RU162749U1

RU162749U1 - HYDROCYCLONE

Info

Publication number: RU162749U1
Application number: RU2015155235/05U
Authority: RU
Inventors: Мария Игоревна Ламскова; Андрей Евгеньевич Новиков; Максим Игоревич Филимонов; Вадим Андреевич Моторин
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2016-06-27

Abstract

Гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус, включающий питающий патрубок для тангенциального ввода неоднородной жидкостной системы, песковый и сливной патрубки для отвода продуктов разделения, при этом сливной патрубок в нижней части снабжен фильтрующим элементом, а в верхней части - насыпным фильтром с сорбционной загрузкой, отличающийся тем, что насыпной фильтр содержит две цилиндрические перегородки, расположенные коаксиально и соосно с насыпным фильтром, образующие блоки для сорбционной загрузки, выполненные с образованием последовательного перетока жидкостной системы из блока в блок.A hydrocyclone containing a cylindrical-conical housing, including a supply pipe for tangentially introducing a heterogeneous liquid system, a sand and a drain pipe for removing separation products, the drain pipe having a filter element in the lower part and a sorption loading bulk filter, characterized in that that the bulk filter contains two cylindrical partitions located coaxially and coaxially with the bulk filter, forming blocks for sorption loading, made with the formation m sequential cross-flow fluid system from block to block.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для разделения неоднородных жидкостных систем под действием центробежных сил и может быть использовано в системах водоподготовки, процессах гидромелиорации, химической, нефтехимической, металлургической и других отраслях промышленности.The proposed technical solution relates to devices for separating heterogeneous liquid systems under the action of centrifugal forces and can be used in water treatment systems, irrigation and drainage processes, chemical, petrochemical, metallurgical and other industries.

Известен гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус, включающий питающий патрубок для тангенциального ввода неоднородной жидкостной системы, песковый и сливной патрубки для отвода продуктов разделения, при этом сливной патрубок в нижней части снабжен фильтрующим элементом различной пористости. Наружная поверхность фильтрующего элемента снабжена сплошной ворсистой цилиндрической поверхностью образованной игольчатыми элементами. Сверху в цилиндрическую часть корпуса установлена втулка с симметричными сквозными соплами, расположенными под острыми углами наклона между собой их осей. Между втулкой и цилиндрической частью корпуса образована напорная камера в виде кольцевой полости (патент на п.м. №64102 РФ, МПК В04С 5/12, опубл. 27.06.2007).Known hydrocyclone containing a cylindrical housing, including a supply pipe for tangential input of a heterogeneous liquid system, a sand and drain pipe for removal of separation products, while the drain pipe at the bottom is equipped with a filter element of different porosity. The outer surface of the filter element is provided with a continuous fleecy cylindrical surface formed by needle elements. A sleeve with symmetrical through nozzles located at acute angles of inclination between their axes is mounted on top of the cylindrical part of the housing. Between the sleeve and the cylindrical part of the housing, a pressure chamber is formed in the form of an annular cavity (patent for subway meter No. 64102 of the Russian Federation, IPC V04C 5/12, published on June 27, 2007).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточно высокая эффективность разделения неоднородных жидкостных систем от тонкодисперсных примесей из-за забивания фильтрующего элемента высоковязкими частицами, и невозможность удаления токсичных примесей из-за отсутствия в конструкции аппарата элементов сорбционной очистки.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the insufficiently high efficiency of separation of heterogeneous liquid systems from fine impurities due to clogging of the filter element with highly viscous particles, and the inability to remove toxic impurities due to the absence of sorption cleaning elements in the apparatus design.

Известен гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус, включающий питающий патрубок для тангенциального ввода неоднородной жидкостной системы, песковый и сливной патрубки для отвода продуктов разделения, фильтрующий элемент, выполненный в виде полупроницаемой мембраны и закрепленный в цилиндрической части корпуса, и сборник шлама. Коническая часть корпуса снабжена отбойным устройством, жестко закрепленным на подвижном штоке, и направляющим элементом (патент на п. м. №40015 РФ, МПК В04С 5/22, опубл. 27.08.2004).Known hydrocyclone containing a cylindrical housing, including a supply pipe for the tangential introduction of a heterogeneous liquid system, a sand and drain pipe for removal of separation products, a filter element made in the form of a semi-permeable membrane and fixed in the cylindrical part of the body, and a sludge collector. The conical part of the body is equipped with a fencing device, rigidly mounted on a movable rod, and a guiding element (patent for items m. No. 40015 of the Russian Federation, IPC V04C 5/22, publ. 08/27/2004).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточно высокая эффективность разделения неоднородных жидкостных систем от тонкодисперсных примесей из-за забивания и повреждения микропор мембраны крупнодисперсными частицами, и невозможность удаления токсичных примесей из-за отсутствия в конструкции аппарата элементов сорбционной очистки.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the insufficiently high efficiency of separation of heterogeneous liquid systems from fine impurities due to clogging and damage to membrane micropores by coarse particles, and the impossibility of removing toxic impurities due to the absence of sorption cleaning elements in the apparatus structure.

Известен гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус, включающий питающий патрубок для тангенциального ввода неоднородной жидкостной системы, песковый и сливной патрубки для отвода продуктов разделения, при этом сливной патрубок в нижней части снабжен фильтрующим элементом различной пористости. Наружная поверхность фильтрующего элемента снабжена сплошной ворсистой цилиндрической поверхностью образованной игольчатыми элементами (патент №2180272 РФ, МПК В04С 5/12, В04С 9/00, опубл. 10.03.2002).Known hydrocyclone containing a cylindrical housing, including a supply pipe for tangential input of a heterogeneous liquid system, a sand and drain pipe for removal of separation products, while the drain pipe at the bottom is equipped with a filter element of different porosity. The outer surface of the filter element is provided with a continuous fleecy cylindrical surface formed by needle elements (patent No. 2180272 of the Russian Federation, IPC V04C 5/12, V04C 9/00, publ. 10.03.2002).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточно высокая эффективность разделения неоднородных жидкостных систем от тонкодисперсных примесей из-за закупоривания пор фильтрующего элемента высоковязкими частицами, и невозможность удаления токсичных примесей из-за отсутствия в конструкции аппарата элементов сорбционной очистки.The reasons that impede the achievement of the desired technical result include the insufficiently high efficiency of separation of heterogeneous liquid systems from fine impurities due to clogging of the pores of the filter element with highly viscous particles, and the inability to remove toxic impurities due to the absence of sorption cleaning elements in the apparatus design.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому устройству и принятому за прототип, является гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус, включающий питающий патрубок для тангенциального ввода неоднородной жидкостной системы, песковый и сливной патрубки для отвода продуктов разделения, при этом сливной патрубок в нижней части снабжен фильтрующим элементом, а в верхней части - насыпным фильтром с сорбционной загрузкой. Фильтрующий элемент содержит внутренний и наружный слои сетчатого опорного каркаса, между которыми размещена, по меньшей мере, одна фильтровальная перегородка (патент на п. м. №158008, МПК В04С 5/12, опубл.20.12.2015)The closest technical solution for the totality of features to the claimed device and adopted for the prototype is a hydrocyclone containing a cylindrical housing, including a supply pipe for tangential input of a heterogeneous liquid system, a sand and drain pipe for removal of separation products, while the drain pipe at the bottom is equipped with a filter element, and in the upper part - a bulk filter with sorption loading. The filtering element contains the inner and outer layers of the mesh support frame, between which at least one filter partition is located (patent for p. M. No. 158008, IPC B04C 5/12, publ. 20.12.2015)

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточно высокая эффективность разделения неоднородных жидкостных систем от тонкодисперсных и токсичных примесей из-за короткого фильтрационного пути в насыпном фильтре и отсутствия возможности использования сорбционной загрузки из нескольких сорбентов и/или разного фракционного состава при условии сохранения их слоев.The reasons that impede the achievement of the desired technical result include the insufficiently high efficiency of separation of heterogeneous liquid systems from finely dispersed and toxic impurities due to the short filtration path in the bulk filter and the inability to use sorption media from several sorbents and / or different fractional composition, provided that they are preserved layers.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является увеличение фильтрационного пути в насыпном фильтре и функциональная возможность использования сорбционной загрузки из нескольких сорбентов и/или разного фракционного состава.The task to which the proposed technical solution is directed is to increase the filtration path in the bulk filter and the functionality of using the sorption charge from several sorbents and / or different fractional composition.

Результатом предлагаемого технического решения является повышение эффективности разделения неоднородных жидкостных систем от тонкодисперсных и токсичных примесей.The result of the proposed technical solution is to increase the efficiency of the separation of heterogeneous liquid systems from fine and toxic impurities.

Поставленный технический результат достигается тем, что гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус, включающий питающий патрубок для тангенциального ввода неоднородной жидкостной системы, песковый и сливной патрубки для отвода продуктов разделения, при этом сливной патрубок в нижней части снабжен фильтрующим элементом, а в верхней части - насыпным фильтром с сорбционной загрузкой, согласно полезной модели насыпной фильтр содержит две цилиндрические перегородки расположенные коаксиально, и соосно с насыпным фильтром, образующие блоки для сорбционной загрузки, выполненные с образованием последовательного перетока жидкостной системы из блока в блок.The technical result is achieved in that the hydrocyclone containing a cylindrical conical housing, including a supply pipe for tangentially introducing a heterogeneous liquid system, a sand and drain pipe for removal of separation products, while the drain pipe is equipped with a filter element in the lower part and a bulk filter in the upper part with sorption loading, according to a utility model, the bulk filter contains two cylindrical partitions located coaxially, and coaxially with the bulk filter, forming s sorptive blocks for loading, adapted to form a serial flow of the fluid system from block to block.

Оснащение насыпного фильтра цилиндрическими перегородками, расположенными коаксиально, и соосно с насыпным фильтром, образующими блоки для сорбционной загрузки, способствует повышению эффективности разделения неоднородных жидкостных систем за счет функциональной возможности использования сорбционной загрузки из нескольких сорбентов и/или разного фракционного состава. Причем конструкция насыпного фильтра, оснащенного цилиндрическими перегородками, исключает смешивание сорбентов и/или их фракций.Equipping the bulk filter with coaxial cylindrical baffles and coaxially with the bulk filter, forming blocks for sorption loading, improves the efficiency of separation of heterogeneous liquid systems due to the functionality of using sorption loading of several sorbents and / or different fractional composition. Moreover, the design of a bulk filter equipped with cylindrical partitions eliminates the mixing of sorbents and / or their fractions.

В зависимости от вида и концентраций токсичных примесей (тяжелых металлов, радионуклидов, органических и прочих веществ) в предлагаемом техническом решение возможны, например, варианты сорбционной загрузки:Depending on the type and concentration of toxic impurities (heavy metals, radionuclides, organic and other substances) in the proposed technical solution, for example, sorption loading options are possible:

1) сорбент с одинаковым фракционным составом;1) sorbent with the same fractional composition;

2) сорбент с различным фракционным составом;2) sorbent with various fractional composition;

3) разные сорбенты с одинаковым фракционным составом;3) different sorbents with the same fractional composition;

4) разные сорбенты с различным фракционным составом.4) different sorbents with different fractional composition.

Выбор сорбентов определяется их селективностью, способностью к регенерации, физико-механическими и фильтрационными свойствами, а также обменной емкостью.The choice of sorbents is determined by their selectivity, ability to regenerate, physico-mechanical and filtration properties, as well as exchange capacity.

При использовании сорбентов с разным фракционным составом загрузка в блоки производится в последовательности от большего диаметра частиц к меньшему диаметру, что предусмотрено конструкцией насыпного фильтра. Этим достигается более эффективное использование сорбента: первый блок выполняет очистку от тонкодисперсных примесей, не уловленных фильтрующим элементом, а последующие блоки удаляют токсичные примеси различного состава и концентраций за счет более развитой удельной поверхности.When using sorbents with different fractional composition, loading into blocks is carried out in sequence from a larger particle diameter to a smaller diameter, which is provided for by the bulk filter design. This achieves a more efficient use of the sorbent: the first block purifies fine impurities not captured by the filter element, and the subsequent blocks remove toxic impurities of various compositions and concentrations due to a more developed specific surface area.

Выполнение блоков с образованием последовательного перетока жидкостной системы из блока в блок способствует повышению эффективности разделения неоднородных жидкостных систем за счет увеличения фильтрационного пути в насыпном фильтре.The implementation of the blocks with the formation of a sequential flow of the liquid system from block to block helps to increase the efficiency of separation of heterogeneous liquid systems by increasing the filtration path in the bulk filter.

Количество цилиндрических перегородок определяется такими показателями, как гидравлическое сопротивление, длина фильтрационного пути и режим движения разделяемой неоднородной жидкостной системы.The number of cylindrical partitions is determined by such indicators as hydraulic resistance, length of the filtration path and the mode of movement of the shared heterogeneous liquid system.

Из опыта эксплуатации аппаратов для разделения неоднородных жидкостных систем, работающих под высоким давлением, установлено, что при установке двух цилиндрических перегородок в насыпном фильтре достигается оптимальная длина фильтрационного пути, при этом гидравлическое сопротивление возрастает незначительно, а надежность работы аппарата сохраняется.From the experience of operating apparatuses for separating heterogeneous liquid systems operating under high pressure, it was found that when two cylindrical baffles are installed in the bulk filter, the optimal filtration path length is achieved, while the hydraulic resistance increases slightly, and the reliability of the apparatus remains.

Гидроциклон поясняется чертежами: фиг. 1 - общий вид гидроциклона; фиг. 2 - общий вид насыпного фильтра; фиг.3 - схема движения жидкостной системы в насыпном фильтре.The hydrocyclone is illustrated by drawings: FIG. 1 is a general view of a hydrocyclone; FIG. 2 - general view of the bulk filter; figure 3 is a diagram of the movement of the liquid system in the bulk filter.

Гидроциклон содержит цилиндроконический корпус 1, который включает питающий патрубок 2 для тангенциального ввода неоднородной жидкостной системы, песковый 3 и сливной 4 патрубки для отвода продуктов разделения, фильтрующий элемент 5, насыпной фильтр с сорбционной загрузкой 6, цилиндрические перегородки 7 и 8, блоки 9, 10 и 11, образованные цилиндрическими перегородками 7 и 8.The hydrocyclone contains a cylinder-conical housing 1, which includes a supply pipe 2 for the tangential introduction of a heterogeneous liquid system, a sand 3 and a drain 4 pipe for removal of separation products, a filter element 5, a bulk filter with sorption loading 6, cylindrical partitions 7 and 8, blocks 9, 10 and 11 formed by cylindrical partitions 7 and 8.

Гидроциклон работает следующим образом: неоднородная жидкостная система под избыточным давлением поступает в цилиндроконический корпус 1 через тангенциально расположенный питающий патрубок 2. Поток закручивается и по нисходящей внешней траектории движется к вершине конической части корпуса, при этом возникают центробежные силы, значительно превышающие силу тяжести. Здесь тяжелая фаза отводится через песковый патрубок 3, а поток изменяет направление своего движения в противоположную сторону, т.е. начинает двигаться по закрученной восходящей внутренней траектории.The hydrocyclone works as follows: an inhomogeneous liquid system enters the cylinder conical housing 1 under pressure through a tangentially located supply pipe 2. The flow swirls and moves along a descending external trajectory to the top of the conical part of the housing, with centrifugal forces significantly exceeding gravity. Here, the heavy phase is discharged through the sand pipe 3, and the flow changes its direction of motion in the opposite direction, i.e. begins to move along a swirling upward trajectory.

Во время работы гидроциклона через песковый патрубок 3 подсасывается воздух, который вместе с газом, выделившимся из жидкостной системы, образуют вдоль оси аппарата воздушный столб (зону разряжения), который ограничивает восходящий поток с внутренней стороны.During the operation of the hydrocyclone, air is sucked in through the sand pipe 3, which, together with the gas released from the liquid system, form an air column (rarefaction zone) along the apparatus axis, which limits the upward flow from the inside.

Восходящий поток, в котором сконцентрированы тонкодисперсные и токсичные примеси, достигнув фильтрующего элемента 5, смонтированного в нижней части сливного патрубка 4, проходит через его боковые поверхности, при этом происходит очищение от тонкодисперсных примесей.The upward flow, in which finely dispersed and toxic impurities are concentrated, having reached the filter element 5 mounted in the lower part of the drain pipe 4, passes through its side surfaces, while the fine impurities are purified.

Затем поток поступает в цилиндрические блоки 9, 10 и 11 насыпного фильтра 6, смонтированного в верхней части сливного патрубка 4, где при последовательном движении потока из блока в блок происходит очищение от токсичных примесей. Поток сначала движется по восходящей траектории в блоке 9, переливаясь через верхнюю кромку цилиндрической перегородки 7, поток далее попадает в цилиндрический блок 10, где движется уже по нисходящей траектории. Достигнув нижней кромки цилиндрической перегородки 8, поток снова приобретает восходящую траекторию движения. Здесь осветленная фаза отводится из сливного патрубка 4.Then, the flow enters the cylindrical blocks 9, 10 and 11 of the bulk filter 6 mounted in the upper part of the drain pipe 4, where during the sequential movement of the flow from block to block, toxic impurities are cleaned. The flow first moves along an ascending path in block 9, overflowing through the upper edge of the cylindrical partition 7, the flow then enters the cylindrical block 10, where it is moving along a downward path. Having reached the lower edge of the cylindrical partition 8, the flow again acquires an upward trajectory. Here, the clarified phase is discharged from the drain pipe 4.

Таким образом, повышение эффективности разделения неоднородных жидкостных систем от тонкодисперсных и токсичных примесей достигается за счет снабжения насыпного фильтра двумя цилиндрическими перегородками расположенных коаксиально, и соосно с насыпным фильтром, образующих блоки для сорбционной загрузки, выполненных с образованием последовательного перетока жидкостной системы из блока в блок.Thus, an increase in the efficiency of separation of inhomogeneous liquid systems from fine and toxic impurities is achieved by supplying the bulk filter with two cylindrical baffles located coaxially and coaxially with the bulk filter, forming blocks for sorption loading, made with the formation of a sequential flow of the liquid system from block to block.

Данное техническое решение позволяет увеличить фильтрационный путь в насыпном фильтре и делает возможным использование сорбционной загрузки из нескольких сорбентов и/или разного фракционного состава в зависимости от вида и концентраций токсичных примесей (тяжелых металлов, радионуклидов, органических и прочих веществ).This technical solution allows to increase the filtration path in the bulk filter and makes it possible to use a sorption charge of several sorbents and / or different fractional composition depending on the type and concentration of toxic impurities (heavy metals, radionuclides, organic and other substances).

Claims

A hydrocyclone containing a cylindrical-conical housing, including a supply pipe for tangentially introducing a heterogeneous liquid system, a sand and a drain pipe for removing separation products, the drain pipe having a filter element in the lower part and a sorption loading bulk filter, characterized in that that the bulk filter contains two cylindrical partitions located coaxially and coaxially with the bulk filter, forming blocks for sorption loading, made with the formation m sequential cross-flow fluid system from block to block.