ГИДРОЦИКЛОННАЯ РАЗДЕЛИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА Советский патент 1968 года по МПК B04C7/00 

Изобретение относится к устройствам для разделения суспензий.

Известные гидроциклонные разделительные установки состоят из ряда сепараторов, каждый из которых снабжен сепарирующей камерой круглого сечения с впускным и двумя выпускными отверстиями для слива легкой и тяжелой фракций, расположенными с разных сторон сепарирующей камеры. При сепарировании в гидроциклонах суспензий, особенно волокнистых, необходимо обеспечить свободное вытекание тяжелой фракции из гидроциклонов, для чего блоки гидроциклонов оснащают споласкивающим или промывочным устройством, предотвращающим закупорку отверстия для слива тяжелой фракции. Однако оборудование, требуемое для выполнения указанной операции, является сложным, дорогим и при эксплуатации вызывает серьезные затруднения. При работе многоциклонных установок выходное отверстие закупоривается сразу же после промывания и остается закупоренным до следующей промывки. Это не отвечает требованиям указанного оптимального рабочего процесса из-за колебаний потока продукта. Кроме того, в гидроциклонных блоках, где большое число трубчатых сепараторов располагается в несколько рядов или ярусов, причем геометрические оси этих сепараторов горизонтальны, давление на входе и выходе меняется от одного ряда сепараторов к другому в результате изменения статического давления по вертикали. Поэтому и результат сепарации также различен для каждого яруса.

С целью предотвращения закупорки отверстия для слива тяжелой фракции и усреднения качества сепарации, предлагается установка новой конструкции. От известных она отличается тем, что в зону сливного отверстия или сопла для тяжелой фракции подается дополнительно струя воды («активная вода»), направленная тангенциально под соответствующим давлением. Введением активной воды усиливается вихреобразование внутри сепаратора, легкая фракция подвергается дальнейшей сепарации и возвращается в сепарационную камеру, где соединяется с первичной отсепарированной легкой фракцией. Отверстие для слива теплой фракции лучше сделать с несколькими отсеками, имеющими тангенциальные каналы и разделенными внутренними кольцевыми выступами.

На фиг. 1 схематически показана описываемая установка, вид сбоку с частичным разрезом по А-А; на фиг. 2 дан частичный разрез сопла для слива тяжелой фракции, состоящего из двух отсеков для подачи активной воды.

На фиг. 1 изображен блок гидроциклонных сепараторов. Каждый из сепараторов 1 имеет удлиненную камеру круглого сечения с конической средней частью. На одном конце этой камеры имеется первое выпускное отверстие 2 для слива легкой фракции либо продуктов в первую полость 3, а на другом конце - второе выпускное отверстие (или сопло) 4 для слива тяжелой фракции либо отходов во вторую полость 5. Суспензия, подвергаемая сепарации, подается под давлением из питающей камеры 6 в сепаратор вблизи выпускного отверстия 2 и поступает внутрь сепаратора по тангенциальным каналам 7, как показано на фиг. 1, А-А. Второе выпускное отверстие 4 с помощью одного или нескольких тангенциальных каналов 8 соединено с сепарационной камерой 9, которая предназначена для подачи в сепаратор «активной воды». Эта вода необходима для осуществления вихреобразования внутри сепаратора и особенно внутри самого сопла. Подвергаемая сепарации суспензия подается по патрубку с фланцем 10 в камеру 6, а легкая и тяжелая фракции сливаются из полостей 3 и 5 соответственно через патрубки с фланцами 11 и 12, причем каждый из этих патрубков снабжен соответственно регулирующими клапанами 13 и 14. Полости 3 и 5 и камера 6 закрыты сверху, а уровни 15 и 16 жидкости в полостях 3 и 5 поддерживаются такими, чтобы жидкость находилась в них выше второго выпускного отверстия 4 сепаратора (или сепараторов) самого верхнего работающего ряда. Указанные уровни, как показано на рисунке, могут быть и одинаковыми. Уровни 15 и 16 жидкости регулируются с помощью клапанов 13 и 14 соответственно, а уровень 17 жидкости в камере 6 может регулироваться подачей суспензии через впускной патрубок с фланцем 10. Уровень 17 жидкости также поддерживается выше уровня выпускного отверстия 4 и может быть одинаковым с уровнями 15 и 16. Желательно, чтобы камера 9 для подачи «активной воды» также была закрыта сверху, как показано на фиг. 1, и снабжена впускным патрубком с фланцем 18. Уровень жидкости в камере 9 должен быть выше уровня выпускного отверстия 4, причем камера в процессе работы может быть заполнена доверху.

Уровень 16 во второй полости 5 можно контролировать с помощью измерительного устройства 19, аналогичного индикатору давления. Это измерительное устройство служит, главным образом, для привода в действие клапана 14 при помощи электромотора 20, так что уровень 16 автоматически поддерживается более или менее постоянным. Кроме того, может быть предусмотрено таймерное устройство 21, предназначенное для периодического пуска электромотора 20 и открывания клапана 14 через определенные интервалы независимо от импульсов, подаваемых устройством 19. При помощи устройства 21 уровень 16 в полости 5 или давление на выходе из выпускного отверстия 4 может периодически сбрасываться. Это осуществляется в случае необходимости некоторым скоплением жидкости в сопле 4, которое может при особых условиях работы установки вызвать запирание сопла. Скопившаяся в последнем жидкость может быть продавлена через него в результате временно возросшей разности давлений внутри сопла и вне его. Первую полость 3 можно также оборудовать самостоятельными устройствами 22 и 23 для автоматического контроля и регулирования уровня 15 жидкости в ней и таймерным устройством 24, заменяющим аналогичное устройство 21 или работающим совместно с ним. Указанное таймерное устройство управляет клапаном 13, создающим временное повышение давления внутри сопла 4.

Полости 3 и 5 и камера 6 показаны на рисунке закрытыми сверху, что можно рассматривать как положительное качество, так как при такой конструкции в них можно создать высокое давление и одновременно обеспечить лишь незначительное повышение уровней 15, 16 и 17 над самым верхнем рядом сепараторов.

В начале операции по сепарированию регулируют уровни 3 и 5 при помощи клапанов 13 и 14, причем в любом случае эти уровни должны быть примерно одинаковы. Затем осуществляют дальнейшее регулирование клапана 13 с тем, чтобы обеспечить необходимую эффективность сепарирования, после чего уровни могут автоматически поддерживаться.

Диаметр d₁ выпускного отверстия для тяжелой фракции больше, чем диаметр d₂ каждого из каналов 7 для впуска суспензии. Диаметр первого выпускного отверстия 2 должен также быть больше диаметра второго выпускного отверстия 4. В связи с этим необязательно придавать круглую форму отверстию для впуска суспензии, которое может иметь сечение любой другой подходящей формы, например прямоугольной. При этом важно лишь сохранить неизменным вышеуказанное соотношение полезных сечений потока, согласование которых предотвращает попадание в гидроциклонный сепаратор твердых частиц, содержащихся в суспензии. Размер гидроциклонного сепаратора больше, чем полезное течение выпускного отверстия 4. Недопущение попадания в камеру сепаратора крупных твердых частиц сведет до минимума опасность закупорки системы.

Сопло 4 представляет собой одно целое с корпусом сепаратора / и имеет один или несколько отсеков или камер 25 и 26 желательно конической формы, расположенных последовательно. Обе камеры ограничены с концов внутренними кольцевыми выступами 27, 28 и 29. Выступы слегка скошены у краев образуемых ими отверстий, причем скосы направлены в сторону выходного отверстия сопла с тем, чтобы полезное сечение потока уменьшалось постепенно при прохождении через выступы. Создание одной или нескольких камер внутри сопла для слива тяжелой фракции повышает эффективность работы сепаратора. Камеры 25 и 26 могут иметь и цилиндрическую форму. Для подачи «активной воды» в камерах 25 и 26 имеются тангенциальные отверстия 30 и 31.

1. Гидроциклонная разделительная установка, состоящая из ряда камер и сепараторов, каждый из которых расположен горизонтально и снабжен сепарирующей камерой, впускным и двумя выпускными отверстиями для слива легкой и тяжелой фракций, связанными с соответствующими камерами, отличающаяся тем, что, с целью предотвращения закупорки отверстия для слива тяжелой фракции и усреднения качества сепарации, отверстие для слива тяжелой фракции снабжено тангенциальным каналом для введения под давлением дополнительной жидкости, усиливающей завихряющий эффект в сливном отверстии.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что отверстие для слива тяжелой фракции сепаратора имеет несколько отсеков с тангенциальными каналами, разделенных внутренними кольцевыми выступами.