Результат интеллектуальной деятельности: ВИНТОВОЙ КОНВЕЙЕР ДЛЯ ДЕКАНТИРУЮЩЕЙ ЦЕНТРИФУГИ

Настоящее изобретение относится к винтовому конвейеру, предназначенному и выполненному для использования в декантирующей центрифуге для отделения твердых частиц от текучих смесей, в которых такие частицы находятся во взвешенном состоянии в жидкости, имеющей меньшую плотность, чем частицы, при этом декантирующая центрифуга содержит

ротор, который имеет подвод для смеси, отвод для отделенных твердых частиц и отвод для жидкости, освобожденной от твердых частиц, причем ротор имеет возможность вращения вокруг оси вращения с первой скоростью;

винтовой конвейер, который расположен в роторе и имеет возможность вращения вокруг оси вращения со второй скоростью, отличной от первой скорости вращения, при этом винтовой конвейер содержит центральный корпус, который проходит вдоль оси вращения,

по меньшей мере, одну конвейерную линию, проходящую подобно винтовой линии по и вокруг центрального корпуса, который удерживает ее таким образом, что вокруг корпуса будет сформирован винтообразный путь прохождения потока;

по меньшей мере, одну перегородку, которая перегораживает путь прохождения потока между различными частями конвейера для предотвращения свободного движения жидкости и твердых частиц по пути прохождения потока к отводу для твердых частиц.

Винтовой конвейер этого типа описан в патентах США 3885734 и 3934792.

В винтовом конвейере согласно документу США 3885734 упомянутая перегородка имеет форму кольцевого диска, расположенного в плоскости, фактически перпендикулярной оси вращения.

С другой стороны, в винтовом конвейере согласно патенту США 3934792 перегородка расположена между двумя смежными частями винтообразного выступа конвейера, проходя фактически в радиальном и в осевом направлениях по отношению к оси вращения.

В публикации WO 99/65610 международной заявки также представлен винтовой конвейер первоначально указанного типа.

Обычно винтовые конвейеры для декантирующих центрифуг изготавливают из металла - полосы листового металла, сформированной в виде винтообразной линии и приваренной вдоль своего радиально внутреннего винтообразного края к центральному корпусу. При желании к винтообразному выступу, а возможно даже к центральному корпусу, приваривают перегородку вышеупомянутого типа.

В публикации WO 99/65610 указано, что ротор и винтовой конвейер могут быть образованы из нескольких частей, соединенных друг с другом с возможностью отсоединения (с. 22), а также то, что винтовой конвейер может быть изготовлен из пластика в виде одной детали (с. 15). Однако какой-либо способ изготовления винтового конвейера более точно не указан. Обычным способом изготовления деталей из пластика является инжекционное формование. Однако этот способ, по-видимому, не приемлем для каких-либо вариантов конструкции винтового конвейера, представленного в публикации WO 99/65610. Так, вероятно невозможно удаление винтового конвейера из формы посредством вывинчивания в случае его изготовления инжекционным формованием.

Также в патенте США 5800332 представлена декантирующая центрифуга, в которой ротор и винтовой конвейер могут быть образованы из нескольких частей, соединенных друг с другом с возможностью разъединения.

Техническая задача настоящего изобретения заключается в создании конструкции винтового конвейера, которая обеспечивает возможность простого изготовления винтового конвейера, даже если он должен быть изготовлен из пластика, гарантирует транспортирование твердых частиц в роторе за перегородку и обеспечивает требуемую жесткость и прочность винтообразной линии конвейера в зоне, где она пересекается с перегородкой.

Другая задача настоящего изобретения заключается в создании конструкции винтового конвейера, которая обеспечивает возможность простой сборки такого конвейера.

Согласно изобретению эти задачи могут быть решены посредством винтового конвейера первоначально определенного типа, при этом винтовой конвейер содержит, по меньшей мере, две первоначально отдельных части, каждая из которых составляет участок винтообразной линии конвейера, и которые удерживаются вместе в осевом направлении,

перегородка образует отдельный элемент, предназначенный для его удерживания в месте между упомянутыми частями винтового конвейера, когда их удерживают вместе в осевом направлении;

отдельный элемент имеет участок, который формирует часть винтообразной линии конвейера в зоне, где винтообразная линия конвейера пересекается с перегородкой и проходит за нее.

Посредством изобретения каждая из различных частей винтового конвейера и перегородка могут быть изготовлены самостоятельно. Если винтовой конвейер изготавливают из пластика, то различные части могут быть изготовлены посредством использования технологии инжекционного формования.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения упомянутый отдельный элемент выполнен с возможностью удерживания в месте посредством упомянутых частей винтового конвейера, когда они удерживаются вместе в осевом направлении. Кроме того, части винтового конвейера соединяют друг с другом с возможностью их отделения. Это обеспечивает возможность легкой замены перегородки, например, если возникло предположение, что она имеет размер, не являющийся оптимальным для процесса отделения, при выполнении которого будет использована рассматриваемая декантирующая центрифуга. Если требуется, то перегородка может быть заменена, например, в результате ее износа.

Предпочтительно, чтобы каждая из частей винтового конвейера также содержала часть центрального корпуса. В этом случае каждую из частей центрального корпуса соответствующим образом выполняют с фактически цилиндрической частью, имеющей осевые ребра и канавки, при этом одна из частей имеет внутренние ребра и канавки, а другая из частей имеет наружные ребра и канавки, предназначенные для удерживания различных частей винтового конвейера соединенными друг с другом для приведения в движение. Части выполнены с возможностью их удерживания вместе в осевом направлении посредством элемента, который проходит в осевом направлении внутри центрального корпуса. Следовательно, если требуется, каждая из частей легко может быть заменена.

Изобретение не ограничено винтовым конвейером, содержащим только одну винтообразную линию и только одну перегородку. В предпочтительном варианте осуществления изобретения винтовой конвейер содержит две винтообразных линии, проходящих подобно винтовой резьбе вдоль и вокруг центрального корпуса и удерживаемых им таким образом, что вокруг корпуса будут образованы два винтообразных пути прохождения потока. Кроме того, винтовой конвейер содержит перегородку определенного типа для каждого из путей прохождения потока, при этом перегородка перегораживает соответствующие пути прохождения потока между различными участками винтообразных линий конвейера для предотвращения свободного движения жидкости и твердых частиц по пути прохождения потока к отводу для твердых частиц. В случае винтового конвейера с двумя винтообразными линиями в нем будет обеспечено улучшенное равновесие, что позволяет получить улучшенные характеристики декантирующей центрифуги.

В том случае, если винтовой конвейер имеет две перегородки определенного типа, они могут быть образованы как единый элемент, предназначенный для перегораживания двух путей прохождения потока и удерживаемый в месте между двумя частями винтового конвейера. Каждая из перегородок может быть образована согласно патенту США 3885734 или патенту США 3934792.

В конкретном варианте осуществления изобретения упомянутый единый элемент фактически может иметь форму кольцевого диска с двумя диаметрально противоположными частями, при этом одна из частей формирует часть одной из винтообразных линий конвейера, а другая часть формирует часть другую из винтообразных линий конвейера. Кроме того, кольцевой диск может содержать две дополнительных диаметрально противоположных части, каждая из которых формирует одну из двух перегородок, которые перегораживают два соответствующих винтообразных пути прохождения потока. В этом случае две перегородки будут сформированы так, как показано в патенте США 3885734.

Далее изобретение будет описано со ссылками на прилагаемые фигуры чертежей, на которых

фиг.1 - продольное сечение декантирующей центрифуги, содержащей ротор и винтовой конвейер, при этом между двумя частями винтового конвейера, соединенными друг с другом, находится кольцевой диск;

фиг.2 - сечение винтового конвейера согласно фиг.1 в большем масштабе, при этом детали винтового конвейера расположены на некотором расстоянии друг от друга по оси;

на фиг.3 в большем масштабе и в перспективе представлен кольцевой диск.

На фиг.1 представлена декантирующая центрифуга, содержащая ротор 1, который имеет возможность вращения с определенной скоростью вокруг вертикальной оси вращения R, и винтовой конвейер 2, расположенный в роторе 1 и имеющий возможность вращения вокруг той же самой оси R вращения, хотя и со скоростью, отличной от скорости ротора 1. Декантирующая центрифуга предназначена для подвешивания по вертикали способом, раскрытым в публикации WO 99/65610. Поэтому устройство, необходимое для подвешивания и приведения в движение декантирующей центрифуги, здесь не описано.

Ротор 1 имеет фактически цилиндрическую верхнюю часть 3, содержащую полый вал 4 или подсоединенную к нему, и фактически коническую нижнюю часть 5. Нижняя часть 3 ротора и его вал 4 соединены друг с другом посредством винтов (не показаны). Безусловно, могут быть использованы альтернативные соединительные элементы. Части 3 и 5 ротора могут быть выполнены как две отдельных части, с возможностью разъединения, соединенные друг с другом, например, посредством винтов (не показаны).

Ротор 1 имеет несколько отводов 6 для жидкости в его верхнем конце, а также расположенный по центру и направленный по оси отвод 7 для осадка, находящийся в его нижней части. В зоне отводов 6 для жидкости, причем несколько ниже них, расположено кольцо 8, которое формирует переливной отвод для жидкости в роторе, текущей к отводам 6 и выходящей через них. Кольцо 8 предназначено для сохранения свободной поверхности жидкости в роторе 1 на радиальном уровне 9. Кольцо 8 установлено с возможностью его отсоединения, что позволяет выбирать кольца с разным внутренним диаметром, так что радиальный уровень 9 может быть изменен.

На фиг.1 показано, что винтовой конвейер содержит центральный корпус 10, который проходит вдоль оси вращения R, две винтообразных линии, соответственно 11а и 11b, которые проходят подобно винтовой резьбе по центральному корпусу 10 и вокруг него, и диск 12, который проходит перпендикулярно оси вращения R от центрального корпуса 10 в направлении к окружающей его части 3 ротора. Диск 12 перегораживает два пути прохождения потока от радиального уровня на первом расстоянии от оси вращения R, в данном случае от центрального корпуса 10, к радиальному уровню на втором, большем расстоянии от оси вращения R, при этом второе, большее расстояние, меньше, чем расстояние между осью вращения R и проходящими по окружности частями винтообразных линий, соответственно 11а и 11b конвейера в зоне диска 12. Поэтому между проходящей по окружности частью диска 12 и частью 3 ротора образован зазор 12а, при этом зазор проходит вокруг оси вращения R, за исключением двух зон, заполняемых винтообразными линиями 11а и 11b конвейера.

Полый вал 13 проходит сверху в ротор 1 через внутреннюю часть оси 4 ротора и удерживает центральный корпус внутри ротора. Стационарная впускная труба 14, предназначенная для жидкой смеси, подлежащей обработке в роторе 1, проходит через вал 13. Впускная труба 14 выходит в первое пространство 15 в центральном корпусе 10. Первое пространство 15 ограничено у его нижнего осевого конца разделительной перегородкой 16, которая препятствует дальнейшему течению жидкой смеси вниз внутри центрального корпуса 10. В верхнем осевом конце пространство 15 ограничено конусообразным элементом 17. Конусообразный элемент 17 расположен таким образом, что между ним и впускной трубой 14 образован зазор 18. В верхнем осевом конце пространство 15 сообщается со вторым пространством 19 через зазор 18. Центральный корпус 10 имеет одно или более отверстий 20, соединяющих первое пространство 15 с отделительной камерой ротора 1, которая образована между центральным корпусом 10 и окружающей ротор частью 3 над диском 12. Центральный корпус 10 также имеет одно или более отверстия 21, соединяющие второе пространство 19 с отделительной камерой ротора 1.

Центральный корпус 10 содержит две части - первую, верхнюю часть 22, и вторую, нижнюю часть 23. Они с возможностью разъединения соединены друг с другом, и с этой целью нижняя часть 23 имеет по существу цилиндрическую часть 24, которая с ее наружной стороны имеет проходящие в осевом направлении ребра и канавки, которые находятся в зацеплении с подобными ребрами и канавками, образованными с внутренней стороны подобной по существу цилиндрической части 25 на верхней части 22 центрального корпуса 10. Таким образом, две части 22 и 23 центрального корпуса 10 соединены друг с другом для приведения их в движение.

Кольцевой диск 12 (см фиг.3) содержит две диаметрально противоположных части 26 и 27, из которых часть 26 образует часть винтообразной линии 11а конвейера, а другая часть 27 образует часть винтообразной линии 11b конвейера. Кроме того, диск 12 содержит две диаметрально противоположных дополнительных части 28а и 28b, каждая из которых формирует одну из двух перегородок, перегораживающих соответствующие (два) винтообразные пути прохождения потока, которые образованы между винтообразными линиями 11а и 11b конвейера.

Как показано на фиг.2, разные части 22 и 23 винтового конвейера могут быть соединены друг с другом посредством их подведения друг к другу в осевом направлении. Затем между частями 22 и 23 размещают кольцевой диск 12 и удерживают его в надлежащем месте посредством этих частей, когда они соединены друг с другом.

После соединения частей 22 и 23 друг с другом их совместное удерживание в осевом направлении будет обеспечено посредством стержня 29, расположенного внутри центрального корпуса 10 (см. фиг.1). Стержень 29 проходит из пространства 15 через разделительную стенку 16 и далее в осевом направлении через всю нижнюю часть 23 корпуса 10. При этом получают смонтированный указанным выше способом винтовой конвейер 2, имеющий два пути прохождения потока, границы которых определены винтообразными линиями 11а и 11b конвейера и между этими выступами, проходящими подобно винтовой резьбе рядом друг с другом вдоль и вокруг центрального корпуса 10. Диск 12 перегораживает пути прохождения потока для предотвращения течения жидкости вдоль них к отводу 7. Обойти диск 12 в нижнем направлении может только осадок, который отделяется от смеси, входящей через впускную трубу 14, и который подают в осевом направлении посредством винтообразных линий 11а и 11b конвейера вдоль внутренней стороны части 3 ротора через зазор 12а между диском 12 и частью 3 ротора.

Диск 12 образует разделительную стенку, которая делит внутреннюю часть ротора 1 на отделительную камеру 30 выше диска 12 и на выпускную камеру 31 для осадка ниже диска 12. Таким образом, две камеры 30 и 31 сообщаются друг с другом только через зазор 12а.

Если нужно, то посредством диска 12 можно сохранить свободную поверхность жидкости в отделительной камере 30 на уровне по радиусу внутрь от уровня отвода 7 для отделяемого осадка без сопровождающей осадок жидкости на выходе через отвод 7.

Описанная выше декантирующая центрифуга действует так, как описано ниже.

Ротор 1 и винтовой конвейер 2 вращаются с несколько разными скоростями вокруг оси R вращения. Смесь, состоящую из жидкости и взвешенных в ней частиц, имеющих плотность, более высокую, чем жидкость, подают в ротор сверху через впускную трубу 14. Смесь течет через первое пространство 15 и отверстия 20 в ротор, в котором жидкость приводят во вращение. В роторе на уровне 9, положение которого определяет переливной отвод 8 в верхней части ротора, образуется свободная поверхность жидкости. В то время как жидкость течет по спирали вокруг центрального корпуса 10 и через отвод 6, отделенные твердые частицы осаждаются на внутренней стороне части 3 ротора. Посредством винтового конвейера 2 такие частицы в виде осадка будут перемещены вдоль внутренней стороны части 3 ротора за диск 12, и далее вдоль внутренней стороны части 5 ротора и наружу через имеющийся в роторе отвод 7 для осадка.

Что касается специальной функции диска 12, то в этом отношении следует сделать ссылку на патент США 3885734 и на публикацию WO 99/65610.