БАТАРЕЙНЫЙ ГИДРОЦИКЛОН Российский патент 2000 года по МПК B04C5/24 B04C5/23 

Техническое решение относится к устройствам для разделения жидких неоднородных сред под действием центробежных сил, в частности к гидроциклонам, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, горнообогатительной, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известен батарейный гидроциклон [1], содержащий гидроциклон предварительной очистки с входным и песковым патрубками и сливной камерой, коллекторы осветленной жидкости и сгущенной суспензии, гидроциклоны тонкой очистки, питающие патрубки которых соединены со сливной камерой, а сливные и песковые патрубки соответственно с коллекторами осветленной жидкости и сгущенной суспензии. Недостатком данного устройства является закупоривание отверстий песковых патрубков осадком.

Известно устройство для обогащения минерального сырья [2], включающее блок цилиндрических корпусов, коллектор подвода исходного питания с патрубками, коллектор отвода слива с патрубками, песковые патрубки, расположенные под корпусами с возможностью ограниченного поворота в вертикальной плоскости коромысла с установленными на них изогнутыми стержнями, помещенными внутри песковых патрубков, количество стержней равно количеству корпусов. Данное устройство обладает рядом недостатков: для функционирования устройства необходимо кратное двум количество корпусов, так как на коромысле установлены два стержня, стержни постоянно находятся в песковых патрубках, являясь значительным гидравлическим сопротивлением, и практически полностью перекрывают отверстие пескового патрубка, что приводит к закупориванию отверстия, так как в реальных условиях при разделении суспензии невозможно отрегулировать равномерное колебание коромысла и стержней. При закупоривании одного из песковых патрубков коромысло повернется и отражатель перекроет песковой патрубок, что приведет к полному засорению отверстия другого пескового патрубка твердой фазой (осадком).

Известен центробежный концентратор [3], включающий впускную камеру, содержащую средства для тангенциального ввода потока суспензии под давлением в верхнюю часть впускной камеры, в большинстве случаев коническую сепарационную камеру, в большом основании которой расположен жидкостной трубопровод для ввода очищенной жидкости, проходящий через впускную камеру вдоль оси, выпускное отверстие, расположенное в малом основании сепарационной камеры и содержащее устройства (средства), препятствующие засорению твердой фазой. Устройство может быть выполнено в виде стержня, расположенного внутри выпускного отверстия, двигающегося вертикально, попеременно взад и вперед, вследствие этого разрушаются скопления твердых частиц в выпускном патрубке, или в виде вращающейся турбинки или трубки с перфорированной крышкой. Недостатком данного концентратора является то, что устройства для разрушения осадка постоянно находятся в песковом патрубке, перекрывая сечение отверстия, что способствует задержке твердой фазы и ухудшению качества разделения суспензии, особенно при работе с концентрированными осадками. В случае закупоривания пескового патрубка твердой фазой требуется полная разборка и промывка устройства.

Известен циклонный очищающий аппарат [4], содержащий батарейный циклонный элемент, имеющий в поперечном сечении и осевом направлении отверстия; камеру, установленную в нижней части конусов с заглушками; устройство для разрушения отложений в выпускных отверстиях циклонов, состоящее из корпуса, рукоятки, шланга, клапана, иглы с отверстиями. Недостатками указанного аппарата являются сложность контроля времени закупоривания выпускных отверстий циклонов и качества промывки отверстий. При разделении суспензий, образующих плотные осадки, возможны частые поломки иглы промывного устройства. Кроме этого, при движении иглы происходит дополнительное уплотнение осадка в отверстии, который закупоривает перфорацию иглы и препятствует поступлению промывной жидкости в выпускное отверстие.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является батарейный гидроциклон [5] , содержащий гидроциклон предварительной очистки с входным и песковым патрубками и сливной камерой, коллектор осветленной жидкости, гидроциклоны тонкой очистки, питающие патрубки которых соединены со сливной камерой, а сливные с коллектором осветленной жидкости, камеру сбора легких включений с коническим днищем, расположенную между сливной камерой и коллектором отвода осветленной фракции. Основными недостатками данного устройства являются частые остановки процесса разделения суспензий из-за закупоривания отверстий песковых патрубков осадком, длительность операции удаления твердой фазы из песковых патрубков, требующей частичной разборки гидроциклонов.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность работы батарейного гидроциклона при разделении различных неоднородных сред за счет уменьшения времени чистки отверстий песковых патрубков.

Это достигается тем, что устройство для чистки пескового патрубка выполнено в виде гидроцилиндра, заполненного промывной жидкостью, фиксируемого на песковом патрубке, содержащего подпружиненные клапана, расположенные в сквозном канале, соединенном с отверстием пескового патрубка и сообщающимся с рабочим объемом гидроцилиндра, при этом поршень гидроцилиндра периодически совершает движение в направлении патрубка, а клапана соединены отверстиями с гидроцилиндром и открываются в противофазе, при этом устройство чистки песковых патрубков снабжено приводом и средствами контроля. Ось гидроцилиндра расположена перпендикулярно оси пескового патрубка. Клапана выполнены в виде подпружиненных шариков из фторопласта. Диаметр сквозного канала в 2-3 раза превышает диаметр отверстия пескового патрубка.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом и другими техническими решениями в данной области техники не выявил в них идентичные существенные признаки, таким образом, предлагаемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

На фиг. 1 представлен батарейный гидроциклон, общий вид; на фиг.2 - устройство для чистки песковых патрубков, разрез.

Батарейный гидроциклон состоит из гидроциклона 1 предварительной очистки жидкости от твердых примесей с входным 2 и песковым 3 патрубками, сливным насадком 4, выходящим в сливную камеру 5. Сливная камера 5 соединена с питающими патрубками 6 гидроциклонов 7 точкой очистки, сливные патрубки 8 которых соединены с коллектором 9 осветленной жидкости. На песковом патрубке 3 гидроциклона предварительной очистки и песковых патрубках 10 гидроциклонов 7 тонкой очистки установлены устройства 11 для чистки отверстий 12 песковых патрубков от твердой фазы (осадка). Устройство 11 состоит из гидроцилиндра 13, заполненного промывной жидкостью 14, клапанов 15, 16 и 17, подсоединенного к отверстию 12 сквозного канала 18, в котором расположены клапана 15 и 16. Клапан 17 установлен на корпусе гидроцилиндра и соединен с емкостью 19, заполненной промывной жидкостью. В гидроцилиндре расположен поршень 20 с приводом (привод условно не показан).

Батарейный гидроциклон работает следующим образом.

Исходная разделяемая среда под давлением через входной патрубок 2 поступает в гидроциклон 1 предварительной очистки, где под действием центробежных сил происходит выделение из нее крупных включений. Крупные включения через песковой патрубок 3 выводятся из аппарата. Предварительно очищенная суспензия выводится из гидроциклона 1 через сливной насадок 4 в сливную камеру 5, откуда через питающие патрубки 6 она поступает на тонкую очистку в гидроциклоны 7. Осветленная жидкость выводится из гидроциклонов 7 через сливные патрубки 8 в коллектор 9, а сгущенная суспензия (осадок) через песковые патрубки 10 выгружается из аппарата. Для предотвращения закупоривания отверстия 12 в песковых патрубках из устройства 11 гидроцилиндром 13, при движении поршня 20 влево подается под давлением промывная жидкость 14, при этом клапан 15 закрывает выход из сквозного канала 18, а клапан 16 открывается, обеспечивая выход промывной жидкости в канал 18 и отверстие 12 для разрушения образующейся пробки осадка. При обратном ходе поршня 20 клапан 15 открывается, а клапан 16 закрывается, сгущенная суспензия из отверстия пескового патрубка через канал 18 поступает в сборник. Дополнительное поступление промывной жидкости из емкости 19 в рабочую полость гидроцилиндра регулируется клапаном 17.

Использование предлагаемого технического решения повышает надежность работы батарейного гидроциклона при разделении различных суспензий, обеспечивает оперативную чистку отверстий песковых патрубков от твердой фазы, повышает производительность гидроциклонной установки, качество очистки и степень разделения, позволяет осуществить вывод сгущенной суспензии с более высокой концентрацией твердой фазы, значительно уменьшает вероятность поломки промывного устройства.

Источники информации
1. Авт. свид. СССР N 610564, В 04 С 5/24, 1978.

2. Авт. свид. СССР N 1627249, В 04 С 5/24, 1991.

3. Патент Великобритании N 1249634, В 04 С 5/18, 1968.

4. Патент США N 4356084, В 04 С 5/18, В 04 С 5/23, 1982.

5. Авт. свид. СССР N 1118416, В 04 С 5/24, 1984 - прототип.

Батарейный гидроциклон предназначен для разделения жидких неоднородных сред под действием центробежных сил и может быть использован в химической, нефтеперерабатывающей, горнообогатительной и других отраслях промышленности. Батарейный гидроциклон содержит гидроциклон предварительной очистки и гидроциклоны тонкой очистки. В предлагаемом батарейном гидроциклоне устройство чистки пескового патрубка выполнено в виде гидроцилиндра, заполненного промывной жидкостью, фиксируемого на песковом патрубке, содержащего клапана, расположенные в сквозном канале, соединенном с отверстием пескового патрубка и сообщающимся с рабочим объемом гидроцилиндра, при этом поршень гидроцилиндра периодически совершает движение в направлении патрубка, а клапана соединены отверстиями с гидроцилиндром и открываются в противофазе. Ось гидроцилиндра может быть расположена перпендикулярно оси пескового патрубка. Клапана выполнены в виде подпружиненных шариков из фторопласта. Диаметр сквозного канала в 2 - 3 раза превышает диаметр отверстия пескового патрубка. Предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность работы батарейного гидроциклона при разделении различных сред за счет уменьшения времени чистки отверстий песковых патрубков. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Батарейный гидроциклон, содержащий гидроциклон предварительной очистки с входным и песковым патрубками и сливной камерой, коллектор осветленной жидкости и гидроциклоны тонкой очистки, питающие патрубки которых соединены со сливной камерой, а сливные - с коллектором осветленной жидкости, отличающийся тем, что он снабжен устройством чистки песковых патрубков, выполненным в виде гидроцилиндра, заполненного промывной жидкостью, фиксируемого на песковом патрубке, содержащего подпружиненные клапана, расположенные в сквозном канале, соединенном с отверстием пескового патрубка и сообщающимся с рабочим объемом гидроцилиндра, при этом поршень гидроцилиндра периодически совершает движение в направлении патрубка, а клапана соединены отверстиями с гидроцилиндром и открываются в противофазе, при этом устройство чистки песковых патрубков снабжено приводом и средствами контроля. 2. Батарейный гидроциклон по п.1, отличающийся тем, что ось гидроцилиндра расположена перпендикулярно оси пескового патрубка. 3. Батарейный гидроциклон по п.1, отличающийся тем, что клапана выполнены в виде подпружиненных шариков из фторопласта. 4. Батарейный гидроциклон по п.1, отличающийся тем, что диаметр сквозного канала в 2 - 3 раза превышает диаметр отверстия пескового патрубка.