Зміст
Вступ
1.Конструкціїавтоматизованих фільтраційних та осаджувальних центрифуг з ножовимвивантаженням осаду
1.1Класифікація центрифуг
2.Центрифуги періодичної дії
2.1Центрифуги автоматизовані фільтраційні та осаджувальні з ножовим вивантаженнямосаду типів ФГН і ОГН
2.2Конструкції та принцип дії фільтрівних центрифуг
2.3 Принципдії осаджувальних центрифуг
2.4 Перевагицентрифуг
2.5 Вади центрифуг
2.6 Основні вузли горизонтальнихавтоматизованих центрифуг
2.6.1 Ротор
2.6.2Механізмзрізання осаду
Висновок
Списоквикористаних джерел
Вступ
Тема реферату «Конструкції автоматизованих фільтраційних таосаджувальних центрифуг з ножовим вивантаженням осаду» з дисципліни «Устаткуванняпідприємств хімічної та нафтохімічної промисловості».
Мета роботи – ознайомитися з класифікацією центрифуг; конструкціямиавтоматизованих фільтраційних та осаджувальних центрифуг з ножовимвивантаженням осаду; конструкціями та принципом дії фільтрівних центрифуг;принципом дії осаджувальних центрифуг; конструкціями основних вузлів горизонтальнихавтоматизованих центрифуг.
У спрощеному вигляді центрифуга являє собою швидко обертовий навколосвоєї осі порожнистий ротор. Суспензія (або емульсія) завантажується в роторперіодично або безперервно. Продукти розділення виводяться з ротора такожперіодично або безперервно.
У практиці центрифугування застосовують два способи розділення рідкихнеоднорідних систем: відцентрове фільтрування та відцентрове осадження.Відповідно до цього виготовляють фільтраційні центрифуги з перфорованимротором, на внутрішній поверхні якого укладена фільтрувальна перегородка, таосаджувальні центрифуги – з осаджувальним ротором, котрий має суцільнуобичайку. Виготовляють також комбіновані осаджувально-фільтраційні центрифуги,в яких суміщені обидва процеси розділення.
При розділенні суспензій у фільтраційних центрифугах в роторі піддією відцентрової сили відбувається фільтрація рідини через фільтрувальнутканину або металеву сітку з одночасним відкладенням на останній частиноктвердої фази; рідина проходить через сита і потім через отвори в роторі викидаєтьсяв кожух центрифуги, що оточує ротор, а осад вивантажується або під часобертання ротора, або після його повного зупинення.
Прирозділенні суспензій в осаджувальних центрифугах тверді частинки, які маютьбільшу щільність, ніж рідкий компонент, осаджуютьсяпід дією відцентрової сили на обичайці ротора у вигляді кільцевого шару; рідкийкомпонент також створює кільцевий шар, але розташований ближче до осі обертання.Рідина відводиться з обертового ротора шляхом переливу через борт або задопомогою відсмоктувальної труби. Осад вивантажується на ходу або післязупинення машини.
Розділення емульсій відбувається аналогічно: біля стінки роторастворюється шар важкої рідини, а ближче до осі обертання – шар легкої рідини.Центрифуги, що призначені для розділення емульсій, називають розділяючими(сепаруючими). Завантаження емульсії та відведення важкої та легкої рідини зротора такої центрифуги здійснюється безперервно.
1. Конструкції автоматизованих фільтраційних та осаджувальнихцентрифуг з ножовим вивантаженням осаду
1.1 Класифікація центрифуг
Промисловіцентрифуги можуть бути класифіковані за різними характерними ознаками.
За технологічним призначенням, або принципом розділення розрізняютьтакі типи центрифуг:
– фільтраційні – призначені для розділення порівняно грубо дисперснихсуспензій з кришталевою та аморфною твердою фазою, а також для відділеннявологи від штучних матеріалів; застосування їх забезпечує найменший вмістрідкої фази в осаді та ефективну його промивку;
– осаджувальні та освітлювальні – призначені для розділення труднофільтрованих суспензій, освітлення суспензій невеликої концентрації, а такождля класифікації суспензій за крупністю та щільністю твердих частинок;
– розділяючі (сепаруючі) – призначені для розділення емульсій;
– комбіновані, в яких поєднуються обидва принципи розділення – осадженняз наступним фільтруванням та фільтрування з наступним осадженням у полівідцентрових сил.
За основною конструктивною ознакою центрифуги бувають:
– горизонтальні – з горизонтальним валом, який має жорсткі або пружніопори; ротор може бути розташований між опорами або на консолі;
–вертикальні –з вертикальним валом, який має жорсткі або пружні опори і вал зверхнім або нижнім приводом;
– нахилені – з нахиленим валом, який має жорсткі опори;
– з вертикальним валом, який має пружну верхню опору і жорсткушарнірну нижню опору; ротор закріплюють на верхньомукінці валу – вертикальні центрифуги з підпертим валом та пружною верхньоюопорою;
– підвісні з верхнім приводом – з вертикальним валом, підвішенимна верхній шарнірній пружній опорі; ротор закріплюють на нижньому кінці валу;
– підвісні з нижнім приводом (маятникові) – з вертикальним валом,опори якого розміщені у загальному жорсткому корпусі, підвішеному на трьохколонках; ротор закріплено на верхньому кінці валу;
– вертикальні трубчасті – з вертикально підвішеним довгимтрубчастим ротором.
За способом вивантаження осаду центрифуги підрозділяють на такі типи:
– з ручним вивантаженням через верхній борт; осад вивантажують беззастосування спеціальних механізмів після повного зупинення ротора;
– з ручним вивантаженням через днище – без застосуванняспеціальних механізмів після повного зупинення-ротора;
–з ручним вивантаженням та розібрання ротора; осад вивантажується без застосуванняспеціальних механізмів після повного зупиненняротора;
–зконтейнерним або касетним вивантаженням – за допомогою спеціальних з'ємнихконтейнерів, м'яких або жорстких касет тощо.;
– з ножовим вивантаженням; осад вивантажується ножем, скребком аборихлителем спеціального механізму на ходу при повному або зменшеному числіобертів ротора з одночасним виведенням осаду через бункер, а також пневматичниммеханічним транспортером;
– з гравітаційним вивантаженням (саморозвантажувальні); осад вивантажуєтьсяпід дією власної ваги під час зупинення ротора;
– зі шнековим вивантаженням – за допомогою шнека, який обертаєтьсявідносно ротора безперервно при безперервній роботі машини;
– з поршневим вивантаженням осаду штовхателем, котрий здійснюєвертно-поступний (пульсуючий) рух уздовж осі ротора при безперервній роботімашини;
– з відцентровим (інерційним) вивантаженням; осад вивантажуєтьсяпід дією відцентрових сил безперервно при безперервній роботі машини;
– з вібраційним вивантаженням; осад вивантажується безперервно піддією коливань обертового ротора;
– з гідравлічним вивантаженням; вологий осад та рідка фаза вивантажуютьсячерез сопла або отвори ротора при робочій швидкості останнього.
За степенем герметизації, вибухозахищенності та залежно від дотриманняспеціальних вимог (модифікації) розрізняють такі виповнення центрифуг:
– негерметизоване – без спеціальних ущільнювальних пристроїв,котрі ізолюють робочі порожнини машини від зовнішнього середовища, з електрообладнаннямзвичайного виповнення; застосовуються для оброблення нетоксичних, нелетких,вогне- та вибухобезпечних продуктів у вибухобезпечних виробництвах;
– негерметизоване з вибухозахищеним електрообладнанням – безспеціальних ущільнювальних пристроїв, котрі ізолюють робочі порожнини машинивід зовнішнього середовища, з електрообладнанням у вибухозахищеному виповненні;застосовуються для оброблення нетоксичних, нелетких, вогне- та вибухобезпечнихпродуктів у вибухобезпечних виробництвах;
– герметизоване вибухозахищене – з ізоляцією робочих порожнин машинивід зовнішнього середовища, електрообладнанням у вибухозахищеному виповненні тапіддувом у порожнину кожуха інертного газу під тискомвід 0,101 до 0,11 МПа; застосовуються у вогне- тавибухонебезпечних виробництвах, де не можуть виникати вибухонебезпечніконцентрації газо- та пароповітряних сумішей;
– герметизоване – з ізоляцією внутрішніх робочих порожнин від зовнішньогосередовища і електрообладнанням у вибухозахищеному виповненні; застосовуютьсядля роботи під тиском понад 0,11 МПа у вогне- та вибухонебезпечнихвиробництвах;
– з обігрівом або охолодженням – зі спеціальними пристроями дляпідігріву (охолодження) кожуха або ротора машини та з електрообладнанням узвичайному виповненні;
– з обігрівом або охолодженням – зі спеціальними пристроями для підігріву(охолодження) кожуха або ротора машини і з електрообладнанням увибухозахищеному виповненні;
– капсульоване – вся машина, за виключенням приводу, поміщена у герметичнуоболонку;
– спеціальне – для роботи в спеціальних умовах.
2. Центрифуги періодичної дії
2.1 Центрифуги автоматизовані фільтраційні та осаджувальні
з ножовим вивантаженням осаду типів ФГН і ОГН
Автоматизовані горизонтальні центрифуги – це машини періодичноїдії з ножовим з'ємом осаду та автоматичним управлінням усіма операціями. Вониможуть бути використані для розділення суспензій у широкому діапазонідисперсностей і концентрацій твердої фази.
Автоматичне управління центрифугою дозволяє здійснювати дію усіхробочих органів в автоматичному режимі по операційно відповідно до робочогоциклу машини. Цикл технологічних операцій, заданих програмою автоматичногорежиму, повторюється періодично при безперервному обертанні ротора.
Залежно від технологічного призначення автоматизовані центрифугивипускаються двох типів: ФГН і ОГН – фільтраційні та осаджувальні горизонтальніз ножовим з'ємом осаду. Фільтраційні центрифуги дістали найбільшого поширення,вони призначені для розділення суспензій, у яких тверда фаза має кришталеву абозернисту структуру з розміром зерна 30-150 мкм.
Осаджувальні центрифуги застосовуються рідкіше, вони призначенідля розділення середньо- та дрібнозернистих (розмір зерна 5-40 мкм) трудно фільтрівнихсуспензій у тих випадках, коли допустимий високий вміст рідкої фази вотриманому осаді та коли використання фільтрувальних поверхонь неможливо.Осаджувальні центрифуги застосовують також для попередньої обробки тонкодисперсних суспензій з метою віддалення грубих фракцій твердої фази.
При діаметрі ротора до 1600 мм включно його розташовують консольно. При діаметрі ротора понад 2000 мм його розташовують між двома опорами [прицьому він може бути одинарним або здвоєним (при діаметрі ротора 2200мм )] (рисунок 1).
Здвоєні ротори застосовують для збільшення робочої поверхні центрифугуваннягоризонтальних центрифуг з ножовим з'ємом осаду. Живлення та вивантаженнякожної половини ротора здійснюється роздільно. Тривалість та послідовність цихоперацій контролюється автоматично. Цикли роботи обох половин ротора можутьбути розраховані так, що вивантаження осаду в одній половині ротора співпадає зфільтруванням у другій його половині. Зсув циклів дозволяє зробити рівномірнимивитрату енергії і вивантаження осаду, наближаючи ці машини до центрифугбезперервної дії.
/>
Рисунок 1 –Принципові схеми центрифуг:
а –з розташуванням ротора між опорами; б – зі здвоєним ротором;
в –з консольним розташуванням ротора
Центрифуги зі здвоєним ротором застосовуються для центрифугуваннявеликої кількості швидко фільтрованих продуктів або у тих випадках, коли непотрібна висока степінь віджиму.
2.2 Конструкції та принцип дії фільтрівних центрифуг
Фільтрівні центрифуги призначені для розділення суспензій з середньоюта дрібнозернистою (розмір частинок понад З0 мкм), переважно розчинною твердоюфазою об’ємною концентрацією понад 10%. При обробці суспензій з меншоюконцентрацією твердої фази значно збільшується цикл їх розділення, а центрифугицього типу призначені для роботи з більш короткими циклами, ніж інші типифільтрівних центрифуг періодичної дії.
На центрифугах типу ФГН не рекомендується обробляти нерозчинніпродукти або продукти з нерозчинними домішками, тому що у цих випадкахзатрудняється регенерація підшару, що залишається на фільтрувальної основи.Конструкцією центрифуг передбачена висока степінь зневоднення та промивкиосаду.
Схема автоматизованої центрифуги з консольним розташуванням роторапоказана на рисунку 2.
Загальною конструктивною ознакою цих центрифуг є горизонтальнерозташування осі ротора 5, вал якого обертається у підшипниках котіння 6,установлених в станині 8. Привід центрифуги здійснюється від електродвигуначерез клинопасову передачу.
/>
Рисунок 2 – Конструктивна схема центрифуг типу ФГН і ОГН
Напередній кришці центрифуги змонтовано:механізм зрізання осаду 3, розвантажувальний бункер 1, живильна труба 2, трубадля промивки та регенерації (для фільтраційних центрифуг), регулятор рівня шарузавантаження та перемикачі руху ножа.
Вкожусі 4 центрифуги передбачено люк для доступу при заміні або ремонту сит дляфільтрівних центрифуг і люк-повітряник для відведенняпарів та газів з порожнини кожуха.
Завантажувальний клапан установлено безпосередньо на баці з мішалкоюдля суспензії.
Суспензія подається в ротор 5 через завантажувальний клапан і живильник(на рисунку не показані). Завантаження продукту регулюється за допомогоюрегулятора, який дозволяє проводити як одноразове, так і багаторазовезавантаження до отримання необхідної товщини шару осаду в роторі.
Після завантаження ротора здійснюється відтиснення – віддалення зосаду рідкої фази, а потім промивання осаду рідиною, яка подається черезпромивний клапан та промивну трубу (на рисунку не показані). По закінченніпромивання повторюється операція відтиснення. Відтиснений осад зрізається ножеммеханізму зрізу 3, ссипається в приємний бункер 1 і виводиться з центрифуги.Незрізаний шар віддаляється шляхом промивання (регенерації) фільтрувальноїоснови спеціальними розчинами, що поступають через клапан регенерації тапромивну трубу.
Фільтрат, промивна вода та рідини регенерації відводяться зцентрифуги роздільно, через розділяючий клапан.
Тривалість операцій відтиснення, промивання та регенерації контролюєтьсяза допомогою реле тривалості, установленого на станції автоматичногоуправління.
2.3 Принцип дії осаджувальних центрифуг
Осаджувальні центрифуги призначені переважно для розділення труднофільтрованих суспензій з нерозчинною твердою фазою (розмір частинок 5-40 мкм).Промивка осаду в цих центрифугах не передбачена. Кінцева вологість осадупорівняно висока.
В центрифугах типів ФГН і ОГН осад, що вивантажується, призрізанні ножем здрібнюється. Для обробки суспензій з липким мазким осадом ціцентрифуги не придатні.
Ротор осаджувальних центрифуг типу ОГК суцільнозварний.
Конструкцією цих центрифуг, на відміну від фільтрівних,передбачено механізм відведення освітленої рідини, який складається звідводівної труби з силовим гідроциліндром та дроселем для регулюванняшвидкості повороту відводівної труби. У осаджувальних центрифуг відсутнірозподільні клапани, а також клапани промивки та регенерації.
При роботі центрифуги суспензія поступає через регулювальний завантажувальнийклапан і живильну трубу. При досягненні заданогорівня шару осаду подача суспензії автоматично припиняється, після чогоздійснюється відтиснення і та, в разі необхідності, промивка осаду.
Віджатий осад зрізається поступово рухованим або поворотним ножемі через бункер вивантажується з центрифуги.
В осаджувальних центрифугах суспензію можна обробляти двома способами:
– суспензія подається в ротор до його заповнення; потім подачаприпиняється і після осадження твердої фази через відводівну трубу виводитьсяосвітлена рідка фаза;
– суспензія подається в ротор безперервно; тверда фазанакопичується в роторі, а освітлена рідка фаза переливається через борт івиводиться з центрифуги. Живлення центрифуги продовжується до заповнення ротораосадом. Залишена рідка фаза через відводів ну трубу виводиться з ротора.
2.4 Переваги центрифуг
До переваг центрифуг типів ФГН та ОГН відносяться простота конструкції,широкий діапазон габаритних розмірів (типорозмірів), автоматичне управління,можливість обробки суспензій у широкому діапазоні концентрацій твердої фази тарозмірів частинок, висока якість промивки твердої фази (на центрифугах ФГН),отримання освітленої рідкої фази.
Ці машини зручні в обслуговуванні і завдяки герметичності конструкціїможуть працювати у вибухонебезпечних приміщеннях, а також у приміщеннях зпідвищеною вологістю.
2.5Вади центрифуг
До вад центрифуг цього типу відносяться: неможливість оброблення уряді випадків суспензій з нерозчинною твердою фазою, здрібнення кристалів призрізанні ножем; періодичність процесу, яка не завжди дозволяє вмикати машини вавтоматичні та особливо у безперервно діючи технологічні лінії; нерівномірневикористання при різних операціях потужності електродвигуна, велика питома масата пов'язана з цим необхідність установлення їх на міцних віброізоляційнихпостаментах чи фундаментах; нездатність до самобалансування при завантаженні,яка часто призводить до виникнення сильних вібрацій.
2.6 Основні вузли горизонтальних автоматизованих центрифуг
2.6.1 Ротор
Ротор є основним робочим органом центрифуги. Його виготовляютьзварним з вуглецевих або корозійностійких сталей, а також з титанових сплавів(рисунок 3). Він складається з днища 1, обичайки 2 та переднього борта 3 (укрупно габаритних машинах днище та борт виконують литими або зварними).
По внутрішній циліндричній поверхні фільтрувального ротора укладаютьфільтрувальну основу, яка звичайно складається з двох сит, – фільтрувального 7та укладеного під ним дренажного 8, призначення якого – забезпечити максимальнуробочу площу поверхні фільтрувальної основи.
Якфільтрувальну основу застосовують плетені сітки (металеві або полімерні) татканини. Оскільки фільтрувальні основи часто чинятьвирішальний вплив на якість відцентрового фільтрування, вони повиннізадовольняти таким вимогам:
– гарно затримувати тверду фазу суспензії;
– мати мінімальний гідравлічний опір;
– мати гарну адгезію до фільтрувального матеріалу;
– бути достатньо міцними;
– не набухати при зіткненні з рідиною;
– характеризуватися рівномірним розподіленням властивостей.
Від правильного вибору фільтрувальної основи, способу кріплення,зручності промивки, очистки та заміни, а також від довговічності та надійностібагато в чому залежить ефективність застосування центрифуги. Цим якразобумовлена різноманітність фільтрувальних основ та способів їх кріплення вроторі.
Один із найпоширеніших способів кріплення сит у роторі показано нарисунку 2.3. По колу ротора сита кріпляться двома розрізними перфорованимикільцями 4, а по ширині — перфорованою планкою 5 та спеціальними болтами 6 знизькою голівкою. Усі болти обов'язково стопоряться пелюстковими шайбами 9.
/>
Рисунок 3 – Ротор горизонтальної автоматичної центрифуги:
1 – днище; 2 – обичайка; 3 – передній борт; 4 – перфорованекільце;
5 – перфорована планка; 6 – болт;
7, 8 – фільтрувальне та дренажне сита; 9 – шайба
Нарисунку 4 зображено елемент ротора центрифуги, у якому застотосованішвидкоз'ємні притискувачі фільтрувальної основи. Дообичайки сита притискують з кожного боку шістьома сегментами 4 з листової сталіз привареними бобишками 3. Стопоріння притискного гвинта 1 здійснюється контргайкою2. По ширині ротора сито накладають унаклад та зшивають дротом.
Ротор малогабаритної центрифуги ФГН-63 (рисунок5) на відміну від роторів інших центрифуг має з'ємнийборт 1, котрий кріпиться до перфорованої обичайки 4 болтами 6 і стопорнимишайбами 7. Для кріплення сит днище ротора 5 має кільцеву канавку, а з'ємнийборт – западину, куди вкладаються краї фільтрувального 2 та дренажного сита З.
/>
Рисунок 4 – Елемент ротора центрифуги із швидкоз'ємним кріпленнямсит:
1 – гвинт; 2 – контргайка; 3 – бобишка; 4 – сегмент
/>
Рисунок5 – Елемент ротора центрифуги ФГН-633К-02:
1 – з’ємний борт; 2,3 – фільтрувальне та дренажне сита
При кріпленні борта здійснюється натягнення сит. Поперечні стики фільтрувальногота дренажного сит зварюють контактною зваркою унаклад. Під дією відцентровоїсили сита щільно притискуються до обичайки. Площину роз'єму переднього борта таобичайки ротора ущільнюють шнуром 8 з матеріалу, стійкого до обробногопродукту.
2.6.2Механізм зрізання осаду
В горизонтальних автоматичних центрифугах застосовують механізмизрізання відфільтрованого осаду кількох типів. Найбільш поширені механізмизрізання з широким (на всю довжину ротора) ножем, який переміщується радіальновідносно ротора, або здійснює обертовий (поворотний) рух. Рідкіше застосовуютьмеханізм зрізання з вузьким ножем (скребачкою), що здійснює разом з обертовимрухом ще й вертно-поступове переміщення вздовж ротора. Різівний ніжвиготовляють двох типів: з наплавленням леза з твердого сплаву (звичайностеліту марки ВК-3) на різівній пластині зі сталі 12Х18Н10Т; та з застосуваннямнабору спеціально виготовлених різівних пластин з твердого сплаву марки Т5К10.
Як показав досвід експлуатації центрифуг, ніж з неплавкою доцільнозастосовувати при обробці дрібнозернистих сильно ущільнюваних продуктів, а ніжіз застосуванням набору пластин з твердого сплаву – для обробки крупнозернистихпухких продуктів; тому останнім часом центрифуги комплектують ножами обохтипів.
Висновок
центрифугафільтраційний автоматизований осад
Впроцесі виконання роботи ми ознайомилися зкласифікацією центрифуг; конструкціями автоматизованих фільтраційних таосаджувальних центрифуг з ножовим вивантаженням осаду; конструкціями тапринципом дії фільтрівних центрифуг; принципом дії осаджувальних центрифуг;конструкціями основних вузлів горизонтальних автоматизованих центрифуг.
Список використаних джерел
1. Лукьяненко В.М., Таранец А.В. Центрифуги: Справ. изд. – М.:Химия, 1988. 384 с.
2. Промышленные центрифуги. Каталог. М.:ЦИНТИхимнефтемаш, 1986. 112 с.