ГИДРОЦИКЛОН Российский патент 1995 года по МПК B04C5/85 

Изобретение относится к очистке жидкостей и газов от взвешенных веществ и может быть использовано для очистки природных и сточных вод, а также в различных технологических процессах.

Известен гидроциклон с теплоизолирующей рубашкой, снабженной датчиком температуры, соединенным с холодильным устройством регулятором расхода холодильного агента, а корпус и теплоизолирующая рубашка выполнены с выступами и впадинами, расположенными в шахматном порядке, при этом датчик температуры установлен между выступами корпуса.

Недостатком устройства являются большие затраты электроэнергии на очистку воды.

Известен гидроциклон, внутренняя стенка которого снабжена противоабразивным устройством в виде ребер.

Недостатком известного гидроциклона является неоптимальный профиль ребер и соотношения их размеров, что не позволяет свести к минимуму гидравлические потери.

Цель предлагаемого изобретения повышение эффективности очистки.

Гидроциклон содержит корпус с патрубками подачи жидкости на очистку и отвода очищаемой жидкости и осадка, противоабразивное устройство в виде ребер, установленных с внутренней стороны корпуса преимущественно перпендикулярно направлению движения потока жидкости. Ребра выполнены Г-образными с пластинами между ними, а расстояние между ребрами и пластинами определено соотношением l (1-4) h + b, где l расстояние между ребрами и пластинами; h высота ребер и пластин; b ширина горизонтальной полки ребер и пластин, причем высота ребра и пластины не более 0,1 радиуса гидроциклона.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вертикальный разрез гидроциклона; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 приведены данные распределения средней скорости за ребрами, расположенными по течению потока при h=2 см; U_o 2,8 м/с; х расстояние от ребра по течению потока; U составляющая вектора скорости в направлении течения; v составляющая вектора скорости в направлении y; на фиг.4 данные распределения давления по дну между ребрами при U_o= 2,3 м/с, где С_р (р-р_о)/(1/2 U_o²); р местное статическое давление; р_о статическое давление в базовой точке отсчета; U_o скорость набегающего потока; х расстояние, измеренное в направлении течения потока; С_р коэффициент давления.

Гидроциклон состоит из полого корпуса 1, противоабразивного устройства, состоящего из Г-образных ребер 2, расположенных вертикально вдоль внутренней стороны корпуса и соединенных с двумя кольцами 4, закрепленных на двух крестовинах 5 с осью 6. Ребра 2 устанавливаются при соотношении размеров l (1-4) h+b, где l расстояние между ребрами, n высота ребер, b ширина горизонтальной полки ребра, причем высота ребра не более 0,1 радиуса гидроциклона. Устройство подвода загрязненного потока состоит из трубопровода (на чертеже не показан), установленного под углом 45^о, направляющих 7, которые образуют каналы 8. В верхней части в центре корпуса расположен трубопровод 9, а в нижней части установлена задвижка 3. Вертикально по высоте корпуса 1 расположены с соблюдением приведенных выше размеров кольцевые элементы в виде пластин 10, образующие кольца гидроциклона. Противоабразивное устройство в сборе опускается в корпус 1 и закрепляется (на чертеже не показано).

Гидроциклон работает следующим образом. Загрязненный поток поступает вдоль направляющей 7 по каналам 8, приобретает вращательное движение и попадает в корпус 1. Поток движется преимущественно перпендикулярно к ребрам 2, поддерживая на внутренней стенке защитный слой, состоящий в основном из частиц этого же потока (см. фиг.2), при этом основной поток скользит около ребер 2 и элементов 10, где образуется зона нулевых скоростей (разделительная линия), что предотвращает износ корпуса 1. Отсепарированные частицы потока опускаются на дно гидроциклона и через задвижку 3 удаляются. Затем их взвешивают и определяют степень загрязнения воды, а очищенный поток выводится через трубопровод 9.

Преимущества предлагаемого гидроциклона заключаются в увеличении срока службы до 5 лет без замены противоабразивного устройства, при этом повышается эффективность очистки потока, а также упрощается замена противоабразивного устройства после истечения срока эксплуатации. В соответствии с эпюрами скоростей, изображенными на фиг.3, существует разделительная линия тока между прямым и обратными течениями, причем в области отрыва обратное течение достигает значительной высоты над поверхностью дна и занимает почти всю длину отрывной области. Средняя скорость обратного течения значительно меньше скорости течения основного потока. Из фиг.3 следует, что интенсивность турбулентности и напряжение трения возрастают по течению потока в слое над разделительной линией тока, достигая своего максимума при x/h ≈ 7,5. Из фиг.4 следует, что во всех случаях, кроме самого малого ребра, давление между ребрами вначале падает, затем возрастает, причем максимум давления находится перед следующей стенкой.

Отношение высоты ребра к радиусу гидроциклона не более 0,1 обеспечивает незначительное уменьшение объема гидроциклона и снижение гидравлических потерь.

Гидроциклон используется для очистки природных и сточных вод, а также в различных технологических процессах. Сущность изобретения: в гидроциклоне предусмотрено противоабразивное устройство, выполненное в виде Г-образных ребер 2 с пластинами 10 и установленное с внутренней стороны корпуса перпендикулярно направлению движения потока жидкости. Расстояние между ребрами и пластинами составляет l / 1 4 / h + b, высота ребер пластин 0,1 радиуса гидроциклона, где l расстояние между ребрами и пластинами; h высота ребер и пластин, b ширина горизонтальной полки ребер и пластин. 4 ил.

ГИДРОЦИКЛОН, включающий корпус с патрубками подачи жидкости на очистку и отвода очищаемой жидкости и осадка, противоабразивное устройство в виде ребер, установленных с внутренней стороны корпуса преимущественно перпендикулярно направлению движения потока жидкости, отличающийся тем, что ребра выполнены Г-образными и с пластинами между ними, а расстояние между ребрами и пластинами определено соотношением размеров
l (1 4) h + b,
где l расстояние между ребрами и пластинами;
h высота ребер и пластин;
b ширина горизонтальной полки ребер и пластин, причем высота ребер и пластин не более 0,1 радиуса гидроциклона.