Саморазгружающиеся тарельчатые сепараторы непрерывного действия.

Принято считать, что на современном этапе развития химической производств наиболее перспективными являются саморазгружающиеся сепараторы непрерывного действия. При необходимости они могут работать и в режиме периодического действия. Следует иметь ввиду, что сепараторы непрерывного действия рано или поздно приходится останавливать для очистки внутреннего пространства и внутренних устройств от различного рода загрязнений, ухудшающих процессы центробежного осветления и разделения.

Саморазгружающиеся сепараторы с учётом конструктивных особенностей их разгрузочных устройств, определяющих характер выгрузки осадка, степень его влажности и технологический цикл процесса, можно разделить на три основные группы:

¾ сепараторы с непрерывным отводом сгущенного осадка (вместе с частью жидкости) через сопла;

¾ сепараторы с пульсирующим отводом осадка, выбрасываемого из ротора при перемещении подвижного элемента, периодически открывающего разгрузочные щели на периферии ротора;

¾ сепараторы с непрерывно – циклическим отводом осадка, в которых последний отводится непрерывно в виде концентрата и периодически выбрасывается из ротора в виде жидкой пасты при открытии разгрузочных щелей и каналов.

Саморазгружающиеся сепараторы как правило являются тарельчатыми высокоскоростными осадительными центрифугами, в роторах которых жестко коаксиально установлен пакет тонкостенных вставок, имеющих форму усеченных осесимметричных конусов и образующих между собой тонкие параллельные зазоры. По этим зазорам тонкими слоями перемещается в ламинарном режиме разделяемая жидкость (в зависимости от конструкции сепаратора либо суспензия, либо эмульсия, либо многофазная гетерогенная система), см. также схемы на рис.182.1. Количество тарелок в зависимости от типа и назначения сепаратора может изменяться в пределах от 30 до 200 единиц. Угол между образующей тарелок и осью вращения ротора обычно находится в пределах 35 – 45⁰, что обусловлено необходимостью превышения этого угла над углом трения частиц о поверхность тарелок. Зазор между тарелками применяют по возможности минимальный в пределах 0.4 - 2.0мм. Конструктивно такой зазор обеспечивается с помощью либо шипов (выступов), либо с помощью приварных рёбер в количестве 6 или 8 на каждую тарелку и направленных вдоль образующей тарелок. В подобных машинах можно реализовать разнообразные технологические процессы центробежного разделения жидких гетерогенных систем на составляющие компоненты, отличающиеся по плотности или по размерам частиц дисперсной фазы. Это осветление или сгущение суспензий, разделение эмульсий или многокомпонентных гетерогенных систем, концентрирование дисперсной фазы, классификация частиц полидисперсных систем по размерам и т.п.

В практике центробежного разделения применяются также осветляющие тарельчатые саморазгружающиеся сепараторы с непрерывным отводом шлама через наклонные к оси вращения перефирийные каналы см. рис. 187.

Рис. 187. Ротор тарельчатого саморазгружающегося сепаратора с непрерывной выгрузкой шлама через наклонные каналы:

1-кольцевая щель между тарелкодержателем 6 и днищем ротора; 2- пакет тарелок; 3- неподвижная труба подвода исходной суспензии; 4- приемник осветленного фугата; 5- крышка ротора; 6- тарелкодержатель; 7- твердосплавные защитные диски; 8- отверстия в тарелкодержателе для ввода исходной суспензии в пакет тарелок 2;

9- защитные противоэррозионные трубки, запрессованные в наклонные каналы для вывода шлама; 10- калиброванные сопла на концах наклонных каналов

Принципиально конструкция такого сепаратора не отличается от конструкции сепаратора с тангенциальными соплами , кроме расположения наклонных каналов для непрерывного вывода пастообразного осадка.

Сепараторы с наклонными каналами используются в основном в микробиологической промышленности (в производствах дрожжевых субстратов), в гидролизной и пищевой промышленности.

Тарельчатые саморазгружающиеся сепараторы с центробежной пульсирующей выгрузкой сгущенного осадка через периферийные разгрузочные щели, периодически открываемые при перемещении подвижного элемента ротора.

Специфической особенностью конструкции роторов этих сепараторов является наличие разгрузочных отверстий на периферии ротора напротив наибольшего объема шламового пространства. Подвижные элементы роторов сепараторов этого типа обычно конструктивно выполняются в виде наружного подвижного поршня или внутреннего подвижного поршня («подвижного днища»), перемещающихся в осевом направлении при изменении разности гидростатического давления над поршнем и под ним. Рассмотрим конструктивные схемы роторов саморазгружающихся сепараторов этих типов .

Рис. 188. Схемы роторов саморазгружающихся сепараторов:

а- с наружным поршнем; б- с внутренним поршнем:

1- кольцевое резиновое уплотнение перифирийного разгрузочного зазора; 2- кольцевое резиновое уплотнение перемещающихся цилиндрических поверхностей; 3- разгрузочная щель; 4- внешний подвижный поршень; 5 – внутренний подвижный поршень («подвижное днище»).

На рис. 188а приведена схема ротора с внешним подвижным поршнем 4, для которого предусмотрена ограниченная возможность осевого перемещения с целью либо полного открытия, либо полного перекрытия разгрузочных смесей 3.Плотность закрытия периферийного зазора для вывода осадка через разгрузочные щели обеспечивается сжатием резнового уплотняющего кольца 1 в кольцевом зазоре торцевой привалочной поверхностью подвижного поршня 4. Плотность герметизации по перемещающимся друг относительно друга сопрягаемым цилиндрическим поверхностям ротора и подвижного поршня, обеспечивается уплотняющими контактными резиновыми кольцами, размещаемыми в кольцевых проточках этих поверхностей. На рис. 188 б приведена схема ротора с внутренним подвижным поршнем («подвижным днищем») 5.Принцип работы внутреннего подвижного поршня во многом аналогичен работе внешнего поршня.

В сепараторах рассматриваемого типа осуществляются циклические процессы, включающие, как правило, однотипные последовательные этапы без остановки вращающегося с постоянной рабочей частотой ротора: закрытие разгрузочных отверстий – сепарирование (накопление осадка и отвод фугата) – раскрытие разгрузочных отверстий (разгрузки осадка) – последующее закрытие разгрузочных отверстий и т.п. В зависимости от назначения и конструкции сепаратора, его цикл может включать другие промежуточные этапы, например, безразборную мойку различными реагентами, водой и т.п.

Более совершенный режим работы сепаратора с точки зрения недопущения излишних потерь разделяемой суспензии на этапе выгрузки осадка осуществляется в машинах с частичной разгрузкой ротора. При осуществлении этого режима разгрузочные щели открываются на строго определённый краткий интервал времени, в течение которого успевает выгрузиться только часть осадка. Оставшаяся часть осадка препятствует прорыву жидкости через разгрузочное отверстие. Этот принцип работы требует тонкого регулирования разности давления на подвижный элемент, открывающий и перекрывающий разгрузочные отверстия, а также темпа изменения этой разности давления, измеряемого часто долями секунды. При работе сепаратора в режиме частичной разгрузки подача исходной суспензии на сепарацию в течение цикла не прекращается.

Рассмотрим схему работы ротора с центробежной пульсирующей выгрузкой осадка рис 189.

Рис. 189. Схема ротора с центробежной пульсирующей выгрузкой осадка:

неподвижный канал для подачи буферной жидкости для открытия разгрузочных отверстий; 2- канал для подачи буферной жидкости для закрытия разгрузочных отверстий; 3- диафрагма, составляющая единое целое с поршнем 8; 4- полость для создания гидростатического давления, обеспечивающего закрытие разгрузочных отверстий поршнем 8; 5- дренажный канал для выброса жидкости из полости 4; 6- полость для создания гидростатического давления, обеспечивающего открытие разгрузочных отверстий; 7- дренажный канал для выброса буферной жидкости из полости 6; 8- подвижный поршень; 9- фаска поршня; 10- разгрузочные отверстия; 11- неподвижный напорный диск; 12- неподвижн