ГИДРОЦИКЛОН Российский патент 1998 года по МПК B04C5/00 

Изобретение относится к технике разделения, а именно к устройствам для очистки жидкости и может быть использовано на очистных сооружениях систем обратного водоснабжения промышленных предприятий.

Известен циклон-сепаратор (заявка Японии N 5-33110, кл. B 04 C 5/12, 5/103, приоритет 1986), включающий корпус в виде цилиндрической части с верхней торцевой крышкой, соединенной с нижней конической сужающейся вниз частью, тангенциальный подающий патрубок, соединенный с цилиндрической частью корпуса, выпускной патрубок, проходящий по оси из цилиндрической полости насквозь через торцевую крышку и отверстие для отвода твердой тонкодисперсной фракции.

Недостатками известной конструкции являются сравнительно низкий эффект очистки, низкая производительность.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство для очистки от механических примесей (авт. св. СССР N 1346264, кл. B 04 C 9/00, приоритет 1985), содержащее цилиндрический корпус, представляющий собой центробежный разделитель, с тангенциальным входным патрубком, центрально расположенный в корпусе сливной патрубок, шламовый патрубок, заканчивающий коническую часть разделителя, бункер с выпускным патрубком, фильтрующий элемент, размещенный в бункере и соединенный патрубком с осевой зоной корпуса центробежного разделителя.

Недостатками данного устройства являются: возможность попадания в сливной патрубок твердой фазы, что снижает степень очистки стоков от твердых частиц; тангенциальный ввод пульпы в гидроциклон осуществляют при высоком давлении, что обуславливает наиболее эффективное отделение твердого вещества, однако, это заставляет использовать мощные насосы и, тем самым, повышать энергоемкость установки, а тангенциальный ввод пульпы под большим давлением вызывает эрозию стенок аппарата; для увеличения производительности в бункере для приема шлама установлен дополнительно фильтр, где отфильтровывается часть поступающей сюда воды, которая подается в цилиндрический корпус разделителя и отводится через сливной патрубок, т.е. создается громоздкость установки.

Техническая задача изобретения - повышение эффективности отделения твердой фазы и производительности работы установки, снижение степени изнашиваемости устройства за счет видоизменения его конструкции.

Это достигается тем, что в гидроциклоне, включающем корпус, состоящий из цилиндрической и конусной частей, с подводящим очищаемую воду приспособлением, соединенным с цилиндрической частью корпуса, выходным патрубком для отвода очищенной воды, проходящим насквозь через крышку в верхней части, и патрубком для выгрузки осадка, заканчивающим конусную часть, конусная часть гидроциклона состоит из трех соосно соединенных между собой конусов с конусностью 5^o, 10^o, 15^o, подводящее очищаемую воду приспособление выполнено в виде входного спирального раструба, входящего в питающую щель, а внутри выходного патрубка, имеющего на входе коническую диафрагму в виде усеченного конуса, установлен пружинный фильтр, один конец которого жестко соединен с втулкой выходного патрубка, а другой, имеющий лопасти, свободно висит внутри выходного патрубка.

На чертеже изображен предлагаемый гидроциклон, продольный разрез.

Гидроциклон содержит корпус, состоящий из цилиндрической 1 и конусной 2 частей. Конусная часть выполнена из трех соосно соединенных между собой конусов 3, 4, 5 с конусностью соответственно 5, 10 и 15^o. С цилиндрической частью корпуса 1 соединен входной спиральный раструб 6, переходящий в питающую щель 7. Насквозь через крышку по оси в верхней части проходит выходной патрубок для отвода очищенной воды 8, в которой установлен пружинный фильтр 9, один конец которого жестко соединен с втулкой 10 выходного патрубка для очищенной воды, а другой, имеющий лопасти 11, свободно висит внутри выходного патрубка для очищенной воды 8. Конусная часть корпуса заканчивается патрубком для выгрузки осадка 12. Выходной патрубок для отвода очищенной воды 8 имеет на входе коническую диафрагму 13 в виде усеченного конуса.

Гидроциклон работает следующим образом.

Исходная суспензия подается внутрь корпуса гидроциклона по входному раструбу 6 (чертеж), что позволяет уменьшить сопротивление гидроциклона, а тем самым, снизить давление на входе. Стоки плавно вписываются в окружность входной цилиндрической камеры 1, причем, абразивному воздействию подвергается только внутренняя полость спирали, что снижает абразивную эрозию питающей щели 7, а это, в свою очередь, увеличивает срок службы гидроциклона. При движении суспензии по винтовой линии к конусной части, представленной тремя соосно соединенными конусами 3, 4, 5, имеющими конусность соответственно 5, 10 и 15^o, под действием центробежных сил твердые частицы отбиваются к внутренней отполированной стенке конусной части гидроциклона и по ней стекают к патрубку для выгрузки осадка 12. Выполнение конусной части гидроциклона в виде трех соосно соединенных конусов, позволяет добиться эффективной работы гидроциклона, при низком давлении на входе, а значения конусности выбраны оптимальными. Меняя конусность при прохождении потока суспензии, отбиваются частицы желаемого размера, удовлетворяемые техническим условиям. Отклонение конусности в большую или меньшую стороны не позволяет получить желаемого результата. Очищенная от механических примесей смесь отводится через выходной патрубок 8, проходящий насквозь через крышку и имеющий на входе коническую диафрагму в виде усеченного конуса 13. Внутри выходного патрубка 8 установлен инерционный пружинный фильтр 9, один конец которого жестко соединен с втулкой крепления 10, а второй свободно висит внутри выходного патрубка 8. Нижний торец пружины имеет лопасти 11. При движении потока воды внутри выходного патрубка 8, за счет реактивных сил, возникающих при обтекании лопастей 11, происходит дополнительная закрутка пружины. За счет турбулентности потока, возникают локальные зоны переменного давления воды внутри потока, что, в свою очередь, увеличивает или уменьшает давление на лопасти фильтра 11. За счет упругих сил пружины и переменного давления воды в потоке возникают круговые колебания так же за счет турбулентности потока, пружинный фильтр 9 совершает и хаотичные и радиальные колебания. Суммарные колебания определяют фильтровальные характеристики, которые зависят только от скорости и давления потока. Чем ниже скорость и давление потока, тем более мелкие частицы твердого вещества задерживаются гидроциклоном и наоборот. На отделение твердых частиц в выходном патрубке 8 так же влияют центробежные силы, возникающие за счет закрутки потока неподвижными лопастями 11 пружинного фильтра. В результате была получена очищенная от твердых частиц жидкая фаза, не содержащая частиц крупностью 0,005 мм.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого гидроциклона по сравнению с прототипом заключается в экономичности процесса, а именно возможности использования низких давлений на входе в гидроциклон, а значит использование насосов малой мощности, при сохранении высокой степени отделения твердой фазы, за счет переменной конусности и установки инерционного пружинного фильтра на выходном патрубке для очищенной воды.

Устройство предназначено для очистки и осветления жидкостей на очистных сооружениях систем оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Гидроциклон включает корпус, состоящий из цилиндрической и конусной частей, с подводящим очищаемую воду приспособлением, соединенным с цилиндрической частью корпуса, выходной патрубок для отвода очищенной воды, проходящий насквозь через крышку в верхней части и патрубок для выгрузки осадка, заканчивающий конусную часть. Конусная часть гидроциклона состоит из трех соосно соединенных между собой конусов с конусностью 5, 10 и 15^o, подводящее очищаемую воду приспособление выполнено в виде входного спирального раструба, входящего в питающую щель, а внутри выходного патрубка, имеющего на входе коническую диафрагму в виде усеченного конуса, установлен инерционный пружинный фильтр, один конец которого жестко соединен с втулкой выходного патрубка, а другой, имеющий лопасти, свободно висит внутри выходного патрубка для отвода очищенной воды. Изобретение позволяет повысить эффективность отделения твердой фазы и производительность работы установки, снизить степень изнашиваемости устройства. 1 ил.

Гидроциклон, включающий корпус, состоящий из цилиндрической и конусной частей, с подводящим очищаемую воду приспособлением, соединенным с цилиндрической частью корпуса, выходным патрубком для отвода очищенной воды, проходящим насквозь через крышку в верхней части, и патрубком для выгрузки осадка, заканчивающим конусную часть, отличающийся тем, что конусная часть гидроциклона состоит из трех соосно соединенных между собой конусов с конусностью соответственно 5^o, 10^o и 15^o, подводящее очищаемую воду приспособление выполнено в виде входного спирального раструба, входящего в пищевую щель, а внутри выходного патрубка, имеющего на входе коническую диафрагму в виде усеченного конуса, установлен пружинный фильтр, один конец которого жестко соединен с втулкой выходного патрубка, а другой, имеющий лопасти, свободно висит внутри выходного патрубка.