ГИДРОЦИКЛОН Российский патент 2003 года по МПК B04C5/103 

Изобретение относится к устройствам центробежного типа для разделения дисперсных систем (эмульсий, суспензий, пылегазовых систем) и может найти применение в химической, нефтеперерабатывающей и нефтяной промышленности, например, для очистки нефтесодержащих вод.

Известен противоточный гидроциклон, содержащий корпус с тангенциальным входным патрубком и патрубком вывода легкой фазы. Соосно корпусу на выходе тяжелой фазы установлен песковый насадок (см. А.М. Мустафаев, Б.М. Гутман. Гидроциклоны в нефтедобывающей промышленности. - М.: Недра, 1981 г., с. 260).

Однако известный гидроциклон малоэффективен из-за проникновения воздуха и легкой фазы в песковый насадок вследствие низкого давления в осевой части корпуса и образования там воздушного столба, т.е. из-за неблагополучной гидродинамической ситуации в гидроциклоне.

Указанный недостаток частично устранен в гидроциклоне, известном из авторского свидетельства СССР 1261717, кл. В 04 С 5/08, приоритет 10.11.84.

В указанном авторском свидетельстве описан гидроциклон, который включает цилиндрический корпус, на одном конце которого установлен тангенциальный входной патрубок и осевой патрубок вывода легкой фазы, а на другом - песковый насадок.

Внутри корпуса по всей длине коаксиально установлен элемент в виде тела вращения с винтовым каналом на поверхности и с возможностью вращения вокруг оси. Диаметр элемента в наибольшем сечении составляет 0,4-1,5 от внутреннего диаметра патрубка вывода легкой фазы.

Недостатками известного гидроциклона являются низкая эффективность и низкая надежность работы из-за значительного гидравлического сопротивления вследствие малого преобразования кинетической энергии тяжелой фазы в энергию давления и из-за сложности конструкции (наличие подвижного элемента).

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эффективности работы гидроциклона путем уменьшения гидравлических потерь и повышения его надежности.

Для достижения названного технического результата предлагается гидроциклон, который как наиболее близкий к нему известный содержит цилиндроконический корпус, на одном конце которого установлены тангенциальный входной патрубок и осевой патрубок вывода легкой фазы, на другом - песковый насадок, а внутри корпуса установлен осевой элемент для выравнивания давления.

В отличие от известного, в предлагаемом гидроциклоне неподвижный раскручивающий осевой элемент установлен в выходном конце корпуса и выполнен в виде крыльчатки, наружный диаметр которой меньше или равен внутреннему диаметру корпуса, наклон входных кромок лопастей крыльчатки совпадает с наклоном траектории движения тяжелой фазы, а выходные кромки лопастей направлены по осевым плоскостям корпуса.

В предлагаемом гидроциклоне разделение фаз происходит более эффективно за счет выравнивания давления по радиусу в приосевой зоне на входе в крыльчатку. Это создает отрицательный градиент давления в направлении к патрубку вывода легкой фазы (в том числе выделившихся газов и воздуха).

Неподвижность крыльчатки повышает надежность гидроциклона путем упрощения конструкции.

На фиг. 1 представлен общий вид гидроциклона; на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б фиг.2.

Гидроциклон содержит цилиндроконический корпус 1 с тангенциальным входным патрубком 2, осевым патрубком 3 вывода легкой фазы и песковым насадком 4 для слива тяжелой фазы.

В выходном конце корпуса 1 установлена неподвижная раскручивающая крыльчатка 5.

Наружный диаметр крыльчатки меньше или равен внутреннему диаметру корпуса 1.

Наклон входных кромок лопастей крыльчатки совпадает с наклоном траектории движения тяжелой фазы.

Выходные кромки лопастей крыльчатки направлены по осевым плоскостям корпуса 1.

Работает гидроциклон следующим образом.

Дисперсная система через тангенциальный входной патрубок 2 поступает в корпус гидроциклона 1 и, двигаясь по винтообразной траектории, под действием центробежных сил подвергается процессу разделения: тяжелая фаза выводится наружу через песковый насадок 4, а легкая фаза, образуя восходящий вращающийся поток, - через патрубок 3 вывода легкой фазы.

Наличие в конце корпуса крыльчатки 5 вызывает выравнивание давления по радиусу в ней и перед ней. Это приводит к созданию отрицательного градиента давления в направлении к патрубку 3 вывода легкой фазы, что усиливает движение легкой фазы и выделившихся из жидкости газов и воздуха к патрубку 3 и препятствует попаданию легкой фазы, газов и воздуха в песковый насадок 4. Форма направляющих поверхностей лопастей крыльчатки 5 способствует преобразованию кинетической энергии вращательного движения в энергию давления, а следовательно, способствует уменьшению гидравлического сопротивления по линии тяжелой фазы. То, что крыльчатка 5 неподвижна, ведет к простоте конструкции и высокой надежности.

Изобретение предназначено для разделения дисперсных систем в химической, нефтеперерабатывающей и нефтяной промышленности. Сущность изобретения: в выходном конце цилиндроконического корпуса с тангенциальным входным патрубком, с патрубком вывода легкой фазы и песковым насадком установлена неподвижная раскручивающаяся крыльчатка. Наклон входных кромок лопастей крыльчатки совпадает с наклоном траектории движения тяжелой фазы. Выходные кромки лопастей направлены по осевым плоскостям. При работе гидроциклона возникает отрицательный градиент давления в направлении к патрубку вывода легкой фазы, что усиливает движение легкой фазы к патрубку, препятствует ее попаданию в лесковый насадок и повышает ее эффективность работы. 3 ил.

Гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус, на одном конце которого установлен тангенциальный входной патрубок и осевой патрубок вывода легкой фазы, на другом - песковый насадок, а внутри корпуса установлен осевой элемент для выравнивания давления, отличающийся тем, что неподвижный раскручивающий осевой элемент установлен в выходном конце корпуса и выполнен в виде крыльчатки, наружный диаметр которой меньше или равен внутреннему диаметру корпуса, наклон входных кромок лопастей крыльчатки совпадает с наклоном траектории движения тяжелой фазы, а выходные кромки лопастей направлены по осевым плоскостям корпуса.