Zasada działania separatora

Separator lub wirówka talerzowa to pionowo ustawiona wirówka. Służy do oddzielania i oczyszczania cieczy. Zasadniczo wirówka talerzowa oddziela mieszanki ciało stałe-ciecz lub mieszanki ciecz-ciecz za pomocą siły odśrodkowej. W porównaniu z wirówką dekantacyjną separator różni się znacznie pod względem struktury technicznej i zastosowania.

W pomocą zasady działania separatora rozdzielane są ciecze o różnych gęstościach, takie jak kropelki oleju w wodzie lub kropelki wody w oleju.

Oddzielanie na zasadzie siły grawitacyjnej (1 G) jest powolne i nieefektywne w wielu zastosowaniach przemysłowych. Wirówki talerzowe znacznie przyspieszają oddzielanie. Oddzielają one mieszankę fazy stałej i fazy ciekłej za pomocą siły odśrodkowej. W wyniku geometrycznej powierzchni (powierzchni oczyszczania) i przyspieszenia odśrodkowego powstaje „równoważna powierzchnia oczyszczania”, która reprezentuje miarę wydajności separatora.

Separator osiąga wysoką wydajność oddzielania dzięki wysokim siłom G. W porównaniu z dekanterem separator działa przy wyższych prędkościach obrotowych i oddziela znacznie drobniejsze cząstki fazy stałej (do około 5 μm) od cieczy.

Budowa wirówki talerzowej

Oddzielona mieszanka przechodzi przez stacjonarną rurę wlotową (1) (dopływ) do rozdzielacza wirującego bębna (2) (zbiornika, w którym znajduje się mieszanka). Tam przyspiesza do prędkości obwodowej bębna separatora. Ważne jest, aby przy rozdzielaniu mieszanki nie występowały niepotrzebne siły tnące, które rozbijają drobne cząstki lub emulsje. Na zewnętrznej krawędzi podstawy rozdzielacza znajdują się szczeliny lub otwory, przez które produkt do oddzielenia wchodzi do pakietu talerzy. Oddzielanie odbywa się w pakiecie talerzy separatora (3).

Faza stała napiera na zewnątrz i zbiera się w tak zwanej przestrzeni fazy stałej (4). Oddzielone fazy ciekłe przepływają przez pakiet talerzy do górnej części bębna i przepływają tam przez tarczę skórującą (zabierak) lub stałą płytę spiętrzającą (5). Zastosowana konfiguracja zależy od obszaru zastosowania.

Zebrane fazy stałe odpływają przez oddzielny wylot (wychód fazy stałej). Tutaj znajdują się wirówki talerzowe z samoczyszczącym się pojemnikiem (separatory ciągłe) i separatory ręczne. W przypadku separatorów z samoczyszczącym się pojemnikiem bęben ma mechanizm otwierający, który wyrzuca oddzielone fazy stałe w regularnych odstępach czasu (6). Bęben składa się w tym przypadku z dolnej części bębna, w której znajduje się hydrauliczny mechanizm opróżniania, oraz z pokrywy bębna.

Hydrauliczny mechanizm opróżniania otwiera separator w najbardziej zewnętrznej części obudowy wirówki, gdzie zbierają się fazy stałe. Po spłynięciu fazy stałej separator zamyka się ponownie. Trwa to ułamek sekundy.

Separator jest zwykle napędzany za pomocą napędu pasowego klinowego lub napędu pasowego płaskiego. Zależy to od wielkości separatora. Regulacja silnika napędowego za pomocą przetwornicy częstotliwości.

Obszary zastosowania technologii separatora

Separatory są przeznaczone do zadań oddzielania, w których wymagana jest wysoka dokładność separacji lub w których zależy ona od oddzielenia najdrobniejszych cząstek. Stosuje się je także do rozdzielania mieszanek ciało stałe-ciecz o niewielkiej różnicy gęstości. Zastosowania wirówek talerzowych są zróżnicowane i można je znaleźć w wielu gałęziach przemysłu, w tym:

• w sektorze żywności i napojów
• w przemyśle przetwarzania tłuszczu i oleju
• w przemyśle chemicznym, farmaceutycznym i biotechnologii
• w przemyśle naftowym i produkcji energii
• w sektorze ochrony środowiska

Separatory są używane głównie do trzech różnych procesów separacji:

• jako klaryfikator/separator oczyszczający do oczyszczania cieczy. Oczyszczanie polega na oddzielaniu drobnych cząstek stałych od cieczy. Separator stosuje się do mieszanek o niskiej zawartości faz stałych. Jeśli mieszanka, która ma być oczyszczona, zawiera dużą ilość faz stałych, właściwym wyborem jest dekanter. Oczyszczanie mętnych substancji z soków owocowych jest typowym przykładem zastosowania separatora.
• jako puryfikator/separator oddzielający do rozdzielania cieczy. Separacja polega na oddzielaniu cieczy o niższej gęstości od cieczy o większej gęstości. Przykładem zastosowania separatora jest oddzielenie kropelek wody od oleju mineralnego. Jednocześnie można oddzielić fazy stałe.
• do koncentracji cieczy. Koncentracja to oddzielenie (stężenie) lekkiej cieczy od ciężkiej cieczy. Przykładem jest pozyskiwanie olejku eterycznego z wody za pomocą separatora. Możliwe jest jednoczesne oddzielanie faz stałych.

Źródło

Technologia żywności i bioprocesów, H.G. Kessler