Гидроциклонный сепаратор Российский патент 2022 года по МПК B04C5/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к устройству для классификации материала в виде частиц, такого как, например, минеральные массы. Более конкретно, настоящее изобретение относится к гидроциклонному сепаратору для классификации твердого материала в жидкой суспензии.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно, что гидроциклонные сепараторы (которые также могут просто называться гидроциклонами) используются для классификации или фракционирования крупнодисперсных твердых частиц, взвешенных в жидкости. В целом, гидроциклон представляет собой закрытое вихревое устройство, традиционно содержащее короткую цилиндрическую часть (основную часть), за которой следует сужающаяся (например, коническая) часть. Порция суспензии из твердых частиц подается под заранее заданным давлением по касательной или по спиральной траектории в основную часть, чтобы создать в ней завихренный поток текучей среды, который затем следует по траектории постепенно уменьшающегося радиуса в направлении точки наименьшего радиуса конуса, обычно известной как вершина.

По мере приближения спиральной траектории к вершине гидроциклона, ее часть поворачивается, и она начинает проходить к противоположному концу, то есть к цилиндрической части. Также этот поток проходит по спиральной траектории с радиусом, меньшим, чем радиус первой спирали, вращаясь в том же направлении. Таким образом, в гидроциклоне образуется вихрь. Давление будет ниже вдоль центральной оси вихря и будет увеличиваться в радиально наружном направлении. Идея состоит в том, что гидроциклон будет отделять частицы суспензии в соответствии с их формой, размером и удельным весом, при этом быстрее оседающие частицы перемещаются к наружной стенке гидроциклона, в конечном счете покидая гидроциклон через выпускное отверстие вершины. Медленнее оседающие частицы будут двигаться к центральной оси и перемещаться к основной части, в конечном итоге покидая гидроциклон через переливную выпускную трубу. Выпускная труба для выпуска нижнего продукта обычно проходит вниз в цилиндрическую часть, так что предотвращается перепуск поданной суспензии, причем часть, проходящая вниз в цилиндрическую часть, часто называется разгрузочной насадкой.

Эффективность этой операции, то есть точность отделения более крупных от более мелких частиц, зависит от различных факторов, таких как, например, размер отверстия вершины, скорость подачи и плотность материала, который должен быть отделен и классифицирован. Длина конической части от цилиндрической части до отверстия вершины также будет влиять на операцию разделения и/или классификации.

Такое разделение по форме, размеру и удельному весу иногда называют «стратификацией». Однако такая стратификация материала не всегда полностью достигается, что приводит к неполной классификации. Кроме того, еще одна проблема, которая, как известно, возникает, состоит в том, что ошибочно перемещенная крупнодисперсная фракция часто попадает в цилиндрическую основную часть. Если ошибочно перемещенная фракция не будет удалена из основной части, она будет закручиваться и разрываться на внутренних стенках основной части, что, следовательно, будет приводить к повышенной потребности в техническом обслуживании и/или даже к полной замене основной части. В серьезных случаях ошибочно перемещенная крупнодисперсная фракция может даже представлять риск для операторов. Эта проблема с ошибочно перемещенной крупнодисперсной фракцией еще более заметна в системах, в которых гидроциклонные сепараторы выполнены с возможностью работы в частично или полностью перевернутой конфигурации (то есть в конфигурациях, в которых вершина находится по вертикали выше относительно переливного выпускного отверстия).

На сегодняшний день принято разбирать элементы основной части или всю основную часть, чтобы удалить ошибочно перемещенную крупнодисперсную фракцию. Эта операция, однако, занимает много времени и является трудоемкой, и, следовательно, она отрицательно влияет на эффективность работы и затраты.

Таким образом, все еще существует потребность в усовершенствованиях в этой области техники, и, более конкретно, существует потребность в гидроциклонном сепараторе, который обеспечивает хорошее разделение, но в то же время уменьшает, по меньшей мере частично, некоторые из этих проблем или недостатков известных в настоящее время систем, связанных с ошибочно перемещенной крупнодисперсной фракцией в основной части.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поэтому целью настоящего изобретения является создание гидроциклонного сепаратора для классификации твердого материала в жидкой суспензии, который устраняет все или по меньшей мере некоторые из рассмотренных выше недостатков известных в настоящее время систем.

В последующем термин «иллюстративный» следует понимать как служащий в качестве примера, экземпляра или иллюстрации.

Эта цель достигается с помощью гидроциклонного сепаратора для классификации твердого материала в жидкой суспензии, содержащего основную часть, впускную трубу, выполненную с возможностью подачи суспензии в основную часть, переливную выпускную трубу, расположенную в основной части, выпускное отверстие вершины, сужающуюся разделительную часть, расположенную между основной частью и выпускным отверстием вершины, причем сужающаяся разделительная часть имеет проксимальный конец и дистальный конец, причем сужающаяся разделительная часть сужается к дистальному концу, при этом гидроциклонный сепаратор отличается тем, что основная часть также содержит разгрузочное отверстие, расположенное в основной части отдельно от переливной выпускной трубы.

Таким образом, предложен гидроциклонный сепаратор, способный достигать улучшенной эффективности работы с уменьшенным риском ошибочного перемещения крупнодисперсной фракции и ее оставления в основной части. Это эффективно снижает потребность в обслуживании и продлевает срок службы гидроциклонов.

В контексте настоящего описания термин «дистальный» или «дистально» следует толковать как в направлении выпускного отверстия вершины, а термин «проксимальный» или «проксимально» следует толковать как в направлении основной части. Кроме того, считается, что термины «верхний продукт» и «нижний продукт» означают их обычное значение в данной области техники, несмотря на то, что гидроциклон, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, может быть выполнен с возможностью использования в перевернутой ориентации, в результате чего выпускное отверстие для верхнего продукта (то есть выпускное отверстие для легких компонентов) расположено «ниже» выпускного отверстия для нижнего продукта (то есть выпускного отверстия для тяжелых компонентов).

Проксимальный конец сужающейся разделительной части может быть соединен непосредственно с основной частью или, в качестве альтернативы, гидроциклонный сепаратор может дополнительно содержать промежуточную (проставочную) часть или часть, расположенную между основной частью и проксимальным концом сужающейся разделительной части.

Под термином «перевернутая конфигурация» (также могут применяться термины как «инверсная» или «полуинверсная конфигурация») следует понимать, что в процессе эксплуатации гидроциклонный сепаратор ориентирован так, что выпускное отверстие вершины расположено по вертикали выше относительно переливной выпускной трубы. Иными словами, в процессе эксплуатации удлиненная центральная ось гидроциклона образует угол в диапазоне от 91° до 269° относительно вертикальной оси отсчета, если идеально прямая, традиционная конфигурация считается имеющей угол равным 0°. Совершенно прямая конфигурация - это такая конфигурация, в которой выпускное отверстие для верхнего продукта расположено прямо над выпускным отверстием вершины, а центральная ось совершенно вертикальна. Таким образом, термин «перевернутая конфигурация» не обязательно должен толковаться как ограниченный только ориентацией, повернутой на 180°, когда выпускное отверстие вершины находится прямо над выпускным отверстием для верхнего продукта.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что благодаря наличию разгрузочного отверстия, которое расположено отдельно от переливной выпускной трубы и может использоваться для сбора или удаления остаточного материала, во время работы попадающего в основную часть, могут быть достигнуты преимущества с точки зрения уменьшения потребностей в обслуживании, увеличения срока службы и более быстрого и менее трудоемкого обслуживания. Разгрузочное отверстие обеспечивает простое и эффективное средство для очистки основной части в промежутках между работой, поэтому необходимость в более трудоемкой процедуре разборки, необходимой для удаления захваченного остаточного материала, уменьшается. Тем самым, снижаются эксплуатационные расходы и повышается эффективность работы.

Авторы изобретения также обнаружили, что, когда гидроциклонный сепаратор используется в перевернутой конфигурации, настоящее изобретение обеспечивает особое преимущество, заключающееся в том, что эффективность эксплуатации может быть увеличена без повышения потребности в обслуживании и без уменьшения срока службы. Более подробно, в известных ранее технических решениях, в которых гидроциклоны работали в перевернутой конфигурации, в этой конфигурации часто имеется некоторое количество остаточного материала в виде крупнодисперсных частиц, которые остаются в основной части, поскольку они слишком тяжелы для того, чтобы их мог захватить восходящий спиральный вихрь. Таким образом, крупно дисперсные частицы вращаются внутри основной части, где они сталкиваются с внутренними стенками основной части и скребут по ним, что приводит к нежелательному износу и амортизации, уменьшая общий срок службы гидроциклона.

Кроме того, в соответствии с по меньшей мере одним иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения, разгрузочное отверстие имеет закрывающее устройство для выборочного открытия и закрытия разгрузочного отверстия.

Кроме того, в соответствии с по меньшей мере одним иллюстративным вариантом выполнения, гидроциклонный сепаратор дополнительно содержит набор сопел для ввода текучей среды, расположенных в основной части для ввода вторичной текучей среды в основную часть. Сопла для ввода текучей среды преимущественно используются во время технического обслуживания, например, для облегчения внутренней очистки основной части, в результате чего захваченный остаточный материал может быть «вымыт» через разгрузочный карман, который образует своего рода промывочное спускное.

Кроме того, в соответствии с по меньшей мере одним иллюстративным вариантом выполнения, разгрузочное отверстие дополнительно содержит отстойный карман, содержащий внутреннюю камеру для сбора остаточного крупнодисперсного подаваемого материала. Карман обеспечивает возможность сбора крупнодисперсных (потенциально опасных) подаваемых материалов, которые застряли в основной части во время работы, тем самым, дополнительно снижая риск внутреннего износа и амортизации основной части. Отстойный карман может дополнительно содержать закрываемое отверстие доступа, доступ к которому для удаления собранного остаточного крупнодисперсного подаваемого материала из указанной внутренней камеры обеспечивается снаружи гидроциклонного сепаратора. Таким образом, остаточные крупнодисперсные частицы эффективно собираются и безопасно хранятся в отстойном кармане, который можно периодически опорожнять как часть процедуры технического обслуживания.

Кроме того, в соответствии с по меньшей мере одним иллюстративным вариантом выполнения, разгрузочное отверстие расположено в самой нижней точке основной части, когда указанный гидроциклонный сепаратор ориентирован так, что указанное выпускное отверстие вершины находится по вертикали выше относительно переливной выпускной трубы. Относительно тяжелые частицы, которые во время работы захватываются внутри основной части, будут притягиваться силой тяжести в направлении самой нижней точки основной части, поэтому, благодаря расположению разгрузочного отверстия в самой нижней точке основной части, можно добиться эффективного сбора остаточного крупнодисперсного материала. Например, путем расположения гидроциклона в наклонной перевернутой ориентации (например, путем поворота гидроциклона на 135-155° от традиционной прямой ориентации) угловая или краевая секция основной части образует самую нижнюю точку, в результате чего разгрузочное отверстие может быть выполнено в этой секции.

Более того, в соответствии с по меньшей мере одним иллюстративным вариантом выполнения, основная часть содержит дискообразную концевую часть, окружающую переливную выпускную трубу, причем разгрузочное отверстие расположено в дискообразной концевой части. Дискообразная концевая часть также может быть известна как «крышка» основной части и представляет собой ту часть основной части, через которую проходит переливная выпускная труба (включая разгрузочную насадку). Разгрузочное отверстие может, например, быть расположено на периферийном конце дискообразной концевой части (то есть крышки). В выше рассмотренной «наклонной перевернутой конфигурации» самая нижняя точка может быть расположена на периферийном конце дискообразной концевой части, поэтому разгрузочное отверстие выгодно расположить внутри этой области/секции.

Кроме того, в соответствии с по меньшей мере одним иллюстративным вариантом выполнения, основная часть содержит дискообразную концевую часть, окружающую указанную переливную выпускную трубу, и по существу цилиндрическую стенку, при этом указанное разгрузочное отверстие расположено в указанной стенке, предпочтительно рядом с дискообразной концевой частью. Таким образом, вместо расположения разгрузочного отверстия в части «крышки» основной части, оно может быть расположено в цилиндрической стенке.

Кроме того, в соответствии с по меньшей мере одним иллюстративным вариантом выполнения, сопла для ввода текучей среды расположены в дискообразной концевой части. Как упоминается выше, сопла для ввода текучей среды преимущественно используются во время технического обслуживания, например, для облегчения внутренней очистки основной части, в результате чего захваченный остаточный материал может быть «вымыт» через отстойный карман, который образует своего рода промывочное спускное отверстие.

Кроме того, в соответствии с по меньшей мере одним иллюстративным вариантом выполнения, дискообразная концевая часть имеет внутреннюю поверхность, обращенную к внутренней части гидроциклонного сепаратора, причем указанная внутренняя поверхность наклонена относительно горизонтальной плоскости, когда гидроциклонный сепаратор ориентирован так, что выпускное отверстие вершины находится по вертикали выше относительно переливной выпускной трубы;

при этом разгрузочное отверстие расположено на самом нижнем конце внутренней поверхности в вертикальном направлении относительно горизонтальной плоскости, когда гидроциклонный сепаратор ориентирован так, что выпускное отверстие вершины находится по вертикали выше относительно переливной выпускной трубы. Соответственно, самый нижний конец внутренней поверхности в вертикальном направлении будет включать самую нижнюю точку основной части, когда гидроциклон находится в перевернутой ориентации. Кроме того, внутренняя поверхность может быть наклонной относительно удлиненной центральной оси гидроциклонного сепаратора, или, в качестве альтернативы, внутренняя поверхность может быть перпендикулярна удлиненной центральной оси, но весь гидроциклонный сепаратор может быть расположен в наклонной перевернутой конфигурации (например, повернутым на 135° от традиционной прямой конфигурации).

Кроме того, в соответствии с по меньшей мере одним иллюстративным вариантом выполнения, основная часть содержит:

концевую часть, окружающую переливную выпускную трубу,

причем концевая часть имеет внутреннюю поверхность, обращенную к внутренней части гидроциклонного сепаратора, причем внутренняя поверхность имеет по меньшей мере два участка, расположенных на разных высотах относительно горизонтальной плоскости, когда гидроциклонный сепаратор ориентирован так, что выпускное отверстие вершины находится по вертикали выше относительно переливной выпускной трубы, при этом разгрузочное отверстие расположено на том участке поверхности из указанных по меньшей мере двух участков поверхности, который расположен на наименьшей высоте относительно горизонтальной плоскости, когда гидроциклонный сепаратор ориентирован так, что выпускное отверстие вершины находится по вертикали выше относительно переливной выпускной трубы. Например, в поперечном сечении, взятом вдоль удлиненной центральной оси гидроциклонного сепаратора, концевая часть основной части имеет V-образную форму. Таким образом, когда гидроциклонный сепаратор находится в перевернутой ориентации, нижняя часть буквы «V» образует самую нижнюю точку основной части. Поэтому, путем выполнения разгрузочного отверстия в нижней части буквы «V», гравитационное притяжение способствует выгрузке захваченного остатка крупнодисперсного материала. Кроме того, основная часть может содержать множество разгрузочных отверстий, например, по одному на каждой стороне переливной выпускной трубы.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предложена система, содержащая множество гидроциклонных сепараторов, выполненных в соответствии с любым из вариантов выполнения, описанных со ссылкой на первый аспект настоящего изобретения. Таким образом, с помощью этого аспекта изобретения достигаются сходные преимущества и обеспечиваются предпочтительные признаки, как и в описанном выше первом аспекте изобретения.

Эти и другие признаки настоящего изобретения будут дополнительно пояснены ниже со ссылкой на варианты выполнения, описанные ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для иллюстративных целей изобретение ниже описано более подробно со ссылкой на варианты его выполнения, проиллюстрированные на приложенных чертежах, на которых:

Фиг. 1 изображает вид в аксонометрии в частичном разрезе гидроциклонного сепаратора, известного из уровня техники;

Фиг. 2А изображает вид в аксонометрии в частичном разрезе гидроциклонного сепаратора, выполненного в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;

Фиг. 2В изображает увеличенный вид в частичном разрезе в аксонометрии основной части гидроциклонного сепаратора, показанного на фиг. 2А;

Фиг. 3 изображает вид в аксонометрии в разрезе основной части гидроциклонного сепаратора в соответствии с вариантом выполнения изобретения;

Фиг. 4 изображает вид в аксонометрии в разрезе основной части гидроциклонного сепаратора в соответствии с другим вариантом выполнения изобретения;

Фиг. 5А изображает схематический вид сбоку гидроциклонного сепаратора предшествующего уровня техники, расположенного в прямой традиционной (0°) ориентации;

Фиг. 5В изображает схематический вид сбоку гидроциклонного сепаратора, расположенного в перевернутой (на 180°) ориентации, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения;

Фиг. 5С изображает схематический вид сбоку гидроциклонного сепаратора, расположенного в перевернутом положении (на 225°), в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения;

Фиг. 5D изображает схематический вид сбоку гидроциклонного сепаратора, расположенного в перевернутом положении (на 135°), в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

В последующем подробном описании описаны иллюстративные варианты выполнения настоящего изобретения. Однако следует понимать, что признаки различных вариантов выполнения являются взаимозаменяемыми между вариантами выполнения и могут комбинироваться различными способами, если специально не указано иное. Несмотря на то, что в последующем описании изложены многочисленные конкретные детали, чтобы обеспечить более полное понимание настоящего изобретения, специалисту будет очевидно, что настоящее изобретение может быть осуществлено на практике без этих конкретных деталей. В других случаях хорошо известные конструкции или функции не описаны подробно, чтобы не затруднять понимание настоящего изобретения. Одинаковые номера позиций относятся к одинаковым элементам во всем описании. Естественно, квалифицированный читатель понимает, что такие термины, как «вверх», «вниз», «внутрь» или «наружу», являются относительными со ссылкой на проиллюстрированные варианты выполнения и не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение.

На Фиг. 1 изображен схематический вид известного гидроциклонного сепаратора 100. Этот гидроциклонный сепаратор 100 (или просто «гидроциклон») содержит цилиндрическую основную часть 110. Впускная труба 111 выполнена с возможностью подачи суспензии твердого материала в цилиндрическую основную часть 110, а переливная выпускная труба 112 проходит в осевом направлении через верхнюю часть цилиндрической основной части 110. Цилиндрическая основная часть 110 соединена с конически сужающейся разделительной частью 120. Суспензия обычно подается по касательной или по спиральной траектории через наружную стенку 113 основной части 110, создавая, тем самым, вихревое движение 114 суспензии, которая следует по траектории постепенно уменьшающегося радиуса в направлении точки наименьшего радиуса конуса 120 и вершины 115. По мере приближения спиральной траектории к вершине 115 гидроциклона 100, ее часть 116 поворачивается и начинает проходить к противоположному концу, то есть к основной части 110. Также этот поток 116 находится в спиральной траектории радиуса, который меньше радиуса первой спирали 114 при вращении в том же направлении. Таким образом, внутри гидроциклона 100 генерируется вихрь. Давление будет ниже вдоль центральной оси вихря и будет увеличиваться радиально наружу по направлению к наружной стенке 113 гидроциклона 100. Гидроциклон 100 будет отделять частицы суспензии в соответствии с их формой, размером и удельным весом, причем быстрее оседающие частицы, движущиеся к наружной стенке гидроциклона 100, в конечном итоге покидают гидроциклон в качестве нижнего продукта 117. Медленнее оседающие частицы будут двигаться к центральной оси и перемещаться вверх, в конечном итоге покидая гидроциклон через выпускную трубу 112 (как верхний продукт). Выпускная труба 112 обычно проходит вниз в основную часть 110 (часто называется разгрузочной насадкой, не показана) так, что предотвращается перепуск подаваемой суспензии. Такое разделение по форме, размеру и удельному весу можно назвать «стратификацией».

На Фиг. 2А и 2В показан вид в аксонометрии в частичном разрезе гидроциклонного сепаратора 1, пригодного для классификации твердого материала в жидкой суспензии. Гидроциклонный сепаратор 1 имеет основную часть 2, имеющую впускную трубу 3, выполненную с возможностью подачи суспензии в основную часть 2. Основная часть 2 на этом чертеже показана цилиндрической. Однако, как уже очевидно для квалифицированного читателя, возможны другие формы, такие как, например, форма конуса (имеющая угол конусности в диапазоне от 0 до 20 градусов) или криволинейная форма. Кроме того, гидроциклон 1 имеет переливную выпускную трубу 4, расположенную в основной части 2 в осевом направлении. Однако переливная выпускная труба 4 также может быть расположена в основной части 2 и в других ориентациях (например, наклонно или не в центре).

Кроме того, гидроциклон 1 имеет сужающуюся разделительную часть 5 с проксимальным концом 6 и дистальным концом 7. Проксимальный конец 7 соединен с основной частью, а сужающаяся разделительная часть 5 сужается к дистальному концу 7. Основная часть 2 на этом чертеже показана как съемная или отсоединяемая часть, которая соединена вместе с сужающейся разделительной частью по фланцу, однако возможны другие варианты выполнения, в которых две части объединены в одну деталь. Кроме того, гидроциклонный сепаратор 1 может содержать промежуточную цилиндрическую (проставочную) часть, расположенную между основной частью 2 и сужающейся разделительной частью 5 (не показана). Кроме того, сужающаяся разделительная часть 5 может представлять собой конически сужающуюся разделительную часть, имеющую непрерывно уменьшающийся угол конусности, то есть выполненную в форме раструба (как показано на Фиг. 2А). В качестве альтернативы, сужающаяся разделительная часть 5 может иметь две или большее количество конических секций, имеющих разные углы конусности, с большими углами конусности вблизи основной части 2 (на проксимальном конце 6) и с меньшими углами конусности на большем удалении от основной части 2 в направлении дистального конца. В еще одном варианте выполнения (не показан) конически сужающаяся разделительная часть 5 может содержать одну сужающуюся секцию, имеющую один угол конусности. Гидроциклонный сепаратор 1 дополнительно содержит выпускное отверстие 8 вершины (нижний продукт), расположенный на дистальном конце 7 сужающейся разделительной части 5.

Гидроциклон 1 также содержит разгрузочное отверстие 9, расположенное в основной части 2, как более подробно показано на Фиг. 2В. Разгрузочное отверстие 9 расположено отдельно от переливной выпускной трубы 4 (выступающая часть переливной выпускной трубы на Фиг. 2В удалена, чтобы выделить другие части основной части 2). Здесь разгрузочное отверстие 9 расположено в концевой части 13 (которая также может быть названа крышкой), причем здесь оно представляет собой дискообразную концевую часть, которая окружает переливную выпускную трубу 4. Разгрузочное отверстие 9 дополнительно содержит отстойный карман 11, который имеет внутреннюю камеру для сбора остаточного крупнодисперсного подаваемого материала, который оказался захваченным внутри основной части 2. Отстойный карман 11 образует своего рода промежуточное средство хранения для захваченных крупнодисперсных частиц во время работы сепаратора 1, эффективно уменьшая время, когда ошибочно перемещенные/захваченные крупно дисперсные частицы продолжают кружиться внутри основной части. Кроме того, отстойный карман 11 имеет закрываемое отверстие доступа, (схематично обозначенное на чертеже как клапан), доступ к которому возможен снаружи гидроциклонного сепаратора, для того, чтобы можно было удалять собранный остаточный крупнодисперсный подаваемый материал из внутренней камеры отстойного кармана 11.

Основная часть 2 дополнительно имеет набор сопел 14 для текучей среды, расположенных в дискообразной концевой части (крышке) 13, для ввода вторичной жидкости (например, воды) в основную часть. Сопла 14 для текучей среды служат для облегчения очистки основной части и могут использоваться для выполнения промывки основной части 2, например, во время процедуры технического обслуживания.

Фиг. 3 иллюстрирует вид в аксонометрии в разрезе основной части 2 гидроциклонного сепаратора, выполненного в соответствии с вариантом выполнения изобретения. Разрез выполнен вдоль удлиненной центральной оси 50 гидроциклона. Основная часть содержит два разгрузочных отверстия 9, имеющих отдельные отстойные карманы 11 с внутренними камерами для сбора остаточного крупнодисперсного подаваемого материала. Разгрузочные отверстия 9 расположены на самых нижних в пространственном отношении секциях основной части 2, когда гидроциклонный сепаратор ориентирован таким образом, что выпускное отверстие вершины расположено по вертикали выше относительно переливной выпускной трубы 4, то есть в перевернутой конфигурации/ориентации. Основная часть 2 имеет концевую часть 13 (которая также может называться крышкой), которая окружает переливную выпускную трубу 4. Концевая часть 13 имеет внутреннюю поверхность 16, обращенную к внутренней части гидроциклонного сепаратора и имеющую наклонную или коническую конструкцию. Более конкретно, когда гидроциклон находится в перевернутой конфигурации, внутренняя поверхность 16 имеет наклон вниз вовнутрь к центральной оси и по направлению к переливной выпускной трубе 4.

Иными словами, внутренняя поверхность 16 имеет два участка, а именно наружную кромочную область, проксимальную к цилиндрической стенке 15 основной части, и внутреннюю область, проксимальную к переливной выпускной трубе 4. Указанные два участка поверхности расположены, соответственно, на разной высоте относительно горизонтальной плоскости (перпендикулярно оси 50), а разгрузочные отверстия 9 расположены на том участке поверхности из указанных по меньшей мере двух участков, который находится на самой нижней высоте относительно горизонтальной плоскости, когда гидроциклон расположен в перевернутой конфигурации. Это облегчает сбор остаточного крупнодисперсного подаваемого материала, который во время работы застрял или был захвачен внутри основной части 2, поскольку он собирается в самой нижней точке внутри основной части под действием силы тяжести. Основная часть 2 также имеет набор сопел 14 для текучей среды, расположенных в «конической» концевой части (крышке) 13. Сопла 14 выполнены с возможностью введения вторичной текучей среды (например, воды) в основную часть. Сопла 14 облегчают очистку основной части и могут быть использованы для выполнения промывки основной части 2, например, во время процедуры технического обслуживания.

Фиг. 4 иллюстрирует вид в аксонометрии в разрезе основной части 2 гидроциклонного сепаратора, выполненного в соответствии с другим вариантом выполнения изобретения. Разрез выполнен вдоль удлиненной центральной оси 50 гидроциклона. Основная часть 2 имеет концевую часть 13, окружающую переливную выпускную трубу 4, причем концевая часть 13 имеет внутреннюю поверхность 16, обращенную к внутренней части основной части 2 и всему гидроциклонному сепаратору.

Кроме того, основная часть 2 имеет цилиндрическую или трубчатую стенку 15 и разгрузочное отверстие 9, расположенное в этой цилиндрической стенке 15. Разгрузочное отверстие 9 расположено или находится в стенке рядом с концевой частью 13. Концевая часть 13 обычно имеет форму диска с наклоном, образующим коническую внутреннюю поверхность 16. Иными словами, внутренняя поверхность 16 наклонена относительно горизонтальной плоскости (плоскости отсчета), когда гидроциклон расположен в перевернутой ориентации. Кроме того, основная часть 2 имеет набор сопел 14 для введения текучей среды, расположенных в цилиндрической стенке 15, причем сопла 14 выполнены с возможностью введения вторичной текучей среды (например, воды) в основную часть.

Фиг. 5А на виде сбоку в аксонометрии изображает схематическую иллюстрацию гидроциклонного сепаратора 100 известного уровня техники. Гидроциклонный сепаратор 100 расположен в традиционной прямой (0°) конфигурации. Удлиненная центральная ось 50 гидроциклона 100 совмещена с вертикальной осью 41 (осью Y), образуя угол 0° между вертикальной осью 41 (осью Y) и удлиненной центральной осью 50.

Фиг. 5В на виде сбоку в аксонометрии изображает схематическую иллюстрацию гидроциклонного сепаратора 1, выполненного в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения. Гидроциклон 1 ориентирован в прямой перевернутой конфигурации (также известной как инверсная конфигурация), в которой удлиненная центральная ось 50 гидроциклона 1 повернута на 180° относительно вертикальной оси 41 (повернута из традиционной прямой конфигурации). В этой ориентации, показанной на Фиг. 5В, основная часть может быть расположена так, как показано на Фиг. 3 или на Фиг. 4, при этом разгрузочное(ые) отверстие(я) будут расположены в самом нижнем конце/точке основной части, что повышает вероятность сбора остаточного крупнодисперсного материала в отстойный карман.

Фиг. 5С на виде сбоку в аксонометрии изображает схематическую иллюстрацию гидроциклонного сепаратора 1, выполненного в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения. Здесь гидроциклон 1 расположен в другой перевернутой ориентации/конфигурации (также известной как полуинверсная конфигурация), в которой удлиненная центральная ось 50 гидроциклона повернута на приблизительно 225° относительно вертикальной оси 41 (повернута из традиционной прямой конфигурации). Здесь разгрузочное отверстие расположено в самой нижней точке основной части. Более конкретно, разгрузочное отверстие расположено на наружной периферийной кромке крышки (дискообразной концевой части) основной части. Соответственно, благодаря расположению всего гидроциклона в «наклонной» перевернутой ориентации, разгрузочное отверстие может быть выполнено в самой нижней точке основной части.

Фиг. 5D на виде сбоку в аксонометрии изображает схематическую иллюстрацию гидроциклонного сепаратора 1, выполненного в соответствии с еще одним вариантом выполнения настоящего изобретения. Здесь гидроциклон 1 расположен в другой перевернутой ориентации/конфигурации (также известной как полуинверсная конфигурация), в которой удлиненная центральная ось 50 гидроциклона повернута на приблизительно 135° относительно вертикальной оси 41 (повернута из традиционной прямой конфигурации). Аналогично, как и на Фиг. 5С, разгрузочное отверстие здесь, т.е. на Фиг. 5D, расположено в самой нижней точке основной части. Несмотря на то, что на Фиг. 5B-5D были выбраны только некоторые конкретные примеры, гидроциклонный сепаратор может быть ориентирован так, что он повернут на любое количество градусов в диапазоне от 91° до 269° относительно вертикальной оси, например, 100°, 110°, 125°, 170°, 235° и т.д.

Кроме того, специалист в данной области техники понимает, что возможен ряд модификаций вариантов выполнения, описанных в данном документе, без отклонения от объема изобретения, который определен в прилагаемой формуле изобретения. Например, разделительная часть, выполненная в соответствии с изобретением, не обязательно должна быть конической в строгом смысле. При условии, что внутренний диаметр в целом уменьшается от верхнего конца к нижнему концу, она может иметь множество различных углов конусности вдоль своей продольной оси и также может иметь более изогнутый внешний вид, то есть иметь постоянно меняющийся угол конусности. Кроме того, основная часть может иметь различные формы и конфигурации, чтобы разгрузочное отверстие было расположено в самой нижней точке гидроциклона, когда он находится в перевернутой ориентации, как уже стало очевидно для квалифицированного читателя. Изменения в раскрытых вариантах выполнения могут быть понятны и осуществлены квалифицированным специалистом при практическом применении заявленного изобретения на основе изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. Кроме того, в формуле изобретения слово «содержащий» не исключает наличие других элементов или этапов, а использование единственного числа не исключает множественного числа.

Изобретение относится к устройству для классификации материала в виде частиц. Гидроциклонный сепаратор для классификации твердого материала в жидкой суспензии, содержащий: основную часть, впускную трубу, выполненную с возможностью подачи суспензии в основную часть, переливную выпускную трубу, расположенную в основной части, выпускное отверстие вершины, сужающуюся разделительную часть, расположенную между основной частью и выпускным отверстием вершины, причем сужающаяся разделительная часть имеет проксимальный конец и дистальный конец, при этом сужающаяся разделительная часть сужается к указанному дистальному концу, отличающийся тем, что указанная основная часть содержит разгрузочное отверстие, расположенное в основной части отдельно от переливной выпускной трубы. Технический результат – повышение эффективности классификации. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Гидроциклонный сепаратор (1) для классификации твердого материала в жидкой суспензии, содержащий:

основную часть (2),

впускную трубу (3), выполненную с возможностью подачи суспензии в основную часть,

переливную выпускную трубу (4), расположенную в основной части,

выпускное отверстие (8) вершины,

сужающуюся разделительную часть (5), расположенную между основной частью и выпускным отверстием вершины, причем сужающаяся разделительная часть имеет проксимальный конец (6) и дистальный конец (7), при этом сужающаяся разделительная часть сужается к указанному дистальному концу,

отличающийся тем, что указанная основная часть содержит разгрузочное отверстие (9), расположенное в основной части отдельно от переливной выпускной трубы.

2. Гидроциклонный сепаратор (1) по п. 1, в котором разгрузочное отверстие (9) имеет закрывающее устройство (12) для выборочного открытия и закрытия разгрузочного отверстия.

3. Гидроциклонный сепаратор (1) по любому из предшествующих пунктов, в котором разгрузочное отверстие содержит отстойный карман (11), содержащий внутреннюю камеру для сбора остаточного крупнодисперсного подаваемого материала.

4. Гидроциклонный сепаратор (1) по п. 3, в котором указанный отстойный карман содержит закрываемое отверстие (12) доступа, к которому имеется доступ снаружи гидроциклонного сепаратора для удаления собранного остаточного крупнодисперсного подаваемого материала из указанной внутренней камеры.

5. Гидроциклонный сепаратор (1) по любому из предшествующих пунктов, в котором разгрузочное отверстие (9) расположено в самой нижней точке основной части, когда указанный гидроциклонный сепаратор ориентирован так, что указанное выпускное отверстие (8) вершины расположено по вертикали выше относительно переливной выпускной трубы.

6. Гидроциклонный сепаратор (1) по любому из предшествующих пунктов, содержащий набор сопел (14) для введения текучей среды, расположенных в основной части и предназначенных для введения вторичной текучей среды в указанную основную часть.

7. Гидроциклонный сепаратор (1) по любому из пп. 1-5, в котором указанная основная часть содержит дискообразную концевую часть (13), окружающую переливную выпускную трубу (4), при этом разгрузочное отверстие (9) расположено в указанной дискообразной концевой части.

8. Гидроциклонный сепаратор (1) по п. 6, в котором указанная основная часть содержит дискообразную концевую часть (13), окружающую переливную выпускную трубу (4), при этом разгрузочное отверстие (9) расположено в указанной дискообразной концевой части.

9. Гидроциклонный сепаратор (1) по п. 7 или 8, в котором разгрузочное отверстие (9) расположено на периферийном конце указанной дискообразной концевой части (13).

10. Гидроциклонный сепаратор (1) по любому из пп. 1-5, в котором указанная основная часть содержит дискообразную концевую часть (13), окружающую переливную выпускную трубу, и по существу цилиндрическую стенку (15), при этом разгрузочное отверстие (9) расположено в указанной по существу цилиндрической стенке (15), предпочтительно рядом с дискообразной концевой частью.

11. Гидроциклонный сепаратор (1) по п. 6, в котором указанная основная часть содержит дискообразную концевую часть (13), окружающую переливную выпускную трубу, и по существу цилиндрическую стенку (15), при этом разгрузочное отверстие (9) расположено в указанной по существу цилиндрической стенке (15), предпочтительно рядом с дискообразной концевой частью.

12. Гидроциклонный сепаратор (1) по п. 8 или 11, в котором указанный набор сопел (14) для введения текучей среды расположен в указанной дискообразной концевой части.

13. Гидроциклонный сепаратор (1) по любому из пп. 7-12, в котором указанная дискообразная концевая часть (13) имеет внутреннюю поверхность (16), обращенную к внутренней части гидроциклонного сепаратора, причем указанная внутренняя поверхность наклонена относительно горизонтальной плоскости, когда гидроциклонный сепаратор ориентирован так, что указанное выпускное отверстие (8) вершины расположено по вертикали выше относительно переливной выпускной трубы,

при этом разгрузочное отверстие (9) расположено на самом нижнем конце указанной внутренней поверхности (16) вдоль вертикального направления относительно горизонтальной плоскости, когда гидроциклонный сепаратор ориентирован так, что указанное выпускное отверстие вершины расположено по вертикали выше относительно переливной выпускной трубы.

14. Гидроциклонный сепаратор (1) по любому из пп. 1-6, в котором указанная основная часть содержит:

концевую часть (13), окружающую переливную выпускную трубу (4),

причем указанная концевая часть имеет внутреннюю поверхность (16), обращенную к внутренней части гидроциклонного сепаратора, причем указанная внутренняя поверхность имеет по меньшей мере два участка, расположенные на разных высотах относительно горизонтальной плоскости, когда гидроциклонный сепаратор ориентирован так, что указанное выпускное отверстие (8) вершины расположено по вертикали выше относительно переливной выпускной трубы (4),

при этом разгрузочное отверстие (9) расположено на том участке поверхности из указанных по меньшей мере двух участков поверхности, который расположен на самой нижней высоте относительно горизонтальной плоскости, когда гидроциклонный сепаратор (1) ориентирован так, что указанное выпускное отверстие (8) вершины расположено по вертикали выше относительно переливной выпускной трубы (4).

15. Система, содержащая несколько гидроциклонных сепараторов (1), выполненных по любому из предшествующих пунктов.