Непрерывнодействующие фильтрующие вибрационные центрифуги с вертикальным (фвв) и горизонтальным (фвг) расположением ротора.

Непрерывнодействующие фильтрующие вибрационные центрифуги имеют конструктивные и технологические преимущества по сравнению с центрифугами со шнековой и пульсирующей выгрузкой осадка: низкую металло- и энергоемкость (0,15—0,3 кВт ч/т), высокую производительность, (250—400 т/ч), обеспечивают получение осадка с низкой влажностью. Фильтрующие вибрационные центрифуги с горизонтальным (ФВГ) или вертикальным (ФВВ) расположением ротора широко применяют в горнохимической, угольной промышленности, для обработки суспензий с кристаллической твердой фазой при размере частиц 0,1 –10 мм. В вибрационных центрифугах используются центробежные силы, как в обычных центрифугах, так и силы, вызывающие вибрацию ротора и осадка. Вибрации значительно снижают эффективный коэффициент трения (сцепления) осадка о фильтрующие перегородки, что способствует очистке сит, уменьшению их износа, ускорению перемещения осадка и интенсификации удаления из него жидкости. Существенна возможность регулирования скорости движения в роторе обрабатываемого материала изменением режима вибрации.

В виброцентрифугах кроме главного привода, вращающего ротор, имеется привод вибровозбудителя для создания осевых или крутильных колебаний ротора. Технические характеристики некоторых виброцентрифуг даны в справочной литературе.

Рассмотрим конструкцию центрифуги типа ФВВ. Основное преимущество этих центрифуг – центральный подвод исходной суспензии, позволяющий равномерно распределять осадок по периметру ротора и таким образом добиваться его виброустойчивой работы. Кроме этого в качестве уплотнений между сборниками фильтрата и осадка возможно применение простых и надежных в эксплуатации лабиринтных уплотнений.

Р ис.176.Конструкция центрифуги ФВВ:

1─ конический фильтрующий ротор; 2─ диск – тарелка для крепления верхнего и нижнего блока амортизаторов;

3─верхний и нижний блоки резинометаллических амортизаторов; 4─приводной шкив основного привода;

5─горизонтальный эксцентриковый вал привода вибровозбудителя; 6─вертикальный шток вибровозбудителя; 7─амортизаторы эластичной муфты; 8─ электродвигатель осевого вибровозбудителя; 9─ внутренний опорный конус ротора; 10─наружный кожух; 11─ рама; 12─ кольцевой сборник фильтрата; 13─ главный электродвигатель привода центрифуги; 14─ загрузочное устройство; 15─вращающийся внешний корпус коренных подшипников ротора; 16─ вертикальный неподвижный внутренний опорный корпус подшипников ротора; 17─ станина; 18─крышка кожуха.

Конический фильтрующий ротор 1 вертикальной вибрационной центрифуги ФВВ (рис. 176) закреплен на диске-тарелке 2, которая находится между двумя блоками главных резинометаллических амортизаторов 3. Нижний блок опирается на приводной шкив 4 главного привода. Верхний блок соединен с вращающимся корпусом 15 подшипников, внутренние втулки которых жестко закреплены на вертикальном неподвижном опорном цилиндре 16. Внутри неподвижного цилиндра 16 находится шток 6 вибровозбудителя; верхняя часть штока 6 соединена с блоком 7 амортизаторов эластичной муфты конуса 9. Осевые колебания штока 6 передаются через блок амортизаторов эластичной муфты 7 конусу 9 ротора, дискутарелке 2 и ротору 1. Втулка нижней части штока 6 вибровозбудителя надета на подшипники горизонтального эксцентрикового вала 5 привода вибровозбудителя, вращающегося от электродвигателя 8. Все детали ротора закреплены на раме 11. Ротор закрыт кожухом 10, имеющим крышку 18. Суспензия подается через распределительный конус 14 и попадает на основание ротора, откуда движется к его широкому краю. Жидкость проходит через сито в кольцевой сборник 12 фильтрата, осадок выгружается в приемник осадка. Ротор вращается от главного электродвигателя 9 привода. Ротор центрифуги собирают из карт сит, которые сваривают из отдельных проволок фасонного профиля; расстояние между проволоками образуют щели сита 0,2—0,3 мм. Карты сит приваривают к верхнему и нижнему фланцам. Чаще роторы виброцентрифуг изготовляют навивкой профилированной проволоки на коническую оправку с последующей приваркой колец жесткости и плоских ребер вдоль образующих ротора; в результате получается жесткий каркасный ротор с внутренней фильтрующей перегородкой.

На рис 176 а приводится конструкция головки шатуна вибропривода ФВВ.

Рис. 176 а. Головка шатуна вибропривода центрифуги ФВВ:

1─ нижняя буферная пластина ротора; 2─ стяжной болт для предварительного сжатия резиновых элементов; 3─ головка возбудителя колебаний; 4─ гайка; 5─ крышка, зажимающая наружное кольцо подшипника; 6─ верхняя буферная пластина; 7─ верхние и нижние кольцевые резиновые элементы; 8─ вертикальный шток вибровозбудителя.

Верхний конец вертикального штока 8 вибровозбудителя жестко закреплен во внутренней обойме сферического роликового подшипника. Наружная обойма этого подшипника запрессована в головку возбудителя колебаний 3 и зажата в ней крышкой 5. Между двумя стяжными болтами 2,сжимающими кольцевые резиновые амортизаторы 7 (верхний и нижний), опирающимися о буферные пластины (нижнюю 1 и верхнюю 6), зажат фланец 3 головки вертикального штока вибровозбудителя колебаний 8. Таким образом энергия вибровозбудителя передается на ротор центрифуги через упругую головку, что способствует не только выводу осадка по стенкам конического ротора, но и лучшему отделению жидкой фазы от осадка.

Система смазки центрифуги ФВВ (один из возможных конструктивных вариантов) показан на рис. 176 б.

Р ис. 176 б. Система смазки центрифуги ФВВ:

1─картер отработанного масла; 2─радиально осевые сверления эксцентрикового вала; 3─ бак- отстойник масла; 4─ полнопоточный механический фильтр грубой очистки масла; 5─ полнопоточный фильтр тонкой очистки масла; 6─ масляный насос; 7─ реле давления масла; 8─ напорный трубопровод масла; 9─ корпус коренных подшипников; 10─ нагнетательный канал- сверление в вертикальном штоке вибровозбудителя; 11─ вращающаяся гильза; 12─ радиальные сверления во вращающейся гильзе; 13─ поворотная камера; 14─ верхний сферический подшипник; 15─ коренные подшипники ротора; 16─ палец серьги кривошипа; 17─ шатунные подшипники эксцентрикового вала; 18─ эксцентриковый вал; 19─ коренные подшипники эксцентрикового вала.

Система смазки комбинированная, включает в себя элементы централизованной принудительной смазки под давлением отдельных ответственных узлов трения, элементы смазки самотеком, разбрызгиванием и местную точечную смазку с помощью шприцевания.

Из картера отработанного масла 1 через сливной трубопровод индустриальное масло самотеком перетекает в масляный бак – отстойник 3, откуда через полнопоточный механический фильтр грубой очистки 4 масляным насосом 6 подается в полнопоточный фильтр тонкой очистки 5 и далее в напорный трубопровод 8. Реле давления масла 7 автоматически отключает центрифугу при снижении давления масла в системе смазки менее 0,05 МПа. Из напорного трубопровода 8 масло подается в торцевую часть корпуса коренных подшипников эксцентрикового вала 18. Через систему осевых и радиальных сверлений 2 эксцентрикового вала 18, через сверления в пальце 16 и каналы 10 в серьге и в вертикальном штоке вибровозбудителя масло нагнетается в камеру 13 над сферическим подшипником в верхней головке штока вибровозбудителя. Из этой камеры масло самотеком стекает вниз через сферический подшипник и под действием центробежной силы прижимается к внутренней стенке вращающейся гильзы 11. Через радиальные отверстия 12 в этой гильзе масло частично перемещается в корпус 9 коренных подшипников, смазывая их и перетекает вниз через систему шатунных и коренных подшипников эксцентрикового вала вибратора, далее собирается в картере 1. Подшипники качения ведущего вала вибровозбудителя и электродвигателя смазываются периодически консистентной смазкой согласно регламента обслуживания машины.

Наряду с вертикальными центрифугами ФВВ применяют аналогичные машины с горизонтальным расположением ротора – тип ФВГ. Конструктивная компоновка таких центрифуг позволяет ремонтировать вибропривод и другие элементы узлов и деталей за пределами ротора без полной разборки машины.

Рассмотрим конструкцию горизонтальной двухкаскадной фильтрующей центрифуги непрерывного действия с осевой вибрацией конических роторов рис. 177.

Рис.177. Центрифуга ФВГ:

1-питающая труба; 2- откидная петлевая передняя крышка кожуха; 3- кольцевой сборник отводимого осадка; 4- кожух центрифуги; 5- внутренний перфорированный конический ротор предварительного отжима осадка; 6- сплошной (неперфорированный) конус ротора, разделяющий зону отвода фильтрата II от зоны отвода фильтрата III; 7- внешний перфорированный конический ротор окончательного отжима осадка; 8- эластичный опорный конус, несущий ротор; 9- конусный фланец главного амортизатора, несущий опорный конус 8; 10- главный (внешний)резинометаллический амортизатор; 11- клиноременная передача главного привода; 12- электродвигатель главного привода центрифуги; 13- корпус вибропривода; 14- индивидуальный электродвигатель вибропривода; 15- маслонапорная станция централизованной смазки и охлаждения подшипников привода ротора и вибровозбудителя; 16- отвод фильтрата III; 17- отвод фильтрата II; 18- выгрузка осадка; 19- отвод фильтрата I; 20- смотровой люк.

Исходная суспензия подается в центрифугу по питающей трубе 1, снабженной изогнутым фильтрующим ситом, на котором происходит предварительное обезвоживание суспензии. Отводимый фильтрат (фильтрат I) направляется в отдельный отводящий штуцер 19. Из подводящей трубы 1 суспензия затем попадает на фильтрующее сито внутреннего перфорированного конического ротора 5, на котором отделяется основная масса фильтрата (фильтрат II), направляемого в штуцер 17. Из внутреннего ротора 5 обрабатываемая суспензия направляется на сита внешнего конического ротора 3, с которого фильтрат (фильтрат III) собирается в кольцевом сборнике и выводится через штуцер 16. Осадок, прошедший два каскада отжима осадка от фильтрата (ротор 2 и ротор 7) и отжатый до остаточной влажности в пределах 8 – 10% вес, сбрасывается в кольцевой сборник отводимого осадка 3 и выводится из центрифуги через узел выгрузки осадка 18. Раздельный сбор и отвод фильтрата II и фильтрата III обеспечивает разделительный сплошной ротор – экран 6, препятствующий смешению этих двух потоков фильтрата.

Центрифуга приводится во вращение электродвигателем главного привода 12 посредством клиноременной передачи. В приводе могут применяться сменные шкивы, позволяющие варьировать число оборотов центрифуги в зависимости от свойств обрабатываемой суспензии.

Двухкаскадный ротор центрифуги в сборе крепится на конусообразной эластичной опоре 8 ротора, которая в свою очередь с помощью конусного фланца 9 через систему внутреннего и внешнего 10 главных резинометаллических амортизаторов соединяется с ведомым шкивом клиноременной передачи.

Механизм вибровозбудителя 13 приводится в действие вспомогательным электродвигателем 14 с помощью клиноременной передачи. Возможно изменение числа оборотов вибровозбудителя с помощью сменных шкивов.

Вибропривод и циркуляционная система смазки центрифуги ФГВ показана на рис.178.

Рис.178. Вибропривод и система смазки центрифуги ФГВ:

1- несущая стойка привода центрифуги; 2,3- роликоподшипники ротора; 4- регулировочный вентиль давления в маслопроводах; 5- главный резинометаллический амортизатор; 6- концевой сферический шарикоподшипник шатуна 8 вибропривода; 7- эксцентриковый вал вибропривода; 8- шатун, передающий вибровоздействие на ротор через внутренний резинометаллический амортизатор 9 и далее через главный резинометаллический амортизатор 5; 10- коренные роликоподшипники эксцентрикового вала 7 вибропривода; 11- крышка коренного подшипника эксцентрикового вала; 12- шатунные роликоподшипники эксцентрикового вала; 13- масляный насос; 14,17,18- маслопроводы;15- масляный магнитный фильтр; 16,19- указатели масла.

Масляный насос 13 подает масло из маслобака, установленного между опорными стойками со стороны привода центрифуги в маслопровод 14 через полнопоточный магнитный фильтр 15 и указатель масла 16, далее в крышку 11 коренного подшипника 10 эксцентрикового вала 7, в шатунные роликоподшипники 12 этого вала, внутрь шатуна 8 для смазки сферического роликоподшипника 6. Кроме этого по маслопроводу 17 через указатель масла 19 оно принудительно подается на роликоподшипники 2 и 3 ротора. Слив масла обратно в бак осуществляется по маслопроводу18.

Вибровозбуждение в форме гармонических колебаний передается на рототр с помощью осевых возвратно-поступательных перемещений штока 8, воздействующих на систему, состоящую из внутреннего шатунного амортизатора 9, внешнего главного амортизатора 5, сферического роликоподшипника 6 и элементы крепления ротора к деталям вибропривода.

Виброцентрифуги имеют низкий фактор разделения (90—120), частоту вибрации ротора 27—37 Гц с амплитудой колебаний 3—8 мм; производительность по осадку порядка 100 (все параметры виброцентрифуг указывают для широкого края ротора).

В виброцентрифугах с крутильными колебаниями ротора (ФКВ) на обрабатываемый материал в любой точке ротора действуют одинаковые крутильные колебания. Центрифуги ФКВ по компоновке и конструкции основных узлов аналогичны центрифугам ФВВ. Они имеют фильтрующий конический вертикально расположенный ротор; система загрузки, главный привод, конструкция ротора, приемные устройства для фильтрата и осадка практически те же, что и в машинах ФВВ. Отличие — система эластичного крепления ротора и конструкция вибровозбудителя, который расположен соосно с ротором и соединен с ним эластичными элементами. Производительность такой центрифуги около 100 т/ч, мощность электродвигателя главного привода 20 кВт, вибровозбудителя 4,5 кВт.

Создана очень простая конструкция центрифуги ФКВ с низкими металло- и энергоемкостью, без вибровозбудителя крутильных колебаний. Неравномерность подачи суспензии в ротор при его эластичном креплении возбуждает крутильные колебания, достаточные для проведения технологического процесса.

В центрифуге с кинематическим возбуждением крутильных колебаний вибрации на ротор передаются только после достижений рабочей частоты вращения; амплитуда колебания постепенно достигает величины, соответствующей рабочему процессу центрифугирования. Такая последовательность вибрационного воздействия на опорные узлы машины позволяет уменьшить динамические нагрузки и довести фактор разделения до 600—800.

В виброцентрифугах помимо целенаправленно генерируемых вибраций для выполнения технологических процессов возникают и вынужденные колебания от неуравновешенности вращающихся масс. Для этих машин необходимо проводить расчеты упругих колебаний не только для выбора экономичного привода центрифуг с работоспособными упругими связями, но и для создания условий минимального нагружения перекрытий зданий.