RU2159157C2

RU2159157C2 - Hydraulic cyclone

Info

Publication number: RU2159157C2
Application number: RU98120884A
Authority: RU
Inventors: В.В. Найденко; В.А. Вайдуков
Original assignee: Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет
Priority date: 1998-11-23
Filing date: 1998-11-23
Publication date: 2000-11-20

Abstract

FIELD: equipment for separating liquid non-uniform media, particularly separation of suspensions by means of centrifugal forces, possibly in chemical, petrochemical, microbiological, paper making and other industry branches. SUBSTANCE: hydraulic cyclone includes cylinder-cone housing having tangential inlet branch pipe, branch pipes for discharging clarified and condensed fractions, pressure chamber. The last is in the form of cylinder-cone apparatus with tangential branch pipes spaced along height. One of these branch pipes is coaxially adjoined with tangential branch pipe of cylinder-cone housing of cyclone and it is matched with it. Such structure of hydraulic cyclone allows to reduce hydraulic resistance in working zone at least by 20%. EFFECT: enhanced operational efficiency of cyclone. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике разделения жидких неоднородных сред, конкретно к устройствам для разделения суспензий под действием центробежных сил, и может быть использовано в химической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности. The invention relates to techniques for the separation of liquid inhomogeneous media, specifically to devices for separating suspensions under the influence of centrifugal forces, and can be used in chemical, petrochemical, pulp and paper and other industries.

Известен гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус с питающим патрубком и патрубками вывода осветленной и сгущенной фракции, напорную и сепарирующую камеры, разделенные между собой цилиндрической секцией со спирально-винтовым каналом, расположенную со стороны напорной камеры цилиндрическую вставку, установленную с возможностью поворота относительно цилиндрической секции (см. авт. свид. СССР N 893269, кл. B 04 C 3/06, 1980 г.). A hydrocyclone is known, comprising a cylinder-conical housing with a supply pipe and outlet pipes for a clarified and condensed fraction, a pressure and separation chamber separated by a cylindrical section with a spiral-screw channel, a cylindrical insert located on the side of the pressure chamber mounted for rotation relative to the cylindrical section (see Auth. Certificate of the USSR N 893269, class B 04 C 3/06, 1980).

Недостатком известного гидроциклона является малая эффективность разделения суспензии, содержащей наряду с трубодисперсной высокодисперсную часть твердой фазы. A disadvantage of the known hydrocyclone is the low separation efficiency of a suspension containing, along with the tube dispersed, highly dispersed part of the solid phase.

Известен гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус с тангенциальным входным патрубком и патрубками вывода осветленной и сгущенной фракции, напорную и сепарирующую камеры, разделенные между собой цилиндрической секцией со спирально-винтовым каналом. Цилиндрическая секция выполнена в виде двухходового спирально-винтового канала, один вход которого соединен с периферией напорной камеры, а выход - с центральной частью сепарирующей камеры. Вход другого канала соединен с центральной частью напорной камеры, а его выход - с периферией сепарирующей камеры (авт. свид. СССР N 1080878, кл. B 04 C 5/103). Known hydrocyclone containing a cylindrical housing with a tangential inlet and outlet pipes clarified and condensed fractions, pressure and separating chambers, separated by a cylindrical section with a spiral-helical channel. The cylindrical section is made in the form of a two-way spiral-helical channel, one input of which is connected to the periphery of the pressure chamber, and the output to the central part of the separation chamber. The input of the other channel is connected to the central part of the pressure chamber, and its output is connected to the periphery of the separating chamber (ed. Certificate of the USSR N 1080878, class B 04 C 5/103).

Такое конструктивное решение обеспечивает в сепарирующей зоне гидроциклона образование фильтрующей завесы из грубой взвеси, которая под действием центробежных сил и перемещения от центра к периферии увлекает с собой к стенкам и мелкую взвесь, улучшая тем самым эффективность работы гидроциклона в сравнении с типовыми конструкциями. Such a constructive solution provides in the separation zone of the hydrocyclone the formation of a filter curtain from a coarse suspension, which, under the action of centrifugal forces and movement from the center to the periphery, carries a fine suspension with itself to the walls, thereby improving the efficiency of the hydrocyclone in comparison with standard designs.

Недостатком такого гидроциклона является сложность исполнения цилиндрической секции, разделяющей напорную и сепарирующую камеры. Двухходовой спирально-винтовой канал, служащий для продвижения суспензии, имеет достаточно большое сопротивление. The disadvantage of this hydrocyclone is the complexity of the cylindrical section separating the pressure and separation chambers. The two-way spiral-helical channel, which serves to advance the suspension, has a fairly large resistance.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности работы гидроциклона путем снижения сопротивления в рабочей зоне. The aim of the present invention is to increase the efficiency of the hydrocyclone by reducing the resistance in the working area.

Поставленная цель достигается тем, что гидроциклон содержит сепарирующую камеру, выполненную в виде цилиндроконического корпуса с тангенциальным входным патрубком и патрубками отвода осветленной и сгущенной фракций, и напорную камеру. При этом напорная камера выполнена в виде цилиндроконического устройства с двумя раздвинутыми по высоте тангенциальными патрубками, один из которых соосно примыкает к тангенциальному патрубку сепарирующей камеры гидроциклона и соразмерен ему. This goal is achieved in that the hydrocyclone contains a separating chamber made in the form of a cylindrical conical body with a tangential inlet pipe and branch pipes for bleaching and condensed fractions, and a pressure chamber. In this case, the pressure chamber is made in the form of a cylinder-conical device with two tangential nozzles spaced apart in height, one of which is coaxially adjacent to the tangential nozzle of the hydrocyclone separation chamber and is proportionate to it.

При проведении поиска по патентной и научно-технической литературе на обнаружены гидроциклоны с аналогичными конструктивными элементами. Следовательно, изобретение соответствует критерию "новизна". When conducting a search in patent and scientific and technical literature, hydrocyclones with similar structural elements were found. Therefore, the invention meets the criterion of "novelty."

Напорная камера в виде цилиндроконического устройства выполняет роль фильтрующей завесы. Совместная с сепарирующей камерой работа приводит к техническому результату, не вытекающему с очевидностью из конструктивных решений, а именно: в результате интенсивного вращения под действием центробежных сил в напорном цилиндроконическом устройстве происходит расслоение исходной суспензии на грубую, предварительно сконцентрированную к стенкам камеры, и мелкую взвесь. Поступая с высокой скоростью в сепарирующую камеру гидроциклона, суспензия перераспределяется. Крупные частицы твердой фракции при перемещении к стенке сепарирующей камеры увлекают за собой на выгрузку и мелкую фракцию, повышая эффективность очистки. The pressure chamber in the form of a cylinder-conical device acts as a filter curtain. The work together with the separating chamber leads to a technical result that does not follow clearly from the design solutions, namely: as a result of intensive rotation under the action of centrifugal forces in the pressure cylinder-cylinder device, the initial suspension is stratified into a coarse, pre-concentrated to the chamber walls, and a fine suspension. Entering at a high speed into the separation chamber of the hydrocyclone, the suspension is redistributed. Large particles of the solid fraction when moving to the wall of the separating chamber carry along unloading and small fraction, increasing the cleaning efficiency.

Таким образом, изобретение обладает изобретательским уровнем. Thus, the invention has an inventive step.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид гидроциклона в разрезе; на фиг. 2 - разрез фиг. 1 по А-А. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a sectional view of a hydrocyclone; in FIG. 2 is a sectional view of FIG. 1 to aa.

Гидроциклон содержит сепарирующую камеру, состоящую из цилиндроконического корпуса 1, 3, к которой примыкает тангенциальный входной патрубок 2, патрубок 4 отвода осветленной жидкости и патрубок 5 отвода сгущенной фракции. The hydrocyclone contains a separation chamber, consisting of a cylindrical conical housing 1, 3, to which is adjacent a tangential inlet pipe 2, a pipe 4 for discharge of clarified liquid and a pipe 5 for removal of condensed fraction.

Напорная камера, выполненная в виде цилиндроконического устройства 6 с двумя раздвинутыми по высоте тангенциальными патрубками 7, 8, соединена с сепарирующей камерой гидроциклона через патрубки 8, 2. При этом патрубок 8 соразмерен тангенциальному патрубку 2. The pressure chamber, made in the form of a cylinder-conical device 6 with two tangential nozzles 7, 8 spaced apart in height, is connected to the hydrocyclone separation chamber through nozzles 8, 2. In this case, the nozzle 8 is proportional to the tangential nozzle 2.

Гидроциклон работает следующим образом. The hydrocyclone works as follows.

Исходная суспензия через тангенциальный патрубок 7 под напором поступает в напорную камеру 6, выполненную в виде цилиндроконического устройства, где она интенсивно закручивается в рабочей полости. В результате интенсивного вращения и под действием центробежных сил происходит расслоение исходной суспензии на грубую, сконцентрированную к стенке камеры 6, и мелкую взвесь, расположенную ближе к оси камеры. Поступая с высокой скоростью в сепарирующую камеру 1 через тангенциальные патрубки 8, 2, суспензия, предварительно уже рассортированная, перераспределяется: крупная фракция ближе к оси сепарирующей камеры, а мелкая ближе к стенкам. При интенсивном вращении крупные частицы твердой фракции за счет инерционных сил при перемещении к стенкам увлекают за собой на выгрузку через шламовый патрубок 5 и мелкую фракцию, повышая эффективность очистки жидкости. Осветленную жидкость восходящим потоком отводят через сливной патрубок 4. The initial suspension through the tangential pipe 7 under pressure enters the pressure chamber 6, made in the form of a cylinder-conical device, where it is intensively twisted in the working cavity. As a result of intense rotation and under the action of centrifugal forces, the initial suspension is stratified into a coarse suspension concentrated to the wall of the chamber 6 and a small suspension located closer to the axis of the chamber. Entering at a high speed into the separating chamber 1 through the tangential nozzles 8, 2, the suspension, previously sorted, is redistributed: the coarse fraction is closer to the axis of the separating chamber, and the fine fraction is closer to the walls. During intensive rotation, large particles of the solid fraction due to inertial forces when moving to the walls carry away for unloading through the slurry pipe 5 and the fine fraction, increasing the efficiency of liquid purification. The clarified liquid is taken upstream through the drain pipe 4.

Таким образом, благодаря конструктивному выполнению напорной камеры в виде цилиндроконического устройства с двумя раздвинутыми по высоте тангенциальными патрубками, один из которых соосно примыкает к тангенциальному патрубку сепарирующей камеры гидроциклона и соразмерен ему, предварительно разделенные слои суспензии легко по ходу поступления в сепарирующую камеру и интенсивного вращения меняют свои положения относительно оси. Thus, due to the structural design of the pressure chamber in the form of a cylinder-conical device with two tangential nozzles spaced apart in height, one of which is coaxially adjacent to the tangential nozzle of the hydrocyclone separation chamber and pre-divided, the suspension layers that are separated easily change along the separation chamber and intensive rotation their position relative to the axis.

Вследствие этого, в свободной от двухходового спирально-винтового канала рабочей камеры гидроциклона - сепарирующей камере, более чем на 20% снижается гидравлическое сопротивление, повышается эффективность и производительность работы гидроциклона. As a result, in the hydrocyclone working chamber, which is free of a two-way spiral-screw channel — the separation chamber — the hydraulic resistance is reduced by more than 20%, and the efficiency and productivity of the hydrocyclone are increased.

Claims

A hydrocyclone containing a separating chamber made in the form of a cylindrical-conical body with a tangential inlet pipe and branch pipes for bleaching and condensed fractions, and a pressure chamber, characterized in that the pressure chamber is made in the form of a cylinder-conical device with two tangential pipes that are spaced apart in height, one of which coaxially adjacent to the tangential pipe of the separation chamber of the hydrocyclone and proportionate to it.