ГИДРОЦИКЛОН Российский патент 1994 года по МПК B03B5/34 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, а именно к разделению материалов по крупности и плотности в центробежном поле, и может быть применено в горнодобывающих, рудоподготовительных предприятиях и других отраслях промышленности.

Известен гидроциклон, содержащий цилиндрический корпус, сливной, песковый и питающий патрубки [1].

Недостаток - низкая эффективность разделения из-за невозможности регулирования режима работы.

Известен гидроциклон, содержащий цилиндрический корпус с входным патрубком, песковую насадку, сливной патрубок с регулирующим устройством в переходной камере, при этом регулирующее устройство выполнено в виде цилиндрической камеры, соединенной с переходной камерой патрубком прямоугольного сечения и снабженной сменными калиброванными диафрагмами на выходе и тангенциальным щелевым патрубком для подвода регулирующего потока жидкости, при этом ось патрубка смещена вниз относительно горизонтальной оси камеры, а камера установлена соосно корпусу [2].

Недостатком этого гидроциклона является сравнительно низкая эффективность разделения материала по крупности и плотности, обусловленная тем, что конструкция переходной камеры из-за несовершенной гидродинамики потока в ней увеличивает инерционность регулирующего устройства и не обеспечивает достаточной точности регулирования режима работы гидроциклона.

При движении потока суспензии от сливного патрубка через переходную камеру в регулирующее устройство наблюдается сначала резкое расширение, а затем сужение потока, что вызывает скачкообразные изменения скоростей и давления потока и увеличение потерь и вихреобразования. Образование зон локальной турбулизации потока способствует перемешиванию расслоившихся продуктов разделения, увеличению гидравлического сопротивления и износа стенок на входе и выходе переходной камеры, что снижает эффективность разделения и производительность гидроциклонов.

Цель изобретения - повышение эффективности разделения за счет увеличения точности и расширения диапазона регулирования слива.

Указанная цель достигается тем, что в гидроциклоне переходная камера выполнена в виде формирующего сопла, образующие которого представляют собой выпукло-вогнутые криволинейные поверхности, при этом сечения переходной камеры, перпендикулярные вертикальной оси, равновелики по площади.

Сущность изобретения и его отличительные признаки от прототипа заключаются в следующем.

В предлагаемом гидроциклоне отличительными признаками от прототипа являются:
1. Выполнение переходной камеры в виде формирующего сопла, образующие которого представляют собой выпукло-вогнутые криволинейные поверхности;
2. Равновеликость площадей сечений, перпендикулярных вертикальной оси переходной камеры.

Из перечисленных признаков сходным является наличие переходной камеры, соединяющей сливной патрубок с регулирующим устройством гидроциклона. Отличительным от прототипа является форма переходной камеры и равновеликость площадей сечений, перпендикулярных вертикальной оси камеры.

Таким образом, все перечисленные признаки являются отличительными от прототипа и отвечают критерию "новизна".

Благодаря наличию новых отличительных признаков заявляемое решение имеет следующие существенные отличия. Форма переходной камеры, которая выполнена в виде формирующего сопла, образующие которого представляют собой выпукло-вогнутые криволинейные поверхности, и сечения переходной камеры, перпендикулярные вертикальной оси, равновелики по площади, обеспечивают более плавное с минимальной турбулизацией движение потоков суспензии в переходной камере гидроциклона. Это позволяет снизить интенсивность перемешивания продуктов разделения и инерционность регулирующего устройства и существенно увеличить эффективность разделения и точность регулирования режима работы гидроциклона. Кроме того, за счет снижения влияния зон локальной турбулизации потока обеспечивается увеличение производительности и ресурса работы аппарата. Таким образом, в гидрозатворе при помощи переходной камеры предложенной конструкции даже небольшим изменением расхода регулирующего потока можно существенно изменить гидравлическое сопротивление устройства. Это обеспечивает с высокой точностью постоянство значения разгрузочного отношения (отношение диаметров пескового и сливного отверстий) и быструю в широком диапазоне регулировку данного отношения, что повышает эффективность разделения материала.

Таким образом, проведенный анализ заявляемого технического решения соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого гидроциклона; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Гидроциклон содержит цилиндроконический корпус 1 с входным патрубком 2, сливной патрубок 3 для отвода осветленной жидкости, который через переходную камеру 4 оптимизированной формы соединяется с цилиндрической камерой гидрозатвором 5, снабженным щелевым патрубком 6 для подвода регулирующего потока жидкости и сменными калиброванными диафрагмами 7, и песковую насадку 8 для вывода сгущенного продукта. Патрубок прямоугольного сечения 9 соединяет камеру 4 с гидрозатвором 5.

Гидроциклон работает следующим образом.

Исходная суспензия, поступающая через входной патрубок 2 в корпус 1, образует вращающийся поток, направленный по винтовой линии сверху вниз. Под действием центробежной силы крупные и тяжелые частицы отбрасываются к стенке гидроциклона и затем разгружаются через песковую насадку 8. Тонкие и легкие частицы выносятся с осветленной жидкостью через сливной патрубок 3, переходную камеру 4 и гидрозатвор 5. С помощью сменных калиброванных диафрагм 7 и изменением расхода регулирующего потока через щелевой патрубок 6 производится соответственно грубая и тонкая регулировка сопротивления гидрозатвора.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство для разделения материала по крупности и плотности позволяет получить дополнительный эффект за счет обеспечения с более высокой точностью постоянства значения разгрузочного отношения в процессе работы гидроциклона, а также быструю в широком диапазоне регулировку соотношения потоков в сливном патрубке и песковой насадке.

Предлагаемый гидроциклон по сравнению с прототипом обеспечивает при одинаковых выходах слива увеличение содержания класса - 0,074 мм в данном патрубке на 8,6%, т. е. слив получается более тонким. При этом эффективность классификации выше на 2,8%, чем в гидроциклоне известной конструкции.

Годовой экономический эффект зависит от диаметра и количества гидроциклонов, работающих на предприятии.

Использование: обогащение полезных ископаемых, а именно разделение материалов по крупности и плотности в центробежном поле, на горнодобывающих, рудоподготовительных предприятиях и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: гидроциклон содержит цилиндроконический корпус 1 с входным патрубком 2, сливной патрубок 3 для отвода осветленной жидкости, который через переходную камеру 4 оптимизированной формы соединяется с цилиндрической камерой гидрозатвором 5, снабженным щелевым патрубком для подвода регулирующего потока жидкости и сменными калиброванными диафрагмами, и песковую насадку 8 для вывода сгущенного продукта. Переходная камера 4 образована выпукло-вогнутыми поверхностями, сечения камеры 4, перпендикулярные вертикальной оси корпуса, равновелики по площади. Исходная суспензия, поступающая через патрубок 2, образует вращающийся поток. Крупные и тяжелые частицы отбрасываются к стене корпуса и разгружаются через насадку 8, легкие частицы выносятся через патрубок 3, переходную камеру 4 и гидрозатвор 5. С помощью диафрагм и изменением расхода потока через щелевой патрубок производится грубая и тонкая регулировка сопротивления гидрозатвора. Оптимизация формы камеры 4 позволяет небольшим изменением расхода регулирующего потока существенно изменять гидравлическое сопротивление устройства. 2 ил.

ГИДРОЦИКЛОН, включающий цилиндроконический корпус с входным патрубком, песковую насадку, сливной патрубок, соединенный переходной камерой и патрубком прямоугольного сечения с расположенной соосно с корпусом цилиндрической камерой, выполненной со смежными калиброванными диафрагмами на выходе и тангенциальным щелевым патрубком для подвода регулирующего потока жидкости, расположенным со смещением его оси вниз относительно горизонтальной оси цилиндрической камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разделения за счет увеличения точности и расширения диапазона регулирования слива, переходная камера образована выпукло-вогнутыми поверхностями, при этом сечения переходной камеры, перпендикулярные к вертикальной оси корпуса, равновелики по площади.