Фильтрующие лопастные центрифуги с центробежной выгрузкой осадка.

Фильтрующие лопастные центрифуги с центробежной выгрузкой осадка применяют в угольной, пищевой и химической промышленности. При равных по сравнению с другими центрифугами размерах они имеют развитую фильтрующую поверхность; в них нет приспособлений для выгрузки осадка (рис. 179). Для таких центрифуг характерны:

• вертикальное расположение консольного вала в жёстких опорах;

• закрепление лопастного ротора на верхней консоли вала;

• конструкция лопастей, на которых происходит разделение исходной суспензии на фильтрат и осадок за счёт фильтрации суспензии через сита, расположенные на вогнутой поверхности лопасти.

Рис.179. Ротор лопастной центрифуги с центробежной выгрузкой осадка:

1- кольцевая крышка ротора; 2- днище ротора; 3- набор лопастей ротора; 4- разгонное устройство исходной суспензии; 5- стяжные шпильки ротора; 6- выводное устройство фильтрата в донной части лопасти; а- отверстие для отвода осадка.

Принципиально работа центрифуги напоминает работу центробежного насоса, в котором за счёт вращения рабочего лопастного колеса создаётся напор такого насоса. В роторе лопастной центрифуги при его вращении так же создаётся напор, выполняющий роль движущей силы центробежного фильтрования. Этот напор (движущая сила) расходуется на разделение на ситах лопастей исходной суспензии: фильтрат проходит сквозь слой осадка на ситах и через отверстия в ситах во внутренние полости лопастей коробчатого сечения, из которых он через днищевые отверстия «б» непрерывно выводится в сборник фильтрата; осадок накапливается на внешней поверхности сит, перемещается к переферии ротора и выводится в радиальный кожух через радиальные отверстия «а» для выгрузки осадка.

Ротор лопастной центрифуги состоит из крышки 1 и днища 2, стянутых шпильками 5. Между крышкой и днищем имеется набор лопастей 3. Исходная суспензия подается в центральную часть ротора на разгонное устройство 4 и направляется на разделение на фильтрующие сита во внутренние полости лопастей (18-20 лопастей). Обрабатываемый материал проходит зоны напорного фильтрования и центробежного отжима. Длина зон зависит от количества подаваемой суспензии. Выводные отверстия «а» и «б» размещены на разных уровнях.

Кривизна фильтрующего сита и, соответственно, самой лопасти определяется производительностью и свойствами обрабатываемого материала. Для регулирования времени обезвоживания суспензии конструируют специальные устройства (валики, пороги и др.). Развитая фильтрующая поверхность этих центрифуг обеспечивает высокую производительность.

Производительность по осадку, кг/ч:

Q=3600к ₀∑

где k = (0,7 … 1,0)∙10^-10 м/с сопротивление фильтрованию; ₀ – плотность осадка, кг/м³; ∑ - индекс производительности, м².

Прецессионные центрифуги.

Прецессионные центрифуги изготовляют с вертикальным фильтрующим конических ротором для концентрированных суспензий (30-60% твердой фазы) при размере частиц твердой фазы 0,5 – 12 мм.

Рис. 180. Схема прецессионной центрифуги:

1- конический ротор; 2- ведущий вал ротора; 3- шарикоподшипники ведущего вала ротора; 4- корпус подшипников ротора; 5- полый ведущий вал карданной муфты 10; 6- шарикоподшипники полого вала 5; 7- кожух центрифуги; 8- амортизатор опоры; 9- ведущий вал системы вращения ротора; 10- карданная муфта, обеспечивающая изменение угла  между осями валов 2 и 5 в пределах от 0 до 5⁰; 11 и 12- клиноременные передачи от одного электродвигателя на вал 5 и вал 9; 13- главный электродвигатель привода.

Характерной особенностью прецессионных центрифуг (рис. 180) является дополнительное прецессионное (качающееся) движение вала ротора, при котором он совершает заданные угловые колебания относительно главной оси симметрии центрифуги в ее меридиональных плоскостях. Эти колебания способствуют премещению осадка в сторону широкого края конического ротора и инерционной разгрузке осадка.

Прецессионная центрифуга имеет конический ротор 1, который вращается ведущим карданным валом 2 со значительной скоростью вращения . В свою очередь вал 2 получает вращение через карданную муфту 10 от строго соосного вала 9, запрессованного во внутренние обоймы подшипников качения. Внешние обоймы этих подшипников запрессованы во внутрь полого вала 5. Сам полый вал 5 запрессован во внутренние обоймы подшипников качения 6, которые раскреплены в неподвижном коаксиальном корпусе подшипников, жестко соединенном со станиной. Вал 2 вращается в подшипниках качения 3, запрессованных своими внешними обоймами в корпус подшипников ротора 4. Корпус подшипников ротора 4 жестко соединен своей нижней привалочной поверхностью с ответной привалочной поверхности верхнего фланца полого вала 5. При подготовке центрифуги к работе в зависимости от свойств разделяемых суспензий в конструкции предусмотрена возможность установить фиксированный угол наклона α в пределах от 0 до 5 градусов между центральной осью машины и осью ротора 2 (12 фиксированных положений). Очевидно, при работе центрифуги карданная муфта 10 так же жестко зафиксированаи ее шарниры неподвижны друг относительно друга.

Вращение на корпус подшипников 4 со скоростью передается с помощью полого вала 5, ось которого, так же как ось вала 9, совпадает с главной осью машины.

Вращение на оба вала 9 и 5 со скоростями соответственно и передается от общего электродвигателя привода 13 посредством клиноременных передач 11 и 12 с различными передаточными соотношениями.

Таким образом, вал 2 ротора совершает прецессионное движение с угловой скоростью =  , в результате чего ротор совершает угловые колебания с частотой  . Поскольку , можно допустить, что центробежные силы находятся в плоскости, перпендикулярной центральной (главной) оси центрифуги.

Угол наклона образующей ротора к его оси β должен быть меньше угла тренияосадка о сито ротора. Тогда в условиях прецессионного вращения угол γ между каждой мгновенной образующей и главной осью машины в ходе каждого оборота ротора изменяется от минимального значения =α  β до максимального значения =α + β. Для обеспечения скольжения осадка вдоль ротора в направлении разгрузки угол γ обычно выбирается равным углу трения осадка о сито.

В результате в том участке ротора, где соблюдается условие γ , происходит перемещение осадка в сторону разгрузки. На остальной поверхности ротора в той же фазе вращения, где соотношение углов γ , осадок останавливается (заклинивается) на сите. В этом случае первая зона называется зоной разгрузки, а вторая – зоной обезвоживания. Зоны разгрузки и обезвоживания чередуются с частотой, равной частоте угловых колебаний ротора (обычно 1,5 3,0 Гц), при этом названные зоны равномерно перемещаются по окружности ротора.

В комплекте промышленных центрифуг могут находиться наборы сменных роторов с углом β равным 15, 18 и 20 градусов. В этом случае регулировать время пребывания осадка в роторе можно путем подбора фиксированного значения угла α, подбора сменного ротора с требуемым углом β и путем подбора углововй скорости за счет сменных шкивов клиноременной передачи 11.

Преимуществом прецессионных центрифуг следует считать отсутствие подвижных рабочих органов для перемещения в сторону разгрузки осадков, что существенно снижает механическое их измельчение (истирание) дисперсной фазой. Это обстоятельство расширяет применение прецессионных центрифуг при обработке суспензий с низкопрочной дисперсной фазой.

С другой стороны необходимо учитывать отсутствие операции промывки у серийно выпускаемых прецессионных центрифуг.