ГИДРОЦИКЛОН Российский патент 2004 года по МПК B04C5/02 B04C5/103 

Изобретение относится к устройствам для разделения суспензий под действием центробежных сил и может быть использовано в нефтехимической, целлюлозно-бумажной, горнодобывающей и других отраслях промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является гидроциклон, включающий цилиндроконический корпус с тангенциальным входным и песковым патрубками, крышку с осевым сливным патрубком. В цилиндрической части корпуса под крышкой установлен с возможностью поворота относительно входного патрубка вкладыш с тангенциальными каналами различных сечений (см. а.с. №520136 от 05.07.76. “Гидроциклон”, В 04 С 3/06, БИ №25 от 23.10.76.). При повороте вкладыша совмещают один из тангенциальных каналов с тангенциальным входным патрубком и таким образом настраивают на определенный режим работу гидроциклона.

Недостатком известного устройства является значительное сопротивление во входном устройстве, что снижает эффективность работы гидроциклона. Это объясняется стесненным движением исходной суспензии в тангенциальном входном патрубке с последующим переходом в узкий канал на вкладыше.

Целью настоящего изобретения является значительное снижение гидравлического сопротивления во входном устройстве гидроциклона и увеличение линейной скорости разделяемой суспензии на входе в рабочую полость аппарата.

Поставленная цель достигается тем, что в гидроциклоне, включающем цилиндроконический корпус с тангенциальным входным и соосно корпусу песковым патрубками, крышку с осевым сливным патрубком, кольцевой вкладыш под крышкой с тангенциальными каналами различных сечений, тангенциальные каналы на вкладыше выполнены с одним или несколькими симметричными спаренными соплами с острыми углами наклона между собой их осей, при этом между цилиндрической стенкой, к которой примыкает тангенциальный входной патрубок, и наружной цилиндрической поверхностью вкладыша выполняют кольцевой зазор, исполняющий роль напорной камеры.

При проведении поиска по патентной и научно-технической литературе не обнаружены гидроциклоны с аналогичными конструктивными элементами. Следовательно, изобретение соответствует критерию "новизна".

В заявляемом гидроциклоне кольцевой зазор, выполненный между цилиндрической стенкой и цилиндрической поверхностью вкладыша, исполняет роль напорной камеры, что приводит к техническому результату, не вытекающему с очевидностью из конструктивных решений, а именно: образование напорной камеры с кольцевой полостью в верхней части цилиндроконического корпуса значительно снижает сопротивление на входе в аппарат, что положительно сказывается на делительные характеристики гидроциклона.

Таким образом, заявляемое решение обладает "изобретательским уровнем".

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид гидроциклона в разрезе; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.

Гидроциклон состоит из цилиндроконического корпуса 1, тангенциального входного патрубка 2 для подачи исходной суспензии, сливного патрубка 3 для отвода осветленной жидкости и пескового патрубка 4, соосно расположенного корпусу гидроциклона, для выгрузки сгущенного осадка.

В верхней части цилиндроконического корпуса 1 расположен кольцевой вкладыш 5, каналы которого имеют различные сечения, при этом внутренний диаметр вкладыша равен диаметру цилиндра гидроциклона. Вкладыш сверху прижимается крышкой 6, на которой крепится осевой сливной патрубок 3. Наружную цилиндрическую поверхность вкладыша 5 охватывает с зазором и соосно к нему цилиндрическая стенка корпуса 1 с образованием кольцевой полости 7 напорной камеры. Тангенциальный патрубок 2 примыкает к наружной цилиндрической стенке напорной камеры. На кольцевом вкладыше 5 выполнены две пары симметричных друг другу сопел 8, 8¹ и 9, 9¹, оси которых пересекаются под острыми углами в рабочей полости гидроциклона. Обозначим векторами r¹, r² линейные скорости исходных потоков суспензии, нагнетаемых под давлением из сопел 8, 8¹ и r¹-r11

из сопел 9, 9¹. Пересекаясь под острым углом, эти векторы скорости r₁, r₂ и r11, r12 в рабочей полости гидроциклона суммируются по правилам параллелограмма и суммарная скорость возрастает до величины R и R,¹ при этом объединенные результирующие потоки суспензии направляются близко по касательной к рабочей поверхности цилиндра гидроциклона.

Гидроциклон работает следующим образом.

Исходную суспензию под давлением нагнетают через входной тангенциальный патрубок 2 в кольцевую полость 7 напорной камеры гидроциклона, откуда суспензия под напором распределяется в симметрично расположенные сопла 8, 8¹ и 9, 9¹ вкладыша 5. Через сопла исходная суспензия в виде скоростных струй, вектора скоростей которых r₁, r₂ и r11

, r12 нагнетаются в рабочую цилиндрическую полость гидроциклона, где струйные потоки попарно соударяются под острым углом и сливаются с образованием суммарного вектора скорости R и R¹, направленного близко по касательной к цилиндрической поверхности гидроциклона. Исходная суспензия интенсивно закручивается в рабочей цилиндроконической полости гидроциклона. Твердые механические примеси за счет высоких скоростей и центробежного эффекта вытесняются к стенкам аппарата и, сгущаясь в виде концентрированного шлама, выгружаются через песковый патрубок 4 в вершине конического корпуса 1. Осветленная жидкость восходящим током отводится по оси вверх через сливной патрубок 3.

Благодаря введению новых конструктивных элементов - спаренных симметрично расположенных сопел с острыми углами наклона друг к другу вылетающие под напором струи исходной суспензии из спаренных сопел в рабочую полость гидроциклона соударяются под острыми углами, сливаются между собой, получая значительное ускорение. То есть, если начальные линейные скорости входящих струй исходной суспензии были r₁ r₂ и r11

rl2, то, соударяясь под острым углом, эти скорости суммируются по правилу параллелограмма, и суммарные векторы скоростей достигают величины R и R¹, которые направляют близко к касательной цилиндрической поверхности гидроциклона. Это обеспечивает увеличение в значительной степени центробежного эффекта в рабочей полости гидроциклона и, как следствие, повышение эффективности в работе. Другой положительной характеристикой предложенной конструкции является сглаживание пульсации в разделяемой суспензии за счет симметричного расположения спаренных сопел и выравнивания скоростей в рабочей полости аппарата по всему периметру цилиндроконического корпуса. Одновременно образование напорной камеры с кольцевой полостью 7 в верхней части цилиндроконического корпуса 1 значительно снижает сопротивление на входе в аппарат, что положительно сказывается на делительные характеристики гидроциклона.

Изобретение предназначено для разделения жидких неоднородных сред, относится к устройствам для разделения суспензий под действием центробежных сил и может быть использовано в нефтехимической, целлюлозно-бумажной, горнодобывающей и других отраслях промышленности. Гидроциклон включает цилиндроконический корпус с тангенциальным входным и соосно корпусу песковым патрубками, крышку с осевым сливным патрубком, кольцевой вкладыш под крышкой с тангенциальными каналами различных сечений, причем тангенциальные каналы на вкладыше выполнены с одним или несколькими симметричными спаренными соплами с острыми углами наклона между собой их осей, при этом между цилиндрической стенкой, к которой примыкает тангенциальный входной патрубок, и наружной цилиндрической поверхностью вкладыша выполнен кольцевой зазор, исполняющий роль напорной камеры. В результате значительно снижено гидравлическое сопротивление во входном устройстве гидроциклона и увеличена линейная скорость разделения суспензии на входе в рабочую полость аппарата. 2 ил.

Гидроциклон, включающий цилиндроконический корпус с тангенциальным входным и соосно с корпусом песковым патрубками, крышку с осевым сливным патрубком, кольцевой вкладыш под крышкой с тангенциальными каналами различных сечений, отличающийся тем, что тангенциальные каналы на вкладыше выполнены с одним или несколькими симметричными спаренными соплами с острыми углами наклона между собой их осей, при этом между цилиндрической стенкой, к которой примыкает тангенциальный входной патрубок, и наружной цилиндрической поверхностью вкладыша выполняют кольцевой зазор, исполняющий роль напорной камеры.