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la Société s DORû-oLIVER INCOMOTBD, 77 B."."11' LUI, Stamtor4. Connectieutg Etats-Unis 4'Am'iquI La présente invention eat relative aux cyclones céra-
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tiques blindés et se rapporte plus particulièrement A un groupe hydrocyclone à collecteurs, qui comprend une série d'unités hydrocyclone blindées*
Dans l'ensemble de la description qui suit, le terme
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"céramique" est utilisé pour désigner un matériau Il.tut1111,.
ment non métallique, ayant des caractéristiques de résistance élevée à l'usure. Ces Milieux céramiques sont capables de
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reaister à des température@ et des prtiiioos élèvent sont extrëaiewent durs et #sistaats la OOAp,...i.., ces bat4a riaux céramiques présentent un inconvénient fondamental, en ce sens que leur résistance à la traction est peu élevé$ et
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qu'ils se détériorent aliènent à la suite de chott thermiques et/ou mécaniques*
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Antérieurement à la présente invention,
des hydrocy- clones céramiques ont été utilisés dans des applications où les températures et pressions de service étaient assez - - élevées et où la matière traitée était hautement abrasive* Il était donc nécessaire d'établir les hydrocyclones en un matériau céramique capable de résister à l'action abrasive de la matière traitée. On a constaté ainsi que le matériau céramique employé résistait à l'action abrasive de la matière . soumise à là séparation, mais n'avait qu'une courte durée utile, en raison des chocs thermiques et mécaniques qu'en- traînait cette application.
En effet, dans diverses appli- cations, les hydrocyclones céramiques se désintégraient com- plètement sous l'effet de ces chocs* tour résoudre ce pro- blème, on a proposé de renforcer les éléments céramiques par un manchon métallique, afin qu'ils puissent résister aux contraintes mentionnées plus haut. On a proposé diverses métho des.de construction de ces corps céramiques renforcés; cependant, aucune des solutions proposées ne s'est avérée satisfaisante.
Par exemple,' on a suggéré de renforcer ces corps céramiques en frettant à chaud un manchon ou chemise de renforcement métal- liques sur la surface extérieure du corps. Toutefois, étant donné le coefficient de dilatation élevé de la plupart des matériaux métalliques, la chemise de renforcement est suscepti- ble d'augmenter de volume aux hautes températures et de se séparer du corps céramique, étant donné que ce dernier possède us coefficient de dilatation moins élevé.
Un autre problème sérieux auquel on se heurte sn utilisant des hydrocyclones céramiques concerne une méthode peur toutes une série de ces appareils en parallèle, de telle façon que les contraintes mécaniques engendrées dans les éléments de montage n'aient pas pour effet de fêler ou de rompre les élé- ments céramiques. En outre, ces hydrocyclones devaient être
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montés de telle manière que l'ensemble du groupe il@ pré- sont$ pas de fuites.
Partant de et qui précède, la présente invention vies à établir un groupe cyclone à collecteurs, qui comprend des cyclones blindés résistant aux Choc$ thermiques et Mécaniques
Un second objet de l'invention est d'établie un groupe cyclone à collecteurs peu encombrant, qui soit facile à assembler et d'un fonctionnement efficace.
L'invention a en outre pour but d'établir un groupe hydrocyclone à collecteurs peu encombrant, Il comprend des hydrocyclones céramiques blindée, montés fermement dans le groupe et assurant une longue durée utile.
L'invention se propose en outre d'établir un hydrocy- clone céramique pourvu d'une carapace de blindage @étalli- que soudée à la matière céramique, qui résiste sans dommage aux chocs mécaniques et thermiques intenses. Un cinquième but de l'invention est d'établir un corps céramique blindé par une carapace métallique, de façon à constituer un élé- ment céramique renforcé, capable de résister aux dures con- traintes mécaniques et thermiques.
D'autres objets et avantages de l'invention ressorti- ront au cours de la description ci-après, dans laquelle l'invention sera exposée, en se reportant aux dessins anne- xés, dans lesquels
La Fig 1 est une vue en plan de dessus du groupe hydro- cyclone perfectionné à collecteurs, suivant la présente invention.
La Fig. 2 est une vue en coupe partielle suivant la ligne 11-11 de la Fig 1.
La Fig3 est une vue en coupe à plus grande échelle, prise suivant la ligne III-III de la Fig. 2 et montrant de façon détaillée l'hydrocyclone perfectionné suivant l'inven- tion.
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La Fig 4 est une vue celâtes d'un hydrocycone et de ses organes de fixation, corne représenté dans la Fig 3 et
La Fig 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la Fig 3.
On décrira ci-après en substance le fonctionnement du groupe hydrocyclone 10 à collecteur., en se reportant par- ticulièrement aux Fige 1 et 2. Une bouillit de matière liquide et solide est amenée dans la chambre d'alimentation 12 par les orifices 14, qui communiquent avec le tuyau d'arrivée 16. Ce dernier tuyau est muni d'une bride 20 pour l'accouplement à une conduite d'alimentation (non représen- tée).
La bouillie alimentaire est ensuite introduite tangemtiel- lement dans une série d'unités hydrocyclone 22 fixées dans la chambre d'alimentation 12, entre plateaux perforés 24, cette bouillie étant séparée, par centrifugation, en une frac- tion lourde et une fraction légère. La surverse de fraction légère provenant des unités hydrocyclone 22 est recueillie dans un élément d'enveloppe supérieure 26 et amenée au point d'utilisation par le raccord de sortie de surverse 28. La fraction lourde de sous-verse, provenant des unités hydro- cyclone 22, est recueillie dans l'élément d'enveloppe infé- rieur 30 et acheminée vers le point d'utilisation par le raccord de sortie de nous-verne 32.
Des brides 34 et 36 sont fixées aux raccords de sortie de aurverse et de nous- verse 28 et 32, respectivement, afin de permettre d'accompler le groupe hydrocyclone à collecteurs aux conduites d'écou- lement respectives (non représentées).
Le groupe hydrocyclone 10 à collecteurs se compose essentiellement de trois secteurs, à savoir, l'enveloppe supérieure 26, l'enveloppe inférieure 30 et un secteur in- termédiaire d'alimentation 38. Le secteur intermédiaire
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d'alimentation 38 comprend un élément annulaire 40 desti- né à supporter les plateaux perforés 24, entre lesquels sont fixés, de la manière qui sera décrite dans la suite, une série d'hydrocycloncs 22.
Une série d'éléments de support 42 sont disposés entre les plateaux perforé$ 24 et fixés à ceux-ci à l'aide de moyens appropriée quelconques, de manière à assurer la rigidité du secteur d'alisontation 38,
Une bride annulaire 44 est Soudée, ou fixée d'une autre manière, à l'élément d'enveloppe supérieur 26;
elle reçoit une série de boulons 46, qui traversent également une autre bride annulaire, 48, qui est soudée, ou fixée d'un. autre manière, à l'élément d'enveloppe inférieur 30, en serrant convenablement les écrous 50, on réunit l'élément d'enveloppe 26, le secteur intermédiaire d'alimentation 38 et l'élément d'enveloppe inférieur 30, les une aux autres, de manière à constituer un groupe hydrocyclone à collecteurs, Des bagues métalliques flexibles 51, généralement dénotées bagues de garniture, sont prévues entre le secteur inter- médiaire d'alimentation 38, d'une part, et les éléments d'enveloppe supérieur et inférieur, respectivement 26 et 30 d'autre part, de manière à isoler ces éléments d'enveloppe de l'extérieur ,
joint étanche et d'empêcher les fuites hors.,- des enveloppes.
Le groupe hydrocyclone à collecteurs 10 est de préfé- rence monté dans une position verticale, ce qui ressort de la présence des éléments 52 formant pieds, qui sont fixé* à l'aide de boulons, ou autrement, à une plaque d'acier annulaire 54, elle -mène soudée à l'élément annulaire 40.
Des semelles 56 peuvent être fixées, au besoin, aux pieds ? .
Les Figs. 3 et 5 représentent d'une manière détaillée un des hydrocyclones faisant partie de 1'invention. L'hy- drocyclone 22 est constitué essentiellement par un chapeau 56,
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un élément céramique intérieur 58, qui présente une par- tie cylindrique 60 et une partie conique 62, ainsi qu'une chemise ou carapace de blindage 64 en acier. Le fonction- nement d'un hydrocyclone de ce type est classique, en ce sens que la bouillie est fournie, à partir de la chambre d'alimentation 12. à la partie conique 62 de l'élément céra- mique 58 à travers l'orifice d'admission tangentiel 66.
La suspension se déplace sous la forme d'un tourbillon in- térieur et d'un tourbillon extérieur, qui ont le même séné de giration. Toutefois, le tourbillon intérieur, plus léger, se déplace dans le sens axial, vers l'orifice de décharge de base 68, prévu dans le chapeau 56, tandis que le t@urbillon extérieur, plus lourd ou plue denee, se dé- place, dans le sono axial, vers l'orifice de sommet 70. La fraction à haute concentration est déchargée dans l'enveloppe intérieure 30, à travers l'orifice de sommet 70, tandis que la fraction moins concentrée est évacuée vers l'enveloppe supérieure 26 à travers l'orifice de décharge de base 68, prévu dans le chapeau 56.
Comme indiqué plus haut, l'emploi des cyclones en matériau céramique à haute résistance à l'abrasion pose plusieurs problèmes difficiles. A savoir, ces matériaux, tout en offrant une résistance élevée à l'abrasion et à la compression, tendent cependant, en raison de leur faible résistance à la traction, à se désintégrer rapidement sous l'effet de chocs thermiques et mécaniques, lorsqu'ils tono- tionnent dans une large gamme de températures et de pressions,
On a constaté que la meilleure méthode visant à aug- .enter la résistance des hydrocycolones céramiques aux chocs thermiques et mécaniques consiste à gainer ou blinder le cyclone au moyen d'une chemise métallique,
de telle manière que cette chemise mette l'gtdrictclone céramique en compression.
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En ettet, on a constaté qu'en appliquant la méthode qui sera décrite ci-après, la porosité de l'hydrocyclone cé- ramique se trouve notablement réduite grâce à l'effort de compression exercé par la chemise appliquée à l'hydrocyclone par fusion.
Lors de l'établissement de l'hydrocyolone blindé 22 on a d'abord placé l'élément céramique 58 dans un moule, en laissant un intervalle déterminé entre l'élément céra- mique et ce moule. On a ensuite versé de la cire en fusion dans l'espace ainsi limité, cette cire ayant été abandonnée au refroidissement et à la solidification, pour former un revêtement extérieur en cire dure pour l'élément céramique 58 Ensuite, un certain nombre de ces éléments céramiques enduite de cire ont été placés dans un support et plongés de façon continue dans une p&te céramique, afin de consti- tuer un revêtement céramique par-desaus l'enduit de cire.
L'élément céramique 58, revêtu de céramique et de cire, a @ été ensuite placé dans un tour et chauffé légèrement, dans le but de solidifier le revêtement céramique extérieur et de tondre la cire interposée entre le revêtement céramique extérieur et l'élément céramique intérieur 58. On coule ensuite du métal en fusion dans l'espace limité entre le revêtement céramique extérieur et l'élément céramique inté- rieur 58, espace précédemment occupé par la cire. L'ensem- ble ainsi constitué est ensuite abandonné au refroidissement* On brise ensuite la gaine céramique extérieure, ce qui laisse l'hydrocyclone blindé, représenté dans la Fig 3.
On a constaté que le mutai en fusion subit un retrait en refroidissant et met l'élément céramique 58 en compression* En réalité, il apparaît qu'une certaine amalgamation se produit à l'interface entre la surface extérieure du corps céramique et la surface intérieure de la carapace métalli- que de blindage, de sorte que la chemise métallique se soude
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à l'élément céramique 58. La valeur de l'effort de com- pression s'exerçant sur l'lsdrocyclone céramique dépend d'un nombre de variables, telles que les propriétés du métal choisi, la température du métal en fusion et l'épaisseur désirée de la carapace.
De préférence, la carapace métallique de blindage extérieure 64 doit s'étendre à partir d'un point situé au- dessous de l'orifice d'admission tangentiel jusqu'à un point voisin de l'orifice de sommet 70. Cependant, et tout en restant dans le cadre de l'invention, on peut au besoin ne blinder que partiellement l'élément céramique 58, Toujours dans le cadre de l'invention, on peut modifier la forme extérieure de l'élément céramique 58 On conçoit par*
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teitement que la surface extérieure de l'élément céramique 58 puisse être entièrement cylindrique.
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En considérant les Figs 3 et 4, en voit que l'armature métallique 64 sert également dans un autre but. Comme indiqué plus haut, 1 # hydrocyclone 22 est fixé à joint étan- che entre les plateaux perforés 24, de sorte que la bouillie d'alimentation passe de la chambre d'alimentation 12 dans l'orifice d'admission tangentiel 66, la disposition étant telle que les fractions de surverse et de sous-versé tra- versent l'orifice d'évacuation de base 68 et l'orifice d'éva- cuation de sommet 70, respectivement* Lors de l'assemblage, on place une bague flexible 72 autour de l'extrémité de
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sommet 74 de l'hydrocyalone 22,
de sorte que cette bague vient s'appliquer contre le plateau perforé 24 lorsqv l'ex- trémité de sommet 74 est placée dans l'orifice 76 de ce
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plateau. Le chapeau 56, dont la tige eu est entourée de ron<* délies 78, est ensuite placé de façon à obturer l'extrémité de base de l'élément céramique 58a Un élément de r< menue fileté 82 entouré d'une bague flexible 84, est visse! dans
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l'orifice 86 du plateau perforé 24, jusqu'à ce que la bague flexible 64, vienne s'appliquer à joint étanche contre le plateau perforé 24, Un élément de serrage fileté 88 est ensuite vissé dans l'élément de retenue fileté 82,
de ma- nière & s'appliquer contre les rondelles 78, d'une distance telle que l'hydrocyclone 22 soit maintenu de façon sûre en- tre les plateaux perforée 24. On constate aisément que l'élé- ment de serrage fileté bb exerce un effort axial sur l'hydro- cyclone,. La carapace métallique de blindage 64 tend à s'oppo- ser aux composantes radiales de cette force axiale et à réduire le risque de fêlure ou de rupture de l'élément céramique 58.
Il convient de noter que l'orifice 86 du plateau per- foré 24 présente un diamètre plus grand que l'hydrocyclone blindé 22. Ceci constitue une particularité importante, car on possède ainsi la possibilité de retirer et de remplacer % les cyclones individuellement, sans déplacer les plateaux perforés 24.
Le nombre utilisé de rondelles 78 dépend des dimensions des éléments constitutifs considérés, de l'écartement des plateaux perforés 24 et de la grandeur de la force requise, de sorte qu'il ne fait pas partie de la présente invention.
Les bagues flexibles 72 et 84 assureent l'étanchéité de la chambre d'alimentation 12 tant vis-à-vis de l'enveloppe supérieure 26 que par rapport à l'enveloppe inférieure 30, de aorte que la bouillie amenée dans la chambre d'alimenta- tion 12 ne parvient dace aucune de ces chambrée mans être sou- aise préalablement à l'action des hydroxyclones 22,
Le cyclone à collecteurs exposé ci-dessus peut être utilisé dans de nombreuses applications.
Un exemple carte- téristique consisterait à traiter un courant d'huile conte- nant un catalyseur, provenant du fond de fractionnement d'ins- tallations de cracking catalytique, en vue de récupérer le
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catalyseur utilisable ou d'éliminer des produit* préju- diciablea présenta date le produit. Dans une opération de ce type, l'hydrocyclone produit la concentration d'un catalyseur hautement abrasif, aux températures voisine$ de 700 F.
Les hydrocyclones destinés à une opération de ce type sont de préférence constitués en oxyde d'aluminium et munis d'une carapace de blindage en acier inoxydable, sou- dée à la surface extérieure de l'oxyde d'aluminium, Ce type de groupe hydrocyclone à collecteurs aérait étalonné pour environ 150 1bs. par pouce carré et peut fonctionner à des températures allant Jusque 1300 F Les hydrocyclones in- dividuels blindés peuvent fonctionner à des pressions pou- vant atteindre 10.000 1bs. par pouce carré. La limite ma- ximum de fonctionnement dépend de la rigidité mécanique de l'ensemble de l'enveloppe collectrice et de ses moyens de fixation.
La méthode de blindage d'un hydrocyclone céramique décrite ici est également applicable à d'autres corps cé- ramiques qui @nt tendance à se fêler ou se désintégrer dans des conditions extrêmes de pression et/ou de température.
L'appareil décrit ci-dessus offre de nombreux avantages évidente, qui n'existaient pas dans lea dispositifs anté- rieurs. Le groupe hydrocyclone à collecteurs est d'une fabrication simple et relativement peu onéreuse. Il comporte un hydrocyclone nouveau et inédit qui offre non seulement une résistance élevée à l'usure par abrasion, mais encore, résiste à des choc. mécaniques et thermiques intenses D'autre part, l'hydrooyclone décrit ici permet de réduire le risque de détérioration pouvant survenir en cour% de fa- brication en raison d'efforts mécaniques imposée à l'appa- reil dans le but d'assurer fermement les clivera constituante dans des positions propres à leur fonctionnement.
L"hydro- cyclone décrit ici bénéficie des caractéristiques de
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résistance à la compression propres aux matériaux cérami-
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quenq en coudant une gaine métallique auteur de la surraos extérieure de cet hydrooyolouej de Manière à mettre le matériau 4.'U""1 compression, dans le but 4' IUp.lt., la ,,,.,.. tance ".UltIl1. , la traction de 1'4leo,'1.a..
Bien que l'on ait décrit plus "'10\l11.".'lt le .'41 ., do réalisation préféré de la prisette 1aYentt'.t il est bÎ#I% entendu que l'on peut 7 apporter des mûdifieaticMt noms sortir du aadra ni *'écarter de l'eeprit 4- dette inventions ïamssjiioinsxit 1# Corps blindé, earactériab on ce qutil .oltft84 uri
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the Company s DORû-olIVER INCOMOTBD, 77 B. "." 11 'HIM, Stamtor4. Connectieutg United States 4'Am'iquI The present invention relates to ceramic cyclones.
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shielded ticks and relates more particularly to a hydrocyclone group with collectors, which comprises a series of shielded hydrocyclone units *
Throughout the following description, the term
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"ceramic" is used to denote a material Il.tut1111 ,.
non-metallic, having high wear resistance characteristics. These ceramic media are capable of
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react to high temperatures @ and high prtiiioos are extremely hard and #sistaats the OOAp, ... i .., these ceramic buildings have a fundamental drawback, in that their tensile strength is low $ and
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that they deteriorate alienate as a result of thermal and / or mechanical shocks *
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Prior to the present invention,
Ceramic hydrocyclones were used in applications where the working temperatures and pressures were high enough - - and where the material being treated was highly abrasive * It was therefore necessary to establish the hydrocyclones in a ceramic material capable of withstanding the abrasive action of the treated material. It has thus been found that the ceramic material used resists the abrasive action of the material. subjected to separation, but had only a short useful life, due to the thermal and mechanical shocks which this application entails.
In fact, in various applications, ceramic hydrocyclones completely disintegrated under the effect of these shocks. In order to solve this problem, it has been proposed to reinforce the ceramic elements with a metal sleeve, so that they can resist the stresses mentioned above. Various methods of construction of these reinforced ceramic bodies have been proposed; however, none of the proposed solutions has proved to be satisfactory.
For example, it has been suggested to reinforce these ceramic bodies by heat shrinking a metal reinforcing sleeve or jacket over the exterior surface of the body. However, due to the high coefficient of expansion of most metallic materials, the reinforcing jacket is likely to increase in volume at high temperatures and separate from the ceramic body, since the latter has a coefficient of expansion. lower.
Another serious problem encountered when using ceramic hydrocyclones concerns a method for all of a series of these devices in parallel, such that the mechanical stresses generated in the mounting elements do not have the effect of cracking or breaking. ceramic elements. In addition, these hydrocyclones had to be
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mounted in such a way that the whole group il @ pre- are $ no leaks.
Based on and above, the present invention aims to establish a collector cyclone group, which comprises shielded cyclones resistant to Thermal and Mechanical Shock.
A second object of the invention is to establish a compact cyclone group with collectors, which is easy to assemble and efficient in operation.
A further object of the invention is to establish a compact hydrocyclone group with collectors. It comprises shielded ceramic hydrocyclones, mounted firmly in the group and ensuring a long useful life.
The invention further proposes to provide a ceramic hydrocyclone provided with a metal shielding shell welded to the ceramic material, which withstands strong mechanical and thermal shocks without damage. A fifth object of the invention is to establish a ceramic body shielded by a metal shell, so as to constitute a reinforced ceramic element capable of withstanding harsh mechanical and thermal stresses.
Other objects and advantages of the invention will emerge from the following description, in which the invention will be set out, with reference to the accompanying drawings, in which
Fig. 1 is a top plan view of the improved manifold hydrocyclone unit according to the present invention.
Fig. 2 is a partial sectional view taken along line 11-11 of Fig 1.
Fig3 is a sectional view on a larger scale, taken along the line III-III of Fig. 2 and showing in detail the improved hydrocyclone according to the invention.
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Fig 4 is a celâtes view of a hydrocycone and its fasteners, horn shown in Fig 3 and
Fig 5 is a sectional view taken along the line V-V of Fig 3.
The operation of the hydrocyclone group 10 with a collector will be described below in substance, with particular reference to Figs 1 and 2. A slurry of liquid and solid material is fed into the feed chamber 12 through the orifices 14, which communicate with the inlet pipe 16. The latter pipe is provided with a flange 20 for coupling to a supply pipe (not shown).
The food slurry is then introduced tangentially into a series of hydrocyclone units 22 fixed in the feed chamber 12, between perforated trays 24, this slurry being separated, by centrifugation, into a heavy fraction and a light fraction. The light fraction overflow from the hydrocyclone units 22 is collected in an upper casing member 26 and brought to the point of use through the overflow outlet fitting 28. The underflow heavy fraction from the hydro-cyclone units 22, is collected in the lower casing member 30 and routed to the point of use through the outlet fitting 32.
Flanges 34 and 36 are attached to the overflow and overflow outlet fittings 28 and 32, respectively, to allow the hydrocyclone manifold assembly to be completed at the respective flow lines (not shown).
The hydrocyclone group 10 with collectors consists essentially of three sectors, namely, the upper casing 26, the lower casing 30 and an intermediate supply sector 38. The intermediate sector
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supply 38 comprises an annular element 40 intended to support the perforated plates 24, between which are fixed, as will be described below, a series of hydrocyclones 22.
A series of support elements 42 are arranged between the perforated plates $ 24 and fixed thereto by any suitable means, so as to ensure the rigidity of the alizontation sector 38,
An annular flange 44 is welded, or otherwise secured, to the upper casing member 26;
it receives a series of bolts 46, which also pass through another annular flange, 48, which is welded, or fixed with one. alternatively, at the lower casing element 30, by properly tightening the nuts 50, the casing element 26, the intermediate feed sector 38 and the lower casing element 30 are joined together. others, so as to constitute a hydrocyclone group with collectors, flexible metal rings 51, generally denoted as packing rings, are provided between the intermediate supply sector 38, on the one hand, and the upper casing elements and lower, respectively 26 and 30 on the other hand, so as to isolate these casing elements from the outside,
tight seal and prevent leakage out., - envelopes.
The manifold hydrocyclone unit 10 is preferably mounted in an upright position, as is evident from the presence of the leg members 52, which are secured by bolts, or otherwise, to an annular steel plate. 54, it leads welded to the annular element 40.
Can soles 56 be attached to the feet, if necessary? .
Figs. 3 and 5 show in detail one of the hydrocyclones forming part of the invention. The hydrocyclone 22 consists essentially of a cap 56,
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an interior ceramic element 58, which has a cylindrical portion 60 and a conical portion 62, as well as a steel shielding jacket or shell 64. The operation of a hydrocyclone of this type is conventional in that the slurry is supplied from the supply chamber 12 to the conical portion 62 of the ceramic element 58 through the slurry. tangential inlet port 66.
The suspension moves in the form of an inner tourbillon and an outer tourbillon, which have the same senna of gyration. However, the lighter inner vortex moves axially toward the base discharge port 68 provided in cap 56, while the heavier or larger outer vortex moves. , in the axial sound, towards the top orifice 70. The high concentration fraction is discharged into the inner casing 30, through the top orifice 70, while the less concentrated fraction is discharged to the upper casing 26 through the base discharge port 68, provided in the cap 56.
As indicated above, the use of cyclones made of ceramic material with high abrasion resistance poses several difficult problems. Namely, these materials, while offering a high resistance to abrasion and compression, however tend, due to their low tensile strength, to disintegrate rapidly under the effect of thermal and mechanical shocks, when they tone in a wide range of temperatures and pressures,
It has been found that the best method aimed at increasing the resistance of ceramic hydrocycolones to thermal and mechanical shocks consists of sheathing or shielding the cyclone by means of a metal jacket,
in such a way that this jacket puts the ceramic gtdrictclone in compression.
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In fact, it has been found that by applying the method which will be described below, the porosity of the ceramic hydrocyclone is significantly reduced thanks to the compressive force exerted by the jacket applied to the hydrocyclone by fusion. .
In establishing the shielded hydrocyolone 22, the ceramic element 58 was first placed in a mold, leaving a fixed gap between the ceramic element and this mold. Molten wax was then poured into the space thus limited, this wax having been allowed to cool and solidify, to form a hard wax outer coating for the ceramic element. 58 Subsequently, a number of such elements The wax-coated ceramics were placed in a holder and continuously dipped into a ceramic paste, to form a ceramic coating over the wax coating.
The ceramic element 58, coated with ceramic and wax, was then placed in a lathe and slightly heated, in order to solidify the outer ceramic coating and to trim the wax interposed between the outer ceramic coating and the ceramic element. interior 58. Molten metal is then poured into the limited space between the exterior ceramic coating and the interior ceramic element 58, a space previously occupied by the wax. The assembly thus formed is then left to cool. The outer ceramic sheath is then broken, leaving the hydrocyclone shielded, shown in Fig 3.
It has been found that the molten mutai shrinks upon cooling and presses the ceramic element 58 * In fact, it appears that some amalgamation occurs at the interface between the outer surface of the ceramic body and the inner surface. of the shielding metal shell, so that the metal jacket is welded
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to the ceramic element 58. The value of the compressive force exerted on the ceramic cyclone depends on a number of variables, such as the properties of the metal chosen, the temperature of the molten metal and the desired shell thickness.
Preferably, the outer shielding metal shell 64 should extend from a point below the tangential inlet port to a point adjacent to the top port 70. However, and all while remaining within the scope of the invention, it is possible, if necessary, to only partially shield the ceramic element 58, Still within the scope of the invention, the external shape of the ceramic element 58 can be modified.
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It is therefore necessary that the outer surface of the ceramic element 58 can be entirely cylindrical.
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Looking at Figs 3 and 4, see that the metal frame 64 also serves another purpose. As indicated above, the hydrocyclone 22 is sealed between the perforated trays 24, so that the feed slurry passes from the feed chamber 12 into the tangential inlet 66, the arrangement being such that the overflow and underflow fractions pass through the base drain hole 68 and the top drain hole 70, respectively * During assembly, a flexible ring is placed 72 around the end of
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peak 74 of hydrocyalone 22,
so that this ring comes to rest against the perforated plate 24 when the top end 74 is placed in the orifice 76 of this
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tray. The cap 56, the stem of which is surrounded by ron <* hairlines 78, is then placed so as to close off the base end of the ceramic element 58a A threaded small element 82 surrounded by a flexible ring 84 , is screwed! in
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the orifice 86 of the perforated plate 24, until the flexible ring 64 comes to rest tightly against the perforated plate 24, A threaded clamping element 88 is then screwed into the threaded retaining element 82,
so that it rests against the washers 78, at a distance such that the hydrocyclone 22 is securely held between the perforated plates 24. It can easily be seen that the threaded clamping element bb exerts an axial force on the hydro-cyclone ,. The shielding metal shell 64 tends to oppose the radial components of this axial force and to reduce the risk of cracking or rupture of the ceramic element 58.
It should be noted that the orifice 86 of the perforated plate 24 has a larger diameter than the shielded hydrocyclone 22. This constitutes an important peculiarity, since it thus provides the possibility of removing and replacing the cyclones individually, without move the perforated trays 24.
The number of washers 78 used depends on the dimensions of the constituent elements considered, the spacing of the perforated plates 24 and the magnitude of the force required, so that it does not form part of the present invention.
The flexible rings 72 and 84 seal the supply chamber 12 both vis-à-vis the upper casing 26 and with respect to the lower casing 30, so that the slurry brought into the chamber of power supply 12 does not reach any of these chambers without being previously subjected to the action of the hydroxyclones 22,
The collector cyclone discussed above can be used in many applications.
A carderistic example would consist in treating a stream of oil containing a catalyst, coming from the fractionation bottom of catalytic cracking plants, in order to recover the oil.
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catalyst that can be used or to remove harmful product * has already presented the product. In such an operation, the hydrocyclone produces the concentration of a highly abrasive catalyst, at temperatures in the region of 700 F.
Hydrocyclones intended for such an operation are preferably made of aluminum oxide and provided with a stainless steel shielding shell, welded to the outer surface of the aluminum oxide. This type of hydrocyclone group with manifolds was calibrated for about 150 1bs. per square inch and can operate at temperatures up to 1300 F Individual shielded hydrocyclones can operate at pressures up to 10,000 1bs. per square inch. The maximum operating limit depends on the mechanical rigidity of the entire collector casing and its fixing means.
The method of shielding a ceramic hydrocyclone described herein is also applicable to other ceramic bodies which tend to crack or disintegrate under extreme conditions of pressure and / or temperature.
The apparatus described above offers many obvious advantages which did not exist in prior devices. The hydrocyclone group with collectors is simple to manufacture and relatively inexpensive. It features a new and novel hydrocyclone that not only offers high abrasion resistance, but also resists impact. mechanical and thermal intense On the other hand, the hydrooyclone described here makes it possible to reduce the risk of deterioration which may occur during manufacture due to mechanical stresses imposed on the apparatus in order to firmly ensure will divide them constituting in positions specific to their functioning.
The hydro-cyclone described here benefits from the characteristics of
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compressive strength specific to ceramic materials
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quenq by bending a metal sheath author of the outer surraos of this hydrooyolouej so as to put the material 4.'U "" 1 compression, with the aim of 4 'IUp.lt., the ,,,., .. tance ". UltIl1., The traction of 1'4leo, '1.a ..
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