Гидроциклон

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11062037(61) Допол (22) Заявле ельное к авт. сеид-ву 08,01,82 (21) 33763 Ц М. Кл. В 04 С 5/1 3-2 с присоедин нием заявет -сула ретиенныи СССР лам изоб и открытимитет 23) При ретениий Опубликовано 07,0 1531 УД о 3, Бюллет 621,92(088,8) 7.0 бликования описания ата 72) Автоизобре ержинский филиал Всесоюзного научно-исследовательскогоконструкторского института химического машиностроения 71) Заявите(54) ГИДРОЦИКЛ тносится к устройения суспензий в посил и может бытьимической, нефтепеугольной, горнообогаих отраслях промышИзобретение оствам для разделле центробежныхиспользовано в хрерабатыванчаей,тительной и другленности,Известен гидркорпус, состояшии конической часковки образованКорпус имеет танпатрубок, сливноки 11. оциклон, содержащийй иэ цилиндрическойтей. В месте их стысерповидный уступ,генциальный входнойй и песковый патруби выого я ыполненабразом,ижнегоних секдних осей окр из д В известном гидроциклоне используют эффект турбулентного режима,создаваемого в месте стыка цилиндрической и конической частей за счетсмещения их осей с образованием серповидного уступа, Этот режим позвол -ет уменьшить плотность суспензии,особенно около стенки гидроциклона,в результате чего должна увеличиваться линейная скорость твердых частицв пристенной зоне гидроциклона, чтоускорило бы их выгрузку через песковый патрубок,Однако известное устройство обладает существенными недостатками. Уменьшение плотности твердых час- тиц в месте серповидного уступа распространяется на небольшую зону по длине конической части, и по мере приближения к песковому патрубку плотность твердых частиц в пристен- ной зоне опять увеличивается. А так как основное разделение осуществляется именно в конической части гидроциклона, то незначительное местное уменьшение плотности пристенного слоя сгущенной части суспензии оказывает слабое воздействие на процесс разделения суспензии в гидроциклоне грузку твердых частиц из песков патрубка.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гидроциклон, содержащий цилиндрический корпус с входным, сливным и песковым патрубками, коническая часть корпуса выполнена иэ последовательно ус-тановленных конических секций с серповидными выступами в месте их стыковки 2 .Сборка сасе секций всо смещением их таким очто внутренняя ужность нторца верхней вух соседций пересекается с внутренней окружностью верхнего торца нижней секции, в результате чего образуется серпо-, видный выступ, а с противоположной стороны - меньший по сравнению с ним серповидный уступ. 5Сборка всей конической части выполнена с поворотом направления смещения осей каждой пары секции в направлении вращения суспензии таким образом, что серповидные уступы 10 образуют ступенчатый винтовой канал,. а выступы - ступенчатую винтовую стенку серповидного сечения.При разделении суспензии выступы серповидного сечения являются пряьы ми порогами, т,е. препятствием на пути движения потока пристенного слоя сгущенной суспензии, поэтому в его зоне осевое движение потока прекращается, и вся энергия передается 20 вращательному движению. Только при достижении (во вращательном движении) потоком винтовых уступов возобновляется его осевое движение, и поток испытывает эффект снижения плот ности пристенного слоя сгущенной суспензии при многократном и последовательном использовании, обеспечивающий улучшение качества разделения. Этому способствует также пульсирующий характер движения суспензии, вызываемый ступенчатыми винтовыми выступами серповидного сечения.Однако прямые пороги (выступы) являются препятствием для пристенного слоя сгущенной суспензии. Поэтому твердые частицы, находящиеся вовнутренней части вращающегося пристенного слоя, при своем вращательном движении по торцу выступа, в отличие от частиц, находящихся в не посредственном контакте со стенкой, резко изменяют направление своего движения, Удаляясь от стенки, они по спиральной траектории попадают в другой, вращающийся, восходящий, 45 т.е. осветленный поток, чем значительно снижают качество осветленного продукта. Этот недостаток делает невбзможным применение гидроциклона для работы в режиме осветления.Поскольку эффект снижения плотности пристенного слоя сгущенной суспензии обеспечивается только в зоне серповидного уступа, он незначите- лен и ограничен малыми размерами уступа - только на 1/4 длины торцовой окружности каждой верхней из соседних секций.Гидроциклон сложен в изготовлении.Целью изобретения - повышение эфФективности разделения путем увеличения плотности сгущенного пристенного слоя суспензии в конической части гидроциклона.Поставленная цель достигается тем, что в гидроциклоие, содержащем ци- Я линдрический корпус с входным, сливным и песковым патрубками, коническая часть выполнена из последовательно установленных конических секций с серповидными выступами в месте их стыковки и снабжена цилиндрическими секциями, последовательно чередующимися с коническими секциями, приэтом секции установлены с шагом, равным с(0,25-1)0, где О - диаметр цилиндрической части гидроциклона.Целесообразно цилиндрические секции выполнять с высотой, равной Ь в (0,06-0,25)с, где с - шаг цилиндрическихи конический секций, при этом шаг чередующихся секций выполнен уменьшающимся в направлении к песковому патрубку.На фиг. 1 изображен гидроциклон,продольный разрез; на фиг, 2 - разреэ А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узелна фиг, 1; на фиг. 4-8 - коническая часть корпуса с углами конусности соответственно 10 , 20 , 30 , 40Гидроциклон состоит из цилиндроконического корпуса 1 с тангенциальным патрубком 2 для подачи исходной суспензии, сливным патрубком 3 для отвода осветленной фракции, песковым патрубком 4 для отвода сгущенной Фракции,Внутренняя поверхность коническойчасти корпуса снабжена несколькими расположенными последовательно цилиндрическими участками таким образом, чтобы конические и цилиндрические участки чередовались по длине конусной части.Гидроциклон работает следующим образом.Исходная суспензия под избыточным давлением через входной патрубок 2 подается в цилиндроконический корпус. Под действием центробежных сил содержащиеся в суспензии и имеющие большой удельный вес крупные твердые частицы отбрасываются к стенке и по спиральной траектории движения направляются к песковому насадку и вместе с частью жидкой фазы выгружаются из гидроциклона, В цилиндрической части происходит предварительное разделение суспенэии, в результате чего плотность слоя сгущенной суспензии в радиальном направлении к стенке гидроциклона растет, Жидкая Фаза суспензии движется в полости гидроциклона во внутреннем спираль-. ном потоке. По мере движения этого потока в направлении, конической части радиальная составляющая окружной скорости растет и поэтому осветленный поток начинает менять направление своего движения сначала в радиальном, а затем (вдоль оси корпуса гидроциклона) в противоположном от пескового насадка направлении, т.е.в направлении сливного насадка,.иво зращательно-поступательном движении удаляется из гидроциклона. Примерно в середине (по высоте) конусной части завершается формирование.этого потока, а в непосредственной 5близости от пескового насадка завершается разделение суспензии на сгущенную и осветленную фазы.В конической части гидроциклонавследствие увеличения центробежных 10сил за счет плавного уменьшения радиуса вращения суспензия подвергается дополнительному разделению, в рееультате чего равномерно растет плотность пристенного сгущенного слоя : 15суспензии по всей длине. коническойчасти. Это приводит к тому, чтотвердые частицы сталкиваются другс другом и поэтому растет сопротивление движению твердых частиц и величина окружной скорости твердыхчастиц, равномерно возрастающая подлине конусной части в направлениипескового насадка, будет несколькониже величины окружной скорости. твердых частиц без учета факторасопротивления в сгущенном потоке.Падение величины окружной скороститвердых частиц с учетом факторасопротивления в сгущенном слое потока в гидроциклоне компенсируется засчет местного снижения постоянноувеличивающейся плотности пристенного слоя сгущенной суспензии на цилиндрическом участке конической части, где за счет клинообразного кольцевого пространства по всему пери.метру окружности объем, занимаемыйпристенным слоем сгущенной суспензии, увеличивается, а плотность снижается, Многократное и последовательное по длине конуса использованиеукаэанного эффекта приводит к тому,что ко времени, когда исчезает влияние эффекта от первого цилиндрического участка, эта же часть потока 45испытывает подобный же эффект отпоследующего цилиндрического участка и, таким образом, падение окружной скорости твердых частиц от фактора сопротивления компенсируетсяполностью.При этом важное значение имеютпределы изменения количества и высоты цилиндрических участков, а такжешага коническо-цилиндрических участков, в зависимости от диаметра О цилиндрической и угла Й коническойчастей,При постоянном диаметре цилиндрической части О = 40 мм и уменьшенииугла конуса от 60 Р до 10 р т.е в наиболее распространенных пределах оптимальные пределы количества цилиндрических секций ир шага коническо-цилиндрических секций с и высота цилиндрических секций Ь соответственно составляют и = 1 : 5, с =.(Ор 5- 1,0), Ь = (0,125-0,25) й.Увеличение диаметра цилиндрической части при уменьшении угла конуса от 60 Р до 10 расширяет приведенные оптимальные пределы:и 1-11, с = (0,25-1 О) Ь е(О р 06-0 р 25) йОбъясняется это тем, что при больших диаметрах цилиндрической части О = 300-1000 мм происходит смещение оптимальных пределов: п5-11, с = (0,25-0,5), Ь (О 06-0,125) с.Кроме того, цилиндрйческие участки в конусной части гидроциклона увеличивают общую длину гидроциклона,. что приводит к повышению качества разделения. Фгрмула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус с входным, сливным и песковым патрубками, коническая часть корпуса выполнена из последовательно установленных конических секций с серповидными выступами в месте их стыковки, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышсния эФфективности разделения путем увеличения плотности сгущенного пристенного слоя суспенэии в конической части гидроциклона, последняя снабжена цилиндрическими секциями, последовательно чередующимися с"коническими секциями, при этом секции установлены с шагом, равнымщ (Ор 25- 1) О, где Р - диаметр цилиндрической части гидроциклона.2. Гидроциклон по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что цилиндрические секции выполнены с высотой, равной И е (0,06-0,25)ср где й - шаг цилиндрических и конических секций, при этом шаг чередующихся секций выполнен уменьшающимся в направлении к песковому патрубку.1002037 ва Коррек Составитель Э. ЯшРедактор С. Титова Техред Л,Пекарь М, Шар оши илиал П ПП "П тент" г. Ужгород, ул. Проектная, 4а1 аж 577твенного комиретений и от-35, Раушска каэ 1682/4 Ти ВНИИПИ ГосудаР по делам из 113035, Москва,Подписноетета СССРрытийнаб., д, 4/5