RU2155103C1

RU2155103C1 - Centrifuge for separating multicomponent liquid medium

Info

Publication number: RU2155103C1
Application number: RU99114292/13A
Authority: RU
Inventors: Э.И. Асриев; М.Э. Долбенева
Original assignee: Асриев Эдуард Иванович
Priority date: 1999-07-01
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2000-08-27

Abstract

FIELD: equipment adapted for separating liquid medium containing oil fraction, which may be used in different branches of industry. SUBSTANCE: centrifuge has cylindrical-conical rotor, cylindrical membrane-type filter fixed within rotor and equipped with device for preliminary filtration of medium to be separated. Continuous cylindrical shell with end flanges is positioned in rotor concentrically and in spaced relation to cylindrical filter. Shell is adapted for separating light oil fraction. Auxiliary filter made in the form of cylindrical-conical chamber is arranged in fixed position under shell. Auxiliary filter walls are made in the form of membranes, which define with rotor wall and main filter wall gaps for flowing and discharge of separated phases. Centrifuge separates medium into four fractions. Construction of centrifuge provides self-recovery of membranes. EFFECT: increased efficiency and improved purity of separation of multicomponent medium. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для разделения многокомпонентных жидких сред в поле действия центробежных и подъемных вихревых сил и может быть использовано в пищевой, микробиологической, нефтехимической, фармацевтической и других отраслях промышленности. The invention relates to equipment for the separation of multicomponent liquid media in the field of action of centrifugal and lifting vortex forces and can be used in food, microbiological, petrochemical, pharmaceutical and other industries.

Известна центрифуга для разделения жидкой неоднородной среды, содержащая корпус с патрубками подвода суспензии и отвода фильтрата и осадка, установленный на вертикальном валу конусообразный ротор с днищем и крышкой и размещенный внутри него на днище цилиндрический мембранный фильтр с расположенным на его торце диском, снабженный электромагнитным устройством для регенерации фильтрующей поверхности (SU 1611449A1, B 04 B 1/10, 07.12.90). Known centrifuge for separating a heterogeneous liquid medium, comprising a housing with nozzles for supplying suspension and removal of filtrate and sediment, a conical rotor with a bottom and a cover mounted on a vertical shaft and a cylindrical membrane filter located on the bottom with a disk located at its end, equipped with an electromagnetic device for regeneration of the filter surface (SU 1611449A1, B 04 B 1/10, 12/07/90).

Недостатком этой центрифуги является невозможность саморегенерации мембран, разделения среды более чем на две фракции, периодичность действия. Наличие электромагнитного устройства для регенерации мембран усложняет конструкцию и ограничивает возможности увеличения производительности центрифуги. The disadvantage of this centrifuge is the impossibility of self-regeneration of membranes, the separation of the medium into more than two fractions, the frequency of action. The presence of an electromagnetic device for the regeneration of membranes complicates the design and limits the possibility of increasing the productivity of the centrifuge.

Ближайшим техническим решением к предложенному является центрифуга для разделения многокомпонентной жидкой среды, включающая корпус, установленный в нем вертикально на полом валу цилиндроконический ротор с основанием и крышкой, снабженный расположенной под ней верхней кольцевой камерой с патрубком подачи буферной жидкости, днище которой выполнено в виде поршневой заслонки, и средство отвода сгущенной твердой фракции, размещенным в основании, установленный по оси цилиндрический фильтр с торцевыми дисками, образующими камеру сбора и отвода фильтрата, и неподвижную расположенную по оси ротора питающую трубу (SU 1630851A, B 04 B 1/10, 28.02.91). The closest technical solution to the proposed one is a centrifuge for separating a multicomponent liquid medium, including a housing mounted vertically on a hollow shaft with a cylindrical rotor with a base and a cover, equipped with an upper annular chamber located under it with a buffer fluid supply nozzle, the bottom of which is made in the form of a piston damper and means for removing the thickened solid fraction located at the base, an axially mounted cylindrical filter with end disks forming a collection chamber and twater filtrate disposed and fixed on the rotor axis feed pipe (SU 1630851A, B 04 B 1/10, 28.02.91).

Торцевой нижний диск фильтра прикреплен к основанию ротора с образованием зоны отвода фильтрата. Цилиндрический фильтр вращается с ротором. При помощи подачи и отвода буферной жидкости изменяется объем полости внутри ротора, при этом изменяется давление среды, что создает обратный ток фильтрата через фильтр и обеспечивает регенерацию фильтрующей поверхности. The end lower filter disk is attached to the base of the rotor to form a filtrate discharge zone. The cylindrical filter rotates with a rotor. By feeding and draining the buffer fluid, the volume of the cavity inside the rotor changes, while the pressure of the medium changes, which creates a reverse flow of the filtrate through the filter and ensures the regeneration of the filter surface.

Известная центрифуга не обеспечивает разделение среды более чем на две фракции. Поры фильтра забиваются осадком, для удаления которого периодически необходима его регенерация при прекращении подачи разделяемой среды, что влечет за собой уменьшение производительности. The known centrifuge does not provide a separation of the medium into more than two fractions. The pores of the filter are clogged with sediment, for the removal of which it is periodically necessary to regenerate it when the supply of the shared medium is stopped, which entails a decrease in productivity.

Технический результат изобретения заключается в увеличении производительности центрифуги, возможности разделения среды не на две, а на большее количество фракций с выделением легкой жировой фракции и повышении степени разделения многокомпонентной среды. The technical result of the invention is to increase the performance of the centrifuge, the possibility of separating the medium into two, but not more, fractions with the release of a light fat fraction and increasing the degree of separation of the multicomponent medium.

Для достижения этого результата в предложенной центрифуге, включающей корпус, установленный в нем вертикально на валу цилиндроконический ротор с основанием и крышкой, снабженный расположенной под ней кольцевой камерой и средством отвода сгущенной твердой фракции, расположенным в основании, установленный по оси цилиндрический фильтр с камерой сбора и отвода фильтрата и неподвижную расположенную по оси ротора питающую трубу, цилиндрический фильтр установлен неподвижно, выполнен из мембраны и снабжен устройством для предварительной фильтрации разделяемой среды. В роторе концентрично фильтру с зазором расположена сплошная цилиндрическая обечайка с торцевыми фланцами, образующая секцию выделения легкой жировой фракции из разделяемой среды, сообщенную при помощи каналов с верхней кольцевой камерой, снабженной напорным диском для отвода этой фракции. Под секцией установлен неподвижно дополнительный фильтр в виде цилиндроконической камеры, стенки которой выполнены из мембран и образуют со стенкой ротора и цилиндрического фильтра зазоры для протока и отвода разделенных фракций. Устройство для предварительной фильтрации разделяемой среды должно состоять из неподвижной цилиндроконической мембранной обечайки, прикрепленной к торцу питающей трубы и образующей внутреннюю стенку камеры сбора и отвода фильтрата, и размещенного с кольцевым зазором аналогичного по форме обтекателя, нижний торец которого расположен в выходном отверстии питающей трубы. Обтекатель установлен с возможностью вращения для создания вихревого движения потока разделяемой среды в зазоре. To achieve this result, in the proposed centrifuge, comprising a casing, a cylindrical rotor with a base and a cover mounted vertically on the shaft, provided with an annular chamber located below it and a condensed solid fraction removal means located at the base, an axial cylindrical filter with a collection chamber and of the filtrate outlet and the stationary supply pipe located along the axis of the rotor, the cylindrical filter is fixed, made of a membrane and equipped with a device for preliminary fi Litration of a shared medium. In the rotor concentric to the filter with a gap, there is a continuous cylindrical shell with end flanges, forming a section for separating a light fat fraction from the shared medium, communicated through channels with an upper annular chamber equipped with a pressure disk for removal of this fraction. A stationary additional filter is installed under the section in the form of a cylindrical-conical chamber, the walls of which are made of membranes and form gaps with the wall of the rotor and the cylindrical filter for the flow and removal of the separated fractions. The device for preliminary filtration of the shared medium should consist of a fixed cylindrical-conical membrane shell attached to the end of the supply pipe and forming the inner wall of the filtrate collection and discharge chamber, and placed with an annular gap of a similar shape cowling, the lower end of which is located in the outlet of the supply pipe. The fairing is mounted rotatably to create a vortex motion of the flow of the shared medium in the gap.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображен продольный разрез центрифуги. The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows a longitudinal section of a centrifuge.

Центрифуга для разделения многокомпонентной жидкостной среды включает корпус 1, установленный в нем вертикально на валу 2 цилиндроконический корпус 3 с основанием 4 и крышкой 5, снабженный расположенной под ней верхней кольцевой камерой 6, в которой размещен напорный диск 7 с патрубком 8 для отвода легкой жировой фракции, и средством отвода сгущенной твердой фракции в виде напорного диска 9, расположенным в основании 4 ротора 3, установленный по оси цилиндрический фильтр 10 с камерой 11 сбора и отвода фильтрата и неподвижную расположенную по оси ротора питающую трубу 12. Цилиндрический фильтр 10 установлен в роторе неподвижно, выполнен из мембраны и снабжен устройством для предварительной фильтрации разделяемой среды, состоящим из неподвижной цилиндроконической мембранной обечайки 13, меньшее основание конической части которой прикреплено к торцу питающей трубы 12, и размещенного с кольцевым зазором 14 аналогичного по форме обтекателя 15, нижний торец 16 которого расположен в выходном отверстии питающей трубы 12. Обтекатель 15 жестко связан с днищем 17 кольцевой камеры б для вращения его совместно с ротором 3 и создания вихревого движения потока разделяемой среды в зазоре 14. A centrifuge for separating a multicomponent liquid medium includes a housing 1 mounted vertically on a shaft 2 therein, a cylindrical housing 3 with a base 4 and a cover 5, provided with an upper annular chamber 6 located under it, in which a pressure disk 7 with a nozzle 8 for removal of light fat fraction is placed and a means for discharging the condensed solid fraction in the form of a pressure disk 9 located in the base 4 of the rotor 3, an axially mounted cylindrical filter 10 with a chamber 11 for collecting and discharging the filtrate and fixed axially the rotor of the supply pipe 12. The cylindrical filter 10 is fixed in the rotor, made of a membrane and equipped with a device for pre-filtering the shared medium, consisting of a fixed cylindrical conical membrane shell 13, the smaller base of the conical part of which is attached to the end of the supply pipe 12, and placed with an annular gap 14 of a similar shape of the fairing 15, the lower end 16 of which is located in the outlet of the supply pipe 12. The fairing 15 is rigidly connected to the bottom 17 of the annular chamber b for rotation e go together with the rotor 3 and create a vortex motion of the flow of the shared medium in the gap 14.

Цилиндроконическая мембранная обечайка 13 и мембранная обечайка цилиндрического фильтра 10 соединены торцевым диском 33 и образуют внутреннюю и внешнюю стенки камеры 11 сбора и отвода фильтрата. The cylindrical conical membrane shell 13 and the membrane shell of the cylindrical filter 10 are connected by an end disk 33 and form the inner and outer walls of the filtrate collection and discharge chamber 11.

В роторе 3 концентрично цилиндрическому фильтру 10 с зазором 18 расположена сплошная цилиндрическая обечайка с торцевыми фланцами 20 и 21, образующая центрифугальную секцию 22 для отделения легкой жировой фракции и сообщающуюся каналами 23 для ее отвода с верхней кольцевой камерой 6. Фланец 21 центрифугальной секции 22 размещен под днищем 17 верхней кольцевой камеры б с образованием между ними сквозных радиальных каналов 34 для протока разделяемой среды, сообщающихся с кольцевым зазором 14 устройства предварительной фильтрации разделяемой среды. In the rotor 3, a concentric cylindrical filter 10 with a gap 18 is a continuous cylindrical shell with end flanges 20 and 21, forming a centrifugal section 22 for separating light fat fraction and communicating channels 23 for its removal with the upper annular chamber 6. Flange 21 of the centrifugal section 22 is placed under the bottom 17 of the upper annular chamber b with the formation between them of the through radial channels 34 for the flow of the shared medium, communicating with the annular gap 14 of the preliminary filtering device of the shared medium.

Под секцией 22 установлен неподвижно дополнительный фильтр 24 в виде цилиндроконической камеры 25, стенки которой выполнены из мембран и образуют со стенкой ротора 3, нижним торцевым фланцем 20 центрифугальной секции 22 и мембраной цилиндрического фильтра 10 зазоры 26, 27, 28 и 19 для протока и отвода легкой фракции с помощью напорного диска 9 в соединенный с ним отводной патрубок 32. Under section 22, an additional filter 24 is fixedly mounted in the form of a cylindrical-conical chamber 25, the walls of which are made of membranes and form, with the wall of the rotor 3, the lower end flange 20 of the centrifugal section 22 and the membrane of the cylindrical filter 10, gaps 26, 27, 28 and 19 for the flow and discharge light fractions with the help of pressure disk 9 in the associated branch pipe 32.

Камера 11 сбора и отвода фильтрата цилиндрического фильтра 10 сообщена с камерой 25 дополнительного фильтра при помощи втулок с каналами 35 для отвода из них сборного фильтрата по каналу 36 в отводной патрубок 31. The chamber 11 for collecting and discharging the filtrate of the cylindrical filter 10 is in communication with the chamber 25 of the additional filter by means of bushings with channels 35 for withdrawing from them the combined filtrate through channel 36 into the outlet pipe 31.

Вал 2 центрифуги выполнен полым и установлен в подшипниковых опорах 37. The shaft 2 of the centrifuge is made hollow and installed in the bearing bearings 37.

Привод на чертеже не показан. The drive is not shown in the drawing.

Центрифуга работает следующим образом. The centrifuge operates as follows.

Многокомпонентная жидкая среда, содержащая легкую жировую фракцию, по питающей трубе 12 поступает в кольцевой зазор 14 между цилиндроконической мембраной 13 и обтекателем 15, при этом через мембрану отфильтровывается часть жидкой фракции и фильтрат поступает в камеру 11. Осевшие на мембране частицы вихрями потока, возникающими от вращения обтекателя 15, непрерывно удаляются с ее фильтрующей поверхности, смешиваются со средой и по проточному каналу 34 поступают в центрифугальную секцию 22, где из разделяемой среды под действием центростремительного ускорения выделяется легкая жировая фракция, которая по каналам 23 перетекает в верхнюю кольцевую камеру 6 и посредством напорного диска 7 выводится через патрубок 8 из центрифуги. Освобожденная от жировой фракции в секции 22 разделяемая среда, содержащая в основном тяжелую фракцию, под действием центробежной силы отбрасывается к стенке ротора 3 и поступает в зазор 29 между вращающейся обечайкой ротора и фильтрующей мембраной 24 камеры 25. Жидкая фракция фильтруется через мембрану 24 и в виде фильтрата поступает в камеру 25. Осевшие на мембране 24 частицы тяжелой фракции центробежной силой и вихрями потока, возникающими при вращении ротора 3, сносятся с ее поверхности, в результате чего происходит саморегенерация мембраны. Сгущенная твердая фракция под действием центробежной силы сбрасывается в основание 4 ротора, откуда напорным диском 9 через патрубок 32 выводится из центрифуги. Часть жидкой фракции, содержащей некоторое количество легкой компоненты, попадает в зазоры 26 и 27, где фильтруется через мембраны цилиндрического 10 и дополнительного 25 фильтров, а легкая компонента по каналу 28 и патрубку 30 выводится из ротора. Фильтрат из камеры 11 по каналам 35 перетекает в камеру 25. Сборный фильтрат из камеры 25 по каналу 36 через патрубок 31 выводится из центрифуги. A multicomponent liquid medium containing a light fatty fraction enters the annular gap 14 between the cylindrical conical membrane 13 and the fairing 15 through the feed pipe 12, while a part of the liquid fraction is filtered through the membrane and the filtrate enters the chamber 11. The particles settled on the membrane by vortexes arising from rotations of the fairing 15, are continuously removed from its filtering surface, mixed with the medium and through the flow channel 34 enter the centrifugal section 22, where from the medium to be separated under the action of the centripetal Nogo acceleration allocated easy fat fraction, which flows through the channels 23 into the upper annular chamber 6 and through the paring disc 7 is output through the pipe 8 from the centrifuge. Separated medium freed from the fat fraction in section 22, containing mainly the heavy fraction, is discarded to the wall of the rotor 3 by centrifugal force and enters the gap 29 between the rotating shell of the rotor and the filter membrane 24 of the chamber 25. The liquid fraction is filtered through the membrane 24 and in the form the filtrate enters the chamber 25. The particles of the heavy fraction deposited on the membrane 24 by centrifugal force and flow vortices arising from the rotation of the rotor 3 are carried away from its surface, as a result of which the membrane self-regenerates. The thickened solid fraction under the action of centrifugal force is discharged into the base 4 of the rotor, from where the pressure disk 9 through the pipe 32 is removed from the centrifuge. Part of the liquid fraction containing a certain amount of light component falls into the gaps 26 and 27, where it is filtered through cylindrical membranes 10 and an additional 25 filters, and the light component is discharged from the rotor through channel 28 and pipe 30. The filtrate from the chamber 11 through the channels 35 flows into the chamber 25. The combined filtrate from the chamber 25 through the channel 36 through the pipe 31 is removed from the centrifuge.

Таким образом, конструкция центрифуги обеспечивает разделение многокомпонентной среды на четыре фракции, саморегенерацию мембран путем создания вихревого движения потока разделяемой среды при воздействии на нее центробежной силы в зазорах между вращающимися элементами ротора и неподвижными фильтрующими мембранами, что увеличивает ресурс работы и производительность центрифуги. Конструкция центрифуги при использовании в ее роторе мембран различной пористости позволяет повысить чистоту разделения среды. Thus, the design of the centrifuge ensures the separation of the multicomponent medium into four fractions, the self-regeneration of the membranes by creating a vortex motion of the flow of the shared medium under the influence of centrifugal force in the gaps between the rotating elements of the rotor and the stationary filtering membranes, which increases the service life and productivity of the centrifuge. The design of the centrifuge when using membranes of different porosity in its rotor can improve the purity of the separation of the medium.

Claims

1. A centrifuge for separating a multicomponent liquid medium, comprising a housing mounted vertically on a shaft with a cylindrical rotor with a base and a lid, equipped with an upper annular chamber located under it and a means for removing the condensed solid fraction located in the base, an axial cylindrical filter with a chamber collection and removal of the filtrate and a stationary feed pipe located along the axis of the rotor, characterized in that the cylindrical filter is fixed, made of a membrane and equipped with a device thyroid for preliminary filtration of the divided medium, while in the rotor of the concentric specified filter with a gap there is a continuous cylindrical shell with end flanges, forming a section for separating the light fat fraction from the shared medium, communicated through channels with an upper annular chamber equipped with a pressure disk for removal of this fraction and moreover, underneath under the section there is a motionless additional filter in the form of a cylinder-conical chamber, the walls of which are made of membranes and form with the wall of the rotor and of cylindrical filter gaps for discharge duct and separated fractions.

2. The centrifuge according to claim 1, characterized in that the device for pre-filtering the shared medium consists of a fixed cylindrical conical membrane shell attached to the end of the supply pipe and forming the inner wall of the filtrate collection and discharge chamber, and placed with an annular gap of a similar shape to the cowling, the lower end of which is located in the outlet of the supply pipe, while the fairing is mounted rotatably to create a vortex motion of the flow of the shared medium in the gap.