Принцип работы сепаратора — назначение, классификация

Сепаратор – почти универсальная машина, которая предназначена для очистки и разделения жидкостей, а также твердых тел. Сепаратор может быть задействован для сбора, утилизации и переработки отходов и мусора. Понять детально, что такое сепаратор, просто: конструкция и принцип действия не являются сложными.

Сепаратор – что это такое

Сепаратор – это аппарат для разделения веществ. Работа сепаратора (от англ. separate – разделять) заключается в разделении жидкостей или их смесей. При этом жидкости на выходе не станут абсолютно чистыми, а будут иметь содержание изначальных компонентов или определенных фракций. Такой аппарат способен снизить количество твердых примесей в жидкости или отделить друг от друга жидкости с разной плотностью – масло и воду.

Конструкция изготавливается чаще всего в виде центрифуги, имеет размеры в широком диапазоне в зависимости от мощности и снабжается приводом, измерительными устройствами и органами управления.

Из чего состоит сепаратор, принцип работы

Почти всегда вне зависимости от того, для чего нужен сепаратор, материальная часть примерно одинакова:

• Станина – основа аппарата, на нее устанавливаются остальные части.
• Барабан, являющийся корпусом с заключенными в нем распределительными тарелками.
• Механизм привода, состоящий из электрического двигателя, вала и при необходимости – зубчатых колес, приводит в движение рабочий орган (барабан).
• Устройство для приема и вывода делает подвод рабочей жидкости в барабан и раздельный отвод из него получаемых жидкостей с отличающимися характеристиками.

Принцип работы сепаратора состоит в создании быстрого вращения, в результате чего под действием ряда сил выполняется разделение на составляющие.

В принципе действия сепаратора отсутствуют большие сложности. Подготовленная при необходимости среда подается в приемное устройство. Из него поступает в барабан. В результате работы двигателя барабан вращается. Под действием центробежной и центростремительной сил образуются фазы жидкости. Обладая различными характеристиками, они подаются в разных направлениях по конструктивным элементам барабана – в сторону выводного устройства. Через выводное устройство выполняется их съем независимо друг от друга.

В зависимости от назначения и размера целого аппарата размер и состав отдельных частей может изменяться. Барабан может отсутствовать, будучи замененным чашей в малых моделях либо состоять из десятков элементов в промышленных моделях под тысячи литров, а двигателя может не быть – может присутствовать ручной привод. Как выглядит сепаратор, не так важно.

После начала подачи вводимой жидкости устанавливается режим ее выхода. Чем сильнее крутится барабан, тем сильнее напор и тем глубже происходит очистка.

Устройство сепаратора интересно также особой опорой барабана. При любой скорости вращения барабана возникает ситуация, когда в разных участках полости образуется несимметричная в своем расположении масса. Это создает эксцентриситет прилагаемой нагрузки и может повлиять на конструктивную целостность барабана, особенно – промышленных моделей.

Проблема заключается в возникновении негативных колебаний барабана в опорных точках. Усиливающий фактор – погрешности при производстве, потому как при серийном выпуске сложно совместить оси инерции и вращения. В целом это приводит к появлению разрушающего резонанса. Следует его устранить, для чего сепаратор оснащается упругой опорой барабана: при вращении на любой скорости и любой загрузке барабан автоматически займет пространственное положение, в котором разрушающее действие от вращения отсутствует.

Размер и мощность диктует сложность конструкции. В домашнем хозяйстве используются аппараты с барабаном-чашей и слабым мотором, для промышленных нужд применяются тарельчатые модели с дизельными двигателями и собственной системой управления в отдельном шкафу. Именно цель и вещество определяют, как устроен сепаратор.

Для чего нужен сепаратор

Сферы применения – там, где требуется разделение на фазы с разными плотностями или очистка с высокой точностью по критерию размера частиц.

Где используется в уборке, утилизации, переработке

Для уборки помещений широко применяются моющие пылесосы сепараторного типа.

В утилизации задействуются сепараторы, основа действия которых основывается на характеристиках разделяемых частей:

• Магнитные свойства: притягивание железосодержащих элементов к электромагниту от конвейера.
• Смачиваемость: несмачиваемые и плавающие таким образом частицы собираются в отличие от смачиваемых и тонущих.
• Плотность: введение в смесь твердых веществ жидкости с промежуточной плотностью, что разделяет в центробежном поле или под действием гравитации.

Сепаратор также подходит для переработки различных продуктов и сред. Он успешно справляется с разделением на фракции отходов ферм, с сепарированием отходов на виды для дальнейшей глубокой обработки, трудится на очистке и переработке опилок и стружки (мебельная промышленность).

Сепараторы в химии и пищевой промышленности

Сепаратор в химии и пищевой промышленности:

• получает более насыщенную жидкость – сливки к кофе;
• стратифицирует в отдельные фракции – добыча плазмы из донорской крови;
• убирает примеси – осуществляется очистка от взвешенных частиц.

Какие существуют виды сепараторов

Для чего предназначен сепаратор, можно понять после отнесения к той или иной категории, потому как в производственных условиях рядом могут располагаться несколько разных моделей.

По способам сепарации

По способу сепарации существует такая классификация сепараторов:

• Работающие с линейными характеристиками: размерами, массой и формой выделяющихся частиц.
• По характеристикам поверхностей твердых частиц, на которые рассчитан процесс: шероховатость, упругость, коэффициент трения, смачиваемость.
• По токопроводным и иным характеристикам – электропроводность, намагничиваемость, радиоактивность и т. д.

По принципу действия

Виды сепараторов по принципу действия бывают следующие:

• Центробежные и центробежно-вихревые: разделение происходит без фильтрующих элементов за счет направления жидкости таким образом, при котором более тяжелые компоненты отводятся от центра вращения.
• Шнековые и прессо-шнековые: вращающийся шнек проталкивает через ячейки частицы только с определенным размером.
• Отстойные: выделяют осаждающуюся взвесь из суспензии и скатывают ее по наклонной поверхности.
• Вибрационные: создание воздействия на сыпучие тела для их отсеивания и сортировки.
• По типу обработки жидкости выделяют такие назначения сепаратора:
• Разделяющий или очищающий жидкость: выделение жидкостей с более высокой и более низкой плотностями, возможно выделение твердых веществ.
• Сгущающий жидкость: суть в выводе более легкой или тяжелой фазы из жидкости; например, концентрирование эфирных масел; возможно выделить твердые вещества.
• Осветляющий жидкость: процесс выделения частиц с малым размером из жидкости; например – классификация фруктовых соков является удалением веществ, которые придают мутность.

Осветление применяется для жидкостей с небольшим количеством взвешенного твердого вещества, а для более насыщенного раствора используется декантер. Как сепаратор — это устройство также используется, но со своей спецификой.

По сфере применения

По назначению выделяются несколько категорий сепараторов:

• Пищевая промышленность: получение сливок и молока различной жирности, обезжиривание творога, удаление посторонних примесей, производство спирта и пива.
• Сельское хозяйство – переработка отходов бойни, сортировка зерна и семян, обработка помета отжимом, сушкой и разделением на фазы жидкую, для применения в качестве удобрения, и твердую, которую можно гранулировать для реализации.
• Химическая промышленность: разделение эмульсий, очистка взвесей, выделение растворенных в жидкостях газов, производство топлива.
• Фармацевтика и биотехнологии: очистка препаратов и реагентов от примесей, задействование при производстве антибиотиков, разделение крови на компоненты, сортировка сырья на особой тарельчатой конструкции.
• Топливно-энергетический комплекс и промышленность: очистка нефти и нефтепродуктов от примесей, отделение масла от охлаждающей жидкости в масляных хозяйствах энергетических объектов, очистка топлива перед подачей в двигатель.
• Горнодобывающая отрасль: обогащение и очистка рудных и нерудных материалов.
• Сфера защиты окружающей среды: разделение пищевых и бытовых отходов, очистка сточных вод на предприятиях и льяльных вод на водном транспорте от нефтяных продуктов, масел, гидравлических жидкостей, антифризов и чистящих химикатов.
• Транспорт: очистка топлива для автомобиля и ДВС — бензин, дизель.

Схема сепаратора

Как работают сепараторы молочные, видно по схеме:

Схема строения: 1 – выходные насосы; 2 – крышка барабана; 3 – отверстие распределения; 4 – набор тарелок; 5 – затяжное кольцо; 6 – держатель тарелок; 7 – днище барабана; 8 -корпус барабана; 9 – веретено.

То, из чего сделан сепаратор, может меняться в зависимости от рабочего вещества.