RU2047387C1

RU2047387C1 - Electrohydraulic cyclone

Info

Publication number: RU2047387C1
Authority: RU
Inventors: Равлен Мазгарович Ишмаков
Original assignee: Равлен Мазгарович Ишмаков
Priority date: 1992-10-01
Filing date: 1992-10-01
Publication date: 1995-11-10

Abstract

FIELD: liquid material separation. SUBSTANCE: device has cylindric casing with conic lower part set at an angle of 15 deg and having cylindric portion height equal to 4.8 times the diameter, branch-pipe for tangentially supplying liquid to be cleared inclined at an angle of 13 deg and outlet branch-pipe. Sixteen conic electrodes are additionally mounted on cylindric dielectric electrode holder tangentially at an angle of 15 deg. Electrodes keep 2/3 of cylindric portion height of the device and are 5-7 mm distant from the casing. The holder with electrodes is also fixed on dielectric cover having holes for discharge sleeve and electrode terminals for supplying high voltage from ignition system. The discharge sleeve is mounted on the cover and is movable up and down. EFFECT: enhanced effectiveness in separating fractions of nonhomogeneous liquids. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для разделения фракций неоднородных жидкостей или очистки непроводящих жидкостей от механических примесей, воды и кислых продуктов. The invention relates to devices for separating fractions of heterogeneous liquids or purification of non-conductive liquids from solids, water and acidic products.

Известно устройство для разделения сыпучих материалов, состоящих из неподвижного диэлектрического корпуса с крышкой, внутри которого установлены три электрода, разнесенные на 120^о относительно друг друга и соединенные с тремя фазами источника переменного тока, и четвертый электрод, соединенный с нулевой точкой [1] Эти неподвижные электроды создают вращающееся электрическое поле, разделяющее сыпучие материалы.A device for the separation of bulk materials consisting of a fixed dielectric housing with a lid, inside which three electrodes mounted spaced at ¹²⁰ ° relative to each other and connected to three-phase AC power, and a fourth electrode connected to the zero point [1] These stationary electrodes create a rotating electric field that separates bulk materials.

Такое устройство может быть использовано также и для очистки диэлектрических жидкостей. Such a device can also be used for cleaning dielectric liquids.

Недостатком известного устройства при его использовании для очистки диэлектрических жидкостей является то, что вращение последней производится в переменном электрическом поле, которое не вызывает электростатического осаждения, т. е. очистка будет производиться только под действием центробежных сил, что в значительной степени снижает эффективность удаления загрязнений. Кроме того, загрязнения, осаждаясь на поверхности электродов, постепенно понижают напряженность электрического поля и уменьшают скорость вращения жидкости и соответственно эффективность задержания примесных частиц; при этом эксплуатация этого устройства усложняется, так как очистка поверхности корпуса от загрязнений может производиться только вручную. A disadvantage of the known device when it is used for cleaning dielectric liquids is that the rotation of the latter is carried out in an alternating electric field, which does not cause electrostatic deposition, i.e., cleaning will be carried out only under the action of centrifugal forces, which greatly reduces the efficiency of removing contaminants. In addition, pollution, deposited on the surface of the electrodes, gradually reduce the electric field and reduce the rotation speed of the liquid and, accordingly, the efficiency of the retention of impurity particles; while the operation of this device is complicated, since the cleaning of the surface of the housing from contamination can only be done manually.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электроцентробежный очиститель жидкости [2] состоящий из диэлектрического корпуса с пластичными электродами с заостренными краями под углом 75-85^о относительно внутренней поверхности корпуса, попарно присоединенные к разноименным полюсам источника постоянного тока. Корпус снабжен соединенным с крышкой съемным, открытым снизу цилиндром с прорезями, прилегающим к внутренней боковой поверхности корпуса, а днище корпуса выполнено в форме усеченного корпуса.The closest to the proposed invention in technical essence and the achieved result is an electrocentrifugal liquid cleaner [2] consisting of a dielectric housing with plastic electrodes with pointed edges at an angle of 75-85 ^{about the} inner surface of the housing, pairwise connected to the opposite poles of the DC source. The casing is equipped with a removable cylinder open from the bottom with slots adjacent to the lid and adjacent to the inner side surface of the casing, and the bottom of the casing is made in the form of a truncated casing.

Электроцентробежный очиститель жидкости работает следующим образом. Electrocentrifugal liquid cleaner operates as follows.

В полость корпуса через верхний патрубок подается под давлением исходный продукт до полного заполнения, после чего включается высоковольтный источник тока. Под давлением неоднородного электрического поля, возникающим между электродами, создается направленное вращательное движение жидкости, скорость которого возрастает пропорционально квадрату напряжения. Так как механические примеси, содержащиеся в исходной жидкости, отличаются от последней по плотности и электрическим свойствам, то под действием центробежной силы и постоянного электрического поля они перемещаются в радиальном направлении к боковой поверхности корпуса. В кольцевом поясе механические примеси выпадают и затем удаляются, а очищенная жидкость выводится через нижний центральный патрубок. Очиститель может работать как периодически, так и непрерывно. При непрерывной работе должно быть обеспечено установившееся движение очищаемой жидкости. При эксплуатации данного очистителя периодически производится промывка боковой поверхности путем разъема его составных частей, что является большим неудобством в эксплуатации. Кроме того, в таких очистителях возможен значительный унос отдельных примесей совместно с очищаемой жидкостью. The source product is supplied under pressure to the cavity of the housing through the upper nozzle until it is completely filled, after which a high-voltage current source is turned on. Under the pressure of an inhomogeneous electric field arising between the electrodes, a directed rotational motion of the fluid is created, the speed of which increases in proportion to the square of the voltage. Since the mechanical impurities contained in the initial liquid differ from the latter in density and electrical properties, under the action of centrifugal force and a constant electric field they move radially to the side surface of the housing. In the annular belt, mechanical impurities precipitate and then are removed, and the purified liquid is discharged through the lower central pipe. The cleaner can work both periodically and continuously. During continuous operation, the steady movement of the liquid being cleaned must be ensured. During operation of this cleaner, the side surface is periodically flushed by connecting its components, which is a great inconvenience in operation. In addition, in such cleaners, significant entrainment of individual impurities is possible together with the liquid being cleaned.

Цель изобретения интенсификация степени очистки жидкости, увеличения надежности его работы и простоты в эксплуатации. The purpose of the invention is the intensification of the degree of purification of the liquid, increasing the reliability of its operation and ease of operation.

Цель достигается тем, что внутри цилиндрического металлического корпуса установлены пластинчатые электроды с заостренными краями под углом 15^о относительно внутренней поверхности корпуса, на которые поочередно подается в определенном порядке сильный положительный потенциал с различной частотой, а цилиндрический корпус имеет отрицательный заряд. Электроды расположены от цилиндрического корпуса (электрода) на расстоянии 5-7 мм. Нижняя часть корпуса выполнена в виде конуса под углом 15^о.The object is achieved in that the inside of the cylindrical metal casing mounted plate electrodes with sharpened edges at an angle of ^about 15 relative to the inner surface of the housing, which in turn is fed in a certain order strong positive potential with different frequency, and the cylindrical body has a negative charge. The electrodes are located from the cylindrical body (electrode) at a distance of 5-7 mm. The lower part of the body is made in the form of a cone at an angle of 15 ^about .

На фиг. 1 представлен электрогидроциклон, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А (фиг.1). In FIG. 1 shows an electrohydrocyclone, a longitudinal section; figure 2 section aa (figure 1).

Он имеет цилиндрический корпус 1 диаметром 103 мм, нижняя часть 9 которого выполнена с углом конусности 15^о. Высота цилиндрической части равна 4,8 диаметра, на диэлектрическом цилиндрическом держателе 4 закреплены с заостренными краями под углом 15^о относительно внутренней поверхности пластинчатые электроды 2, которые занимают 2/3 высоты цилиндрической части электрогидроциклона и расположены на расстоянии 5-7 мм от корпуса. Держатель 4 с электродами 2 закреплен на диэлектрической крышке 3 с отверстиями в центре для сливного патрубка 6 и по периферии для электродных контактов 5 для подачи высокого напряжения; отрицательным заземленным электродом является корпус 1.It has a cylindrical body 1 with a diameter of 103 mm, the lower part 9 of which is made with a taper angle of 15 ^about . The height of the cylindrical portion is 4.8 the diameter on the dielectric cylindrical holder 4 are fixed with the sharpened edges at an angle of ^about 15 relative to the inner surface of the plate-like electrodes 2, which occupy 2/3 of the height of the cylindrical part elektrogidrotsiklona and arranged at a distance of 5-7 mm from the casing. The holder 4 with the electrodes 2 is mounted on the dielectric cover 3 with holes in the center for the drain pipe 6 and on the periphery for the electrode contacts 5 for supplying high voltage; negative grounded electrode is the housing 1.

Сливной патрубок 6 размещен на крышке 3 таким образом, что имеет возможность перемещаться "вверх-вниз". Ввод очищаемой жидкости осуществляется через патрубок 7, тангенциально к цилиндрической части под углом 13^о, а вывод загрязнений производится через выходной патрубок 8. Относительное соотношение диаметра сливного патрубка и нижнего выходного патрубка 8 составляет 1,5.The drain pipe 6 is placed on the cover 3 in such a way that it can move up and down. The input of the liquid to be cleaned is carried out through the pipe 7, tangentially to the cylindrical part at an angle of 13 ^about , and the pollution is removed through the output pipe 8. The relative ratio of the diameter of the drain pipe and the lower output pipe 8 is 1.5.

Выбор межэлектродного расстояния 5-7 мм объясняется тем, что указанное расстояние обеспечивает электрический пробой непроводящей жидкости и, как следствие, коагуляции мельчайших частичек воды и вольтализации непредельных углеводородов. The choice of the interelectrode distance of 5-7 mm is explained by the fact that this distance provides an electrical breakdown of a non-conductive liquid and, as a result, coagulation of the smallest particles of water and the voltalization of unsaturated hydrocarbons.

Интенсификация процесса очистки нефтепродуктов от механических примесей, воды и кислых продуктов в предлагаемом изобретении достигается оптимальным соотношением размеров элементов конструкции электрогидроциклона, что обеспечивает строго установившееся движение очищаемой жидкости. И, кроме того, возможностью подачи регулируемой частоты высокого напряжения на электроды, а также возможностью регулирования входного отверстия сливного патрубка, что соответствует критерию "Новизна". The intensification of the process of purification of petroleum products from mechanical impurities, water and acidic products in the present invention is achieved by the optimal ratio of the size of the structural elements of the electro-hydrocyclone, which provides a strictly established movement of the cleaned liquid. And, in addition, the ability to supply an adjustable frequency of high voltage to the electrodes, as well as the ability to control the inlet of the drain pipe, which meets the criterion of "Novelty."

Указанные отличительные признаки технического решения заявляемого изобретения позволяют признать "существенные отличия". These distinctive features of the technical solution of the claimed invention allow us to recognize "significant differences".

Электрогидроциклон работает следующим образом. Очищаемая жидкость поступает под давлением во входной патрубок 7. Последний расположен относительно камеры таким образом, что поток жидкости направляется по касательной к сечению корпуса в плоскости входного отверстия, благодаря чему он приобретает вращательное движение. Под действием центробежных сил и электрического поля механические частицы или капельки воды, обладающие большим удельным весом и различными диэлектрическими свойствами, в отличие от очищаемой жидкости, отбрасываются на стенки корпуса 1; теряя скорость частицы скользят по ним вниз по спиральной траектории. Попадая в корпусную часть 9, они осаждаются и выводятся через нижний выходной патрубок 8, а очищаемая жидкость отжимается к центру электрогидроциклона и выбрасывается через сливной патрубок 6. Electrohydroclone works as follows. The liquid to be cleaned flows under pressure into the inlet pipe 7. The latter is located relative to the chamber in such a way that the fluid flow is directed tangentially to the body cross section in the plane of the inlet, so that it acquires a rotational movement. Under the action of centrifugal forces and an electric field, mechanical particles or water droplets with a large specific gravity and various dielectric properties, unlike the liquid being cleaned, are thrown onto the walls of the housing 1; at a loss of speed, particles slide along them along a spiral path. Once in the body part 9, they are deposited and discharged through the lower outlet pipe 8, and the liquid to be cleaned is squeezed to the center of the electro-hydrocyclone and discharged through the drain pipe 6.

Во время очистки в корпусе устанавливаются два вращающихся потока жидкости: восходящий и нисходящий. Угловая скорость первого потока больше, чем второго, поэтому не успевшие отделиться на первом этапе мелкие частицы выбрасываются из него и также попадают на стенки очистителя. Таким образом, жидкость подвергается как бы двойной очистке предварительной при движении ее вниз и окончательной в восходящем потоке. При предварительной очистке жидкости процесс интенсифицируется электрическим полем. Механизм удаления частиц загрязнений в электрическом поле обусловлен наличием двойного электрического слоя на поверхности частиц, состоящих из высокополярных молекул и их ассоциатов. В электрическом поле такие частицы движутся к электродам. Механизм коалесценции воды в электрическом поле объясняется перераспределением центральных зарядов эмульгированных капель воды в диполи, которые ориентируются вдоль силовых линий поля, притягиваются друг к другу и агрегируются. Достаточно крупные капли воды выпадают в отстойную зону. Процессу коагуляции микрозагрязнений и коалесценции воды способствует межмолекулярное притяжение, силы которого увеличиваются при сближении воды и частиц загрязнений. Кроме индуцированных зарядов капли и частицы при соприкосновении с электродами могут приобретать собственные заряды, под влиянием которых происходит интенсивная миграция частиц загрязнений от электрода к электроду. Этот процесс при оптимальных условиях также приводит к дальнейшей коагуляции частиц загрязнений. During cleaning, two rotating fluid flows are installed in the housing: upward and downward. The angular velocity of the first stream is greater than the second, therefore, small particles that do not have time to separate at the first stage are ejected from it and also fall on the walls of the cleaner. Thus, the liquid undergoes, as it were, double purification of the preliminary when it moves down and final in the upward flow. During preliminary cleaning of the liquid, the process is intensified by the electric field. The mechanism for removing contaminant particles in an electric field is due to the presence of a double electric layer on the surface of particles consisting of highly polar molecules and their associates. In an electric field, such particles move toward the electrodes. The mechanism of water coalescence in an electric field is explained by the redistribution of the central charges of emulsified water droplets into dipoles, which are oriented along the field lines of the field, are attracted to each other and are aggregated. Sufficiently large drops of water fall into the settling zone. The process of coagulation of microcontaminations and coalescence of water is facilitated by intermolecular attraction, the forces of which increase with the approach of water and particles of pollution. In addition to the induced charges, droplets and particles in contact with the electrodes can acquire their own charges, under the influence of which there is an intensive migration of pollution particles from electrode to electrode. Under optimal conditions, this process also leads to further coagulation of contaminant particles.

Уменьшение кислых продуктов объясняется в первую очередь выносом их совместно с механическими примесями (песок) и частицами металла, адсорбированных на их поверхностях, а водорастворимые совместно с водой, но и также воздействием разрядов высокого напряжения на непредельные соединения, в результате чего происходит химическая реакция, идущая по следующей схеме:

______→

т.е. в результате полимеризации непредельных углеводородов (вольтализации).The decrease in acidic products is explained primarily by their removal together with mechanical impurities (sand) and metal particles adsorbed on their surfaces, and water-soluble together with water, but also by the effect of high voltage discharges on unsaturated compounds, as a result of which a chemical reaction occurs according to the following scheme:

______ →

those. as a result of polymerization of unsaturated hydrocarbons (voltalization).

Электрогидроциклон отличается от известных более высокой степенью извлечения примесей из очищаемой жидкости, более прост и надежен в эксплуатации. Electrohydrocyclone differs from the known ones in a higher degree of extraction of impurities from the liquid being cleaned, more simple and reliable in operation.

Claims

1. ELECTROHYDROCYCLONE, comprising a cylindrical body with a cover, electrodes made in the form of plates with pointed edges, mounted at an angle to the body, a direct current source, nozzles for supplying fluid and a drain pipe, characterized in that the cover is provided with a cylindrical holder on which are fixed electrodes at a distance of 5 7 mm relative to the cylindrical body.

2. Electrohydrocyclone according to claim 1, characterized in that the lower part of the housing is made at a taper angle of 15 ^o , and the height of the cylindrical part is 4.8 diameters, the fluid supply pipe is installed tangentially at an angle of 13 ^o , and the electrodes are made with a height equal to 2 / 3 heights of the cylindrical part of the body.

3. Electrohydrocyclone according to claim 1, characterized in that the drain pipe is installed with the possibility of vertical movement.