المبدأ الأساسي وبنية جهاز الطرد المركزي الحلزوني الأفقي

جهاز الطرد المركزي اللولبي الأفقي هو جهاز طرد مركزي حلزوني للترسيب. يتكون بشكل أساسي من أسطوانة عالية السرعة، وناقل لولبي ذي عمود مجوف يدور في نفس اتجاه دوران الأسطوانة ولكن بسرعة أقل، بالإضافة إلى ترس تفاضلي. عند إدخال المادة المراد فصلها إلى الأسطوانة بواسطة العمود المجوف، تُقذف مباشرةً إلى تجويفها بفعل قوة الطرد المركزي الناتجة عن الدوران عالي السرعة. تولد الأسطوانة الدوارة عالية السرعة قوة طرد مركزي قوية، تدفع الجزيئات الصلبة ذات الكثافة الأعلى من الطور السائل على الجدار الداخلي للأسطوانة، مُشكلةً طبقة صلبة (تُسمى طبقة الحلقة الصلبة نظرًا لشكلها الحلقي). نظرًا لانخفاض كثافة الماء وقوة الطرد المركزي، فإنه لا يستطيع تكوين سوى طبقة سائلة داخل طبقة الحلقة الصلبة، تُعرف بطبقة الحلقة السائلة. وبسبب اختلاف سرعات دوران اللولب والأسطوانة، توجد حركة نسبية (أي فرق في السرعة) بينهما. تُستخدم الحركة النسبية بين اللولب والأسطوانة لدفع الحمأة ببطء في طبقة الحلقة الصلبة إلى نهاية المخروط للأسطوانة، وبعد مرورها عبر منطقة التجفيف، يتم تصريفها باستمرار من خلال المخرج الموزع حول محيط الأسطوانة؛ ويتدفق السائل في طبقة الحلقة السائلة باستمرار بفعل الجاذبية من الحاجز إلى خارج الأسطوانة، مما يشكل سائلاً منفصلاً.

يتكون جهاز الطرد المركزي اللولبي الأفقي من هيكل، وغطاء، ومحامل رئيسية، وأسطوانة، ولولب، ونظام تفاضلي، ونظام قيادة، ونظام تحكم، ونظام حماية. تدور الأسطوانة واللولب بسرعة عالية في نفس الاتجاه بفارق سرعة. تدخل المادة إلى الأسطوانة الداخلية للولب عبر أنبوب التغذية، ثم تدخل إلى الأسطوانة عبر منفذ التغذية.

بفعل قوة الطرد المركزي، تترسب المواد الصلبة الأثقل على جدار الأسطوانة لتشكل طبقة من الرواسب. يدفع اللولب باستمرار المواد الصلبة المترسبة نحو الطرف المخروطي للأسطوانة، ثم يفرغها خارج الآلة عبر منفذ تصريف الخبث. أما المادة السائلة الأخف، فتشكل حلقة سائلة داخلية، تتدفق باستمرار من منفذ الفائض في الطرف الكبير للأسطوانة، وتُصرّف خارج الآلة عبر منفذ التصريف.

تُعدّ الأسطوانة الدوّارة عنصرًا أساسيًا في جهاز الطرد المركزي اللولبي الأفقي، فهي لا تتحمّل فقط ضغط الطرد المركزي الناتج عن المواد والملحقات أثناء الدوران عالي السرعة، بل تتحمّل أيضًا قوة الطرد المركزي الناتجة عن كتلة الأسطوانة الدوّارة نفسها. ويمكن للناقل الحلزوني نقل الرواسب باستمرار إلى مخرج التصريف خارج الجهاز. وبحسب نسبة المواد الصلبة إلى السائلة في المادة المُعالجة، يمكن أن تكون نسبة قناة الحقن إلى قناة تصريف الخبث إما 1B1 أو 1B2.

يُحقق المحرك الهيدروليكي فرق السرعة بين لولب المحرك الهيدروليكي والأسطوانة. ويمكن ضبط إمداد الزيت للمحرك الهيدروليكي تلقائيًا عبر وصلة نقل الزيت. ونظرًا لتصميم ناقل الحركة الهيدروليكي ومحطة التحكم الهيدروليكية في جهاز الطرد المركزي اللولبي الأفقي، ولأن سرعة الأسطوانة عادةً ما تكون حوالي 3000 دورة في الدقيقة، يُفضل استخدام زيت تشحيم خفيف. ويُضخ زيت التشحيم بشكل دائري، مما يُسهم في تشحيم المحامل وتبريدها في آنٍ واحد.