RU158008U1 - Гидроциклон - Google Patents

Abstract

1. Гидроциклон, содержащий тангенциальный ввод, сливной патрубок для вывода лёгкого продукта с фильтрующим элементом и разгрузочный штуцер вывода тяжёлого продукта, отличающийся тем, что сливной патрубок гидроциклона в верхней части снабжён насыпным сорбционным фильтром с цеолитовой загрузкой, а фильтрующий элемент содержит внутренний и наружный слои в виде сетчатого опорного каркаса, между которыми размещена, по меньшей мере, одна фильтровальная перегородка.2. Гидроциклон по п. 1, отличающийся тем, что опорный каркас выполнен из стекловолокон, обработанных эпоксидным компаундом.3. Гидроциклон по п. 1, отличающийся тем, что фильтровальная перегородка выполнена в виде сетки из гладких полимерных мононитей.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для разделения неоднородных жидких сред под действием центробежных сил и может быть использовано в системах водоподготовки, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известен гидроциклон, включающий цилиндроконический корпус с входным и сливным патрубками. В нижней части сливного патрубка жестко закреплен горизонтальный кольцевой диск, на котором осесимметрично со сливным патрубком установлен цилиндр с пористой боковой поверхностью с образованием газовой камеры, в верхней части которой расположен патрубок для подачи газа. Отношение диаметров цилиндра и сливного патрубка составляет D/d=1,02-1,1, где D - диаметр пористого цилиндра, d - диаметр выходного патрубка (патент на п.м. №145044 B04C 5/107).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится низкая эффективность разделения неоднородных систем от мелкодисперсных и токсичных примесей из-за отсутствия в конструкции аппарата фильтрующих элементов тонкой очистки.

Известен гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус, тангенциальный ввод, сливной патрубок для вывода легкого продукта с фильтрующим элементом различной пористости, а также разгрузочный штуцер вывода тяжелого продукта. Наружная поверхность фильтрующего элемента снабжена сплошной ворсистой цилиндрической поверхностью, образованной игольчатыми элементами, сверху в цилиндрическую часть корпуса установлена втулка, снабженная симметричными сквозными соплами. Сопла расположены под острыми углами наклона между собой их осей, при этом между втулкой и цилиндрической частью корпуса, к которой присоединен тангенциальный ввод, образована напорная камера в виде кольцевой полости (патент на п.м. №64102 B04C 5/12).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточно высокая эффективность разделения неоднородных систем от мелкодисперсных примесей из-за забивания фильтрующего элемента высоковязкими частицами, и как следствие, уменьшения пропускной способности и невозможность удаления токсичных примесей из-за отсутствия в конструкции аппарата элементов сорбционной очистки.

Известен гидроциклон, содержащий корпус, тангенциальный вход, патрубки отвода легкой и тяжелой фракций, фильтрующий элемент, а также сборник шлама. Нижняя часть корпуса снабжена отбойным устройством, жестко закрепленным на подвижном штоке, и направляющим элементом. Фильтрующий элемент выполнен в виде полупроницаемой мембраны, закрепленной в верхней части корпуса (патент на п.м. №40015 B04C 5/22).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточно высокая эффективность разделения неоднородных систем от мелкодисперсных и токсичных примесей из-за забивания и повреждения крупнодисперсными частицами, находящимися в фильтруемой водной суспензии, микропор мембраны, которая конструктивно занимает большую часть объема цилиндрической части гидроциклона, где происходит напорный ввод неоднородной системы.

Известен сорбционный фильтр, содержащий корпус с размещенными в нем между двумя сетками послойно с чередованием крупной и мелкой фракции сорбентом на основе цеолита, патрубки для подвода и отвода очищаемой жидкости. Сорбент размещен в корпусе фильтра относительно патрубка для подвода жидкости в следующей последовательности: первый слой загружен фракцией 3-4 мм на 1/3 от общего объема; второй слой - 1,5-2 мм на 1/6 от общего объема; третий слой - 0,5-1 мм на 1/6 от общего объема; четвертый слой - 3-4 мм на 1/3 от общего объема (патент на п.м. №15174 B01D 24/00).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточно высокая эффективность разделения неоднородных систем от мелкодисперсных и токсичных примесей из-за необходимости дополнительной грубой очистки жидкой дисперсной системы до сорбционного фильтра, отсутствие которой приводит к забиваемости слоев сорбента, снижению пропускной способности.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому устройству и принятому за прототип, является гидроциклон, содержащий тангенциальный ввод, сливной патрубок для вывода легкого продукта и разгрузочный штуцер вывода тяжелого продукта, при этом сливной патрубок гидроциклона снабжен фильтрующим элементом различной пористости, наружная поверхность которого снабжена сплошной ворсистой цилиндрической поверхностью, образованной игольчатыми элементами (патент РФ №2180272, B04C 5/12, B04C 9/00).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточно высокая эффективность разделения неоднородных систем от мелкодисперсных примесей из-за закупоривания пор фильтрующего элемента высоковязкими частицами, и как следствие, уменьшения пропускной способности и невозможность удаления токсичных примесей из-за отсутствия в конструкции аппарата элементов сорбционной очистки.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности разделения неоднородных систем от мелкодисперсных и токсичных примесей.

Поставленный технический результат достигается тем, что гидроциклон, содержащий тангенциальный ввод, сливной патрубок для вывода легкого продукта с фильтрующим элементом и разгрузочный штуцер вывода тяжелого продукта, причем сливной патрубок гидроциклона в верхней части снабжен насыпным сорбционным фильтром с цеолитовой загрузкой, а фильтрующий элемент содержит внутренний и наружный слои сетчатого опорного каркаса, между которыми размещена, по меньшей мере, одна фильтровальная перегородка.

Причем опорный каркас выполнен из стекловолокон, обработанных эпоксидным компаундом.

Причем фильтровальная перегородка выполнена в виде сетки из гладких полимерных мононитей.

Оснащение гидроциклона сорбционным фильтром с цеолитовой загрузкой, установленным в верхней части сливного патрубка, способствует повышению эффективности разделения неоднородных систем за счет дополнительной очистки осветленной среды от мелкодисперсных и токсичных примесей: тяжелых металлов, радионуклидов, органических веществ и прочее. Выбор цеолита в качестве фильтрующей загрузки обусловлен тем, что этот природный материал не токсичен и обладает широким спектром свойств, в частности:

1) высокой термо- (до 600°C) и кислотоустойчивостью без видимых следов разрушения;

2) способностью к ионообмену и регенерации;

4) высокими фильтрующими характеристиками и осветлительной способностью, сохраняющимися в процессе его длительной эксплуатации.

Благодаря своим свойствам цеолиты могут применяться без ограничений во всех областях народного хозяйства и промышленности.

В таблице приведены данные по показателям эффективности цеолитовой загрузки, используемой для очистки воды, в сравнении с традиционными способами (Независимый экологический портал [Электронный ресурс]. Цеолиты: свойства и области применения. Режим доступа: http://info-ecology.ru).

Объем цеолитовой загрузки фильтра определяется такими показателями, как содержание примесей в исходной суспензии и требуемой степени их извлечения. Поскольку цеолитосодержащая руда различных месторождений имеет цеолит различных форм и находится в разном соотношении с сопутствующими минералами, адсорбционная емкость и насыпная плотность загрузки также может варьироваться (насыпная плотность цеолита находится в пределах от 600 до 900 кг/м³, в некоторых случаях достигает 1000 кг/м³).

Использование фильтрующего элемента, содержащего внутренний и наружный слои в виде сетчатого опорного каркаса, между которыми размещена, по меньшей мере, одна фильтровальная перегородка, также способствует повышению эффективности разделения неоднородных систем из-за высокой эффективности процесса многослойного фильтрования.

Выполнение опорного каркаса из стекловолокон, обработанных эпоксидным компаундом, в максимальной степени противодействует налипанию (адгезии) микрочастиц на фильтрующем элементе.

Фильтровальные перегородки, выполненные в виде сетки из гладких полимерных мононитей, обладают высокой задерживающей способностью, незначительным гидравлическим сопротивлением, способны сохранять проницаемость при многократном фильтровании, что в совокупности способствует повышению эффективности разделения неоднородных систем, в том числе от мелкодисперсных и токсичных примесей.

На чертежах, на фиг. 1 изображен общий вид гидроциклона; на фиг. 2 - общий вид фильтрующего элемента.

Конструкция включает в себя гидроциклон, состоящий из цилиндрической 1 и конической 2 частей, тангенциальный ввод 3, сливной патрубок 4 для вывода легкого продукта, разгрузочный штуцер 5 вывода тяжелого продукта, фильтрующий элемент 6, насыпной сорбционный фильтр 7 с цеолитовой загрузкой.

Фильтрующий элемент 6 состоит из внутреннего 8 и наружного 9 слоев в виде сетчатого опорного каркаса, между которыми размещена, по меньшей мере, одна фильтровальная перегородка 10.

Опорный каркас может быть выполнен из стекловолокон, обработанных эпоксидным компаундом.

Фильтровальная перегородка может быть выполнена в виде сетки из гладких полимерных мононитей.

Гидроциклон работает следующим образом: суспензия поступает по тангенциальному вводу 3 в цилиндрическую часть 1 гидроциклона. Поток в гидроциклоне закручивается, тяжелые фракции, ударяясь о стенки, по конической части 2 гидроциклона опускаются вниз и через разгрузочный штуцер 5 удаляются из аппарата. Легкая фракция, проходя через боковые поверхности фильтрующего элемента 6 сливного патрубка 4, очищается от взвешенных веществ. Затем проходит сорбционный фильтр 7, где происходит дополнительная очистка от тяжелых металлов, радионуклидов, органических и иных токсичных примесей. Осветленная фракция отводится через сливной патрубок для вывода легкого продукта 4.

Данная конструкция имеет ряд преимуществ по сравнению с уже известными устройствами:

- композитный материал обладает высокой коррозионной стойкостью и прочностью, благодаря чему увеличивается срок эксплуатации фильтрующего элемента 6;

- сетчатый опорный каркас обеспечивает большую пропускную способность по сравнению с любым типом перфорации и конструкционную упругость, свойственную спиралеобразным структурам; кроме того, такая структура в максимальной степени противодействует налипанию микрочастиц на фильтрующем элементе 6;

- волокна фильтровальной перегородки 10 изготовлены из прочных и гладких полиэтиленовых мононитей, обладающих высокой задерживающей способностью, незначительным гидравлическим сопротивлением, способных сохранять проницаемость при многократном фильтровании;

- удельный вес стеклопластика в 3,5 раза меньше, чем металла, что уменьшает вес всего аппарата в целом;

- возможность клеевого соединения стеклопластиковых труб с металлом (коэффициенты температурного расширения металла и стеклопластика практически одинаковы);

- фильтровальные перегородки 10 устанавливаются с учетом требований к эффективности разделения суспензии;

- многослойная конструкция - опорный каркас, изготовленный из стекловолокон, обработанных эпоксидным компаундом и уложенных с образованием ячеек и размещенная между слоями фильтровальная перегородка 10 в виде сетки из гладких мононитей - обеспечивает высокую эффективность удаления из суспензии мелкодисперсных частиц.

Таким образом, повышение эффективности разделения неоднородных систем от мелкодисперсных и токсичных примесей достигается путем применения фильтрующего элемента 6, состоящего из внутреннего 8 и наружного 9 слоев в виде сетчатого опорного каркаса, между которыми размещена, по меньшей мере, одна фильтровальная перегородка 10, и проведения дополнительной очистки жидкости насыпным сорбционным фильтром 7 с цеолитовой загрузкой.

Claims (3)

1. Гидроциклон, содержащий тангенциальный ввод, сливной патрубок для вывода лёгкого продукта с фильтрующим элементом и разгрузочный штуцер вывода тяжёлого продукта, отличающийся тем, что сливной патрубок гидроциклона в верхней части снабжён насыпным сорбционным фильтром с цеолитовой загрузкой, а фильтрующий элемент содержит внутренний и наружный слои в виде сетчатого опорного каркаса, между которыми размещена, по меньшей мере, одна фильтровальная перегородка.

2. Гидроциклон по п. 1, отличающийся тем, что опорный каркас выполнен из стекловолокон, обработанных эпоксидным компаундом.

3. Гидроциклон по п. 1, отличающийся тем, что фильтровальная перегородка выполнена в виде сетки из гладких полимерных мононитей.

Images