ГИДРОЦИКЛОН Российский патент 2007 года по МПК B04C5/08 B04C5/18 

Изобретение относится к устройствам для гидроклассификации осадков по крупности с одновременной промывкой сгущенных песковых фракций и может найти применение в металлургической, горной и других отраслях промышленности.

Известен гидроциклон по авторскому свидетельству СССР №205725 для классификации зернистых материалов, содержащий цилиндрическую и коническую секции, тангенциальный ввод для подачи суспензии, сливную и песковую насадки для раздельного отвода мелких и более крупных частиц, в котором цилиндрический корпус выполнен в виде двух концентрически расположенных цилиндров, причем в цилиндр меньшего диаметра (внутренний) подается разделяемая суспензия, а в цилиндр большего диаметра (наружный) - вода для промывки крупных частиц - песков. Разделение суспензии происходит как бы на вращающемся подслое воды.

Недостатками данного гидроциклона являются:

1) низкая эффективность промывки из-за смешения в цилиндрической части еще несгущенных песков с водой;

2) при увеличении расхода воды снижается пропускная способность гидроциклона по разделенной суспензии.

Известен гидроциклон по авторскому свидетельству СССР №161300, содержащий цилиндрическую и коническую секции, причем коническая секция состоит из двух разъемных частей с одинаковым углом конусности, между которыми установлена вставка в виде кольца с коническим бортиком, образующим кольцевой зазор для подвода воды в плоскости разъема. В этом гидроциклоне эффективность промывки несколько выше, чем в рассмотренном выше, благодаря подводу воды к частично сгущенным пескам. Однако для преодоления сопротивления сползающим вниз пескам требуется достаточный напор, который приведет к повышенному расходу воды, истекающей через сплошной кольцевой зазор.

Известен гидроциклон (патент №1237027, Англия), содержащий цилиндрическую и коническую секции, тангенциальный питающий патрубок для суспензии, сверху по оси сливную насадку для вывода отклассифицированных мелких частиц осадка, снизу - песковую насадку для вывода более крупных частиц, в котором для повышения эффективности разделения осадка по граничному зерну и промывки песков в стенке конечной секции гидроциклона размещены радиально в одной плоскости впускные отверстия с трубами для ввода под напором воды от кольцевой трубы с возможностью изменения давления и, следовательно, расхода воды. По большинству сводимых признаков этот гидроциклон рекомендуется за прототип.

В этом гидроциклоне, как и в рассмотренных выше, производительность аппарата по разделяемой суспензии, эффективность классификации и промывки песков будут зависеть от расхода воды. Когда вода подается через отверстия, размещенные в одной горизонтальной плоскости и их количество ограничено диаметром сечения, налицо все признаки, приводящие к срыву гидродинамического равновесия в "нисходящей спирали" и, следовательно, ухудшению качества классификации и промывки, а также снижению производительности гидроциклона из-за сосредоточенного на узком участке местного сопротивления.

Причем улучшение показателей по эффективности классификации или качеству промывки сопряжено со снижением производительности и наоборот.

Задачей изобретения является повышение эффективности гидроклассификации осадка и промывки песковых фракций без существенного снижения пропускной способности гидроциклона по разделяемой суспензии.

Технический результат достигается тем, что в гидроциклоне, содержащем цилиндрическую и коническую секции, тангенциально установленный питающий патрубок, верхний разгрузочный патрубок для вывода мелких фракций и нижний разгрузочный патрубок для вывода песковых фракций, впускные отверстия в стенке конической секции для подвода промывной жидкости, коническая секция имеет наружный кожух со штуцером для подвода промывной жидкости, при этом отверстия в стенке конической секции располагаются по винтовой линии, раскручивающейся вниз по направлению вращающегося потока песков.

Каналы отверстий в стенке конической секции расположены тангенциально к ее внутреннему диаметру, совпадая с направлением вращающегося потока песков, при этом угол наклона оси отверстия в вертикальной плоскости составляет 30°.

Коническая секция гидроциклона состоит из 2-х или более частей с одинаковым углом конусности, при этом входные отверстия трубки располагаются в нижней или предшествующей частях.

На фиг.1 показан общий вид данного гидроциклона с тремя коническими секциями и подводом промывной жидкости - воды во вторую снизу ее часть.

На фиг.2 показана развертка второй снизу части конической секции гидроциклона с разметкой отверстий в ее корпусе.

На фиг.3 показано в разрезе тангенциальное расположение каналов отверстий (вид сверху), совпадающее с направлением вращающегося потока песков.

На фиг.4 показано в разрезе расположение отверстий в вертикальной плоскости по отношению к направлению перемещения песков к нижнему выпускному патрубку.

Гидроциклон состоит из цилиндрической 1 и конических секций, собранных из трех разъемных частей 2, 3 и 4 и имеющих одинаковый угол конусности, тангенциально установленного питающего патрубка 5, верхнего разгрузочного патрубка 6 и нижнего пескового 7. В стенке конической секции 3 проделаны каналы отверстий 8, которые расположены на раскручивающейся вниз винтовой линии и отстоят друг от друга на одинаковом расстоянии, причем данную секцию охватывает снаружи герметично кожух 9, к которому подсоединены два штуцера 10 с вентилем 11.

Гидроциклон работает следующим образом. Сначала подают воду в полость между кожухом 9 и корпусом конической секции 3 (открываются нижний и верхний вентили 11 на штуцерах 10 и с помощью верхнего вентиля устанавливается необходимое избыточное давление). Затем подают разделяемую суспензию в гидроциклон через тангенциальный патрубок 5. Под действием центробежной силы полидисперсный осадок, содержащийся в суспензии, разделяется на мелкие фракции и крупные (пески). Пески, отброшенные к стенке цилиндрической секции 1, сползают вниз и по нисходящей вращающейся спирали направляются вдоль конических секций 2-4 к разгрузочному песковому патрубку 7, а мелкие фракции вместе с избыточной жидкой фазой выводятся по внутренней восходящей спирали через сливной патрубок 6. Вращающийся сгущенный в конических секциях гидроциклона поток песков, проходя секцию 3, промывается водой, которая вытекает из канала отверстия 8 одновременно и равномерно по всей высоте данной секции. Образующаяся промвода (слабый солевой раствор) вместе с вымытыми мелкими частицами осадка выводятся из гидроциклона по восходящей спирали через сливной патрубок 6, а промытые пески - по нисходящей спирали через разгрузочный песковый патрубок 7.

Подача промывной жидкости в коническую секцию гидроциклона через отверстия, которые равномерно расположены по винтовой линии, плавно опускающейся в направлении вращающегося потока песков, позволяет не вносить существенных возмущений в установившийся гидродинамичный режим разделения. Благодаря чему не будет происходить выноса крупных песковых фракций осадка с каждого витка нисходящей спирали вращающегося потока во внутреннюю восходящую спираль, по которой выводится в сливной патрубок гидроциклона избыточная жидкость вместе с отклассифицированными мелкими фракциями. В то же время общий расход промывной жидкости остается достаточным, чтобы обеспечить качественную отмывку песков от увлекаемого потоком солевого раствора, а также вымыть не отклассифицированные мелкие фракции.

Расположение каналов отверстий в стенке конической секции тангенциально к ее внутреннему диаметру совпадает с направлением перемещения песков. Это связано с необходимостью максимально снизить возмущающее воздействие потока промывной жидкости. Идеальное расположение этого угла наклона отверстия (α₁) соответствует касательной к окружности вращения. В вертикальной плоскости наклон отверстий направлен вниз, совпадая с перемещением песков к выпускному песковому патрубку. Предпочтительнее, чтобы данный угол (α₂) соответствовал 30-40° (при α₂<30° и близком расположении нижних отверстий к выпускному песковому патрубку возможен "холостой" проскок воды, при α₂>40° - чрезмерное возмущающее воздействие).

Расположение входных отверстий в нижней конической секции или предшествующей связано с тем, чтобы можно было достигнуть максимальной эффективности промывки песков, когда они достаточно сгущены.

Изобретение относится к устройствам для гидроклассификации осадков по крупности с одновременной промывкой сгущенных песковых фракций и может найти применение в металлургической, горной и других отраслях промышленности. Гидроциклон содержит цилиндрическую и коническую секции, тангенциально установленный питающий патрубок, верхний разгрузочный патрубок для вывода мелких фракций и нижний разгрузочный патрубок для вывода песковых фракций, отверстия в стенке конической секции для подвода промывной жидкости. Коническая секция имеет наружный кожух со штуцером для подвода промывной жидкости. Отверстия в стенке конической секции располагаются по винтовой линии, раскручивающейся вниз по направлению вращающегося потока песков. Каналы отверстий в стенке конической секции расположены тангенциально к ее внутреннему диаметру, совпадая с направлением вращающегося потока песков, при этом в вертикальной плоскости наклон отверстий направлен вниз, совпадая с перемещением песков к нижнему разгрузочному патрубку. Коническая секция гидроциклона состоит из 2-х или более частей с одинаковым углом конусности. Входные отверстия располагают в нижней или предшествующей частях. Технический результат: повышение эффективности гидроклассификации осадка и промывки песковых фракций. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Гидроциклон, содержащий цилиндрическую и коническую секции, тангенциально установленный питающий патрубок, верхний разгрузочный патрубок для вывода мелких фракций и нижний разгрузочный патрубок для вывода песковых фракций, отверстия в стенке конической секции для подвода промывной жидкости, отличающийся тем, что коническая секция имеет наружный кожух со штуцером для подвода промывной жидкости, при этом отверстия в стенке конической секции располагаются по винтовой линии, раскручивающейся вниз по направлению вращающегося потока песков.2. Гидроциклон по п.1, отличающийся тем, что каналы отверстий в стенке конической секции расположены тангенциально к ее внутреннему диаметру, совпадая с направлением вращающегося потока песков, при этом в вертикальной плоскости наклон отверстий направлен вниз, совпадая с перемещением песков к нижнему разгрузочному патрубку.3. Гидроциклон по пп.1 и 2, отличающийся тем, что коническая секция состоит из двух и более частей с одинаковым углом конусности, при этом входные отверстия располагаются в нижней или предшествующей части.