Гидроциклон Советский патент 1985 года по МПК B04C5/13 

Изобретение относится к технике разделения неоднородных жидких сред и может быть использовано для обогащения полезных ископаемых.

Известен гидроциклон, содержащий корпус с питающим патрубком, песковой № сливной патрубки, при этом сопло сливного патрубка выполнено в виде вогнутой кольцевой поверхности серповидного сечения 1,

Недостатком данного гидроциклона является то, что расстояние между внутренней поверхностью гидроднклона и сливным патрубком небольщое и возможен повыщенный износ этих поверхностей, кроме того, в окончании утолщения, в котором образована вогнутая кольцевая поверхность, происходит внезапное расщирение потока, направляющегося к входному сечению сливного патрубка, что приводит к пов.ышенной турбулизаЦии потоков, следствием чего является засорение верхнего продукта механическими примесями.

Известен гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус, питающий патрубок, песковую насадку, сливной патрубок и насадку сливного патрубка, выполненную в виде плоской шайбы 2.

Недостатком этого гидроциклона является то, что при движении подкрышечного потока по верхней и нижней поверхностям насадки сливного патрубка в области нижней поверхности образуется зона пониженного давления, что способствует подсасыванию механических примесей в эту зону и, как следствие, загрублению ими верхнего продукта.

Известен также гидроциклон, содержащий цнлиндроконический корпус с тангенциальным питающим патрубком, песковую насадку и сливной патрубок с кольцевой муфтой и диффузором с лопастями 3.

Недостаток известного гидроциклона состоит в том, что при повыщенном напоре суспензии на входе происходит переток части суспензии в диффузор, при этом в сливной патрубок попадает часть посторонних примесей, отброшенных кольцевой муфтой к периферии из подкрыщечного пространства.

Цель изобретения - повышение эффективности разделения зернистых материалов по крупности.

Поставленная цель достигается тем, что в гидроциклоне, содержащем цилиндроконический корпус с тангенциальным питающим патрубком, песковую насадку и сливной патрубок, состоящий из кольцевой муфты и диффузора с лопастями, лопасти диффузора выполнены с сечением клинообразной формы, острые углы которых направлены навстречу движению закрученного потока в диффузоре.

Торец лопасти может быть выполнен с серповидной выемкой.

Кроме того, лопасти могут быть снабжены гибкими элементами, установленными на

торце тангенциально к образующей внешней поверхности.

Лопасти могут быть снабжены выступами клинообразной формы, выполненными на их внешней поверхности.

На фиг. 1 представлен гидроциклон, общий вид; на фиг. 2 - -разрез А-А, лопасть диффузора с сечением клинообразной формы на фиг. 3 - то же, лопасть диффузора с серповидной выемкой на торце лопасти; на фиг. 4 - то же, лопасть диффузора с гибким элементом на его внешней поверхности; на фиг. 5 - то же, лопасть диффузора с выступами клинообразной формы на его внешней поверхности.

Гидроциклон содержит корпус 1 цилиндроконической формы, к которому тангенциально примыкает питающий патрубок 2 для подачи исходной суспензии, а в крыщке центрально расположен сливной патрубок 3. Корпус 1 заверщается внизу песковой насадкой 4. На входном конце сливного патрубка 3 закреплена кольцевая муфта 5, плавно расширяющаяся вниз. Снизу напротив входного отверстия сливного патрубка 3 к кольцевой муфте 5 примыкает диффузор 6, направленный меньшим основанием в сторону песковой насадки. Диффузор 6 соединен с кольцевой муфтой 5 посредством лопастей 7 с сечением клинообразной формы. Лопасти 7 могут выполняться с серповидными выемками 8 на торцах, с гибкими прямоугольными элементами 9 на их внешней поверхности, установленными тангенциально к образующей внешней поверхности лопасти, или с выступами 10 клинообразной формы на их внешней поверхности, причем может применяться лопасть 7 с использованием одного из перечисленных признаков или в совокупности всех признаков.

Устройство работает следующим образом.

Исходный материал вводится внутрь корпуса 1 по патрубку 2 для тангенциальной подачи исходного материала. Закрученная суспензия в поле центробежных сил разделяется на два потока: нисходящий, содержащий крупные частицы, идущий по внутренней боковой поверхности гидроциклона по направлению к песковой насадке 4 и разгружающийся через нее; восходящий, содержащий тонкие частицы, движущийся вверх по направлению к сливному патрубку 3 и разгружающийся через него. Кроме того, в гидроциклоне существует подкрышечный поток суспензии, который содержит крупные частицы и механические примеси. Этот поток, снижаясь по спирали вокруг внешней поверхности сливного патрубка 3, отклоняется расширяющейся кольцевой муфтой 5 радиально в стороны, и посторонние примеси, содержащиеся в суспензии, отбрасываются на внутреннюю стенку гидроциклона и выводятся из гидроциклона в составе нисходящего потока. Некоторые крупные частицы, например, плоской формы могут

из-за своей парусности подсасываться с жидкостью в сливной патрубок 3 через пространство между лопастями 7. При вибрации гибких элементов 9, возникающей при обтекании их с внутренней и внешней поверхности вращающимися потоками и срыве их с гибких элементов, под гибкими элементами вследствие разрежения и кавитации появляются турбулентные пульсации определенной частоты, которые оказывают гидродинамическое воздействие на крупные частицы и отбрасывают их к периферии гидроциклона.

При обтекании подкрыщечным потоком кольцевой муфты и внещней поверхности лопастей с выступами 10 клинообразной формы за этими выступами возникают разрежения и, следовательно, кавитация, которая также оказывает гидродинамическое воздействие на крупные частицы, отбрасывая их на периферию гидроциклона.

В периферии восходящего потока суспензии, выходящего наружу через сливной патрубок 3, также могут содержаться крупные частицы, которые попадают в этот поток, например, при перегрузке песковой насадки. Восходящий поток, направляясь в сливной патрубок, поступает в диффузор и, расщиряясь с ним, разделяется в свою очередь на два потока - центральный, разгружающийся через сливной патрубок, и кольцевой, периферийный лоток, содержащий крупные частицы. Периферийный поток поступает в пространство между кольцевой муфтой 5 и диффузором 6 тангенциально по отнощению к острой кромке лопасти 7. При обтекании лопасти с внешней и внутренней поверхностей в потоке создается обширная область разрежения с образованием зоны кавитации, которая оказывает гидродинамическое воздействие на крупные частицы в виде турбулентных пульсаций, что способствует их выбросу в радиальном направлении к стенке гидроциклона, даже если происходит переток жидкости в направлении к сливному патрубку. Если на торце лопасти 7 дополнительно выполнена серповидная выемка 8, на торце возникает вихрь, попадая в который, частицы испытывают дополнительное воздействие за счет локальных центробежных сил в вихре, что усиливает эффект выброса частиц повышенной крупности к периферии, гидроциклона.

Кольцевая муфта 5 и диффузор 6 могут быть выполнены как отдельно в виде манжеты, подаваемой на сливной патрубок, так и заодно с ним.

Выполнение лопастей диффузора с сечением клинообразной формы, острые углы

которых направлены навстречу движению закрученного потока в диффузоре, позволяет за счет утолщения торца лопастей получать при сходе потоков с внутренней и внещней поверхности лопасти на торце лопасти обширную область разрежения, а возникающая при этом интенсивная кавитация оказывает гидродинамическое воздействие на крупные частицы в виде турбулентных пульсаций, что способствует их выбросу в радиальном направлении к стенке гидроциклона, даже если происходит переток жидкости в направлении к сливному патрубку. Количество лопастей, их длина и толщина определяются в каждом конкретном случае условиями работы гидроциклона и свойствами обрабатываемого материала.

Выполнение торца лопасти с серпов.идной выемкой способствует появлению локальных вихрей, попадая в которые частицы испытывают дополнительные воздействия за счет локальных центробежных сил, что усиливает эффект выброса частиц повышенной крупности к стенке гидроциклона.

Выполнение внешней поверхности лопастей с гибкими элементами, установленными тангенциально к образующей внешней поверхности лопасти, приводит при срыве потока суспензии с гибких элементов к появлению, кроме разрежения и связанной с ним кавитации, вибрации с определенной частотой колебаний, определяемой конкретными условиями настройки лопастей и гибких элементов на определенный режим работы гидроциклона, вибрация гибких элементов также способствует эффективному выходу частиц на периферию гидроциклона и препятствует попаданию частиц, сходящих с кольцевой муфты в составе слоя подкрыщечного потока, в диффузор.

Выполнение на внещней поверхности лопастей выступов клинообразной формы приводит к появлению на внешней поверхности лопастей нескольких участков локальных разрежений и, следовательно, кавитации. Количество выступов, их высота определяются конкретными условиями настройки лопастей на определенный режим работы гидроциклона. Выступы дополнительно препятствуют попаданию частиц, сходящих с кольцевой муфты в составе слоя подкрышечного потока, в диффузор.

Испытания, проведенные на каолиновой суспензии, показали, что использование гидроциклона предлагаемой конструкции позволяет повысить содержание твердого в песках и увеличить извлечение на 1,85%.

А-А

СРиг.2

фиг.З

1. ГИДРОЦИКЛОН, содержащий цилиндроконический корпус с тангенциальным питающим патрубком, песковую насадку и сливной патрубок, состоящий из кольцевой муфты и диффузора с лопастями, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разделения зернистых материалов по крупности, лопасти диффузора выполнены с сечением клинообразной формы острые углы которых направлены навстречу движению закрученного потока в диффузоре. 2.Гидроциклон по п. 1, отличающийся тем, что торец лопасти выполнен с серповидной выемкой. 3.Гидроциклон по п. I, отличающийся тем, что лопасти снабжены гибкими элементами, установленными на торце тангенциально к образующей внешней поверхности. 4.Гидроциклон по п. 1, отличающийся тем, что лопасти снабжены выступами клинообразной формы, выполненными на их внешней поверхности. (Л о: ел N N5

/1-/I

Фиг.4

Фиг.5