Конструкции центрифуг периодического действия.

Вертикальные малолитражные центрифуги с нижним приводом.

Центрифуги вертикальные известны с 1831г., когда был зарегистрирован первый патент. В настоящее время выпускают стандартные центрифуги этого типа (ГОСТ 11095—76), вертикальные малолитражные, предназначенные для обработки жидких неоднородных сред средней плотностью 2000 кг/м³.

B справочной литературе приведены характеристики этих центрифуг.

Вертикальные центрифуги просты, надежны в эксплуатации. На их примере удобно ознакомиться с принципом действия и конструкцией ряда общих узлов, применяемых в центрифугах периодического действия.

Рис.159. Вертикальная центрифуга ОВБ:

1-ротор; 2-опорный вал; 3-подшипник; 4-крышка кожуха; 5- неподвижный корпус жесткой опоры подшипников;

6-предохранитель (блокировочное) устройство;

7-пусковое устройство;

8-приводной электродвигатель; 9-ведущий шкив; 10-ленточный

тормоз; 11-ведомый шкив;

12- станина; 13-несущая плита; 14-отводная труба фугата;

15-фасонные болты крепления кожуха 16.

Вертикальная осадительная центрифуга ОВБ с жесткой опорой вала (рис.159) имеет сплошной (неперфорированный) ротор 1, закрепленный на консольной верхней части вертикального опорного вала 2, вращающегося в под­шипниках 3. Последние расположены в неподвижном корпусе 5 жесткой опоры подшипников. Предохранительное устройство 6 позволяет обезопасить обслуживание центрифуги; для этого ленточный тормоз 10, пусковое устройство 7, крышка 4 кожуха соединены в сблокированную систему. Ротор 1 центрифуги вращается от электродвигателя 8 через ведущий шкив 9, клиноременную передачу, ведомый шкив 11 и вал 2. Корпус подшипников опирается на станину 12, закрепленную несущей плите 13. В осадительных центрифугах фугат удаляется по отводной трубе 14 или переливается через борт, после чего попадает в приемник фугата. Отводная труба 14 имеет ограниченную возможность перемещения в радиальном направлении. Ротор закрыт кожухом 16, закрепленным на станине 12 болтами 15.

Через питающую трубу в крышке 4 ротора суспензия подается на днище ротора и при его вращении под действием центробежных сил заполняет рабочую часть ротора. По мере продвижения суспензии снизу вверх частицы твердой фазы оседают на внутренней поверхности ротора. После заполнения ротора на 75—85 % осадком центрифугу останавливают и осадок вручную удаляют из ротора через его верхнее отверстие.

Маятниковые центрифуги.

Маятниковые центрифуги получили свое название из-за колебательного движения масс системы во время их работы. Это движение напоминает колебания физического маятника. Типичная конструктивная особенность этих центрифуг — три подпружиненные колонки, на которых упруго подвешены основные узлы машины. Маятниковые центрифуги универсальны: их можно применять для обработки самых разнообразных продуктов с широким диапазоном свойств.

Базовая конструкция центрифуги позволяет использовать роторы из углеродистых и коррозионностойких сталей, углеродистых сталей с гуммированием, применять съемные кассетные роторы. Центрифуги можно выполнять герметизированными, а также использовать для обработки продуктов, создающих значительную неравномерность распределения нагрузок. Маятниковые центрифуги могут быть с верхней и нижней выгрузкой осадка (ГОСТ 8340—78). Обозначение маятниковых центрифуг отстойных ОМБ, ОМД и фильтрующих ФМБ, ФМД (соответственно с верхней ручной выгрузкой осадка через борт и с нижней выгрузкой через днище). Основные характеристики маятниковых центрифуг приведены в справочной литературе.

Рис.160. Маятниковая центрифуга ФМБ с ручной выгрузкой осадка:

1-ротор; 2-опорный вал; 3-крышка неподвижного кожуха; 4-блокировочный механизм; 5-опорные колонки; 6-приводной электродвигатель; 7-ведущий шкив; 8-опорная фундаментная плита; 9- ведомый шкив; 10-корпус подшипников; 11- станина.

Маятниковая центрифуга ФМБ с ручной верхней выгрузкой осадка (рис. 160) состоит из ротора 1, закрепленного на валу 2, крышки 3 кожуха, блокировочного механизма 4, трех литых опорных подпружиненных колонок 5, расположенных в горизонтальной плоскости под углом 120° одна относительно другой. Вращение ротора обеспечивает электродвигатель 6 через шкивы 7 и 9. Вал 2 крепится в подшип­никах, установленных в корпусе 10 подшипников станины 11. Все узлы центрифуги крепятся на опорной фундаментной плите 8.

С точки зрения вертикальной устойчивости вибрирующей системы маятниковой центрифуги (при возникновении вертикальных воздействий, обусловленных неравномерной загрузкой в ротор и другими трудноучитываемыми факторами) необходимым становится расчет амотризирующих пружин опорных тяг. Рассмотрим расчетную схему сил, действующих на амортизирующие прижины (см. рис. 160а). При этом необходимо учитывать, что соответствующий расчет силовых факторов носит приближенный характер вследствие загрубленности расчетной схемы и некоторой неопределенности исходных условий.

Рис 160а. Схема сил, действующих на пружины амортизаторов.

Следует отметить ряд преимуществ маятниковых центрифуг по сравнению с другими центрифугами периодического действия, в частности, по сравнению с вертикальными центрифугами с жескими опорами вала.

Это следующие преимущества:

- установка вибрирующей системы маятниковой центрифуги- ротора и консольного вала на несущей плите, подвешенной на подпружиненных тягях, существенно уменьшает жесткость такой системы, что снижает низшую критическую угловую скорость и позволяет эксплуатировать центрифугу в закритической зоне в условиях самоцентрирования;

- компактность маятниковой центрифуги, обусловленная частичным размещением консольной части вала в неиспользуемом внутреннем объеме ротора. Это уменьшает высоту машины, что крайне важно при разгрузке осадка через верхнюю крышку (борт);

- центр масс ротора, вала, опор, несущей плиты и электродвигателя привода находятся значительно ниже точек подвеса этой системы в опорных колонках, что делает вибрирующую систему устойчивой;

- пружины, аксиально установленные на тягах подвески, амортизируют возможные вертикальные толчки и вредные вибрации, переносимые на фундаменты или другие несущие поверхности здания.

Существуют центрифуги ФМД с ножевым срезом и нижней выгрузкой осадка. Конструкция состоит из фундаментной рамы с тремя подпружиненными колонками, перфорированного ротора, кожуха, механизма выгрузки осадка с широким во всю высоту ротора поворотным ножом со сменным лезвием. Срез осадка проводится при пониженном числе оборотов – 70 обор/мин. Управление ножом в режиме среза осадка ручное с помощью маховика. Исходная суспензия подаётся в ротор через щелевой питатель с эластичными стенками . загрузка контролируется контактным указателем уровня флажкового типа.

Подвесные центрифуги.

Подвесные центрифуги выпускают с ручной выгрузкой осадка, саморазгружающиеся и с ножевым срезом осадка. Они могут иметь одно-, двух-, трех-, четырех- и пятискоростные электродвигатели фланцевого исполнения. Электродвигатель устанавливают на верхней части станины соосно с валом ротора (веретеном), с которым его соединяют через муфту, допускающую относительный поворот осей валов ротора и электродвигателя. Вал ротора крепят упруго верхним концом в узле подвески, что позволяет ротору совершать прецессионное движение. Опору ротора располагают выше центра вращающихся масс, поэтому система устойчива даже при значительной неуравновешенности.

Фильтрующие подвесные центрифуги предназначены для отделения жидкой фазы от волокнистых материалов, обработки суспензии с крупно-, средне- и мелкоизмельченной твердой фазой и последующей промывки. В этих центрифугах можно получать осадок низкой влажности (до 5 %, иногда до 1 %). Осадительные подвесные центрифуги используют для обработки труднофильтруемых, мелкодисперсных осадков, конечная влажность которых может достигать 70 %.

Горизонтальные автоматизированные центрифуги ФГН и ОГН с ножевой выгрузкой осадка.

Существенным недостатком существующих центрифуг с ручной и гравитационной выгрузкой является необходимость их торможения, остановки для выгрузки осадка, последующий разгон ротора до скорости загрузки суспензии, дальнейший разгон до рабочей скорости центрифугирования, отжима и промывки и т.п. На все эти стадии непроизводительно расходуются время и энергия. Этих недостатков удается избежать в горизонтальных автоматизированных центрифугах периодического действия ФГН и ОГН, в которых все вышеперечисленные стадии цикла осуществляются при одинаковой частоте вращения ротора в автоматическом режиме.

Фильтрующие центрифуги ФГН применяют для обработки волокнистых материалов и суспензий со средне- и мелкоизмельченной твердой фазой при концентрации ее в суспензии более 10 %. Степень измельчения осадка при срезании его ножом не должна превышать допускаемого значения. При обработке волокнистых материалов длина волокна должна быть не менее 4 мм. Осадительные центрифуги ФГН используют для предварительной обработки суспензии с высокодисперсной твердой фазой. Для вывода фугата из ротора предназначена отводная труба.

Центрифуги ФГН, ОГН (ГОСТ 375—79) выпускают с диапазоном диаметров ротора от 630 до 2500 мм. Крепление роторов на валу может быть консольным (при диаметре ротора до 1700 мм) и между опорами (при диаметре ротора более 1700 мм) см. рис. 164..

Рис.164. Принципиальные схемы центрифуг ФГН и ОГН:

а-с расположением ротора между опорами;

б-сдвоенных;

в -с консольным расположением ротора.

Механизм среза осадка, размещаемый обычно на передней петлевой поворотной крышке, может быть снабжен широкими радиально перемещающимися ножами, широкими поворотными ножами или ножами, совершающими поворотное и возвратно-поступательное движение вдоль оси ротора. Во время центрифугирования ножи находятся в исходном положении: их лезвия отведены от осадка. Перед началом среза осадка привод ножа получает импульс от системы управления и перемещает нож так, чтобы его лезвие врезалось в осадок. Способ удаления срезанного ножами осадка зависит от геометрии ротора центрифуги. При небольшой ширине ротора (измеренной по цилиндрической образующей), т.е. в центрифугах с так называемым узким ротором (см. рис.164а), для выгрузки осадка часто применяется крутой наклонный желоб с углом наклона к горизонту большим угла естественного откоса влажного осадка, сползающего по желобу. При этом чем больше коэффициент внешнего трения влажного осадка по поверхности наклонного желоба, (т.е. чем больше сцепление осадка с поверхностью желоба), тем круче должен располагаться желоб или применяться вспомогательные вибраторы, способствующие выгрузке осадка.

Рис.164а. Кинематическая схема горизонтальной центрифуги с ножевым съёмом осадка с малой шириной ротора и с крутым наклонным жёлобом для удаления осадка.