RU2111798C1

RU2111798C1 - Hydraulic cyclone

Info

Publication number: RU2111798C1
Application number: RU97111514A
Authority: RU
Inventors: А.Б. Галузинский; Г.Б. Гвоздева
Original assignee: Открытое акционерное общество Московский специализированный комбинат холодильного оборудования
Priority date: 1997-07-17
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 1998-05-27

Abstract

FIELD: cleaning and clarification of liquids on purification works of industrial enterprise circulating water systems. SUBSTANCE: hydraulic cyclone includes housing consisting of cylindrical and taper portions with water supply device connected with cylindrical portion, purified water discharge branch pipe running through cover in upper portion and sediment discharge branch pipe which is end-piece of taper portion. Taper portion of hydraulic cyclone consists of three coaxially connected cones at angles of 5, 10 and 15 deg; water supply device is made in the form of inlet spiral bell mouth received by supply slit; fitted inside outlet branch pipe provided with taper diaphragm in the form of truncated cone at inlet is inertial spring filter rigidly connected with bush of outlet branch pipe at one end provided with blades at other end; it is freely suspended inside purified water discharge branch pipe. EFFECT: enhanced efficiency of separation of solid phase and increased capacity of plant; reduced degree of wear of device. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике разделения, а именно к устройствам для очистки жидкости и может быть использовано на очистных сооружениях систем обратного водоснабжения промышленных предприятий. The invention relates to separation techniques, and in particular to devices for purifying liquids and can be used in wastewater treatment plants for reverse water supply systems of industrial enterprises.

Известен циклон-сепаратор (заявка Японии N 5-33110, кл. B 04 C 5/12, 5/103, приоритет 1986), включающий корпус в виде цилиндрической части с верхней торцевой крышкой, соединенной с нижней конической сужающейся вниз частью, тангенциальный подающий патрубок, соединенный с цилиндрической частью корпуса, выпускной патрубок, проходящий по оси из цилиндрической полости насквозь через торцевую крышку и отверстие для отвода твердой тонкодисперсной фракции. Known cyclone separator (Japanese application N 5-33110, class B 04 C 5/12, 5/103, priority 1986), comprising a housing in the form of a cylindrical part with an upper end cap connected to the lower conical tapering down part, a tangential feed a nozzle connected to the cylindrical part of the housing, an outlet nozzle extending along the axis of the cylindrical cavity through the end cap and the hole for removal of the solid fine fraction.

Недостатками известной конструкции являются сравнительно низкий эффект очистки, низкая производительность. The disadvantages of the known design are the relatively low cleaning effect, low productivity.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство для очистки от механических примесей (авт. св. СССР N 1346264, кл. B 04 C 9/00, приоритет 1985), содержащее цилиндрический корпус, представляющий собой центробежный разделитель, с тангенциальным входным патрубком, центрально расположенный в корпусе сливной патрубок, шламовый патрубок, заканчивающий коническую часть разделителя, бункер с выпускным патрубком, фильтрующий элемент, размещенный в бункере и соединенный патрубком с осевой зоной корпуса центробежного разделителя. The closest technical solution to the proposed invention is a device for cleaning of mechanical impurities (ed. St. USSR N 1346264, class B 04 C 9/00, priority 1985), containing a cylindrical body, which is a centrifugal separator, with a tangential inlet pipe, a drain pipe centrally located in the housing, a slurry pipe ending the conical part of the separator, a hopper with an outlet pipe, a filter element located in the hopper and connected by a pipe to the axial zone of the centrifugal housing separator.

Недостатками данного устройства являются: возможность попадания в сливной патрубок твердой фазы, что снижает степень очистки стоков от твердых частиц; тангенциальный ввод пульпы в гидроциклон осуществляют при высоком давлении, что обуславливает наиболее эффективное отделение твердого вещества, однако, это заставляет использовать мощные насосы и, тем самым, повышать энергоемкость установки, а тангенциальный ввод пульпы под большим давлением вызывает эрозию стенок аппарата; для увеличения производительности в бункере для приема шлама установлен дополнительно фильтр, где отфильтровывается часть поступающей сюда воды, которая подается в цилиндрический корпус разделителя и отводится через сливной патрубок, т.е. создается громоздкость установки. The disadvantages of this device are: the possibility of getting into the drain pipe of a solid phase, which reduces the degree of purification of effluents from solid particles; the tangential injection of pulp into the hydrocyclone is carried out at high pressure, which leads to the most efficient separation of solids, however, this forces the use of powerful pumps and, thereby, increase the energy consumption of the installation, and tangential injection of pulp under high pressure causes erosion of the walls of the apparatus; To increase productivity, an additional filter is installed in the hopper for receiving sludge, where a part of the water entering here is filtered out, which is fed into the cylindrical separator body and discharged through a drain pipe, i.e. The bulkiness of the installation is created.

Техническая задача изобретения - повышение эффективности отделения твердой фазы и производительности работы установки, снижение степени изнашиваемости устройства за счет видоизменения его конструкции. The technical task of the invention is to increase the efficiency of separation of the solid phase and the productivity of the installation, reducing the degree of wear of the device due to the modification of its design.

Это достигается тем, что в гидроциклоне, включающем корпус, состоящий из цилиндрической и конусной частей, с подводящим очищаемую воду приспособлением, соединенным с цилиндрической частью корпуса, выходным патрубком для отвода очищенной воды, проходящим насквозь через крышку в верхней части, и патрубком для выгрузки осадка, заканчивающим конусную часть, конусная часть гидроциклона состоит из трех соосно соединенных между собой конусов с конусностью 5^o, 10^o, 15^o, подводящее очищаемую воду приспособление выполнено в виде входного спирального раструба, входящего в питающую щель, а внутри выходного патрубка, имеющего на входе коническую диафрагму в виде усеченного конуса, установлен пружинный фильтр, один конец которого жестко соединен с втулкой выходного патрубка, а другой, имеющий лопасти, свободно висит внутри выходного патрубка.This is achieved by the fact that in a hydrocyclone comprising a housing consisting of a cylindrical and conical parts, with a device for supplying purified water connected to a cylindrical part of the housing, an outlet pipe for removing purified water passing through the cover in the upper part and a pipe for unloading sediment ending the conical part, the conical part of the hydrocyclone consists of three cones coaxially connected to each other with a taper of 5 ^o , 10 ^o , 15 ^o , the device that supplies the purified water is made in the form of an input spiral a spring socket entering the feed slot, and inside the outlet pipe having a tapered diaphragm in the form of a truncated cone, a spring filter is installed, one end of which is rigidly connected to the sleeve of the outlet pipe, and the other having blades hangs freely inside the outlet pipe.

На чертеже изображен предлагаемый гидроциклон, продольный разрез. The drawing shows the proposed hydrocyclone, a longitudinal section.

Гидроциклон содержит корпус, состоящий из цилиндрической 1 и конусной 2 частей. Конусная часть выполнена из трех соосно соединенных между собой конусов 3, 4, 5 с конусностью соответственно 5, 10 и 15^o. С цилиндрической частью корпуса 1 соединен входной спиральный раструб 6, переходящий в питающую щель 7. Насквозь через крышку по оси в верхней части проходит выходной патрубок для отвода очищенной воды 8, в которой установлен пружинный фильтр 9, один конец которого жестко соединен с втулкой 10 выходного патрубка для очищенной воды, а другой, имеющий лопасти 11, свободно висит внутри выходного патрубка для очищенной воды 8. Конусная часть корпуса заканчивается патрубком для выгрузки осадка 12. Выходной патрубок для отвода очищенной воды 8 имеет на входе коническую диафрагму 13 в виде усеченного конуса.The hydrocyclone contains a housing consisting of a cylindrical 1 and conical 2 parts. The conical part is made of three coaxially connected to each other cones 3, 4, 5 with a taper of 5, 10 and 15 ^o , respectively. An input spiral bell 6 is connected to the cylindrical part of the housing 1 and passes into the supply gap 7. An outlet pipe for removing purified water 8 passes through the cover along the axis in the upper part, in which a spring filter 9 is installed, one end of which is rigidly connected to the output sleeve 10 a pipe for purified water, and the other, having blades 11, hangs freely inside the outlet pipe for purified water 8. The conical part of the body ends with a pipe for unloading sludge 12. The output pipe for discharging purified water 8 has conical inlet aperture 13 in the form of a truncated cone.

Гидроциклон работает следующим образом. The hydrocyclone works as follows.

Исходная суспензия подается внутрь корпуса гидроциклона по входному раструбу 6 (чертеж), что позволяет уменьшить сопротивление гидроциклона, а тем самым, снизить давление на входе. Стоки плавно вписываются в окружность входной цилиндрической камеры 1, причем, абразивному воздействию подвергается только внутренняя полость спирали, что снижает абразивную эрозию питающей щели 7, а это, в свою очередь, увеличивает срок службы гидроциклона. При движении суспензии по винтовой линии к конусной части, представленной тремя соосно соединенными конусами 3, 4, 5, имеющими конусность соответственно 5, 10 и 15^o, под действием центробежных сил твердые частицы отбиваются к внутренней отполированной стенке конусной части гидроциклона и по ней стекают к патрубку для выгрузки осадка 12. Выполнение конусной части гидроциклона в виде трех соосно соединенных конусов, позволяет добиться эффективной работы гидроциклона, при низком давлении на входе, а значения конусности выбраны оптимальными. Меняя конусность при прохождении потока суспензии, отбиваются частицы желаемого размера, удовлетворяемые техническим условиям. Отклонение конусности в большую или меньшую стороны не позволяет получить желаемого результата. Очищенная от механических примесей смесь отводится через выходной патрубок 8, проходящий насквозь через крышку и имеющий на входе коническую диафрагму в виде усеченного конуса 13. Внутри выходного патрубка 8 установлен инерционный пружинный фильтр 9, один конец которого жестко соединен с втулкой крепления 10, а второй свободно висит внутри выходного патрубка 8. Нижний торец пружины имеет лопасти 11. При движении потока воды внутри выходного патрубка 8, за счет реактивных сил, возникающих при обтекании лопастей 11, происходит дополнительная закрутка пружины. За счет турбулентности потока, возникают локальные зоны переменного давления воды внутри потока, что, в свою очередь, увеличивает или уменьшает давление на лопасти фильтра 11. За счет упругих сил пружины и переменного давления воды в потоке возникают круговые колебания так же за счет турбулентности потока, пружинный фильтр 9 совершает и хаотичные и радиальные колебания. Суммарные колебания определяют фильтровальные характеристики, которые зависят только от скорости и давления потока. Чем ниже скорость и давление потока, тем более мелкие частицы твердого вещества задерживаются гидроциклоном и наоборот. На отделение твердых частиц в выходном патрубке 8 так же влияют центробежные силы, возникающие за счет закрутки потока неподвижными лопастями 11 пружинного фильтра. В результате была получена очищенная от твердых частиц жидкая фаза, не содержащая частиц крупностью 0,005 мм.The initial suspension is fed into the body of the hydrocyclone through the inlet socket 6 (drawing), which allows to reduce the resistance of the hydrocyclone, and thereby reduce the inlet pressure. The drains smoothly fit into the circumference of the inlet cylindrical chamber 1, and only the internal cavity of the spiral is subjected to abrasive effect, which reduces the abrasive erosion of the supply gap 7, and this, in turn, increases the life of the hydrocyclone. When the suspension moves along the helical line to the conical part, represented by three coaxially connected cones 3, 4, 5, having a taper of 5, 10 and 15 ^o , respectively, under the action of centrifugal forces, the solid particles are beaten to the inner polished wall of the conical part of the hydrocyclone and flow down to it a nozzle for sludge discharge 12. The conical part of the hydrocyclone in the form of three coaxially connected cones allows for the efficient operation of the hydrocyclone at low inlet pressure, and the taper values are selected as optimal. By changing the taper during the passage of the suspension flow, particles of the desired size are beaten off, satisfying the technical conditions. Deviation of the taper to a greater or lesser side does not allow to obtain the desired result. The mixture purified from mechanical impurities is discharged through the outlet pipe 8, passing through the cover and having a conical diaphragm in the form of a truncated cone 13. An inertial spring filter 9 is installed inside the outlet pipe 8, one end of which is rigidly connected to the mounting sleeve 10, and the second is freely hanging inside the outlet pipe 8. The lower end of the spring has blades 11. When the water flow inside the outlet pipe 8, due to the reactive forces arising from the flow around the blades 11, there is an additional order spring handle. Due to the turbulence of the flow, local zones of variable water pressure inside the flow arise, which, in turn, increases or decreases the pressure on the filter blades 11. Due to the elastic forces of the spring and the variable pressure of the water in the flow, circular oscillations also occur due to the turbulence of the flow, the spring filter 9 performs both random and radial vibrations. The total fluctuations determine the filtering characteristics, which depend only on the speed and pressure of the flow. The lower the flow rate and pressure, the smaller the particles of solid matter that are held up by the hydrocyclone and vice versa. The separation of solid particles in the outlet pipe 8 is also affected by centrifugal forces arising from the swirling flow of the stationary blades 11 of the spring filter. As a result, a liquid phase purified from solid particles was obtained, not containing particles with a particle size of 0.005 mm.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого гидроциклона по сравнению с прототипом заключается в экономичности процесса, а именно возможности использования низких давлений на входе в гидроциклон, а значит использование насосов малой мощности, при сохранении высокой степени отделения твердой фазы, за счет переменной конусности и установки инерционного пружинного фильтра на выходном патрубке для очищенной воды. The technical and economic efficiency of the proposed hydrocyclone in comparison with the prototype lies in the efficiency of the process, namely, the possibility of using low pressures at the inlet of the hydrocyclone, which means the use of low power pumps, while maintaining a high degree of separation of the solid phase, due to the variable taper and installation of an inertial spring filter at the outlet for purified water.

Claims

Hydrocyclone, comprising a housing consisting of a cylindrical and conical parts, with a device for supplying purified water connected to the cylindrical part of the housing, an outlet pipe for draining purified water passing through the cover in the upper part, and a pipe for unloading sediment ending the conical part, characterized in that the conical part of the hydrocyclone consists of three coaxially interconnected cone with a conicity respectively 5 ^o, 10 ^o and 15 ^o, which sums the cleaned water is designed as a device input a helical socket included in the nutritional gap and the inside of the outlet pipe having an inlet conical diaphragm in the form of a truncated cone, set a spring filter, one end of which is rigidly connected to the sleeve outlet and the other having a blade hangs freely inside the outlet pipe.