Гидроциклон Советский патент 1981 года по МПК B04C5/13 

(54) ГВДРОЦИКЛОН

Изобретение относится к устройствам для выделения волокнистых материалов из суспензий в поле центробежных сил, имен но к гидроциклонам, и может найти применение в бумажной промышленности и других отраслях, где требуетх;я выделение волокон из суспензик. Известен гидрюциклон для выделения волокнистых материалов из суспензий, например прямоточный гвдродиклон. Этот аппарат представляет собой цилиндроконический корпус с патрубками ввода исходной суспензии и вывода разделенных фракций. В цилиндрической части корпуса расположена неподвижная турбина (поршен с винтовой нарезкой) для создания вращательного движения суспензии внутри корпуса аппарата 1 . Недостаток этого гидроциклона для выделения материалов - малая эффектив. ность выделения волокон. Эго объясняется тем, что вследствие своей формы, а именно, длина во много раз больше ширины, волокнистые частицы совершают незначительное число оборотов внутри аппарата, не успевают достигнуть стенки гидроциклона и большая часть их уносится с осветленным потоком, Известен также гидроциклон, включающий цилшадро-конический корпус с патрубками ввода исходной суспензии и вывода разделенных фракций, установленный в верхней части корпуса поршень с каналами на его боковой поверхности, причем каналы поршня вьшолнены под различными углам1г к нижнему торцу поршня в диапазоне 10-15 2 . Данное устройство в некоторой степеви повышает эффективность вьщеления водок- нистых материалов за счет агломерации волокон при выходе каналов поршня. Однако следует отметить, что в вюоэввом потоке разделяемой суспензии в гидроцик- лоне при наличии высоких линейных скоростей имеет место сдвиг отдельных слоев жидкости относителт но других, а это ведет к разруше1гию агломераторов волокон по выпоге рабочей цилиндроконической полости гидроциклона и вынос волокон в слив. Особо этот эффект проявляется на стыке восходящего и нисхо дящего потоков, где эти агломераты 1 буквально перетираются и увлекаются в слив. Поэтому данная конструкция гидроцикл на также допускает значительный вынос волокон со сливным потоком, т.е. эффект ность его работы незначительна. Другим недостатком прямоточного гидроциклона является ненадежность его в работе вследствие забивки входных каналов на поршне волокнистым материал Это объясняется тем, что гидроциклоны для обеспечения нормальной эффективной работы имеют оптимальный диаметр вход ного отверстия питающего патрубка. В прямоточном гидроциклоне это оптимальное сечение разбивается на несколько каналов с суммарным сечением, эквивалент ным единичному отверстгао. Поэтому в пр5 моточном гидроциклоне входные каналы имеют малое сечение, которые на реешьных суспензиях подвергаются быстрой забивке, а это ведет к неработоспособности аппарата. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является горизонтальный гидр циклон, содержащий цилиндро - конически корпус с тангенциональным патрубком подвода исходной суспензии, СЛИВНЬПУ и Песковым патрубками, и сливную камеру, внутри которой расположен фильтрующий элемент. Между фильтрующим элементом и сливным патрубком закреплена перфорированная решетка З . Работает известный гидроциклон следующим образом. Наиболее грубая часть твердой фракции вьщеляется под действием центробежных сил в вихревом потоке гндроциклона при подаче исходной суспензии тангенциально в рабочую полость аппарата. Дру гая часть потока, включакяцая наиболее мелкую к легкую твердую фракшпо, выходит под давлением через сливной патрубо и, прокизывая. перфорированную рещетку, дробится на струи, обладающие больщой кинетической энергией. Эти струи проннзывают фильтрующую перегородку и освобождаются от той части твердой фракции (волокнистых материалов), которая вынес лась с потоком. Твердая фракция за счет упругих колебаний фильтрующей перетюрод 8 54 стекает вниз с частью жидкости и отводится в ввде сгущенной суспензии. Одним из основных недостатков извест ного гидроциклона является то, что волокнистые материалы, имекшие удлиненную форму, могут прилипать и наматываться на фильтрующую перегородку, постепенно ее замазывая. Это ведет к снижению производительности по фильтрату, и требуется частая регенерация фильтрующей перегородки. Цель изобретения - повышение производительности устройства за счет предотвращения попадания в сливной поток волокнистых материалов. Поставленная цель достигается тем, что сл1юная камера снабжена установленHbtM над фильтрующим элементом конусообразным отражателем, вершина которого обращена к сливному патрубку. При этом конусообразный отражатель целесообразно вьшолнять из стержней, расходящихся от центра по конической поверхности. Благодаря таким конструктивным элементам выходящий из сливного патрубка вихревой факелообразный сливной поток, содержащий волокнистые материалы, ударяется об Конусообразный обтекатель, выполненный из стержней. При этом жидкая фаза при ударе пронизывает поверхность обтекателя, а волокнистые материалы задерживаются на его стержнях. Последующие потоки сливногчэ вихря смывают осевщие волокнистые материрл{зг по стержням в донную часть осевой камеры. Конический обтекатель из стержней имеет незначительное гидравлическое сопротивление в сравнении с сеткой, эффективно улавливает волокнистые материалы, обеспечивает направленное перемещение их без дополнительной энергии извне в донную часть осевой камеры. На фиг. I представлен гидроциклон, ойций вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. I. Гидроциклон состоит из цилиндро - конического корпуса I, тангенциального патрубка 2 для подачи исходной суспензии, пескового патрубка 3 для выхода сгущенного осадка, сливного патрубка 4- для отвода осветленной суспензии. К корпусу I со стороны сливного патрубка 4 примыкает сливная камера 5, верхняя часть которой снабжена отражателезм 6 в ввде конфузора, а донная часть по оси - патрубком 7 для отвода фильтрата, по периферии - патрубками 8 для отвода сгущенных волокнистых магериалои. 1атрубок 7 сверху снабжается ocoBbnvi конусообразным отражателем 9 из стержней с вершиной, направлегтой в сторону сливного патрубка 4, Ось Ю отражателя 9 крепится к патрубку 7 при помощи ребер II. Верхняя часть патру ка 7 снабжается раструбом 12 для сбора ф1шьтрата. Над раструбом 12 расположен фильтрукшшй элемент 13, Работа гвдрощпшона осуществляется следующим образом. Исходную суспензию через тангенциал ный патрубок 2 под давлением подают в цилигщро - конический корпус I гидроцик на, сообщая ей интенсивное вращательное движение в его полости. Под действием центробендаых сил твердая фракция (наиболее грубые волокна) отбрасывается к периферии, движется по спирали к верщине конической части корпуса I и отводится в виде сгущенной массы через песковый патрубок 3. Другая часть пото включающая наиболее мелкую фракцию (наиболее тонкие волокна), движется осевым обратным потоком к сливному патрубку 4, из которого вытекает факело образным вихрем, пронизывающим на своем пути Конусообразный отражатель из стержней. При этом волокнистые материалы оседают на стержнях отра- жателя 9, а осветленная часть суспензии проходит через фильтрующий элемент 13. Фильтрат собирается при помощи раструба 12 и отводится по патрубку 7. Волокна, осевшие на стержнях, агломерируются и смываются сливным потоко по стержням в донную часть осевой (сли ной) камеры 5, откуда отводятся при помощи патрубков 8. Брызги жидкости, возникщие при ударе сливногч) потока об конусообразный отражатель, собираются при помощи конфузорного отражателя и направляются в патрубок 7 в зону отвода фильтрата. Таким образом, предлагаемая конструкция гвдроциклона позволяет с высокой эффективностью выделять волокнистые материалы из суспензии. При этом значительно повышается производительность устройства, обеспечивается вьгсокая надежность и устойчивость его в работе путем саморегенерации фильтрующего устройства. Ориентировочный экономический эффект от использования предлагаемого устройства составляет 12О тыс. рублей в год. Формула изобретения 1.Гвдрошпслон, содержащий циливдро конический корпус с тангенциальным патрубком ввода исходной суспензии, сливным и Песковым патрубками, и сливную камеру внутри которой расположен фильтрующий элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности устройства за счет предотвращения попадания в сливной поток волокнистых материалов, сливная камера снабжена установленньпу над фильтрующим элементом конусообразным отражателем, верщина которого обращена к сливному патрубку. 2.Гидроциклон по п. 1,отлича ющ и и с я тем, что конусообразный отражатель выполнен из стержней, расходящихся от центра по конической поверхности. Источники шв}юрмашп1, принятые во внимание при экспертизе l.BradEev D. 3lie Nvd ocvcCone. 1965, с. 254. 2.Авторское свидетельство СССР 670338, кл. В 04 С 3/О6, 1976. 3.Авторское свидетельство СССР 528122, кл. В О4 С 5/13, 1975.