Производительность центрифуг периодического действия.

В осадительных и фильтрующих центрифугах периодического действии продолжительность процесса центрифугирования, т. е. длительность отделения частиц твердой фазы от жидкости, не позволяет оценить технологическую производительность машины в целом, которую определяют по суммарному времени рабочего цикла центрифуги, рабочему объему ее ротора и коэффициенту заполнения рабочего объема ротора. Наиболее часто коэффициент заполнения рабочего объема ротора ψ = 0,85, поэтому часовая производительность центрифуги:

, где Н — высота ротора; τ_ц — время рабочего цикла, определяемое по выражению (J).

Характеристики τ_ц и Q_т промышленных центрифуг периодического действия можно получить пересчетом значений τ_ц и Q_т, полученных на модельной центрифуге, через индексы производительности обеих центрифуг. Необходимо обеспечить аналогию условий проведения экспериментов на модельной и проектируемой центри­фугах: идентичность основных свойств суспензии, толщины слоя и влажности осадка, фактора разделения и пр.

Отношение производительностей проектируемой Q_п и модельной Q₀ центрифуг равно отношению их параметров Σ_п и Σ₀; Q_п = Q₀·Σ_п/Σ₀ или Q_п = В·Σ_п, где В = Q₀/Σ₀ — число осветления, Этот параметр удобно использовать для выбора производительности по заданному технологами допускаемому уносу твердой фазы фугатом из ротора. Зависимость числа осветления от допускаемого уноса суспензии и условий ее обработки находят опытным путем.

В настоящее время центрифуги периодического действия, применяемые в химической промышленности, представлены в основном четырьмя типами: вертикальные малолитражные, маятниковые, подвесные и горизонтальные автоматизированные с ножевой выгрузкой осадка.

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.

В ряде конструкций рассматриваемых центрифуг опору ближайшего к ротору горлового подшипника вала часто выполняют упругой. Это позволяет значительно уменьшить частоту собственных колебаний вала, благодаря чему последний работает в зарезонансной зоне в условиях самоцентрирования.

При наличии такой опоры, в отличие от центрифуг с жёстким креплением вала, необходимо обеспечить возможность отклонения вала от вертикального положения, что на практике обеспечивается так же установкой нижней сферической опоры со сферическим подпятником. Такая конструкция позволяет оси вала совершать прецессионное движение, при котором ось вала описывает поверхность конуса.

Рассмотрим особенности конструкции ротора вертикальной малолитражной фильтрующей центрифуги периодического действия, т.е. машины, подобной центрифуге ОВД, но реализующей процесс периодического центробежного фильтрования. Перфорированные барабаны таких центрифуг чаще всего выполняются сварными, свальцованными из листового проката. Разметка отверстий перфораций делается на листе, а сверление осуществляется на многошпиндельных сверлильных станках после сварки барабана. Отверстия перфорации располагаются по параллельным кругам барабана таким образом, что отверстия одного ряда сдвинуты на половину шага относительно отверстий смежных соседних рядов, (шахматное расположение отверстий). Площадь суммарного живого сечения отверстий перфорации по отношению к общей боковой поверхности барабана составляет 5-12 процентов, размер отверстий принимается в пределах от 3 до 8 мм. В отдельных случаях (при фильтровании суспензий, содержащих волокнистые материалы) вместо круглых отверстий делают щели, длинные оси которых располагаются параллельно горизонтали. При обработке суспензий, содержащих частицы с размерами менее размеров отверстий перфорации, на внутренней поверхности перфорированной стенки барабана последовательно располагают дренирующий слой, состоящий из подкладочных (дренажных) плетёных или штампованных сит или сеток с большой долей живого сечения для прохода фильтрата, а на них изнутри закрепляют собственно фильтровальную перегородку из фильтровальной ткани. Применение дренажных подкладочных сит или сеток существенно увеличивает живое сечение для отвода фильтрата. При отсутствии дренажных сит или сеток под фильтрующей перегородкой общее сечение для отвода фильтрата было бы равно только общей площади отверстий перфорации барабана.

При изготовлении барабана перфорированный ротор крепится к крышке и днищу барабана чаще всего сваркой. Днище ротора со ступицей чаще всего изготавливаются посредством литья. Крышка барабана изготавливается штамповкой из цельного листа с наклоном её образующих в пределах 10-12 градусов к горизонту.

Ротор в сборке с валом и шкивом подвергается статической и динамической балансировке.