Мультигидроциклон Советский патент 1982 года по МПК B04C5/26 

39 ные и сборные камеры имеют постоянное поперечное сечение снизу доверху. Это означает, что скорость потока материала, подлежащего сепарации, уменьшается по мере протекания потока снизу вверх, поэтому поток имеет самую низкую скорость в крайней верх ней части распределительной камеры. Вверху камеры скапливаются воздух и другие газы, и, вследствие присутctвия воздуха, могут активно прорас,тать бактерии, плесень и другие микроорганизмы. В результате на стенках камеры, а также на наружных поверхностях гидроциклонов могут фбрмироваться нежелательные отложения. Накопление отложений может привести к состоянию, при котором серьезно нарушается работа гидроциклонов в верх ней части комплекта, но даже до наступления такого состояния по мере накопления отложений уменьшается эффективность и производительность гид роциклонов в сборе. Для предотвращения такого ухудшения работы или даже возможного вынужденного полного прекращения работы необходимо регулярно выключать установку для удаления воздуха и дру гих газов, бактерий, плесени и други отложений. Это, естественно,оне толь ко удорожает производство, но и приводит к снижению производительности. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является мультигидро циклон, содержащий корпус с размещен ными горизонтально внутри него ярусами гидроциклонов, причем каждый гидроциклон имеет у основания впуск и выпуск одной из разделенных фракций и выпуск другой из разделенных фракций у вершины, вертикальные перегородки, разделяющие корпус на две сборные камеры и распределительную камеру, расположенную между сборными камерами и соединенную с впускными патрубками гидроциклонов, и устройст во для подачи исходной суспензии 3 . Однако распределительная камера известного устройства имеет одинаковый диаметр снизу доверху, т.е. создает те же проблемы, что и ранее описанное устройство. Цель изобретения - повышение эффективности и качества разделения. Поставленная цель достигается тем что в мультигидроциклоне, содержащем корпус с размещенными горизонтально 14 внутри него ярусами гидроциклонов, причем каждый гиДроциклон имеет у основания впуск и выпуск одной из разделенных фракций и выпуск другой из разделенных фракций у вершины, вертикальные перегородки, разделяющие корпус не две сборные камеры и распределительную камеру, расположенную между сборными камерами и соединенную с впускными путрубками гидроциклонов, и устройство для подачи исходной суспензии, выходной торец устройства для подачи исходной суспензии размещен в верхней части распределительной камеры. При этом целесоообразно гидроциклоны в каждом ярусе смещать относительно гидроциклонов в смежных ярусах. Кроме того, предпочтительно сборные и распредительную камеры снабжать в верхней части выпускными патрубками для газа. Объем распределительной камеры можно уменьшать в направлении от верхней части аппарата к нижней для компенсации уменьшения величины потока по мере того, как жидкость поступает в гидроциклоны выше расположенных ярусов и тем самым поддерживается, по существу, одинаковая скорость потока в распределительной камере от верхней части аппарата до нижней. На фиг. 1 представлен мультигидроциклон, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 мультигидроциклон при расположении гидроциклонов вершинами наружукорпуса, общий вид; на фиг. k - другой вариант конструктивного выполнения мул ьти гидроциклона, на фиг. 5 схематичное изображение аппарата со средствами для нисходящего и восходящего потоков жидкости, подлежащей фракционированию, на фиг. 6 - схема компоновки гидроциклонов в ярусах. Мультигидроциклон (фиг.1) состоит из корпуса 1, в котором установлено множество гидроциклонов 2, горизонтально и радиально распределенных по четырем ярусам, причем гидроциклоны обращены вершинами к центру. Внутри корпуса коаксиально размещены вертикальные перегородки 3 и k. Все перегородки и корпус имеют.множество отверстий , через котоые проходят отдельные гидроцикпоны. Каждый гидроциклон имеет впускное отверстие 8 и выпускные отверстия 9 и 10 для осветленной и сгущенной фракции соответственно. Между перегородками 3 и 4 размещена распределительная камера 11, между корпусом 1 и перегородкой k сборная камера 12 осветленной фракции, а между устройством 13 для подачи исходной суспензии и перегородкой 3 - сборная камера 1 сгущенной фракции. Сборная камера 12 имеет выпускной патрубок 15, гидравлически с ней связанный,, а сборная камера k выпускной патрубок 1б. В верхней части сборных и распределительной камер размещены выпускные патрубки 17-19 для газа с клапанами 20-22 Для компенсации потери потока и поддержания высокой скорости потока в перегородке 3 предусмотрено множество отверстий 23. Поток, подлежащий фракционированию, например ворная суспензия целлюлозной массы, проходит через устройство 13 для подачи исходной суспензии, выходит в верхнюю часть распределительной камеры 11 и далее сте кает вниз. При этом поток поступает в отдельные гидроциклоны 2 через впускные отверстия 8 и, вследствие тангенциальной направленности этих отверстий, потоку сообщается вращательное движения. Внутри гидроциклонов поток фракционируется. Осветленная фракция проходит через отверстия 9 на стороне оснований гидроциклонов в сборнуюкамеру 12, откуда поток выводится в выпускной патрубок 15- Сгущенная фракция или отходы проходят через отверстия 10 в вер шинах отдельных гидроциклонов в сбор ную камеру Ц, откуда удаляются через выпускной патрубок 16. По мере того, как поток стекает через распределительную камеру 11, эн уменьшается, поскольку часть пото ка поступает в гидроциклоны через отверстия В. Для поддержания высокой скорости потока и компенсации его потерь, тяжелая (сгущенная) фракция проходит через отверстия 23 в количестве, дос таточном для поддержания скорости по тока в нижней части распределительно го устройства, и эта фракция может . повторно подвергаться фракционированию без ухудшения качества годной 16 фракции, находящейся в сборной камере 12. Такая повторная обработка сгущенной фракции приводит к более г;олному выходу годного продукта. Мультигидроциклон (фиг.3)аналогичен представленному на фиг. 1 и 2 с той лишь разницей, что отдельные гидроциклоны обращены ocнoвaния 1 к центру. При этом впускные отверстия 8 отдельных гидроциклонов 2 гидравлически связаны с распределительной камерой 11 так же, как показано на фиг. 2. Через отверстия 5 перегородки 3 проходят патрубки 2 выхода годной фракции, гидравлически связанные со сборной камерой и выпускным патрубком 16. i Со стороны вершины отдельные гид,роциклоны снабжены цилиндрическими ;удлинителями 25. Необходимо, чтобы внутренний диаметр удлинителя 25 был больше диаметра гидроциклона на стороне основания, чтобы гидроциклоны могли проходить через удлинитель без освобождения распределительной камеры, чтобы выпускные отверстия на стороне оснований входили в перегородку 3. Наружный конец удлинителя закрыт предпочтительно прозрачной пробкой 26 или удлинитель может быть сделан из прозрачного материала с закрытым концом так, чтобы можно было наблюдать за внутренней полостью сепараторов и, таким образом, визуально обнаруживать забитые отверстия. Удлинитель 25 может быть та.кже снабжен съемной пробкой, чтобы иметь доступ к отверстиям в вершинах для их очистки в случае их засорения. Удлинители 25 имеют множество поперечных выпускных отверстий 27, гидравлически связанных с кольцевой каме-. рой 12 сбора сгущенной фракции, имеющей выпускной патрубок 28. Гидроциклоны в ярусах можно размещать один над другим или со смещением (фиг. 6). При смещенной компоновке можно значительно сократить расстояние между отдельными гидроциклонами, вследствие чего можно создать более компактную конструкцию и эффективнее использовать имеющееся пространство; увеличить скорость потока в распределительной камере.- Чем больше скорость потока в распределительной камере, тем меньше опасность . 7308 скопления воздуха и других газов, бактерий, плесени, отложений, Мульти( идроциклон всборе (фиг.5) имеет корпус, сотоящий из трех секций: е|ррхней, средней и нижней. Средияя секция имеет вид цилиндрического кожуха 29. открытого с обеих концов, верхний конец закрыт полусферической секцией 30 и нижний конец - полусферической секцией 31. Нижняя секция 31 служит опорой для кожуха 29 и верхней секции 30 и спроектирована так, что опирается на фундамент или раму (не показана) фланцем 32. Фланец 33 центральной секции 29 стыкуется с фланцем 32 и удерживает кожух 29 с верхней секцией 30. Между кожухом 29 и нижней секцией 3.1 предусмотрено герметическое уплотнение с помощью прокладки (не показана). Можно также крепить кожух 29 к нижней секции 31 посредством резьбового соединения. Кожух 29 и верхнюю секцию 30 предпочтительно делать в виде цельной детали и соединять так, чтобы их можно было отделять вместе от нижней секции 31 и поднять для получения доступа к внутренним деталям корпуса. Кожух 29 имеет множество равномерно распределенных отверстий 3 достаточно большого диаметра. Каждое отверстие имеет периферический байонетного типа фланец 35 который герметически стыкуется с байонетного типа фланцем крышки Зб. Таким образом, отверстия закрываются и предотвращается утечка жидкости из корпуса. В кожухе 29 размещены две концентрические цилиндрические перегородки 37 и 38, а q наружной стороны кожуха 29 имеется дополнительная цилинд рическая перегородка 39- Полость между перегородкой 39 и кожухом 29 закрыта с обеих концов, а сверху - кольцевой крышкой ЦО. Перегородка 39 имеет отверстия Ц, совпадающие с соответствующими отверстиями в кожухе 29. Перегородки 37 и 38 опираются своими нижними частями на опорные стойки 42, которые прикреплены к нижней секции 31 корпуса. Кожух может быть сиаб жен подъемным устройством (не чертеже не показан). При работе подъемное устройство могло бы поднимать верхнюю секцию 30, отъединяя ее от нижней сек ции 31 вместе с кожухом 29 и тем самым обеспечивая доступ к комплекту гидроциклонов, находящихся в кожухе и укрепленных в перегородке 37 и кожухе 29. Перегородка 37 и кожух 29 служат опорами для ярусов 3 гидроциклонов kk. Отдельные гидроциклоны в каждом ярусе расположены так, что их продольные оси размещены радиально, перпендикулярно к стенкам перегородки 37 и кожуха 29. Доступ во впускные отверстия kS гидроциклонов Ц открывается через впускную распределительную камеру б. Впускная камера открыта вверху и гидравлически связана через полость +7 между верхней секцией 30 и крышкой kQ с центральной полостью Ц8 в пер городке 38 и поэтому также связана с устройством kS подами исходной суспензии . Сборная камера легкой (осветленной) фракции снабжена выпускным патрубком (проходом) 50. При работе жидкий материал, подлежащий сепарации, поступает в кожух 29 через устройство 9 подачи исходной суспензии, а оттуда частично движется через центральную полость 8 к верхней полости kj общей распределительной камеры 46 и через проходы 50 к нижней части распределительной камеры Ц6. Затем жидкость входит через отверстие 5 в каждый гидроциклон 44, где под действием центробежных сил происходит разделение на осветленную и сгущенную фракцию. Осветленная фракция выходит из гидроциклонов 44 через отверстия 51 со стороны оснований, поступает в общую сборную камеру 52 и удаляется из кожуха 29 через выпускной патрубок 50. Сгущенная фракция из гидроциклонов 44 через отверстия 53 в вершинах поступает в сборную камеру 54 и оттуда через выпускной патрубок 55Гидроциклоны,а также корпус и другие детали могут быть изготовлены из материала, стойкого к разрушению или коррозии под воздействием газообразных или жидких материалов, подвергаемых сепарации при рабочих условиях. Можно применять нержавеющую сталь, алюминий, хромоникелевые сплавы, керамические материалы, стекло, пластмассу, способную сохранять свою форму при расчетном рабочем давлеНИИ (политетрафторэтилен, найлон, полиэфиры, поликарбонаты, полиэтилены, полипропилены, синтетический каучук, фенолформальдегидные и меламинформальдегидные смолы, а также полиоксиметиленовые и хлоротрифторэтиле новые, полиуретановые полимеры). Впускные отверстия гидроциклонов должны быть равномерно размещены по периметру его корпуса (2-6 впускных отверстий). В сепароторе в сборе (фиг,) наружная оболочка служит опорой для наружных концов отдельных гидроциклонов. Поскольку наружные концы гидроциклонов закрыты, нет необходимости в наружном корпусе. Однако, если требуется, может быть предусмотрен наружный кожух, закрывающий всю сбор ку. Этот наружный кожух может быть устроен так, чтобы подниматься с помощью гидравлического или пневматического устройства для получения доступа к гидроциклонам, тогда будут не нужны удлинительные элементы и отверстия в крайней наружной оболочке, вследствие чего последняя может служить наружным корпусом. Таким образом, скорость потока в главном направлении поддерживается постояннрй во всех полостях распределительной и сборных камер. В общем случае скорость потока в распределительной и сборных камерах не должна быть меньше 0,3 м/с, но предпочтительно должна быть в диапазоне примерно 1-3 м/с. Желательно также сделать более высокое давление в сборной камере ос ветленной фракции, чем в сборной камере сгущенной фракции. В случае засорения впускного отверстия гидроцик лона это предотвгУатит пропуск сгущен ной фракции через.гилроциклон в осветленную фракцию. Для того чтобы поддержать разное давление, в выпускных патрубках распределительной и сборных камер могут быть установлены средства для ре 9 гулирования потока, в результате чего уровни жидкости в распределительной и сборных камерах будут поддерживаться такими, чтобы они были выше крайнего верхнего яруса гидроциклонов в сборе мультигидроциклона. Формула изобретения 1.Мультигидроциклон, содержащий корпус с размещенными горизонтально внутри него ярусами гидроциклонов, причем каждый гидроциклон имеет у основания впуск и выпуск одной из раздеделенных фракций и выпуск другой из разделенных фракций у вершины, вертикальные перегородки, разделяющие корпус на две сборные камеры и распределительную камеру, расположенную между сборными камерами и соединенную с впускным патрубком гидроциклонов, и устройство для подачи исходной суспензии, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и качества разделения, выходной торец устройства для подачи исходной суспензии размещен в верхней части распределительной камеры. 2.Мультигидроциклон по п. 1, отличающийся тем, что гидроциклоны в каждом ярусе смещены относительно гидроциклонов в смежных ярусах. 3.Мультигидроциклон по п. 1, отличающийся тем, что сборные и распределительная камеры снабжены в верхней части выпускными патрубками для газа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 2956679, кл. 209-1, 1Э60. 2.Патент США № 326U67, кл. 209-211, 1966. 3.Патент США № 3598731, нгл. 210-9. 1971.

3

15

lY

30

39

ббдоо оофооо оофоо оофооо

,

Ir

nr

U

Фиг.д