ГИДРОЦИКЛОННЫЙ МОДУЛЬ Российский патент 1994 года по МПК B04C5/02 B04C5/08 B04C5/24 

Изобретение относится к центробежным устройствам для осуществления физических и химических процессов, а именно к устройствам для очистки и разделения топлива, масел, гидравлических жидкостей, и может найти широкое применение в машиностроительной и других отраслях промышленности.

Известен батарейный гидроциклон, содержащий распределительную камеру с единичными сепарирующими элементами, имеющими входные патрубки и патрубки отвода сгущенной фракции, сливную камеру, входной патрубок и патрубки отвода осветленной фракции единичных сепарирующих элементов (авт. св. СССР N 1212594, кл. B 04 C 5/26, 1986).

Недостатком известного батарейного гидроциклона является потеря напора вследствие большой протяженности распределительных каналов и наличия местных сопротивлений.

Известен также бинарный гидроциклон, содержащий два сопряженных цилиндроконических корпуса с общим входным патрубком, с песковыми и сливными патрубками, сливную камеру и дугообразную трубку, концы которой концентрично установлены внутри сливных патрубков (авт. св. СССР N 814471, кл. B 04 C 5/02, 1981).

Недостатком известного бинарного гидроциклона является невысокая производительность, обусловленная наличием в сливных патрубках дополнительных сопротивлений.

Наиболее близким к изобретению является бинарный гидроциклон, включающий два сопряженных цилиндроконических корпуса, входной патрубок, расположенный в зоне сопряжения корпусов, рассекатель, установленный с противоположной входному патрубку стороны, сливные и песковые патрубки, сливную камеру с патрубком для отвода осветленной жидкости, винтообразную вставку, примыкающую к внутренней поверхности входного патрубка (авт. св. СССР N 822909, кл. B 04 C 5/02, 1981).

Недостатком прототипа является невысокая эффективность разделения вследствие неполного выделения мелкодисперсной фазы.

Цель изобретения - повышение эффективности разделения за счет более полного выделения мелкодисперсных частиц и уменьшения потерь на трение.

Цель достигается тем, что гидроциклонный модуль, содержащий два цилиндроконических корпуса с тангенциальными впускными каналами, сливными и шламовыми патрубками и рассекатель потока, согласно изобретению снабжен кожухом с входным и сливным отверстиями, в котором размещены рассекатель потока и цилиндрические части цилиндроконических корпусов, образуя кольцевые промежуточные полости, цилиндрическими трубками с разгрузочными окнами в верхней части, крыльчатками и винтовыми направляющими на внутренней поверхности, установленными соосно снаружи сливных патрубков с возможностью вращения вокруг них, причем сливные патрубки выполнены в виде усеченных конусов из пористого материала, а тангенциальные впускные каналы расположены в нескольких уровнях равномерно на каждом.

Совокупность отличительных от прототипа признаков подтверждает новизну заявляемого технического решения.

Наличие у гидроциклонного модуля промежуточных кольцевых полостей и тангенциальных впускных каналов, расположенных равномерно в двух уровнях цилиндрических частей, позволяет уменьшить слой вращающейся жидкости и создать равномерные вращающиеся потоки, приводящие в движение цилиндрические трубки, что уменьшает силы трения жидкости о поверхности цилиндрических трубок и увеличивает абсолютную скорость вращения потоков.

Благодаря винтовым направляющим на внутренних поверхностях цилиндрических трубок отделенные в поле центробежных сил мелкодисперсные частицы образуют укрупненные фракции, которые, поступив во внутреннюю полость цилиндроконических корпусов через разгрузочные окна, в большей мере подвержены действию возникающих там центробежных сил. Таким образом, все отличительные признаки во взаимосвязи позволяют повысить эффективность разделения. Не обнаружены технические решения, содержащие признаки с достижением аналогичного положительного эффекта. Следовательно, эти признаки удовлетворяют критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен гидроциклонный модуль, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Гидроциклонный модуль включает кожух 1 с входным 2, сливным 3 отверстиями и рассекателем 4 потока, установленным со стороны, противоположной входному отверстию. В кожухе расположены цилиндрические части 5 цилиндроконических корпусов 6, образуя между внутренней стенкой кожуха и внешними стенками цилиндрических частей 5, кольцевые промежуточные полости 7. В цилиндрических частях выполнены тангенциальные впускные каналы 8, расположенные в двух уровнях равномерно на каждом, а в конических частях 9 - шламовые патрубки 10. Внутри цилиндроконических корпусов 6 расположены сливные патрубки 11, выполненные в виде усеченных конусов из пористого материала, снаружи которых концентрично установлены цилиндрические трубки 12 с разгрузочными окнами 13 в верхних частях, крыльчатками 14 на внешних поверхностях и винтовыми направляющими 15 на внутренних поверхностях. Цилиндрические трубки 12 установлены в подшипниках 16, обеспечивающих возможность вращения их вокруг своей оси.

Гидроциклонный модуль работает следующим образом.

Исходная рабочая среда под давлением поступает через входное отверстие 2 в кольцевые промежуточные полости 7. Через тангенциальные впускные каналы 8, расположенные равномерно в двух уровнях цилиндрических частей 5, жидкость поступает во внутренние полости цилиндроконических корпусов 6 и приобретает вращательное движение. За счет кольцевых промежуточных полостей 7 и тангенциальных впускных каналов 8, равномерно расположенных в двух уровнях, создаются вращающиеся потоки, симметричные относительно осей цилиндроконических корпусов, при этом толщина слоя вращающейся жидкости в большей мере определяется диаметром тангенциальных впускных каналов 8. Так как толщина слоя определяет путь, а следовательно, и время осаждения частиц в поле центробежных сил, то равномерный ввод жидкости на нескольких уровнях способствует уменьшению слоя вращающейся жидкости и этим повышает эффективность разделения рабочей среды.

Вращающиеся в цилиндроконических корпусах 6 потоки жидкости воздействуют на крыльчатки 14 и приводят в движение цилиндрические трубки 12, уменьшая скорости потоков относительно их поверхностей, вследствие чего уменьшаются силы трения жидкости о поверхности цилиндрических трубок 12 и увеличиваются абсолютные скорости потоков, что приводит к возрастанию центробежных сил, действующих на жидкость, и следовательно, повышается эффективность ее разделения.

Под действием центробежных сил более тяжелые частицы отбрасываются к внутренним стенкам цилиндроконических корпусов 6 и выводятся с частью жидкости через шламовые патрубки 10. Осветленные потоки, содержащие мелкодисперсные частицы, поступают во вращающиеся цилиндрические трубки 12, где подвергаются воздействию центробежных сил. За счет того, что внутренний диаметр цилиндрических трубок меньше внутреннего диаметра цилиндроконических корпусов 6, а также вследствие того, что цилиндрические трубки вращаются вокруг своей оси, центробежные силы, возникающие в них, значительно превосходят центробежные силы в цилиндроконических корпусах 6 и способны отделить часть мелкодисперсных частиц, которые за счет винтовых направляющих 15 образуют направленные сгущенные потоки, поступающие через разгрузочные окна 13 в цилиндроконические корпуса 6, где они подвергаются наиболее эффективному воздействию центробежных сил за счет укрупнения фракций.

Центральные части осветленных потоков выводятся через сливные патрубки 11 и сливное отверстие 3. Частицы, которые не подверглись действию центробежных сил в цилиндрических трубках 12, задерживаются перфорированными боковыми поверхностями сливных патрубков 11 и с восходящими потоками жидкости смываются через разгрузочные окна 13 во внутренние полости цилиндроконических корпусов 6, где они вновь подвергаются действию центробежных сил.

Таким образом, все отличительные признаки направлены на достижение цели и в совокупности позволяют получить гидроциклонный модуль с большей эффективностью разделения по сравнению с прототипом.

Использование: для очистки и разделения топлива, масел в машиностроительной и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: исходная рабочая среда под давлением поступает через входное отверстие 2, расположенное напротив рассекателя потока кожуха 1, в кольцевые промежуточные полости 7, далее через тангенциальные впускные каналы 8, расположенные в двух уровнях цилиндрических частей 5, жидкость поступает во внутренние полости цилиндрических корпусов 6 и приобретает вращательное движение. Вращающиеся потоки жидкости в корпусах 6, воздействуя на крыльчатку 14, приводят в движение цилиндрические трубки 12. Под действием центробежных сил более тяжелые частицы отбрасываются к внутренним стенкам корпусов 6 и выводятся через патрубки 10. Осветленные потоки поступают во вращающиеся цилиндрические трубки 12. Трубки 12 снабжены винтовыми направляющими 15 для направленных сгущенных потоков, которые через разгрузочные окна 13 поступают в цилиндрические корпуса 6. Осветленные потоки выводятся через сливные патрубки 11 и сливное отверстие 3, цилиндрические трубки вращаются в подшипниках 16. 3 ил.

ГИДРОЦИКЛОННЫЙ МОДУЛЬ, содержащий два цилиндроконических корпуса с тангенциальными впускными каналами, сливными и шламовыми патрубками и рассекатель потока, отличающийся тем, что, он снабжен кожухом с входным и сливным отверстиями, в котором размещены рассекатель потока и цилиндрические части цилиндроконических корпусов, образуя кольцевые промежуточные полости, цилиндрическими трубками с разгрузочными окнами в верхней части, крыльчатками и винтовыми направляющими на внутренних поверхностях, цилиндрические трубки установлены концентрично снаружи сливных патрубков, с возможностью вращения вокруг своей оси, причем сливные патрубки выполнены в виде усеченных конусов из пористого материала, при этом в цилиндроконическом корпусе впускные каналы расположены на нескольких уровнях.