ГИДРОЦИКЛОН Российский патент 1994 года по МПК B03B5/34 

Изобретение относится к технике обогащения полезных ископаемых, предназначено для разделения сыпучих материалов по плотности и крупности на три и более продукта и может быть использовано в угольной, горной и других отраслях промышленности.

Известен гидроциклон, состоящий из цилиндроконического корпуса, питающего патрубка, сливного и пескового патрубков, цилиндрической перегородки с винтовым каналом и секторным вырезом, в котором размещена с возможностью вертикального перемещения секторная вставка [1].

Недостатком этого гидроциклона является низкая эффективность разделения сыпучих кусковых полезных ископаемых.

Известен гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус с тангенциальным входным патрубком и патрубками вывода осветленной и сгущенной фракций, напорную и сепарирующую камеры, разделенные между собой цилиндрической секцией в виде двухходового спирально-винтового канала, при этом вход одного из каналов соединен с периферией напорной камеры, а его выход - с центральной частью сепарирующей камеры, вход другого канала соединен с центральной частью напорной камеры, а его выход - с периферией сепарирующей камеры [2].

Недостатком указанного гидроциклона является низкая эффективность разделения, обусловленная тем, что разделившаяся уже в напорной камере суспензия поступает в сепарирующую камеру так, что периферийные фракции с большей линейной скоростью попадают в центральную часть сепарирующей камеры, где линейная скорость меньше, а фракции центральной части с меньшей линейной скоростью попадают на периферию, где должна быть большая линейная скорость. При этом происходит падение энергии потока и перемешивание уже разделенных фракций, что приводит к ухудшению качества разделяемых продуктов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является цилиндроконический гидроциклон для обогащения угля в тяжелой суспензии [3]. Гидроциклон включает цилиндроконический корпус с удлиненным цилиндрическим отсеком, диафрагму с винтовыми каналами и конусным дном, конический отсек, входной патрубок, патрубки и насадки для разгрузки разделенных продуктов.

Недостатком указанного гидроциклона (прототипа) является низкая эффективность разделения, обусловленная тем, что винтовые каналы диафрагмы находятся в проточной части цилиндроконического отсека, тормозят и перемешивают уже разделенный в цилиндрическом отсеке поток пульпы.

Предлагаемое изобретение представляет собой гидроциклон, содержащий цилиндрический и цилиндроконический отсеки, соединенные одним или несколькими винтовыми каналами с плавно уменьшающимся радиусом кривизны, камеру разгрузки промежуточного продукта, тангенциальный входной, сливные и песковый патрубки, сливные стаканы. Изобретение отличается от прототипа тем, что имеет камеру разгрузки промежуточного продукта, расположенную между цилиндрическим и цилиндроконическим отсеками на одной оси с ними, и тем, что винтовой канал или каналы имеют уменьшающийся радиус кривизны от радиуса цилиндрического отсека до радиуса цилиндроконического отсека.

Изобретение может быть использовано при разделении высокозольных штыбов в угольной промышленности.

Исходный материал, попавший вместе с суспензией в гидроциклон, испытывает воздействие центробежной силы на всем пути движения, начиная с цилиндрического отсека, затем в винтовом канале, где центробежные силы увеличиваются, так как радиус кривизны канала плавно уменьшается от радиуса цилиндрического отсека до радиуса цилиндроконического отсека, и в цилиндрическом отсеке. На всем протяжении исходный материал разделяется под действием центробежных сил, поскольку в гидроциклоне нет ни одного прямолинейного участка или участка, имеющего радиус кривизны больше, чем радиус цилиндрического отсека.

На фиг. 1 представлен общий вид гидроциклона с разделением исходного материала на три продукта; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - гидроциклон с разделением исходного материала на четыре продукта.

Гидроциклон включает корпус, образуемый цилиндрическим 1 и меньшего диаметра цилиндроконическим 2 отсеками, между отсеками на одной оси с ними установлена камера 3 разгрузки промежуточного продукта с разгрузочным патрубком 4. Винтовой канал 5 соединяет цилиндрический и цилиндроконический отсеки. Цилиндрический отсек 1 снабжен питающим тангенциальным патрубком 6, сливным стаканом 7 и патрубком 8 разгрузки легкого продукта. Цилиндроконический отсек 2 снабжен сливным стаканом 9 и песковым патрубком 10. Винтовой канал 5 выполнен с плавно уменьшающимся радиусом кривизны от цилиндрического отсека до цилиндроконического отсека.

Гидроциклон работает следующим образом.

Исходная смесь (пульпа), состоящая из рабочей среды (вода, суспензия, тяжелая жидкость) и исходного материала, под напором направляется через питающий тангенциальный патрубок 6 в цилиндрический отсек 1, где под действием центробежной силы исходный материал разделяется на две фракции: легкую и тяжелую. Легкая фракция (легкий продукт) удаляется через сливной стакан 7 и патрубок 8; тяжелая фракция, представляющая собой смесь рабочей среды промежуточного и тяжелого продуктов, направляется через винтовой канал 5 и цилиндроконический отсек 2. При перемещении по винтовому каналу 5 происходит разделение смеси на слои различной плотности (крупности), т. е. на продукты разделения, которые окончательно разделяются в цилиндроконическом отсеке 2 на промпродукт, удаляющийся через сливной стакан 9 и патрубок 4, и тяжелый продукт, удаляющийся через песковый патрубок 10.

Расположение камеры разгрузки промпродукта на одной оси с цилиндрическим и цилиндроконическим отсеками необходимо для оптимизации процесса разделения путем направления потока по радиусу, уменьшающемуся от радиуса кривизны цилиндрического отсека до радиуса кривизны цилиндроконического отсека.

Винтовых каналов может быть один или несколько и располагаться они могут как внутри камеры разгрузки промпродукта, так и снаружи.

Использование: обогащение полезных ископаемых в угольной, горной и др. отраслях промышленности. Сущность изобретения: гидроциклон включает цилиндрический (ЦК) 1 и цилиндроконический (Ц) 2 отсеки, между которыми на одной оси с ними расположена камера 3 разгрузки промпродукта с разгрузочным патрубком 4. Винтовой канал (К) 5 соединяет Ц1 и ЦК2 отсеки и выполнен с плавно уменьшающимся от отсека к отсеку радиусом кривизны. Исходная смесь поступает в отсек 2 и под действием центробежной силы расслаивается на легкую и тяжелую фракции. Легкая фракция через стакан 7 и патрубок 8, тяжелая фракция через К5 поступает в отсек 12. При перемещении по К5 смесь разделяется на слои, которые окончательно разделяются в отсеке 2 на промпродукт, удаляющийся через стакан 9 и патрубок, и тяжелый продукт, удаляющийся через патрубок 10. 4 ил.

ГИДРОЦИКЛОН, включающий соосные цилиндрический и цилиндроконический отсеки, соединенные винтовым каналом, тангенциальный входной, сливной и песковый патрубки, расположенный в цилиндроконическом отсеке на одной оси с ним патрубок для вывода промпродукта, отличающийся тем, что патрубок для вывода промпродукта расположен со стороны цилиндрического отсека, при этом винтовой канал выполнен с плавно уменьшающимся от цилиндрического к цилиндроконическому отсеку радиусом кривизны.