RU145044U1

RU145044U1 - HYDROCYCLONE

Info

Publication number: RU145044U1
Application number: RU2014111522/05U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Николай Анатольевич Меренцов; Вячеслав Александрович Балашов; Елена Александровна Мишта; Антон Юрьевич Марышев; Сергей Вячеславович Столяров
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2014-09-10

Abstract

Гидроциклон, включающий цилиндроконический корпус со сливным патрубком, в нижней части которого жестко закреплен горизонтальный кольцевой диск, и входным патрубком, отличающийся тем, что на горизонтальном кольцевом диске осесимметрично со сливным патрубком установлен цилиндр с пористой боковой поверхностью с образованием газовой камеры, в верхней части которой расположен патрубок для подачи газа, при этом отношение диаметров цилиндра и сливного патрубка составляет D/d=1,02-1,1, где D - диаметр пористого цилиндра, d - диаметр выходного патрубка.A hydrocyclone comprising a cylinder-conical housing with a drain pipe, in the lower part of which a horizontal annular disk is rigidly fixed, and an inlet pipe, characterized in that a cylinder with a porous lateral surface with a porous lateral surface with the formation of a gas chamber is installed on the horizontal ring disk with a drain pipe, in the upper part of which there is a pipe for supplying gas, while the ratio of the diameters of the cylinder and the drain pipe is D / d = 1.02-1.1, where D is the diameter of the porous cylinder, d is the diameter of the outlet pipe ka.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области очистки жидкостей, в частности к конструкции гидроциклона и может быть использовано на предприятиях химической, нефтегазовой, пищевой, энергетической, и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах разделения неоднородных систем.The proposed technical solution relates to the field of purification of liquids, in particular to the design of a hydrocyclone and can be used in enterprises of the chemical, oil and gas, food, energy, and other industries, as well as in environmental separation processes of heterogeneous systems.

Известна конструкция гидроциклона, содержащего цилиндроконический корпус с песковым патрубком, а также расположенные в верхней цилиндрической части корпуса тангенциальный питающий патрубок и осевой сливной патрубок, при этом внутренний радиус цилиндрической поверхности верхней части корпуса больше максимального внутреннего радиуса нижней части корпуса. (Патент на полезную модель RU №125099, B04C 5/00, 2013).A known design of a hydrocyclone containing a cylindrical conical body with a sand pipe, as well as a tangential feed pipe and an axial drain pipe located in the upper cylindrical part of the body, the inner radius of the cylindrical surface of the upper part of the body is greater than the maximum internal radius of the lower part of the body. (Utility Model Patent RU No. 125099, B04C 5/00, 2013).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся высокое гидравлическое сопротивление напорному потоку жидкости вследствие сил вязкого трения.The reasons that impede the achievement of a given technical result include high hydraulic resistance to the pressure flow of the liquid due to viscous friction.

Известна конструкция. гидроциклона, включающегоKnown design. hydrocyclone including

цилиндроконический корпус с центральной и периферийной сборной камерами, осевой разделительный коллектор, подающий, отводящий и шламовый трубопроводы, при этом стенки осевого разделительного коллектора выполнены с криволинейным очертанием в виде гофрированного коноидального насадка, вокруг него размещен потокоформирующий эллипсоид, а подающий трубопровод снабжен гидроэлеватором с отсасывающей трубкой, входная часть которого введена сверху в центр осевого разделительного коллектора. (Патент №2442663, RU B04C 5/22, 2012).a cylindrical-conical housing with a central and peripheral prefabricated chambers, an axial separation manifold, supply, discharge and slurry pipelines, while the walls of the axial separation manifold are curved in the form of a corrugated conoidal nozzle, a flow-forming ellipsoid is placed around it, and the supply pipeline is equipped with a hydraulic elevator with a suction tube , the inlet of which is introduced from above into the center of the axial separation manifold. (Patent No. 2442663, RU B04C 5/22, 2012).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся высокое гидравлическое сопротивление гидроциклона.The reasons that impede the achievement of a given technical result include high hydraulic resistance of a hydrocyclone.

Известна конструкция гидроциклона, содержащего цилиндроконический корпус, на одном конце которого установлен тангенциальный входной патрубок и осевой патрубок вывода легкой фазы, на другом - песковый насадок, а внутри корпуса установлен осевой элемент для выравнивания давления, при этом неподвижный раскручивающий осевой элемент установлен в выходном конце корпуса и выполнен в виде крыльчатки, наружный диаметр которой меньше или равен внутреннему диаметру корпуса, наклон входных кромок лопастей крыльчатки совпадает с наклоном траектории движения тяжелой фазы, а выходные кромки лопастей направлены по осевым плоскостям корпуса. (Патент №2211095, RU B04C 5/103, 2003).A known design of a hydrocyclone containing a cylindrical conical housing, at one end of which there is a tangential inlet pipe and an axial pipe for outputting a light phase, at the other a sand nozzle, and an axial element for pressure equalization is installed inside the housing, while a stationary untwisting axial element is installed in the output end of the housing and made in the form of an impeller, the outer diameter of which is less than or equal to the inner diameter of the casing, the inclination of the input edges of the impeller blades coincides with the inclination of the path Rhee movement of the heavy phase, and the output edges of the blades are directed along an axial plane of the housing. (Patent No. 2211095, RU B04C 5/103, 2003).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся высокое гидравлическое сопротивление потоку жидкости.The reasons that impede the achievement of a given technical result include high hydraulic resistance to fluid flow.

Известна конструкция гидроциклона, включающего цилиндроконический корпус с тангенциальным входным и соосным с корпусом песковым патрубками, крышку с осевым сливным патрубком, кольцевой вкладыш под крышкой с тангенциальными каналами различных сечений, при этом тангенциальные каналы на вкладыше выполнены с одним или несколькими симметричными спаренными соплами с острыми углами наклона между собой их осей, причем между цилиндрической стенкой, к которой примыкает тангенциальный входной патрубок, и наружной цилиндрической поверхностью вкладыша выполняют кольцевой зазор, исполняющий роль напорной камеры. (Патент №2242289, RU B04C 5/02 B04C 5/103, 2004).A known design of a hydrocyclone, including a cylindrical conical housing with a tangential inlet and sand nozzles coaxial with the housing, a cover with an axial drain pipe, an annular liner under the cover with tangential channels of various sections, while the tangential channels on the liner are made with one or more symmetrical twin nozzles with sharp corners inclination of their axes between themselves, and between the cylindrical wall to which the tangential inlet pipe adjoins, and the outer cylindrical surface liners perform an annular gap, acting as a pressure chamber. (Patent No. 2242289, RU B04C 5/02 B04C 5/103, 2004).

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является гидроциклон, включающий цилиндроконический корпус со сливным патрубком и входным патрубком, при этом внутри корпуса в верхней и нижней части сливного патрубка жестко закреплены горизонтальные кольцевые диски для разделения потока очищаемой жидкости на внешнюю рабочую зону и внутреннюю застойную зону. (Патент на полезную модель RU №136367, B04C 5/103 B04C 5/107, 2014).The closest technical solution for the totality of features to the claimed object and adopted as a prototype is a hydrocyclone comprising a cylinder-conical housing with a drain pipe and an inlet pipe, while horizontal ring disks are rigidly fixed inside the housing in the upper and lower parts of the drain pipe to separate the flow of the liquid being cleaned to the external working area and internal stagnant zone. (Utility Model Patent RU No. 136367, B04C 5/103 B04C 5/107, 2014).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся высокое гидравлическое сопротивление вследствие сил вязкого трения очищаемой жидкости, особенно при очистке высоковязких неньютоновских жидкостей.The reasons that impede the achievement of a given technical result include high hydraulic resistance due to viscous friction of the liquid being cleaned, especially when cleaning high-viscosity non-Newtonian liquids.

Целью предлагаемой конструкции гидроциклона является создание газовой прослойки между потоком жидкости в кольцевом канале и сливным патрубком.The purpose of the proposed design of the hydrocyclone is to create a gas layer between the fluid flow in the annular channel and the drain pipe.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является снижение гидравлического сопротивления потоку жидкости при высоких показателях степени улавливания.The technical result of the proposed utility model is to reduce hydraulic resistance to fluid flow at high rates of capture.

Поставленный технический результат достигается тем, что в гидроциклоне, включающем цилиндроконический корпус со сливным патрубком, в нижней части которого жестко закреплен горизонтальный кольцевой диск, и входным патрубком, причем на горизонтальном кольцевом диске, осесимметрично со сливным патрубком, установлен цилиндр с пористой боковой поверхностью с образованием газовой камеры, в верхней части которой расположен патрубок для подачи газа, при этом отношение диаметров цилиндра и сливного патрубка составляет D/d=1.02-1.1, где D - диаметр пористого цилиндра, d - диаметр выходного патрубка.The technical result is achieved by the fact that in a hydrocyclone comprising a cylinder-conical body with a drain pipe, in the lower part of which a horizontal ring disk is rigidly fixed, and an inlet pipe, and on a horizontal ring disk, axisymmetrically with a drain pipe, a cylinder with a porous side surface is formed to form gas chamber, in the upper part of which there is a pipe for supplying gas, while the ratio of the diameters of the cylinder and the drain pipe is D / d = 1.02-1.1, where D is the diameter porous cylinder, d is the diameter of the outlet pipe.

Установка осесимметрично со сливным патрубком внутри цилиндроконического корпуса гидроциклона цилиндра, с пористой боковой поверхностью, позволяет создавать равномерный слой таза, прилегающий к внешней поверхности сливного патрубка, тем самым снизить гидравлическое сопротивление гидроциклона.The installation is axisymmetric with a drain pipe inside the cylinder-conical body of the cylinder hydrocyclone, with a porous lateral surface, which allows you to create a uniform pelvis layer adjacent to the outer surface of the drain pipe, thereby reducing the hydraulic resistance of the hydrocyclone.

Образование газовой камеры, заключенной между внешней поверхностью сливного патрубка и внутренней поверхностью пористого цилиндра, позволяет равномерно подавать газ сквозь пористый материал цилиндра, что повышает эффект по снижению гидравлического сопротивления.The formation of a gas chamber, enclosed between the outer surface of the drain pipe and the inner surface of the porous cylinder, allows you to evenly supply gas through the porous material of the cylinder, which increases the effect of reducing hydraulic resistance.

Установка в верхней части корпуса патрубка для подачи газа позволяет дозировано подавать газ и регулировать толщину газовой прослойки, прилегающей к внешней пористой поверхности цилиндра.Installation in the upper part of the body of the pipe for gas supply allows metered supply of gas and adjust the thickness of the gas layer adjacent to the outer porous surface of the cylinder.

Схема предлагаемой конструкции гидроциклона представлена на фиг.A diagram of the proposed hydrocyclone design is shown in FIG.

Гидроциклон включает в себя цилиндроконический корпус 1 со сливным патрубком 2, в нижней части которого жестко закреплен горизонтальный кольцевой диск 3, входной патрубок 4. Осесимметрично со сливным патрубком 2 внутри цилиндроконического корпуса 1, на горизонтальном кольцевом диске 3, установлен цилиндр 5 с пористой боковой поверхностью, с образованием газовой камеры 6, в верхней части которой установлен патрубок для подачи газа 7.The hydrocyclone includes a cylinder-conical housing 1 with a drain pipe 2, in the lower part of which a horizontal annular disk 3, an inlet pipe 4 are rigidly fixed. Axially symmetrically with a drain pipe 2 inside the cylinder-conical housing 1, a cylinder 5 with a porous side surface is installed on the horizontal ring disk 3 , with the formation of a gas chamber 6, in the upper part of which is installed a pipe for supplying gas 7.

Гидроциклон работает следующим образом. Поток жидкости, под напором, тангенциально поступает через входной патрубок 4 в кольцевой канал между цилиндроконическим корпусом 1 и цилиндром 5. Вследствие тангенциального ввода жидкости в потоке образуется интенсивное центробежное поле, за счет которого тяжелая фракция (дисперсные частицы) перемещается к периферии, а легкая оттесняется к центру. При совместном действии силы тяжести и центробежной силы, тяжелая фракция поступает в нижнюю часть цилиндроконического корпуса 1, а легкая отводится через сливной патрубок 2. Газ через патрубок 7 поступает дозировано в газовую камеру 6. Из газовой камеры 6, газ через пористую боковую поверхность цилиндра 5 поступает в кольцевой канал, образованный цилиндроконическим корпусом 1 и цилиндром 5, что позволяет создавать газовую прослойку и существенно снизить гидравлическое сопротивление гидроциклона.The hydrocyclone works as follows. The liquid flow, under pressure, tangentially enters through the inlet pipe 4 into the annular channel between the cylindrical conical body 1 and cylinder 5. As a result of the tangential liquid inlet, an intense centrifugal field is formed in the stream, due to which the heavy fraction (dispersed particles) moves to the periphery, and the light one is pushed aside to the center. Under the combined action of gravity and centrifugal force, the heavy fraction enters the lower part of the cylinder-conical housing 1, and the light fraction is discharged through the drain pipe 2. Gas through the pipe 7 is dosed into the gas chamber 6. From the gas chamber 6, the gas through the porous side surface of the cylinder 5 enters the annular channel formed by the cylinder-conical body 1 and the cylinder 5, which allows you to create a gas layer and significantly reduce the hydraulic resistance of the hydrocyclone.

Подача газа через газовую камеру 6 дает возможность регулировать толщину газовой прослойки вокруг пористой боковой поверхности цилиндра 5. Проницаемость материала пористого цилиндра 5 должна быть достаточной для создания равномерной газовой прослойки на его внешней поверхности. Размеры пор цилиндра с пористой боковой поверхностью 5 должны быть таковы, чтобы газ заполнял весь объем капилляров и препятствовал проницаемости жидкости. Компенсация сил вязкого трения, соответственно и снижение гидравлического сопротивления препятствует снижению скорости потока жидкости в кольцевом канале, поддерживает интенсивность центробежного поля, что повышает степень улавливания частиц в гидроциклоне.The gas supply through the gas chamber 6 makes it possible to adjust the thickness of the gas layer around the porous lateral surface of the cylinder 5. The permeability of the material of the porous cylinder 5 should be sufficient to create a uniform gas layer on its outer surface. The pore size of the cylinder with a porous side surface 5 should be such that the gas fills the entire volume of the capillaries and impedes the permeability of the liquid. Compensation of viscous friction forces, respectively, and a decrease in hydraulic resistance prevents a decrease in the fluid flow rate in the annular channel, maintains the intensity of the centrifugal field, which increases the degree of particle capture in the hydrocyclone.

Заданное отношение диаметра выходного патрубка к диаметру пористого цилиндра D/d=1.02-1.1, обеспечивает оптимальный зазор в газовой камере для эффективного газораспределения. При D/d<1.02 затрудняется равномерное распределение газа, при D/d>1.1 дальнейшего снижения гидравлического сопротивления не происходит, но при этом уменьшается рабочий объем гидроциклона.The predetermined ratio of the diameter of the outlet pipe to the diameter of the porous cylinder D / d = 1.02-1.1, provides the optimal clearance in the gas chamber for efficient gas distribution. At D / d <1.02, the uniform distribution of gas is hindered, at D / d> 1.1 there is no further decrease in hydraulic resistance, but the working volume of the hydrocyclone decreases.

Таким образом, предлагаемая конструкция гидроциклона позволяет снизить гидравлическое сопротивление потоку очищаемой жидкости, при высоких показателях степени улавливания частиц.Thus, the proposed design of the hydrocyclone can reduce the hydraulic resistance to the flow of the cleaned liquid, with high rates of particle capture.

Claims

A hydrocyclone comprising a cylinder-conical housing with a drain pipe, in the lower part of which a horizontal annular disk is rigidly fixed, and an inlet pipe, characterized in that a cylinder with a porous lateral surface with a porous lateral surface with the formation of a gas chamber is installed on the horizontal ring disk with a drain pipe, in the upper part of which there is a pipe for supplying gas, while the ratio of the diameters of the cylinder and the drain pipe is D / d = 1.02-1.1, where D is the diameter of the porous cylinder, d is the diameter of the outlet pipe ka.