классификация центрифуг.

^

Одним из основных показателей работы центрифуг является индекс производительности, характеризующий относительную разделяющую способность центрифуги. Его рассчитывают по формуле:

=2πrртLFr ,

где L — длина ротора центрифуги периодического действия или цилиндрической части ротора шнековой центрифуги;

• Fr – фактор разделения на радиусе ротора rрт.

Фактор разделения – безразмерный параметр, определяющий, во сколько раз ускорение центробежного поля, развиваемого в центрифуге, больше ускорения свободного падения. Его находят из уравнения:

Fr=ω2rртg .

Значения rрт и ω зависят от конструктивных особенностей центрифуги. С их увеличением фактор разделения растет. Максимальное значение его практически достигается увеличением угловой скорости (при вынужденном уменьшении радиуса ротора).

^

В табл. 1 приведены рекомендуемые области применения различных процессов центрифугирования и способов выгрузки осадка в зависимости от дисперсности обрабатываемых материалов.

В табл. 2 дан перечень некоторых продуктов и типы центрифуг для их обработки. Для технически обоснованного выбора типа и размера центрифуги, определения оптимального режима ее работы в условиях конкретного технологического процесса необходимо провести лабораторные и промышленные испытания.

Таблица 1. Рекомендации по применению процессов центрифугирования и способа выгрузки осадка., Таблица 2. Перечень некоторых продуктов и типы

центрифуг для их обработки.

Продолжение табл. 2., Продолжение табл. 2.

^

Фильтрование, процесс разделения суспензий или аэрозолей при помощи фильтровальных перегородок, пропускающих жидкость или газ, но задерживающих твёрдые частицы. Фильтрование осуществляется в специальных аппаратах – фильтрах. Наряду с термином «Фильтрование» для названия этого процесса употребляется и термин «фильтрация». Ниже рассматривается наиболее важный вид фильтрования – разделение суспензий.

При фильтровании суспензий отделяемые от жидкости твёрдые частицы чаще всего образуют на фильтровальной перегородке слой влажного осадка, который при необходимости может промываться водой и др. жидкостями или продуваться воздухом с целью его осушки. Твёрдые частицы очень вязких и малоконцентрированных тонкодисперсных суспензий могут проникать в поры фильтровальной перегородки и задерживаться там, не образуя осадка. Возможно также фильтрование, при котором твёрдые частицы одновременно проникают в поры и образуют осадок. Для предотвращения или замедления закупорки пор применяют вспомогательные вещества (диатомит, перлит, асбест, целлюлозу и др.), которые либо наносят на фильтровальную перегородку, либо добавляют в суспензию. Принцип действия этих материалов заключается в том, что они образуют защитные сводики над порами. Жидкость, прошедшая через фильтровальную перегородку, называется фильтратом.

Фильтруемая жидкость при движении через слой осадка и фильтровальную перегородку встречает гидравлическое сопротивление, для преодоления которого необходимо создание перепада давления (вакуума под фильтровальной перегородкой или избыточного давления над ней).

При постоянном перепаде давления скорость фильтрования падает по мере увеличения толщины слоя осадка и, следовательно, возрастания гидравлического сопротивления. В случае подачи суспензии на фильтровальную перегородку поршневым насосом фильтрование происходит при непрерывном росте перепада давления с постоянной скоростью. Если же суспензия подаётся центробежным насосом, изменяются непрерывно как перепад давления, так и скорость фильтрования. С повышением температуры скорость фильтрования возрастает благодаря понижению вязкости суспензии.

Различают следующие виды фильтрования: а) собственно разделение суспензий – отделение содержащихся в них твёрдых частиц, задерживаемых на фильтровальной перегородке, через которую удаляется подавляющее количество жидкости; б) сгущение суспензий – повышение в них концентрации твёрдой фазы путём удаления через фильтровальную

перегородку некоторой части жидкой фазы; в) осветление жидкостей – очистка от содержащегося в них небольшого количества тонких взвесей. Осадки, получаемые при фильтровании, бывают несжимаемые (их пористость в процессе фильтрования постоянна) и сжимаемые (пористость уменьшается).

В случае несжимаемых осадков (например, частиц песка, кристаллов карбоната кальция) поток жидкости через фильтровальную перегородку ламинарен и скорость фильтрования пропорциональна перепаду давления и высоте слоя осадка. В случае сжимаемых осадков (например, гидроокисей металлов) эта зависимость более сложна и индивидуальна для каждой суспензии. Сжатие осадка приводит к увеличению гидравлического сопротивления и уменьшению скорости фильтрования. Для предотвращения сжатия к тонкодисперсным суспензиям добавляют коагулянты и флокулянты, способствующие агрегированию мелких частиц и повышению пористости осадка.

Фильтрование – эффективный метод разделения жидких неоднородных систем, широко применяемый в лабораторных и промышленных условиях (в химической, пищевой, нефтеперерабатывающей, горнорудной и др. областях промышленности).

Фильтрование используется также для газов очистки.

^

Фильтровальная перегородка представляет собой существенную часть фильтра и от правильного выбора ее во многом зависят производительность фильтровального оборудования и чистота получаемого фильтрата. Предварительный выбор фильтровальной перегородки основывается на сопоставлении свойств разделяемой суспензии и характеристик различных перегородок. Правильно выбранная фильтровальная перегородка должна иметь поры по возможности большого размера, что уменьшает ее гидравлическое сопротивление. Однако размер пор не должен превышать некоторого значения, обеспечивающего хорошую задерживающую способность перегородки по отношению к твердым частицам суспензии и получение фильтрата необходимой чистоты.

Фильтровальные перегородки должны обладать хорошей задерживающей способностью, незначительным гидравлическим сопротивлением, физико-механической прочностью, химической стойкостью, большой пористостью и равномерным распределением пор по размерам, сохранять проницаемость при многократном фильтровании, легко регенерироваться, а при фильтровании с закупориванием пор — быть достаточно «грязеемкими». Основные фильтрационные характеристики: вид материала, водопроницаемость, воздухопроводность, пористость, прочность, рабочее давление, масса 1 м ² , линейные размеры.

По принципу действия различают поверхностные и глубинные фильтровальные перегородки. Поверхностные перегородки отличаются тем, что твердые частицы суспензии при ее разделении в основном задерживаются на их поверхности, не проникая в поры. Глубинные перегородки, которые используются преимущественно для осветления жидкостей, содержащих твердые частицы в небольшой концентрации, характеризуются тем, что частицы суспензии в процессе ее разделения проникают в их поры и задерживаются там.

Фильтровальные перегородки могут быть классифицированы по материалам, из которых они изготовлены.

По структуре фильтровальные перегородки подразделяются на гибкие и негибкие

Гибкие фильтровальные перегородки особенно пригодны для работы с химически агрессивными жидкостями, при повышенной температуре и в условиях значительных механических напряжений. Тканые фильтровальные перегородки изготавливают из натуральных (хлопок, шерсть, шелк), искусственных (ацетаты целлюлозы, вискоза), синтетических

(полиакрилонитрил, полиамиды, поливинилхлорид, полиэфиры и др.), силикатных (асбест, стекло) и металлических (W, Mo, сплавы и т. д.) волокон и нитей.

Нетканые фильтровальные перегородки вырабатывают из тех же волокон (или их смесей), что и тканые перегородки, иглопробивным либо клеевым методами или формованием из расплавов. Нетканые фильтровальные перегородки превосходят тканые по грязеемкости, пористости, задерживающей способности (за счет извилистости пор), проницаемости, но существенно уступают им по механической прочности, регенерируемости и условиям съема осадка. К нетканым фильтровальным перегородкам близки по свойствам перегородки одноразового пользования — фильтровальные бумаги (непроклеенные бумаги из хлопчатобумажного волокна, зольность которых не превышает 0,8) и картон, отличающиеся дешевизной и доступностью.

Негибкие фильтровальные перегородки могут быть:

1. жесткими;

2. нежесткими.

Жесткие фильтровальные перегородки (керамика и металлокерамика, пористые пластмассы и металлы и др.) выпускаются в виде цилиндров (патронов), плит, листов толщиной 0,2-50 мм и тончайших нитей и отличаются постоянством структуры при изменении давления, хорошей задерживающей способностью, грязеемкостью (от незначительной — керамика, до повышенной — пластмассовые патроны), эффективностью регенерации 70-100% (за исключением трудно регенерируемой керамики и нерегенерируемых патронов одноразового пользования).

Нежесткие фильтровальные перегородки бывают:

1. намывными (наиболее распространены);

2. насыпными (слои из песка, гравия, кокса, каменного угля и т. п. с толщиной загрузки до 1 м; регенерируются обратным током фильтрата).

Намывные фильтровальные перегородки – инертные, тонкозернистые или волокнистые слои фильтровальных вспомогательных веществ (ФВВ), образующих при осветлительном фильтровании малоконцентрированных суспензий пористый осадок. ФВВ добавляют в суспензию, предварительно наносят на фильтровальную перегородку или комбинируют оба способа. Материалами для ФВВ служат, как правило, подвергнутые термообработке, размолу и классификации по сортам диатомит, перлит, угли, целлюлоза, а также древесная мука, отбеливающие земли (глины), глинозем, отходы производств волокнистых материалов.

Слой ФВВ обладает хорошими проницаемостью и задерживающей способностью, может предотвращать забивку пор фильтровальной перегородки, обеспечивает получение качественного фильтрата в начале фильтрования. Слой намывают путем многократной циркуляции через фильтр суспензии ФВВ в чистом фильтрате или близкой по свойствам жидкости. Свойства слоя можно регулировать изменением концентрации ФВВ: чем она ниже, тем меньше пористость и выше задерживающая способность. Эффективно также смешение различных ФВВ и их разных сортов.

Намывные слои бывают одноразовыми и обновляемыми. В последнем случае, если при фильтровании происходят интенсивное закупоривание пор намывного слоя и образование на нем слоя осадка, ФВВ добавляют в суспензию. В результате увеличиваются пористость и проницаемость, а также улучшаются реологические свойства осадка. При этом дисперсность и количество ФВВ выбирают близкими соответствующим параметрам механических примесей.

^

Фильтр (франц. filtre, от позднелат. filtrum, буквально – войлок) — аппарат, в котором с помощью фильтровальной перегородки осуществляется разделение, сгущение или осветление неоднородных систем, содержащих твёрдую и жидкую (газообразную) фазы. Кроме того, фильтром называются устройства и аппараты для очистки растворов от минеральных солей, разделения на фракции полимерных ионов и т.д. с помощью ионитов, а также устройства, пропускающие или задерживающие звуковые или электромагнитные волны определённых частот.

В зависимости от вида неоднородной системы различают:

• жидкостные фильтры (предназначены для фильтрования суспензий);

• газовые фильтры (для разделения аэрозолей и газов очистки).

Простейший фильтр – сосуд, разделённый на две части фильтровальной перегородкой. Между частями фильтра создаётся разность давлений, под действием которой жидкость проходит через перегородку, задерживающую твёрдые частицы.

Промышленные фильтры разделяются по режиму работы на фильтры:

• периодического действия;

• непрерывного действия,

а по величине рабочего давления на:

• вакуум-фильтры;

• фильтры, работающие под давлением.

Вакуумные фильтры

Периодического действия

Непрерывного действия

Нутч-фильтры открытые

Ленточные

Барабанные

Дисковые

Карусельные

Ленточные

Фильтры, работающие под давлением

Периодического действия

Непрерывного действия

Фильтр-прессы

Нутч-фильтры закрытые

Мешочные

Патронные

Барабанные

Дисковые

Жидкостные фильтры по принципу действия подразделяются на две основные группы:

Фильтры, принадлежащие к каждой из этих групп, различаются по способу создания в них разности давлений (работающие под вакуумом или под избыточным давлением), по геометрии фильтрующей поверхности (плоская или криволинейная), по типу применяемых фильтровальных перегородок. В фильтре периодического действия на всей поверхности фильтровальной перегородки поочерёдно осуществляются поступление суспензии и образование осадка (фильтрование), обезвоживание, промывка и удаление осадка, регенерация фильтровальной перегородки. В фильтрах непрерывного действия указанные операции проходят непрерывно, единовременно и независимо одна от другой в каждой соответствующей зоне фильтра.

^

Отстаивание, медленное расслоение жидкой дисперсной системы (суспензии, эмульсии, пены) на составляющие её фазы: дисперсионную среду и диспергированное вещество (дисперсную фазу), происходящее под действием силы тяжести. В процессе отстаивания частицы дисперсной фазы оседают или всплывают, скапливаясь соответственно у дна сосуда или у поверхности жидкости. Концентрированный слой из отдельных капелек у поверхности, возникший при отстаивании, называют сливками. Частицы суспензии или капли эмульсии, скопившиеся у дна, образуют осадок. Накопление осадка или сливок определяется закономерностями седиментации (оседания).

Отстаивание высокодисперсных систем часто сопровождается укрупнением частиц в результате коагуляции или флокуляции. Структура осадка зависит от физических характеристик дисперсной системы и условий отстаивания. Он бывает плотным при отстаивании грубодисперсных систем. Полидисперсные суспензии тонко измельченных лиофильных продуктов дают рыхлые гелеобразные осадки.

Отстаивание — распространённый способ очистки жидкостей от грубодисперсных механических примесей. Его используют при подготовке воды для технологических и бытовых нужд, обработке канализационных стоков, обезвоживании и обессоливании сырой нефти, во многих процессах химической технологии. Оно является важным этапом в естественном самоочищении природных и искусственных водоёмов. Отстаивание применяется также для выделения диспергированных в жидких средах различных продуктов промышленного производства или природного происхождения.

Отстаивание является более дешевым процессом, чем другие процессы разделения неоднородных систем, например фильтрование. Отстаивание используют в качестве первичного процесса разделения, проведение которого часто позволяет ускорить (при прочих равных условиях) фильтрование или центрифугирование суспензий.

Отстаивание проводят в аппаратах, называемых отстойниками, или сгустителями. Различают аппараты периодического, непрерывного и полунепрерывного действия, причем непрерывно действующие отстойники, в свою очередь, делятся на одноярусные, двухъярусные и многоярусные.

Периодически действующие отстойники представляют собой низкие бассейны без перемешивающих устройств. Такой отстойник заполняется суспензией, которая остается в состоянии покоя в течение определенного времени, необходимого для оседания твердых частиц на дно аппарата. После

этого слой осветленной жидкости декантируют, т. е. сливают через сифонную трубку или краны, расположенные выше уровня осевшего осадка. Последний, обычно представляющий собой подвижную текучую густую жидкую массу — шлам, выгружают вручную через верх аппарата или удаляют через нижний спусковой кран.

Размеры и форма аппаратов периодического действия зависят от концентрации диспергированной фазы и размеров ее частиц. Чем крупнее частицы и чем больше их плотность, тем меньший диаметр может иметь аппарат. Скорость отстаивания существенно зависит от температуры, с изменением которой изменяется вязкость жидкости, причем скорость осаждения обратно пропорциональна вязкости, а последняя уменьшается с увеличением температуры.

Для отстаивания небольших количеств жидкости применяют отстойники в виде цилиндрических вертикально установленных резервуаров с коническим днищем, имеющим кран или люк для разгрузки осадка и несколько кранов для слива жидкости, установленных на корпусе на разной высоте.

Для отстаивания значительных количеств жидкости, например для очистки сточных вод, используют бетонные бассейны больших размеров или несколько последовательно соединенных резервуаров, работающих полунепрерывным способом.

^

2.1.1. Центрифуги автоматические горизонтальные с ножевой выгрузкой осадка.

^

Автоматические горизонтальные центрифуги – это машины периодического действия с ножевым съемом осадка и автоматическим управлением всеми операциями. Они могут быть использованы для разделения суспензий в широком диапазоне дисперсностей и концентраций твердой фазы.

Автоматическое управление центрифугой позволяет осуществлять действия всех рабочих органов в автоматическом режиме пооперационно, согласно рабочему циклу машины. Цикл технологических операций, заданных программой автоматического режима, повторяется периодически при непрерывном вращении ротора.

В зависимости от технологического назначения выпускаются автоматические центрифуги типов ФГН и ОГН – фильтрующие и отстойные горизонтальные с ножевым слоем осадка. Фильтрующие центрифуги получили большее распространение, они предназначены для разделения суспензий, у которых твердая фаза имеет кристаллическую или зернистую структуру с размером зерна 30-150 мкм.

Отстойные центрифуги применяются реже, они предназначены для разделения средне- и мелкозернистых (размер зерна 5-40 мкм.) труднофильтрующихся суспензий в тех случаях, когда допустимо высокое содержание жидкой фазы в полученном осадке и когда использование фильтрующих поверхностей невозможно.

При диаметре ротора до 1600 мм включительно его располагают консольно. При большем диаметре ротора его располагают между двумя опорами (при этом он может быть одинарным или сдвоенным) либо консольно; в последнем случае, как правило, применяют поворотные крышки (рис.2.).

Рис. 2. Принципиальные схемы центрифуг:

• а – с расположением ротора между опорами;
• б – сдвоенных;
• в – с консольным расположением ротора.

Принцип действия автоматической фильтрующей центрифуги с расположением ротора между опорами (рис. 3.)

Рис.3. Схема центрифуги с расположением ротора между опорами:

1 – разгрузочный желоб (бункер); 2 – механизм среза осадка (нож); 3 – станина (кожух); 4 – ротор; 5 – привод; 6 – регулятор загрузки; 7-9 – клапаны загрузки, регенерации, промывки; 10 – труба промывки; 11 – питатель; 12 – блок электрогидравлических золотников; 13 – станция управления; 14 – пульт управления; 15 – маслонасосная станция; 16 – виброизолирующее устройство; 17 – гибкие связи (сильфоны и т.п.);

^

Суспензия поступает в ротор 4 через загрузочный клапан 7 и питатель 11 . Загрузка продукта регулируется с помощью регулятора 6 , позволяющего производить как однократную, так и многократную загрузку, до получения необходимой толщины слоя осадка в роторе.

После загрузки ротора происходит отжим – удаление из осадка жидкой фазы, а затем промывка осадка жидкостью, поступающей через промывной клапан 9 и промывную трубу 10 . По окончанию промывки повторяется

^

Фильтрат, промывная жидкость и жидкости регенерации отводятся из центрифуги раздельно, через разделительный клапан 18 .

Длительность операции отжима, промывки и регенерации контролируется с помощью реле времени, установленного на станции автоматического управления 13 .

^

Обрабатываемая суспензия через загрузочный клапан и трубу питания поступает в ротор центрифуги, где под действием центробежного поля происходит отстаивание суспензии – разделение твердой и жидкой фаз.

В зависимости от способа отвода жидкой фазы из ротора различают центрифуги с переливом фугата через борт и без перелива. В центрифугах первого типа фугат удаляется из корпуса центрифуги через отводящий штуцер в нижней части корпуса. При заполнении ротора осадком загрузка центрифуги прекращается, производится отсос оставшегося слоя жидкости и выгрузка осадка с помощью механизма среза.

В центрифугах без перелива загрузка прекращается после заполнения ротора суспензией, уровень которой контролируется регулятором уровня слоя. Оставшаяся над осадком жидкость отводится из ротора с помощью трубы отсоса. Осадок выгружается механизмом среза через разгрузочный бункер центрифуги.

Центрифуги типа ФГН и ОГН широко используются в химической промышленности для обработки суспензий, содержащих преимущественно растворимые кристаллы твердой фазы: хлориды калия и натрия, сульфат меди, карбонат аммония и др.

^

К достоинствам центрифуг ФГН и ОГН относятся простота конструкции, широкий диапазон габаритных размеров, автоматическое управление, возможность обработки суспензий в широком диапазоне концентраций твердой фазы и размеров частиц, высокое качество промывки твердой фазы (на центрифугах ФГН), получение осветленной жидкой фазы.

Эти машины удобны в обслуживании и благодаря герметичности конструкции могут работать во взрывоопасных помещениях класса В-Iа, В-IIа, а также в помещениях с повышенной влажностью.

К недостаткам центрифуг этого типа относятся невозможность обработки в ряде случаев суспензий с нерастворимой твердой фазой, измельчение кристаллов при срезе ножом (такие центрифуги непригодны для сахарной промышленности); периодичность процесса, не всегда позволяющая включать машины в автоматические и особенно в непрерывнодействующие технологические линии; неравномерное использование при различных операциях мощности электродвигателя, тяжеловесность машин и связанная с этим необходимость установки их на мощных виброизоляционных постаментах или фундаментах; неспособность к самобалансировке при загрузке, часто приводящая к возникновению сильных вибраций.

^

В последнее время внимание конструкторов было направлено на повышение степени унификации автоматических центрифуг. Наряду с созданием базовых моделей разрабатываются и осваиваются конструкции машин специального назначения, в которых учтены специфические свойства суспензий. Модификации машин специального назначения разработаны на основе базовых моделей и отличаются материалами, из которых выполнены основные узлы, конфигурацией ротора, степенью герметизации, категорией взрывобезопасности и т.д. Основные параметры автоматических центрифуг типа ФГН и ОГН приведены в табл. 3.

Таблица 3. Техническая характеристика автоматических горизонтальных центрифуг

^

В данном разделе рассмотрены конструкции центрифуг типа ФГН и ОГН:

1. ФГН-63;

2. ФГН-125;

3. ФГН-180 и ОГН-180;

4. ФГН-200.

Остановимся на рассмотрении конструкции центрифуги типа ФГН-180 и ФГН-200. Конструкции остальных типов центрифуг, приведенных выше, рассмотрены в разработанном электронном методическом пособии.

^

Модификации и исполнения центрифуг этого типа различаются только материалом, из которого изготовлены основные узлы, и конструкцией ротора; в зависимости от последней центрифуги делятся на фильтрующие (ФГН-1801К.-02, ФГН-1801К-04) и от

стойные (ОГН-1801К-02), снабженные механизмом отсоса жид

кости.

Машины выпускают в обычном (негерметизированном) ис

полнении. Узлы и детали центрифуг ФГН-1801К-02 и ОГН-1801К-02, соприкасающиеся с обрабатываемым продуктом, выполнены из стали 12Х18Н10Т, а центрифуги ФГН-1801К-04 — из стали 10Х17Н12М2Т. остальные детали и узлы — из углеродистых сталей и чугуна. Внутренняя поверх

ность станины футерована тонколистовой сталью 12Х18Н10Т или 10Х17Н13МЗТ, в зависимости от исполнения машины. В качестве фильтрующей основы в роторе центрифуг применя

ют фильтровальные сетки (ГОСТ 3187—76) и подкладные сет

ки (ГОСТ 3826—82).

^

жены направляющие 9 и 10 рамы ножа и механизма среза, гидроцилиндр 12 со штоком для подъема рамы, труба промыв

^

ная заслонка 11 , препятствующая выбросу наружу брызг сус

пензии, промышленных вод и осадка.

Рис. 4. Центрифуга ФГН-180:

1, 7 – нижняя и верхняя части станины; 2, 4 – люки; 3 – разделительный клапан; 5 – вибратор; 6 – регулятор уровня загрузки; 8 – труба промывки; 9 – направляющие; 10 – механизм среза осадка; 11 – шиберная заслонка; 12 – гидроцилиндр; 13 – конечный выключатель; 14 – питающее устройство; 15, 17 – корпус и крышка подшипника; 16 – роликоподшипники; 18 – уплотнение; 19 – разгрузочный бункер; 20 – указатель хода масла; 21, 22 – лючки; 23 – штуцер; 24 – блок электрогидравлических золотников; 25 – температурное реле; 26 – ротор.

^

лических золотников 24. Фильтрат и промывные воды отводятся через разделительный клапан 3 на левой боковой стенке.

Коренные подшипники центрифуги конструктивно отличают

^

установлены температурные ре

^

Рама ножа механизма среза совершает возвратно-поступательное движение по двум вертикальным цилиндрическим на

^

Центрифуги ФГН-200:

Центрифуги этого типа пришли на смену центрифугам ФГН-180. Выпуск их налажен серийно в двух исполнениях: ФГН-2001К-01 (без стали 12Х18Н10Т) и ФГН-2001К-02 (из ста

ли 10Х17Н13МЗТ).

Центрифуги характеризуются более высоким, чем предыду

щие, фактором разделения, большей разовой загрузкой ротора, увеличенной мощностью приводного электродвигателя и друга-ми улучшенными показателями.

Центрифуга ФГН-2001К-01 (базовая модель) — машина обыч

ного (негерметизированного) исполнения, ротор диаметром 2000 мм, расположен между опорами. Материал ротора и ко

жуха (станины) — нержавеющая сталь 12Х18Н10Т. Центрифуга ФГН-2001К-02 отличается от базовой модели только материа

лом ротора и кожуха (станины), которые изготовляют из стали 10Х17Н12МЗТ.

Центрифуга ОГН-2003К-01 — отстойная, изготовляется на базе центрифуги ФГН-2001К-01 в герметизированном исполнении в взрывозащищенным электрооборудованием. Предназначена (ля работы во взрывоопасных помещениях класса В-1а и со взрывоопасными смесями категорий 1, 2, 3 и групп Т1, Т2, ТЗ, I также в помещениях класса В-IIа. Ротор и кожух изготовля

ют из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Рассчитана на работу под избыточным давлением инертного газа в кожухе 0,005 МПа.

По назначению, устройству и принципу действия машины ФГН-200 аналогичны центрифугам ФГН-180, но отличаются от них конструктивным решением ряда узлов: станина — сварная, Облегченной конструкции, разгрузочный бункер (рис. 5) снабжен вибратором 2, улучшающим условия выгрузки осадка; главный вал 1 расположен в двух ролико-сферических подшип

никах, монтируемых на закрепительных втулках, что облегчает им снятие и установку на вал; усовершенствованы лабиринтные уплотнения главного вала и т. д. Привод и торможение центрифуги осуществляются с помощью электродвигателя, пуско-тормозной гидромуфты и клиноременной передачи, что позволило отказаться от применявшегося ранее ленточного тормоза.

Маслостанция выполнена в виде самостоятельного агрегата, что исключает попадание в масляную ванну фильтрата, проникающего через лабиринтные уплотнения между валом и станиной.

Рис. 5. Центрифуга ФГН-2001К-01:

1 – главный вал; 2 – вибратор; 3 – бункер; 4 – ленточный тормоз.

^

2.1.2.1. Общие сведения и принцип действия.

Фильтрующие горизонтальные центрифуги с пульсирующей выгрузкой осадка (ФГП) по технико-экономическим показателям, энерго- и металлоемкости значительно превосходят автоматические центрифуги периодического действия, более компактны и просты в обслуживании. Центрифуги этого типа предназначены главным образом для разделения хорошо фильтрующихся концентрированных суспензий, содержащих более 20% (об.) крупно и среднекристаллической, преимущественно растворимой твердой фазы (с преобладанием частиц размером более 100 мкм).

Оптимальная концентрация твердой фазы в суспензии, поступающей в центрифугу, 40-50%. Ввиду повышенного содержания твердой фазы в фильтрате его целесообразно возвращать в технологический процесс или дополнительно осветлять.

Центрифуги с пульсирующей выгрузкой применяют также для разделения суспензий со среднеабразивной твердой фазой, состоящей в основном из кристаллических продуктов (сульфа

та аммония, сульфата меди, медного купороса, поваренной со

ли, нитрата натрия, поташа, карбамида, алюминиевых квасцов, глауберовой соли), коротковолокнистых материалов (ацетил- и этилцеллюлозы, нитроцеллюлозы) и аморфных продуктов. Эти центрифуги не могут быть использованы для обработки продуктов, твердая фаза которых состоит из кристаллов пла

стинчатой формы, поскольку в таких случаях невозможна пе

редача осевого давления поршнем.

К достоинствам центрифуг с пульсирующей выгрузкой осадка относятся непрерывность технологического процесса разделения суспензий, возможность промывки осадка, высокая степень осушки, большая производительность, возможность включения в автоматические или непрерывнодействующие тех

нологические линии. Осадок измельчается в них меньше, чем при ножевом съеме: измельчается лишь та его часть, которая непо

средственно прилегает к ситу ротора.

Конструктивной особенностью центрифуг типа ФГП являет

ся горизонтальное расположение ротора и выгрузка осадка пульсирующим поршнем (толкателем).

Максимальное значение хода толкателя обычно составляет 1/10 длины ротора. Центри

фуги различаются диаметром, длиной, числом каскадов ротора и расположением его на валу (консольное или между опорами).

Ротор может быть однокаскадным (одноступенчатым) или многокаскадным (многоступенчатым).

В последнем случае он состоит из ряда сравнительно коротких обечаек, расположен

ных телескопически: отдельные каскады (ступени) ротора, со

вершая возвратно-поступательное движение в осевом направле

нии, служат толкателями для других ступеней. Специальный толкатель удаляет осадок только из первой ступени. При чет

ном числе каскадов рабочими ходами машины являются пря

мой и обратный ходы толкателя; при однокаскадном роторе обратный ход толкателя совершается вхолостую. С увеличени

ем числа каскадов ротора повышается производительность центрифуги, снижается влажность осадка и уменьшается рас

ход энергии на его выталкивание.

Каскадность ротора определяется свойствами обрабатывае

мого продукта. Отечественная промышленность выпускает двух- и четырехкаскадные центрифуги с пульсирующей выгруз

кой осадка. Наибольшее распространение получили двухкаскадные машины, однокаскадные как менее экономичные, в настоящее время не изготовляются. Центрифуги данного типа выпускают только в обычном исполнении. Все машины (кроме машин со сдвоенным ротором) комплектуют виброизолирующи

ми устройствами.

Основными узлами центрифуги (рис. 6) являются станина, кожух, ротор, главный вал, толкатель, силовой гидроцилиндр и маслоустановка. Центрифуга приводится во вращение инди

^

шипниках. Внутри ротора расположен толкатель 4, который, вращаясь с ротором, одновременно воспринимает пульсацию от гидроцилиндра 6, управляемого маслоустаповкой.

При работе центрифуги суспензия по питающей трубе 1 и приемному конусу 3 подается в ротор. Проходя конус, суспен

зия постепенно приобретает скорость, почти равную скорости вращающегося ротора. Из широкого конца конуса через прое

мы между опорными стояками днища ротора она выбрасыва

ется на сито между толкателем и уравнительным кольцом. Фильтрат проходит через сито ротора и выводится из кожуха. Слой осадка, образовавшийся на поверхности сит ротора, при движении толкателя вперед перемещается на величину его хо

да. При обратном движении толкателя новая порция суспензии поступает на освободившийся участок сит, заполняя его осад

ком. Таким образом, толкатель, совершая пульсирующее дви

жение, постепенно перемещает осадок вдоль ротора и произво

дит выгрузку его небольшими порциями в приемник.

Рис. 6. Конструктивная схема центрифуг типа ФГП:

^

Во время движения осадка к передней части ротора жидкость непрерывно отжимается. При промывке осадка струя жидкости подается в ротор перед регулировочным кольцом.

^

Техническая характеристика центрифуг типа ФГП приведена в табл. 4.

Таблица 4. Техническая характеристика центрифуг с пульсирующей выгрузкой осадка.

^

В данном разделе рассмотрены конструкции центрифуг типа ФГП:

1. 1/2 ФГП-40;

2. 1/2 ФГП-80;

3. 1/2 ФГП-120;

4. 2/2 ФГП-1201К-01;

5. 1/2 ФГП-145.

Остановимся на рассмотрении конструкции центрифуги типа 1/2 ФГП-40 и 1/2 ФГП-80. Конструкции остальных типов центрифуг, приведенных выше, рассмотрены в разработанном электронном методическом пособии.

Центрифуги 12 ФГП-40:

Эти центрифуги — наименьшие по размерам из всех пульсиру

ющих центрифуг (ГОСТ 6078—80).

Ввиду сравнительно не

большой производительности (0,5—1 т/ч) при разделении хорошо фильтрующихся суспензии с кристаллической твердой фазой их широко применяют в малотоннажных производствах различных отраслей промышленности, в опытно-промышленных цехах, на поточных линиях и в лабораторных установках. Малые габари

ты и наличие виброизолирующего устройства позволяют уста

навливать эти центрифуги непосредственно в помещениях ла

бораторий.

Основными узлами центрифуги (рис. 7) являются станина, кожух, ротор, главный вал, маслоустановка.

Рис. 7. Центрифуга 1/2 ФГП-401К-01:

1 – станина; 2 – поршень; 3 – стакан гидроцилиндра; 4 – шток толкателя; 5 – полый вал; 6 – узел главного вала; 7 – уплотнение кожуха; 8, 16 – наружная и внутренние обечайки ротора; 9 – уравнительное кольцо; 10 – кожух центрифуги; 11, 14 – трубы подачи суспензии и промывки; 12 – люк; 13 – приемник сухого остатка; 15 – приемный конус; 17, 19 – диски защитный и толкателя; 18 – опорное кольцо; 20, 21 – штуцеры отвода утечек и газов; 22 – маслоустановка; 23 – торцовая муфта; 24 – электродвигатель; 25 – кран подвода промывной жидкости.

^

ра, на втором — стакан гидроцилиндра 3, внутри которого на

ходится поршень 2 с золотниковым переключателем подачи масла в полости гидроцилиндра.

^

положном — поршень 2 гидроцилиндра. Внутренняя обечайка представляет собой первый, а наружная — второй каскады ро

тора. Внутрь обечаек вмонтированы колосниковые (шпальтовые) щелевидные сита с номинальным размером щелей 0,3 мм.

^

ходящийся на его ситах, наталкиваясь на опорные кольца дис

ка, двигается вперед. При обратном

движении каскада он пе

ремещает своим торцом осадок вперед по ситам второго кас

када.

^

ное кольцо 9, способствующее формированию осадка в роторе и позволяющее определить толщину слоя.

^

ного вала. К переднему фланцу кожуха прикреплен приемник сухого осадка 13. Внутри кожух разделен вертикальными пере

городками, препятствующими смешению фильтрата и промыв

ных вод. В нижней его части имеется прямоугольный штуцер, позволяющий осуществлять раздельный отвод из кожуха филь

^

ная жидкость подается в нее с помощью крана и штуцера промывки 25.

Нижняя часть приемника сухого осадка оборудована пря

моугольным штуцером для вывода осушенного осадка из цен

трифуги. Перегородка, отделяющая кожух от приемника, име

ет лабиринт, препятствующий прониканию жидкости в зону су

^

ка. В передней части приемника находится шарнирно закреп

ленный люк 12 для наблюдения за центрифугой при ее обслу

живании.

Масло подается в гидроцилиндр центрифуги от маслонасосной установки 22 по трубопроводу через торцовую муфту 23. Резервуаром для масла служит внутренняя полость станины. В ней же размещен холодильник масла. Из гидроцилиндра от

работанное масло сбрасывается в станину по зазору между внутренней поверхностью приводного шкива и наружной по

^

Центрифуги 1/2 ФГП-80:

Двухкаскадные консольные центрифуги типа 1/2 ФГЛ-80 (диаметр первого каскада ротора 800 мм) по назначению и принципу действия (рис. 8) аналогичны описанным ранее центрифугам с пульсирующей выгрузкой. Применяются в среднетоннажных производствах.

Рис. 8. Центрифуга 1/2 ФГП-801К-01:

^

По конструктивному решению большинства узлов эти центрифуг подобно узлам центрифуг 1/2 ФГП-40. Несколько иную форму и конструкцию имеют станина 4 и гидроцилиндр 5. Конструктивно отличны лабиринтные уплотнении 3 и 1 между гидроцилиндром и станиной, а также между станиной и кожухом. Главный вал вращается в подшипниках 2, вмонтированных непосредственно в станину. Маслоустановка, гидроцилиндр и привод закрыты общим кожухом 6. Передняя крышка 7 кожуха центрифуги выполнена из двух шарнирам закрепленных половин.

Центрифуга 1/2 ФГП-809К-05 комплектуется взрывобезопасным электрооборудованием; конструкция центрифуги исключает искрообразование; в ней предусмотрена дополнительная обмывка полостей ротора и кожуха. Предназначена для обработки продуктов, требующих тщательной отмывки от них ротора и кожуха. В остальном центрифуга 1/2 ФГП-809К-05 аналогична центрифугам типоразмера 1/2 ФГП-80 других исполнении

В центрифуге 1/2 ФГП-809Т-01 (в титановом исполнении), как и в центрифуге 1/2 ФГП-809К-05, предусмотрена дополнительная обмывка ротора и кожуха; кроме того, она снабжена гидрозатвором, устанавливаемым между задним днищем ротора и кожухом. Это исключает выход паров и газов из кожуха во время работы центрифуги. Электродвигатели привода центрифуги и маслонасоса имеют взрывобезопасное исполнение.

^

2.1.3.1. Общие сведения и принцип действия.

Общий конструктивный признак центрифуг типа ОГШ – горизонтальное расположение оси неперфорированного конического или цилиндроконического ротора с соосно-расположенным внутри него шнеком. Ротор и шнек (рис. 9) вращаются в одном направлении, но с различными скоростями, так что образующийся осадок перемещается шнеком вдоль ротора. Ротор установлен на двух опорах и приводится во вращение электродвигателем через клиноременную передачу; шнек приводится во вращение от ротора через планетарный редуктор. Ротор закрыт кожухом, имеющим внизу штуцеры для отвода осадка и фугата.

Рис. 9. Схема центрифуги типа ОГШ:

1 – защитное устройство редуктора; 2, 5 – окна выгрузки осадка и слива фугата; 3 – кожух; 4 – питающая труба; 6, 11 – опоры; 7, 10 – штуцеры отвода фугата и выгрузки осадка; 8 – шнек; 9 – ротор; 12 – планетарный редуктор.

Суспензия подается по питающей трубе во внутреннюю полость шнека, откуда через окна обечайки шнека поступает в ротор. Под действием центробежной силы происходит ее разделение, и на стенках ротора осаждаются частицы твердой фазы. Осадок транспортируется шнеком к выгрузочным окнам, расположенным в узкой части ротора. Осветленная жидкость течет в противоположную сторону, к сливным окнам, перели

вается через сливной порог и выбрасывается из ротора в ко

жух. Диаметр сливного

порога можно регулировать с помощью сменных заслонок или поворотных шайб. Скорость вращения изменяют путем смены приводных шкивов.

Центрифуга обычно снабжена защитным устройством, кото

рое отключает ее при перегрузке, одновременно включая све

товой или звуковой сигнал. В некоторых случаях центрифуги комплектуют трубой для подачи промывной жидкости, однако поскольку промывка осадка в центрифугах рассматриваемого типа малоэффективна, ее обычно заменяют репульпацией вы

гружаемого осадка.

Технологический режим в центрифугах ОГШ регулируют, изменяя скорость подачи суспензии, частоту вращения ротора, диаметр сливного порога. Степень осветления фугата можно повысить, уменьшив диаметр сливного порога (увеличив длину зоны осаждения) и увеличив частоту вращения ротора, а сте

пень просушки (влажность) осадка — увеличив диаметр слив

ного порога (т. е. длину зоны сушки) и частоту вращения ро

тора.

Центрифуги ОГШ предназначены для разделения суспензий с концентрацией твердой фазы от 1 до 40% (об.) при круп

ности частиц свыше 5 мкм и разности плотностей твердой и жидкой фаз более 0,2 кг/дм ³ , а также для гидравлической классификации суспензий по крупности твердых частиц. Клас

сифицировать тяжелые материалы (различие плотностей более 2 кг/дм ³ ) можно по граничному размеру частиц, равному 2 мкм.

В зависимости от технологического назначения центрифуги ОГШ условно подразделяют на три группы: осветляющие и классифицирующие, универсальные, обезвоживающие.

^

наковое конструктивное исполнение и отличаются только на

значением (кроме прямоточных осветляющих специальной кон

струкции).

Осветляющие центрифуги предназначены для очи

стки низкоконцентрированных суспензий с высокодисперсной: твердой фазой. Производительность по осадку и его влажность обычно не регламентируются. При очень высоких требованиях к чистоте фугата для разделения суспензий применяют тарель

чатые сепараторы и трубчатые центрифуги. В этом случае осветляющие центрифуги могут быть использованы как клас

сификаторы для предварительной очистки суспензий от частиц, размером более 5 мкм, а также для уменьшения концентрации твердой фазы в суспензии. Эта группа машин характеризуется высоким фактором разделения (более 2500), отношением длины ротора к его диаметру более 3 и высокой производительностью по суспензии.

Универсальные центрифуги

^

ния высококонцентрированных грубодисперсных суспензий. Для этих машин характерна высокая производительность по осадку и сравнительно небольшая его влажность. Фактор разделения составляет менее 2000, отношение длины ротора к его диаметру — не более 2. В обезвоживающих центрифугах осадок иногда промывают.

Всем центрифугам типа ОГШ присущи следующие достоин

ства: высокая производительность при малых габаритах и не

прерывность технологического процесса; отсутствие фильтрую

щего элемента, подверженного быстрому износу или забива

нию (благодаря этому машины надежны в работе и позво

ляют получать продукт постоянного качества); пригодность для обработки очень тонких суспензий различной концентрации; возможность изменять концентрацию суспензии во время ра

боты; простота обслуживания.

К недостаткам машин следует отнести невысокую степень обезвоживания осадка; невозможность качественной промывки осадка в машине; сравнительно быстрый износ шнека и ротора при обработке абразивных продуктов.

Осадительные центрифуги предназначены в основном для разделения суспензий с нерастворимой твердой фазой и при

меняются для обработки асбестового волокна, бромида алю

миния, кристаллов двухводного гипса, диатомита, углеграфитовой пыли, коллоидов гипса, подсолнечного масла, карбамида, молибденовой кислоты, сульфата натрия, роданистого натрия, каолина, основной углекислой меди, мела, поташа (карбонат калия), крахмала, поливинилхлорида, соды, полистирола в гранулах, сажевой пульпы, горючего сланца, сульфата и фто

рида кальция, диоксида титана, цинка, цианистых золотосодер

жащих соединений, а также других материалов.

Согласно ГОСТ 8459—78, роторы центрифуг ОГШ имеют диаметр 200, 325, 350, 500, 630, 800, 1000 мм.

^

Технические характеристики центрифуг ОГШ приведены в табл. 5.

Таблица 5. Технические характеристики центрифуг типа ОГШ., Продолжение табл. 5.

^

Несмотря на конструктивную однотипность, осадительные шнековые центрифуги имеют довольно разнообразное исполнение, зависящее от их технологического назначения и кинематической схемы. В зависимости от технологического решения машины могут иметь противоточное или прямоточное исполнение.

противоточная схема

пензии, направляемой вправо к сливным окнам, и твердой фа

зы, транспортируемой шнеком влево. Технологический процесс, осуществляемый по противоточнои схеме, имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что поток жидкой фазы, обладая скоростью, противоположной по направлению скорости осевших на роторе твердых частиц, способен в известной мере увлекать их за собой и ухудшать показатели разделения.

^

Однако, несмотря на значительные преимущества, прямо

точные центрифуги имеют и недостатки. В частности, в кон

струкции, показанной на рис. 10. а, возможно, например, засо

рение, сливного барабана шнека частицами, выпадающими из фугата; неизбежно снижение эффективности машины вслед

ствие смешения фугата и суспензии через кольцевую щель между днищем ротора и шнеком.

Рис. 10. Принципиальные схемы прямоточных (а, б) и противоточных (в) шнековых центрифуг:

^ I – суспензия; II – осадок; III – фугат.

Другая прямоточная схема (рис. 10. б) имеет напорное устройство 4 для вывода фугата и боковой патрубок 5 ввода суспензии, причем для восприятия радиальных усилий от дав

ления суспензии напорное устройство снабжено подшипни

ком 3, установленным в барабане шнека. Эта схема также не

совершенна, поскольку сложна в сборке, имеет труднозащищаемый от агрессивных сред подшипник, работающий при полной скорости шнека, и усложненную конструкцию бокового ввода суспензии через карман в ротор.

Таким образом, прямоточные схемы нуждаются в совер

шенствовании, в то время как противоточная схема предельно проста и надежна. Применение прямоточных конструкции оправдано в основном для осветления низкоконцентрированных суспензий с тонкодисперсной твердой фазой или, говоря более широко, — для технологических процессов, где к чистоте фугата предъявляют повышенные требования (очистка промышлен

ных и городских сточных вод, разделение гидроксидов метал

лов, производства полимеров, осветление каустической соды и растительных масел).

В тех случаях, когда требуется большая производительность по осадку, а требования к чистоте фугата не очень жестки, предпочтительна противоточная схема. Четкую границу деления областей применения машин обоих типов установить трудно.

В тех производствах, где недопустима аэрация фугата ввиду склонности его к пенообразованию или повышенному окисле

нию, машины снабжают напорными устройствами, использую

щими кинетическую энергию фугата и выводящими его из ротора под напором в замкнутую емкость. В этом случае цент

рифуга одновременно является своего рода насосом. На рис. 10. б показана такая прямоточная схема, а на рис. 10, в — противоточная. Последняя схема более проста, ибо для подачи суспензии использована обычная питающая труба 6, а напорное устройство 4 установлено в боковом кармане ротора 2 и не нуждается в специальном подшипнике.

Наряду с описанными принципиальными схемами оформления технологического процесса в шнековых осадительных центрифугах существуют модификации машин, в которых предусмотрена подача промывной жидкости в зону сушки осадка или подача флокулянта в зону питания. В первом случае промывная жидкость способствует отделению нежелательных примесей от осадка; во втором – добавка флокулянта способствует конгломерации частиц и более эффективному их осаждению. Такой способ центрифугирования широко применяют при очистке сточных вод.

^

В данном разделе рассмотрены конструкции центрифуг типа ОГШ:

1. ОГШ-20;

2. ОГШ-32;

3. ОГШ-35;

4. ОГШ-50;

5. ОГШ-63;

6. ОГШ-80;

7. ОГШ-100.

Остановимся на рассмотрении конструкции центрифуги типа ОГШ-20 и ОГШ-50. Конструкции остальных типов центрифуг, приведенных выше, рассмотрены в разработанном электронном методическом пособии.

Центрифуга ОГШ-20:

Рис. 11. Центрифуга ОГШ-202К-03:

1 – масленка; 2, 6 – окна слива фугата и выгрузки осадка; 3, 7 – полые цапфы ротора, 4, 8 – левая и правая цапфы шнека; 5, 9 – барабан и опора ротора; 10 – гибкая связь; 11 – питающая труба; 12 – кронштейн питающей трубы; 13 – кожух центрифуги; 14, 18 – подшипники; 15 – шнек; 16 – приемная камера шнека; 17 – загрузочные отверстия; 19 – регулировочное кольцо; 20 – шлицовый вал; 21 – станина; 22 – планетарный редуктор; 23 – кронштейн; 24 – механизм защиты редуктора.

Для лабораторий, опытно-промышленных и промышленных производств выпускают малогабаритные центрифуги ОГШ-20 (внутренним диаметром цилиндрической части ротора 200 мм) в трех исполнениях: ОГШ-202К-03, ОГШ-207К-04, ОГШ-202К-05.

Центрифуга ОГШ-202К-03 изготовляется негерметизированной, со взрывозащищенным электрооборудованием и служит базовой моделью центрифуг данного типа. Она предназначена для осветления низкоконцентрированных — концентрацией не более 10% (об.) — суспензий с высокодисперсной твердой фа

зой, в частности для очистки электролитов от гидроксидов ме

таллов, образующихся при электрохимической обработке изде

лий сложного контура. Детали центрифуги, непосредственно со

прикасающиеся с обрабатываемым продуктом, изготовляют из стали 10Х17Н13МЗТ.

^

ки осадка.

В собранном виде ротор устанавливают на двух шарикопод

шипниковых опорах 9. Внутри ротора расположен двухзаходный шнек, состоящий из ступенчатого сварного полого цилин

дрического барабана и двух витков, приваренных к его наруж

^

щая шлицы, с помощью которых шнек через шлицевый вал 20 соединяется с водилом второй ступени планетарного редуктора 22. Вторая перегородка представляет собой правую полую цапфу 8 шнека.

В средней части шнека имеется камера 16, в которую по питающей трубе ^ в ротор. На цапфы шнека насажены подшипники 14 и 18, опорами которых яв

ляются полые цапфы ротора. Посадка подшипников по наруж

ному и внутреннему диаметрам — скользящая, по второму классу точности.

Подшипник левой цапфы кроме радиальной нагрузки вос

принимает осевую, возникающую при перемещении осадка к разгрузочным окнам. Другой подшипник шнека воспринимает только радиальные нагрузки. Смазка подшипников — конси

стентная, марки ЦИАТИМ-202. В левую опору шнека ее по

дают масленкой, расположенной в ступице крышки планетарно

го редуктора, в правую — через вертикальный канал фланца правой цапфы ротора. Уплотнения подшипников — резиновые манжетные.

^

тора 24. На станине закреплены главные опоры машины. Каж

дая опора состоит из корпуса, шарикоподшипника и двух кры

шек, закрывающих подшипник. Уплотнения — лабиринтные, смазка — консистентная, марки ЦИАТИМ-202.

Через полые цапфы шнека и ротора в приемную камеру шне

ка входит питающая труба. Для обеспечения свободы колеба

ний центрифуги, установленной на резиновых амортизаторах, и исключения передачи вибраций центрифуги питательной ма

гистрали последняя соединена с трубой загрузки гибкой связью — резиновым шлангом 10.

Кожух 13 центрифуги — сварной из листовой стали, с гори

зонтальным разъемом вдоль оси машины, внутри разделен пе

регородками, образующими зоны выгрузки осадка и приема фугата. Места выхода цапф из кожуха защищены круговыми козырьками. Чтобы предотвратить налипание на кожух выгру

жаемого из ротора продукта, в зоне приема осадка над раз

грузочными окнами ротора установлен дугообразный приемный желоб, а на фланце цапфы ротора, между разгрузочными ок

нами, закреплены два скребка, сбрасывающие продукт с жело

ба в течку. Кожух соединен гибкой связью с магистралями от

вода фугата и осадка.

Привод центрифуги осуществляется посредством клиновых ремней от электродвигателя, установленного на станине. Натя

жение ремней регулируется натяжным устройством, которым снабжен двигатель.

Планетарный редуктор передает вращение от ротора шнеку с некоторым уменьшением скорости последнего по сравнению со скоростью ротора. Вследствие этой разницы обеспечивается принудительное перемещение осадка вдоль внутренней поверхности ротора.

^

Центрифуги данного типоразмера до последнего времени вы

пускали двух модификаций: ОГШ-502К-04 открытого исполне

ния общего назначения и ОГШ-501К-06 — открытого исполне

ния для обработки суспензий с абразивной твердой фазой. Витки шнека центрифуги ОГШ-501К-06 наплавлены стеллитом, а окна для выгрузки продукта снабжены специальными втул

ками из силицированного графита, предотвращающими повы

шенный их износ. Центрифуги отличаются лишь углом накло

на образующей конусной части ротора: в машине ОГШ-501К.-06 он составляет 8,5°, в машине ОГШ-502К-04 — 10°.

Конструкции большинства узлов и деталей центрифуг ОГШ-50 аналогичны описанным ранее. К особенностям их сле

дует отнести применение для опор ротора жидкой смазки, по

ступающей от маслонасосной станции. Подшипники шнека заполняются консистентной смазкой с помощью пресс-масле

нок, расположенных в цапфах ротора. Приводной шкив цент

рифуги соединен непосредственно с корпусом планетарного ре

дуктора, что дает некоторые преимущества в обслуживании машин. Внутренняя поверхность обечайки кожуха центрифуги ОГШ-501К-06 в зоне приема осадка облицована резиноткане

выми листами, предохраняющими кожух от износа. Для про

мывки осадка центрифуги снабжены промывной трубой, распо

ложенной внутри питающей трубы.

По требованию потребителя центрифуги могут комплекто

ваться электрооборудованием как обычного, так и взрывозащищенного исполнения.

Отношение рабочей длины ротора LD к его диаметру в центрифугах ОГШ-502К-04 и ОГШ-501К-06 составляет 1,86 при факторе разделения 2190, что обусловливает их применение в качестве обезвоживающих. Центрифугу ОГШ-502К-04 приме

няют в крахмально-паточном, кожевенном и других производ

ствах, а также для очистки сточных вод, центрифугу ОГШ-501К-06 — для классификации суспензии диоксида титана и разделения суспензий с абразивной твердой фазой.

Разработана усовершенствованная базовая модель центри

фуги ОГШ-501К-П с ротором из стали 08Х22Н6Т, укомплекто

ванная редуктором повышенной мощности. Сравнительные ис

пытания центрифуг ОГШ-502К-04 и ОГШ-501К-11 при обработ

ке сырого осадка первичных отстойников на очистных соору

жениях показали, что производительность центрифуги новой модели на 80% выше, чем центрифуги ОГШ-502К-04.

Для оснащения производства каустической соды созданы центрифуги ОГШ-501К-09. Это прямоточная шнековая центрифуга обычного ис

полнения с отношением LD=3,6.

В противоточных осадительных шнековых центрифугах (см. рис. 11) суспензия, поступающая в ротор примерно в середи

не его длины (вблизи перехода от цилиндрической на кониче

скую часть ротора), течет к сливным окнам, расположенным в торцовой стенке ротора у широкого его края, а осевшие части

цы перемещаются шнеком в противоположном направлении. При этом струя суспензии попадает в зону, где осадок уже сформировался, размывает его и уносит с собой часть взмучен

ной твердой фазы.

В прямоточной центрифуге (рис. 12) суспензия вводится в ротор у его широкого края, где еще нет осадка, поэтому взму

чивание осевших частиц твердой фазы не происходит. Вдоль ротора суспензия течет в том же направлении, что и осадок. В зоне перехода цилиндра ротора в конус осветленная жид

кость через специальные сопла, расположенные в цилиндриче

ской части ротора и заглубленные внутрь его на определенную величину, отводится из ротора. Таким образом, степенью за

глубления сопел в ротор устанавливается требуемый уровень (зеркало) слива жидкой фазы.

Рис. 12. Центрифуга ОГШ-501К-09:

1 – планетарный редуктор; 2, 6 – опоры; 3 – кожух; 4 – шнек; 5 – ротор; 7 – труба питания; 8 – сливная масляная труба; 9 – станина; 10 – механизм защиты редуктора; 11 – кожух редуктора.

Шнековая центрифуга прямоточной конструкции позволяет в 1,5—2 раза повысить производительность машины при тех же габаритах за счет интенсификации гидродинамики потока в роторе. Транспортировка частиц твердой фазы вдоль всей длины ротора способствует получению более плотного, и, сле

довательно, менее влажного осадка.

Для обезвоживания и сгущения осадков промышленных и бытовых сточных вод с использованием флокулянтов создана центрифуга ОГШ-501 К-10 (рис. 13).

Отличительными особен

ностями ее конструкции являются удлиненный противоточный ротор, мягкий ввод суспензии в ротор, подача суспензии под зеркало жидкости и наличие трубы для подвода флокулянта.

Рис. 13. Центрифуга ОГШ-501К-10

^

Для эффективного разделения суспензии кроме высокого значения фактора разделения необходимо обеспечить также оптимальную относительную скорость вращения шнека, т. е. в зависимости от свойств продукта необходимо подобрать со

ответствующее передаточное отношение редуктора. Изменять передаточное отношение планетарного редуктора можно путем вращения валика солнечной шестерни, которая при обычной схеме работы редуктора неподвижна. Для вращения валика в центрифуге применен дополнительный привод. Таким образом, имеется возможность выбора оптимальных значений относи

тельной скорости шнека и использования центрифуги на оптимальных режимах.

^

2.1.4.1. Общие сведения.

Фильтрующие центрифуги со шнековой выгрузкой осадка из

готовляют с вертикальным и горизонтальным расположением ротора.

Ротор имеет коническую форму. Осадок перемещается вдоль стенок ленточным шнеком в направлении от узкого сечения ротора к широкому, вследствие чего уменьшается расход энер

гии на транспортирование осадка. Центрифуги данного типа предназначены для разделения концентрированных суспензий с крупнокристаллической, преимущественно растворимой твер

дой фазой объемной концентрацией не ниже 30%, с преобла

дающим размером твердых частиц более 150 мкм, что обуслов

лено шириной щелей сита.

В связи с повышенным содержанием твердой фазы в фильт

рате его целесообразно возвращать в схему технологического процесса или дополнительно осветлять. Высокий фактор разделения центрифуг позволяет получать осадок с малым содержанием жидкой фазы, в некоторых случаях без промывки.

В настоящее время выпуск центрифуг с вертикальным рас

положением ротора прекращен, так как освоена новая центри

фуга данного типа, с горизонтальным расположением ротора ФГШ-401К-01, которая имеет ряд преимуществ перед центрифугой ФВШ-351К-02 и с успехом ее заменяет.

^

В данном разделе рассмотрены конструкции центрифуг типа ФГШ и ФВШ:

1. ФВШ-351К-02;

2. ФГШ-401К-01.

Остановимся на рассмотрении конструкции центрифуги типа ФВШ-351К-02. Конструкции остальных типов центрифуг, приведенных выше, рассмотрены в разработанном электронном методическом пособии.

^

На рис. 14 изображена непрерывнодействующая фильтрующая вертикальная центрифуга со шнековой выгрузкой типа ФВШ-351К-02, предназначенная для разделения суспензий сульфата аммония и сульфата натрия. Детали центрифуги, непосред

ственно соприкасающиеся с обрабатываемым продуктом, изго

товляют из коррозионностойкой стали 10Х17Н13МЗТ. Центри

фуга обычного исполнения — негерметизированная. Техническая характеристика центрифуги:

Таблица 6.

Расчетная производительность по осадку, кг/ч	4000
Ротор: наибольший внутренний диаметр, мм наибольшее число оборотов в минуту наибольший фактор разделения по большему диаметру ширина щели сита, мм	350 3000 1800 0,2±0,05
Главный электродвигатель: тип мощность, кВт число оборотов вала в минуту	АО-63-2 14 2930
Электродвигатель маслонасоса: тип мощность, кВт число оборотов вала в минуту	ФДПТ-21-4 0,6 1485
Габаритные размеры, мм:	1775×1155×1320 500×500×900
Масса установки (общая), кг	1490

---

---