Гидроциклон Советский патент 1987 года по МПК B04C5/16 

Изобретение относится к устройствам для разделения жидких неоднородных систем под действием центробежных сил и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промыш- ленности, в частности, в производствах полимерных материалов.

Цель изобретения - повышение эффективности разделения путем дополнительной классификации твердой фазы, поступающей и сборник.

На фиг. 1 представлен гидроциклон, общий вид; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - график зависимости производительности по отсасываемой через осевую трубку жидкости QT от соотношения диаметров осевой трубки dr и сливного патрубка dc при различных значениях давления на входе в гидроциклон Р.

Гидроциклон состоит из цилиндрокониче- ского корпуса 1 с входным 2, сливным 3 и Песковым 4 патрубками. В сливном патрубке соосно ему установлена осевая трубка 5 (возможно выполнение гидроциклона с осевой трубкой, установленной в песковом патрубке, однако в этом случае снижается надежность устройства относительно забив- ки пескового патрубка). К песковому патрубку 4 присоединен сборник 6 крупных частиц с разгрузочным штуцером 7. В верхней части сборника под Песковым патрубком установлен разделительный элемент 8 с вертикальной проницаемой поверхностью 9. Последняя выполнена в виде обечайки с отверстиями 10, расположенными по вертикали в несколько кольцевых рядов. Отверстия могут выполняться в виде перфораций; кольцевых пазов, разделенных продольными перегородками; сетки, размещенной в кольцевых пазах и др. Над рядами отверстия 10 расположены конусообразные козырьки И, обращенные верхними основаниями к поверхности 9. Полость разделительного элемента 8, образованная прони- цаемой поверхностью 9 и его внутренней поверхностью 12, соединена трубкой 13 с осевой трубкой 5. Для исключения возможности осаждения твердых частиц в полости разделительного элемента ее сечение выполнено (путем придания соответствующей формы поверхности 12) переменным, уменьшающимся сверху вниз. Для исключения возможности забивки твердыми частицами осевой трубки 5 наибольший размер отверстий 10 выполнен не превышающим 1/3 ее диаметра.

Гидроциклон работает следующим образом.

Исходная разделяемая суспензия, содержащая мелкую фракцию твердых частиц с крупными включениями, под давлением через входной патрубок 2 поступает в корпус 1 гидроциклона, где приобретает вращательное движение. Под действием центробежных

0

0

с

0 5 0 5

сил происходит разделение суспензии, при этом крупные включения в смеси с частицами мелкой фракции выводятся через пес- ковый патрубок 4 в сборник 6 крупных включений, а очищенная от крупных включений суспензия отводится через сливной патрубок 3. Смесь крупных включений и мелких частиц, поступивщих в сборник 6, движется под действием сил тяжести вниз, проходя вдоль проницаемой поверхности 9 разделительного элемента 8. Вследствие наличия козырьков 11 у каждого ряда отверстий 10 создается завеса из опускающихся вниз частиц. Под действием вакуума, возникающего в осевой зоне гидроциклона, соединенной через трубки 5 и 13 с полостью элемента 8, в последнюю через отверстия 10 засасывается суспензия, окружающая элемент 8. Поток этой суспензии, проходя через завесу опускающихся частиц, захватывает мелкие частицы и транспортирует их через отверстия 10 в полость элемента 8, а затем через трубки 13 и 5 в осевую зону гидроциклона, где они смешиваются с основным потоком суспензии, выводимым через сливной патрубок 3. Крупные включения, обладающие большей инерцией по сравнению с мелкими частицами, не захватываются потоком суспензии, засасываемой через отверстия 10, а проходят мимо них вниз к следующему ряду отверстий 10, где вновь образуется завеса частиц и происходит фильтрация через нее потока мелкодисперсной суспензии, т.е. смесь крупных включений и мелких частиц, поступившая из пескового патрубка гидроциклона в сборник 6, продвигаясь вдоль проницаемой поверхности разделительного элемента, проходит несколько ступеней отделения от мелких частиц. В результате количество мелких частиц, выводимых вместе с крупными включениями из сборника 6 через разгрузочный штуцер 7, резко снижается. Таким образом, эффективность разделения в гидроциклоне повышается.

Как показывают эксперименты, максимальная производительность по отсасываемой через осевую трубку жидкости (мелкодисперсной суспензии) и, соответственно, наибольшая эффективность работы разделительного элемента достигается при выполнении внутреннего диаметра осевой трубки di равным 0,28-0,45 диаметра сливного патрубка dc.

В качестве примера на графике (фиг. 3) приведены результаты опытов, полученные на гидроциклоне диаметром 75 мм (диаметр сливного патрубка 18 мм, угол конуса 10°) при различных значениях входного давления РО. Из полученных данных видно, что максимальная производительность через осевую трубу Qr достигается именно в указанном диапазоне отношений диаметров осевой трубки и сливного патрубка, причем независимо от величины входного давления. Аналогичные данные получены и на гидроциклонах с другими конструктивными параметрами.

Результаты испытаний, проведенных на модели предлагаемого устройства применительно к процессу очистки микросуспензии от крупных частиц полимерного материала в производстве микросуспензионного ПВХ, показывают, что потери мелкой фракции полимерного материала с крупными включениями могут быть снижены здесь благодаря введению разделительного элемента конструкции в 2-2,5 раза.

К достоинствам предлагаемого устройства следует отнести то, что повышение эффективности разделения достигается без привлечения дополнительных источников энергии за счет энергии самого вихревого потока в гидроциклоне.

Формула изобретения

1.Гидроциклон, содержащий корпус с входным, сливным, Песковым патрубками и

осевой трубкой, сборник, соединенный с Песковым патрубком, разделительный элемент с проницаемой поверхностью, соединенный с осевой трубкой, и расположенный в сборнике, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разделения путем дополнительной классификации твердой фазы в сборнике, разделительный элемент снабжен конусообразными козырьками и отверстиями, расположенными по вертикали в несколько кольцевых рядов, причем козырьки расположены над отверстия- .ми.

2.Гидроциклон по п. 1, отличающийся тем, что диаметр осевой трубки составляет 0,28-0,45 диаметра сливного патрубка.

Изобретение относится к устройствам для разделения жидких неоднородных систе.м под действием центробежных сил и позволяет повысить эффективность разделения путем дополнительной классификации твердой фазы суспензии. Гидроциклон содержит цилиндроконический корпус 1 с входным 2, сливным 3, Песковым 4 патрубками и осевой трубкой 5, сборник 6, соединенный с Песковым патрубком 4, и расположенный в сборнике разделительный элемент (Э) 8 с проницаемой поверхностью 9, соединенной с осевой трубкой 5. Э 8 выполнен с отверстиями 10, расположенными по вертикали в несколько кольцевых рядов, и снабжен конусообразными козырьками 11, расположенными над отверстия.ми, а также внутренней поверхностью 12, соединенной трубкой 13 с осевой трубкой 5. Поток суспензии, проходя через завесу опускающихся частиц, захватывает мелкие частицы и транспортирует их через отверстия 10 в полость Э 8, а затем через трубки 13 и 5 - в осевую зону гидроциклона, где они смешиваются с основным потоком суспензии, выводимым через сливной патрубок 3. Диаметр осевой трубки 5 выполняют равным 0,28-0,45 диаметра сливного патрубка 3. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. « (Л оо 4;; О5 ьо 05

0.1

0,5 dr/dc

,1МПа; 2-0,2НПО; 2-0,ЗМПа ЧРие.З

Редактор Н. Бобкова Заказ 4641/10

Составитель Д. Баранов

Техред И. ВересКорректор М. Пожо

Тираж 516Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по де.аам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4