1. Шнек; 2 – ротор; 3 – підшипник; 4 – напірний пристрій;

5 – патрубок введення суспензії; 6 – труба живлення

I – суспензія; II – осад; III - фугат

Традиційна класична протитечійна схема (рис. 13.в) запроваджує зустрічний рух в роторі потоків суспензії, що направляються вправо до зливних вікон, і твердої фази, що транспортується шнеком вліво. Технологічний процес, який здійснюється за протитечійною схемою, має істотний недолік, який полягає в тому, що потік рідкої фази, маючи швидкість протилежну направленню швидкості твердих часток, що осіли на роторі, здатний захоплювати їх за собою і погіршувати показники розділення.

Прямоточна схема (рис. 13.а) позбавлена цього недоліку: потік суспензії в роторі рухається в той же бік, що і осад, який транспортується шнеком, а фугат виводиться через порожнину в барабані шнека 1 і вікна ротора 2.

Інша прямоточна схема (рис. 13.б) має напірний пристрій 4 для виведення фугату і боковий патрубок 5 введення суспензії. Недоліком цієї схеми є складність конструкції і збірки.

Використання прямоточних конструкцій виправдане в основному для освітлювання низькоконцентрованих суспензій з тонкодисперсною твердою фазою, або, простіше кажучи, для технологічних процесів, де до чистоти фугату пред'являють підвищені вимоги (очищення промислових і стічних вод і таке інше).

У тих випадках, коли потрібна велика продуктивність по осаду, а вимоги до чистоти фугату не дуже жорсткі, переважає протитечійна схема.

На рис. 14 показана центрифуга ОГШ-202К-03.

Рис. 14 –Центрифуга ОГШ-202К-03

1 – маслянка; 2, 6 – вікна зливу фугату і вивантаження осаду; 3, 7 – порожнисті цапфи ротора; 4,8 – ліва та права порожнисті цапфи шнека; 5,9 – барабан і опора ротора; 10 – гнучкий зв’язок; 11 – труба живлення; 12 – кронштейн труби живлення; 13 – кожух центрифуги; 14, 18 – підшипники; 15 – шнек; 16 - приймальна камера шнека;

17 – отвори завантаження; 19 – кільце регулювальне; 20 – шліців вал; 21 – станина; 22 - планетарний редуктор; 23 – кронштейн; 24 – механізм захисту редуктора

Вона має подовжений ротор з відношенням довжини до діаметру рівному 3, і складається із зварного барабана 5 циліндро-конічної форми, і порожнистих цапф 3 і 7, які одночасно служать днищами, що закривають торці ротора і опорами шнека 15. У лівій цапфі 3 розташовані вікна 2 для зливу фугату, що перекриваються зливними порогами. У правій цапфі є радіально розташовані вікна 6 для вивантаження осаду.

Усередині ротора розташований двозахідний шнек, що складається із ступінчастого зварного порожнистого циліндричного барабана і двох витків, приварених до його зовнішньої поверхні. У середній частині шнека є камера 16, в яку по трубі живлення 11 подається суспензія, що поступає з камери через циліндричні отвори 17 в ротор.

Привід центрифуги здійснюється за допомогою клинових ременів від електродвигуна, встановленого на станині. Планетарний редуктор передає обертання від ротора шнеку з деяким зменшенням швидкості останнього в порівнянні з швидкістю ротора. Унаслідок цієї різниці забезпечується примусове переміщення осаду уздовж внутрішньої поверхні ротора.

ЦЕНТРИФУГИ ФГН – автоматичні горизонтальні з ножовим вивантаженням осаду.

Це машини періодичної дії з ножовим зніманням осаду і автоматичним управлінням всіма операціями. Вони можуть бути використані для розділення суспензій в широкому діапазоні дисперсностей і концентрацій твердої фази.

На рис. 15 надані принципові схеми центрифуг:

Рис. 15 - Принципові схеми центрифуг

а – з розташування ротора між опорами; б – здвоєні; в – з консольним розташування ротора

На рис. 15 представлена схема вказаної центрифуги з розташуванням ротора між опорами (а); здвоєних (б) та з консольним розташуванням ротора (в).

Схема автоматичної центрифуги з розташуванням ротора між опорами показана на рис. 16. Суспензія поступає в ротор 4 через завантажувальний клапан 7 і живильник 11. Завантаження продукту регулюється за допомогою регулятора 6, що дозволяє проводити як однократне, так і багатократне завантаження до одержання необхідної товщини шару осаду в роторі.

Рис. 16 –Схема центрифуги з розташуванням ротора між опорами

1 – бункер для завантаження; 2 – механізм зрізання осаду (ніж); 3 – станина (кожух); 4 – ротор; 5 – привід; 6 – регулятор завантаження; 7-9 – клапани завантаження, регенерації, промивання; 10 – труба для промивання; 11 – живильник; 12 – блок електрогідравлічних золотників; 13 – станція управлянні; 14 – пульт керування; 15 – масло насосна станція; 16 – віброізолюючий пристрій; 17 - гнучкий зв’язок; 18 – розподільний клапан

Після завантаження ротора відбувається віджимання – видалення з осаду рідкої фази, а потім промивання осаду рідиною, що поступає через промивний клапан 9 і промивну трубу 10. Після закінчення промивання повторюється операція віджимання. Віджатий осад зрізується ножем механізму зрізу 2, зсипається в приймальний жолоб (бункер) 1 і виводиться з центрифуги. Незрізаний шар осаду видаляється шляхом промивання (регенерації) фільтруючої основи спеціальними розчинами.

Тривалість операцій віджимання, промивання і регенерації контролюється за допомогою реле часу, встановленого на станції автоматичного управління.

ЦЕНТРИФУГИ ФГП – фільтруючі горизонтальні безупиннодіючі з пульсуючим вивантаженням осаду.

Ці центрифуги за техніко-економічними показниками, енерго- і металоємністю значно перевершують автоматичні центрифуги періодичної дії. Вони компактніші і простіші в обслуговуванні. Центрифуги цього типа призначені головним чином для розділення концентрованих суспензій, що добре фільтруються, містять більше 20 % об'ємних крупно- і средньокристалічної твердої фракції.

До переваг центрифуг з пульсуючим вивантаженням осаду відносяться безперервність технологічного процесу розділення суспензій, можливість промивання осаду, високий ступінь осушення, велика продуктивність. Осад подрібнюється в них менше, ніж при його ножовому зніманні.

Конструктивною особливістю центрифуг типа ФГП є горизонтальне розташування ротора і вивантаження осаду пульсуючим поршнем (штовхачем). Максимальне значення ходу штовхача зазвичай складає 1/10 довжин ротора.

Конструкція центрифуги ФГП.

Рис. 17 –Конструктивна схема центрифуг типу ФГП

1 – труба живлення; 2 – ротор; 3 – конус приймальний; 4 – товкач;

5 – головний вал; 6 – гідроциліндр; 7 – клинопасова передача

Основними вузлами центрифуги (рис. 17) є станина, кожух, ротор, головний вал, штовхач, силовий гідроциліндр і маслоустановка. Центрифуга приводиться в обертання індивідуальним електродвигуном через клинопасову передачу 7. Ротор 2 закріплений на головному валу 5, що обертається в підшипниках. Усередині ротора розташований штовхач 4, який, обертаючись з ротором, одночасно сприймає пульсацію від гідроциліндра 6, керованого маслоустановкой.

При роботі центрифуги суспензія по трубі живлення 1 і приймальному конусу 3 подається в ротор. Проходячи конус, суспензія поступово набуває швидкості, майже рівної швидкості ротора, що обертається. З широкого кінця конуса через отвори між опорними стояками днища ротора вона викидається на сито між штовхачем і вирівнюючим кільцем. Фільтрат проходить через сито ротора і виводиться з кожуха. Шар осаду, що утворився на поверхні сит ротора, при русі штовхача вперед переміщається на величину його ходу. При зворотному русі штовхача нова порція суспензії поступає на ділянку сит, що визволилася, заповнюючи його осадом. Таким чином, здійснюючи пульсуючий рух, поступово переміщає осад уздовж ротора, і проводить вивантаження його невеликими порціями в приймач.

Під час руху осаду до передньої частини ротора, рідина безперервно віджимається. При промиванні осаду струмінь рідини подається в ротор перед регулювальним кільцем.

ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ЦЕНТРИФУГ

1. Розрахунок продуктивності.

Повний об’єм барабана центрифуги

V_б = π R² L

де L – довжина (висота) барабана.

Внутрішній радіус шару матеріалу в барабані при 50% завантаженні:

r₁ = 0,71 R

Об’єм матеріалу в барабані

V_м = π (R² – r₁²) L

Швидкість осадження матеріалу в центрифузі пропорційна радіусу обертання r. Тому при підрахунку фактора розділення Ф_р замість змінного радіуса r підставляють середній радіус

r_ср = (R + 0,71R) / 2 = 0,85 R

Тоді

Ф_р = (0,85 n² R) / 900

При осадженні часток в умовах, які відповідають закону Стокса, швидкість осадження у м/с підраховують по формулі

ω₀ = [g² d² (ρ₁ – ρ₂) Ф_р] / 18μ