RU2375120C1 - Hydrocyclon and method of control of hydrocyclon operation - Google Patents
Hydrocyclon and method of control of hydrocyclon operation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2375120C1 RU2375120C1 RU2008114577/15A RU2008114577A RU2375120C1 RU 2375120 C1 RU2375120 C1 RU 2375120C1 RU 2008114577/15 A RU2008114577/15 A RU 2008114577/15A RU 2008114577 A RU2008114577 A RU 2008114577A RU 2375120 C1 RU2375120 C1 RU 2375120C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrocyclone
- sand
- vortex chamber
- hydrocyclon
- tangential
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cyclones (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к способам регулирования работы гидроциклонов при непрерывном разделении суспензий, пульп или гидросмеси под воздействием центробежных сил и может быть использовано на обогатительных фабриках, в металлургической, химической, биологической и других отраслях промышленности, а также при классификации нерудных или инертных строительных материалов.The present invention relates to methods for regulating the operation of hydrocyclones with the continuous separation of suspensions, pulps or slurry under the influence of centrifugal forces and can be used in processing plants, in the metallurgical, chemical, biological and other industries, as well as in the classification of non-metallic or inert building materials.
Известен способ автоматического регулирования работы гидроциклона, в котором регулируют гранулометрический состав его слива изменением разрежения, создаваемого в сифоне, посредством изменения величины отверстия, выполненного в сифоне и сообщенного с атмосферой (SU №940865, МПК В04С 11/08, опубл. 1982 г.)There is a method of automatically controlling the operation of a hydrocyclone, in which the granulometric composition of its discharge is controlled by changing the vacuum generated in the siphon by changing the size of the hole made in the siphon and communicating with the atmosphere (SU No. 940865, IPC
Недостатком этого способа является его ограниченность по возможности влияния на показатели в аппарате как на перераспределение расходов между сливом и песками, так как, во-первых, создаваемое разрежение ограничивается возможностями сифона; во-вторых, создаваемое разрежение в теле гидроциклона лишь в одно стационарное место - в область входа в сливной патрубок.The disadvantage of this method is its limited ability to influence the performance in the apparatus as a redistribution of costs between the discharge and sands, since, firstly, the created vacuum is limited by the capabilities of the siphon; secondly, the created vacuum in the body of the hydrocyclone in only one stationary place - in the area of entry into the drain pipe.
Известен способ управления работой гидроциклона путем осуществления выгрузки из него песков с помощью эжектирующих трубок, установленных в зоне скопления твердой фазы пульпы, когда дополнительно измеряют гранулометрический состав твердой фазы пульпы по акустическому спектру потока и, в зависимости от измеренной величины, осуществляют поэтапное включение и отключение эжектирующих трубок и изменение мощности их струй (SU №1152663, МПК В04С 11/00, опубл. 1985 г.)There is a method of controlling the operation of a hydrocyclone by unloading sand from it using ejection tubes installed in the zone of accumulation of the solid phase of the pulp, when the particle size distribution of the solid phase of the pulp is additionally measured by the acoustic spectrum of the flow and, depending on the measured value, stage-by-stage switching on and off of the ejecting tubes and the change in the power of their jets (SU No. 1152663, IPC
Недостатком данного способа управления работой гидроциклона является низкое качество управления процессом разделения, так как, воздействуя эжектирующими струями на твердую фазу пульпы, скопившуюся в зоне пескового отверстия, тем самым продвигают часть твердой фазы во внутренний поток гидроциклона, который выходит в слив и тем самым ухудшает качество слива. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ регулирования работы гидроциклона, где гранулометрический состав слива регулируют синхронным изменением разрежения в теле гидроциклона, подводимого через трубки посредством их перемещения в перемещения в области сливного и пескового патрубков (RU №2170622 МПК В04/11, опубл. 2001 г.)The disadvantage of this method of controlling the operation of the hydrocyclone is the low quality of control of the separation process, since, by acting with ejection jets on the solid phase of the pulp accumulated in the area of the sand hole, this promotes part of the solid phase into the internal stream of the hydrocyclone, which goes into the drain and thereby affects the quality plum. Closest to the technical nature of the present invention is a method of regulating the operation of a hydrocyclone, where the particle size distribution of the drain is controlled by synchronously changing the vacuum in the body of the hydrocyclone supplied through the tubes by moving them into movements in the area of the drain and sand pipes (RU No. 2170622 IPC B04 / 11, publ. 2001)
Недостатком данного способа является его ограниченность по возможности влияния на технологические показатели процесса в аппарате, как на перераспределение расходов между сливом и песками, так и на изменение гранулометрического состава слива и песков, так как воздействие на поток осуществляется в определенное время, в определенном месте и на часть со стороны канала разрежения, при этом на внутреннюю часть потока воздействие оказывается лишь косвенно.The disadvantage of this method is its limited effect on the technological parameters of the process in the apparatus, both on the redistribution of costs between the drain and sands, and on the change in the particle size distribution of the drain and sands, since the effect on the flow is carried out at a certain time, in a certain place and on part from the side of the rarefaction channel, while the effect on the inside of the flow is only indirect.
Известен напорный гидроциклон «Дорклон» фирмы «Дорра», состоящий из цилиндроконического корпуса с тангенциальным входным, сливным и песковым патрубками, в котором регулирование чистоты разделения осуществляется регулированием размера пескового отверстия, который, в свою очередь, зависит от величины разрежения в воздушном столбе, образующемся внутри аппарата, которое фиксируется посредством трубки, введенной вовнуть по его продольной оси со стороны сливного патрубка (Найденко В.В. Применение математических методов и ЭВМ для оптимизации и управления процессами разделения в гидроциклонах. Горький, Волго-Вятское кн. изд-во. 1976, стр.26, рис.3.2).Known pressure hydrocyclone "Dorklon" company "Dorra", consisting of a cylindrical conical housing with a tangential inlet, drain and sand nozzles, in which the regulation of the purity of separation is carried out by adjusting the size of the sand hole, which, in turn, depends on the amount of vacuum in the air column formed inside the apparatus, which is fixed by means of a tube inserted inward along its longitudinal axis from the side of the drain pipe (V. Naidenko. Application of mathematical methods and computers for optimization AI and the control of the separation process in hydrocyclones. Gorky, the Volga-Vyatka book. publ. 1976, p.26, Figure 3.2).
Недостатками данного гидроциклона являются низкая надежность и качество регулирования вследствие большого и неравномерного износа песковой насадки, а также то, что изменение размеров пескового отверстия, т.е. вмешательство в гидродинамику потока в месте наибольшего скопления твердой фазы пульпы, ведет к значительной турбулизации потока и снижению качества разделения, при этом изменять размеры пескового отверстия, не нарушая гидродинамику твердой фазы пульпы, можно лишь в незначительных пределах, а этого не всегда достаточно при возможно большой изменчивости входных параметров, как, например, при классификации нерудных материалов.The disadvantages of this hydrocyclone are the low reliability and quality of regulation due to the large and uneven wear of the sand nozzle, as well as the fact that the size of the sand hole, i.e. interference with the flow hydrodynamics at the site of the largest accumulation of the pulp solid phase leads to significant turbulization of the flow and a decrease in the separation quality, while changing the size of the sand hole without disturbing the hydrodynamics of the pulp solid phase is possible only to insignificant limits, but this is not always sufficient for as large as possible variability of input parameters, as, for example, in the classification of non-metallic materials.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является гидроциклон, состоящий из цилиндроконического корпуса с тангенциальным входным, сливным и песковым патрубками, у которого с целью улучшения гидродинамического режима по продольной оси установлены две вакуумные трубки, одна из которых расположена со стороны сливного, а другая со стороны пескового патрубков, причем они установлены с возможностью синхронного возвратно-поступательного движения (RU №2170622).The closest in technical essence to the present invention is a hydrocyclone consisting of a cylindrical conical housing with a tangential inlet, drain and sand nozzles, in which two vacuum tubes are installed along the longitudinal axis in order to improve the hydrodynamic regime, one of which is located on the drain side, and the other sides of the sand pipes, and they are installed with the possibility of synchronous reciprocating motion (RU No. 2170622).
Недостатком этого гидроциклона является низкая эффективность в работе, так как воздействие на процесс разделения осуществляется лишь за счет регулирования разрежения в осевой зоне (осевом воздушном канале) аппарата, подаваемого через трубки в определенном месте и в определенное место, однако воздействие на внутреннюю структуру потока устройство оказать не в состоянии. При этом осевая зона разрежения служит не только дополнительным источником турбулизации потока жидкости, что снижает эффективность разделения гидросмеси, но и уменьшает проходные сечения сливного и пескового патрубков и значительно повышает неравномерность истечения из них жидкой фазы.The disadvantage of this hydrocyclone is the low efficiency in operation, since the impact on the separation process is carried out only by regulating the vacuum in the axial zone (axial air channel) of the apparatus supplied through the tubes in a specific place and at a certain place, however, the device has an effect on the internal structure of the flow unable. Moreover, the axial rarefaction zone serves not only as an additional source of turbulization of the fluid flow, which reduces the efficiency of separation of the hydraulic mixture, but also reduces the flow cross-sections of the drain and sand pipes and significantly increases the uneven flow of the liquid phase from them.
Для получения в сливе зерен твердой фазы гидросмеси заданной граничной крупности при изменении концентрации твердой фазы в исходной гидросмеси требуется либо изменение скорости вращения гидросмеси в гидроциклоне, что достигается путем изменения проходного сечения патрубка слива, либо изменение угла конусности гидроциклона и увеличение высоты его осевого канала, что достигается смещением по вертикали нулевой точки его вертикальных скоростей.To obtain a slurry of solid phase grains of a slurry of a given boundary size when changing the concentration of the solid phase in the initial slurry, either a change in the speed of rotation of the slurry in the hydrocyclone is required, which is achieved by changing the bore of the discharge pipe, or changing the taper angle of the hydrocyclone and increasing the height of its axial channel, which achieved by vertical displacement of the zero point of its vertical speeds.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая группа изобретений, является повышение эффективности регулирования диапазона граничной крупности зерен твердой фазы гидросмеси в сливе в широком диапазоне возможных изменений технологических параметров на входе и увеличение производительности устройства. Как по расходам между сливом и песками, так и по твердой фазе гидросмеси без изменения геометрических параметров гидроциклона.The technical problem to which the proposed group of inventions is aimed is to increase the efficiency of regulating the range of boundary grain size of grains of the solid phase of the slurry in the discharge in a wide range of possible changes in technological parameters at the inlet and increase the productivity of the device. Both in terms of costs between discharge and sands, and in the solid phase of the slurry without changing the geometric parameters of the hydrocyclone.
Указанная задача решается тем, что в предложенном способе регулирования работой гидроциклона путем изменения разрежения в теле гидроциклона, согласно изобретению в осевой зоне по всей высоте гидроциклона от пескового отверстия до сливного патрубка формируют восходящий поток гидросмеси, содержащий частицы заданного граничного размера, за счет подачи в песковое отверстие гидроциклона восходящего потока воды, который формируют путем тангенциальной подачи воды в цилиндрическую часть вихревой камеры с углом конусности β2=120°, которая погружена в вихревую камеру на глубину 3/4 ее цилиндрической части, при этом дополнительно измеряют давление исходной гидросмеси на входе в гидроциклон и регулируют расход воды, подаваемой в вихревую камеру.This problem is solved by the fact that in the proposed method of regulating the operation of the hydrocyclone by changing the vacuum in the body of the hydrocyclone, according to the invention, an upward flow of hydraulic mixture containing particles of a given boundary size is formed in the axial zone along the entire height of the hydrocyclone from the sand hole to the drain pipe, by feeding into the sand the opening of the hydrocyclone of an upward flow of water, which is formed by tangential water supply into the cylindrical part of the vortex chamber with a taper angle β 2 = 120 °, which loaded into the vortex chamber to a depth of 3/4 of its cylindrical part, while the pressure of the initial hydraulic mixture at the inlet of the hydrocyclone is additionally measured and the flow rate of water supplied to the vortex chamber is regulated.
Указанная задача также решается тем, что гидроциклон, включающий цилиндроконический корпус с тангенциальным входным и сливным патрубками, песковым отверстием, согласно изобретению дополнительно содержит герметично соединенную с гидроциклоном вихревую камеру, включающую цилиндроконический корпус с углом конусности β2=120°, тангенциальный питающий патрубок, размещенный в конической части, при этом гидроциклон конической частью опущен в вихревую камеру на глубину 3/4 ее цилиндрической части, соотношение площади сечений цилиндрических частей вихревой камеры и гидроциклона равно 1:(4÷5), а соотношение площади сечений пескового и питающего патрубков вихревой камеры и площади сечения пескового отверстия гидроциклона равно соответственно 1:1,5:5,5. Коническая часть гидроциклона преимущественно имеет угол конусности β1=20°. Кроме того, на входе в гидроциклон установлен измеритель давления исходной гидросмеси, а тангенциальный патрубок вихревой камеры соединен со средством подачи воды через расходомер с регулируемой отсечной арматурой.This problem is also solved in that the hydrocyclone, comprising a cylindrical conical housing with a tangential inlet and drain nozzles, a sand hole, according to the invention further comprises a vortex chamber hermetically connected to the hydrocyclone, comprising a cylindrical conical housing with a taper angle β 2 = 120 °, a tangential supply branch placed in the conical part, while the hydrocyclone with the conical part is lowered into the vortex chamber to a depth of 3/4 of its cylindrical part, the ratio of the cross-sectional area of cylindrical h The velocity of the vortex chamber and the hydrocyclone is 1: (4 ÷ 5), and the ratio of the cross-sectional area of the sand and supply nozzles of the vortex chamber and the cross-sectional area of the sand opening of the hydrocyclone is 1: 1.5: 5.5, respectively. The conical part of the hydrocyclone mainly has a taper angle β 1 = 20 °. In addition, at the inlet to the hydrocyclone, a pressure gauge of the initial slurry is installed, and the tangential branch pipe of the vortex chamber is connected to the water supply means through a flow meter with adjustable shut-off valves.
Указанные соотношения параметров гидроциклона и вихревой камеры позволяют создавать в вихревой камере необходимый восходящий поток для вывода частиц твердой фазы заданного размера через сливной патрубок в гидроциклоне. Угол конусности вихревой камеры β2=120° необходим для смещения нулевой точки осевого восходящего потока воды ниже 2/3 высоты осевого воздушного канала в конической части вихревой камеры и достижения вертикальной осевой скорости в вихревой камере, превышающей вертикальную осевую скорость в гидроциклоне с целью плавного перетока чистой воды из вихревой камеры по вертикальному осевому каналу внутри гидроциклона до его сливного патрубка. Для гидроциклона как классифицирующего аппарата оптимальным является угол конусности, близкий к β1=15-25°. При увеличении угла конусности больше 25° необходимо уменьшать высоту аппарата, что приводит к увеличению средних радиальных скоростей жидкости и, следовательно, к увеличению крупности слива. Снижение угла конусности ниже 10-15° не дает заметного результата при работе на плотных пульпах и гидросмесях (в связи с большими потерями на трение), а эффективная обработка тяжелых суспензий и концентрированных гидросмесей проводится в гидроциклонах с углом конусности не более 90° (А.И.Поваров. Гидроциклоны. М.: Госгортех-издат, 1961, гл.II, стр.69). Поэтому предпочтительно использовать гидроциклон с углом конусности β1=20°.The indicated ratios of the parameters of the hydrocyclone and the vortex chamber make it possible to create the necessary upward flow in the vortex chamber for withdrawing particles of a solid phase of a given size through a drain pipe in the hydrocyclone. The taper angle of the vortex chamber β 2 = 120 ° is necessary to shift the zero point of the axial upward flow of water below 2/3 of the height of the axial air channel in the conical part of the vortex chamber and achieve a vertical axial velocity in the vortex chamber exceeding the vertical axial velocity in the hydrocyclone for smooth flow clean water from the vortex chamber along the vertical axial channel inside the hydrocyclone to its drain pipe. For a hydrocyclone as a classifying apparatus, the taper angle close to β 1 = 15–25 ° is optimal. With an increase in the taper angle of more than 25 °, it is necessary to reduce the height of the apparatus, which leads to an increase in the average radial velocities of the liquid and, consequently, to an increase in the size of the discharge. A decrease in the taper angle below 10-15 ° does not give a noticeable result when working on dense pulps and hydraulic mixtures (due to large friction losses), and effective processing of heavy suspensions and concentrated hydraulic mixtures is carried out in hydrocyclones with a taper angle of not more than 90 ° (A. I. Povarov, Hydrocyclones, Moscow: Gosgortekh-publ, 1961, chap. II, p. 69). Therefore, it is preferable to use a hydrocyclone with a taper angle β 1 = 20 °.
На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства.Figure 1 presents a diagram of the proposed device.
На фиг.2 - схема движения потоков в гидроциклоне без подключения к вихревой камере.Figure 2 - diagram of the movement of flows in a hydrocyclone without connecting to a vortex chamber.
На фиг.3 - схема движения потоков в предлагаемом устройстве.Figure 3 is a diagram of the movement of flows in the proposed device.
На фиг.4 - кривая просеивания песка пробы №1.Figure 4 - curve sieving sand sample No. 1.
На фиг.5 - кривая просеивания песка пробы №2.Figure 5 - curve sieving sand sample No. 2.
На фиг.6 - кривая просеивания песка пробы №3.Figure 6 - curve sieving sand sample No. 3.
На фиг.7 - кривая просеивания песка пробы№4.In Fig.7 - curve sieving sand sample No. 4.
На фиг.8 - кривая просеивания песка пробы №5.On Fig - curve sieving sand sample No. 5.
На фиг.9 - кривая просеивания песка пробы №6.In Fig.9 - curve sieving sand sample No. 6.
На фиг.10 - кривая просеивания песка пробы №7.Figure 10 - curve sieving sand sample No. 7.
На фиг.11 - кривая просеивания песка пробы №8.Figure 11 - curve sieving sand sample No. 8.
Заявленное предлагаемое изобретение «Гидроциклон и способ регулирования работы гидроциклона» содержит (см. фиг.1): гидроциклон I, имеющий цилиндроконический корпус, включающий тангенциальный питающий патрубок 1, установленный в цилиндрической части 2 корпуса гидроциклона и соединенный с транспортным пульпопроводом, песковое отверстие 4, размещенное в конической части 3 корпуса, и сливной патрубок 5; вихревую камеру II, содержащую корпус с цилиндрической частью 6 и конической частью 7; тангенциальный питающий патрубок 8, расположенный в цилиндрической части 6 и соединенный через расходомер 9, регулирующий клапан 10 и отсечную арматуру 11 с магистральным водоводом 12, кроме того, патрубок 8 соединен с магистральным водоводом 12 через обводную линию 13 с отсечной арматурой 14, вихревая камера также содержит песковый патрубок 15, расположенный в конической части 7. Гидроциклон также снабжен измерителем подачи пульпы 16, установленным на тангенциальном витающем патрубке 1, линиями связи 17, 18, 19 от расходомера 9, регулирующего клапана 10 и измерителя давления 16, соединенными с пультом управления 20. Коническая часть 3 гидроциклона I опущена в вихревую камеру по вертикальной оси на глубину, равную высоте ее цилиндрической части 6. Соотношение площади сечений цилиндрической части 6 вихревой камеры, цилиндрической части 2 гидроциклона составляет 1:(4÷5), а соотношение площади сечений пескового патрубка 15, питающего патрубка 8 и пескового отверстия 4 составляет 1:1,5:5,5. Угол конусности β1 конической части 3 гидроциклона может составлять 20°. Коническая часть вихревой камеры может иметь угол конусности β2=120°.The claimed invention “Hydrocyclone and a method for regulating the operation of a hydrocyclone” contains (see FIG. 1): a hydrocyclone I having a cylinder-conical housing including a
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Из магистрального водовода 12 по линии 13 через отсечную арматуру 14 и патрубок 8 в цилиндрическую часть вихревой камеры II тангенциально подают поток чистой воды, которая через песковое отверстие 4 заполняет гидроциклон I и сливается через сливной 5 и песковый 15 патрубки. После проверки на герметичность всех его узлов, аппаратов и приборов контроля по патрубку 1 в гидроциклон I подают исходную гидросмесь с концентрацией So с соблюдением постоянства расхода и напора подачи гидросмеси, которая, попадая на стенку, расположенную под углом к первоначальному направлению струи, приобретает круговое движение. Под действием центробежных сил более тяжелая фракция отбрасывается к стенкам гидроциклона, растекается тонким слоем по поверхности цилиндрической части 2, затем по конической части 3 (см. фиг.2) и по спиральной траектории с большой скоростью движется вниз к песковому отверстию 4. Таким образом, в гидроциклоне I образуется (см. фиг.2) внешний спиральный поток W1Т, направленный вдоль стенок от питающего патрубка 1 к песковому отверстию 4, который делится в районе первой трети высоты конической части 3, содержащий крупные зерна твердой фазы гидросмеси, доставляемые к песковому отверстию 4; и внутренний восходящий спиральный поток W]Z, образующийся в поле центробежных сил вдоль оси гидроциклона I, несущий на выход из сливного патрубка 5 «граничные» зерна, группирующиеся в коаксиальном сечении с радиусом, равным радиусу сливного патрубка, а также и более мелкие зерна твердой фазы гидросмеси.From the main water conduit 12 through
«Граничные» зерна за счет миделевой площади каждой частицы будут выноситься в слив в процессе колебания вертикальной осевой скорости потока в гидроциклоне I и за счет коррекции скорости в процессе гидроклассификации исходного материала на фракции.“Boundary” grains due to the mid-section area of each particle will be discharged during the oscillation of the vertical axial flow velocity in the hydrocyclone I and due to the correction of the velocity during the hydroclassification of the starting material into fractions.
В процессе поступления гидросмеси на вход гидроциклона I давление гидросмеси в питающем патрубке 1 фиксируется измерителем давления 16, от которого преобразованное значение давления гидросмеси в виде стандартного выходного сигнала по линии связи 19 поступает на пульт 20, где пропорционально интегрирующий регулятор, в дальнейшем ПИ-регулятор (на схеме не показан), подает командный сигнал на исполнительный механизм регулирующего клапана 10 с целью открытия его проходного сечения настолько, чтобы пропустить через патрубок 8 на вход вихревой камеры объем воды, соответствующий концентрации исходной гидросмеси (пульпы). Далее закрывают отсечную арматуру 14, перекрывая тем самым проход воды через линию 13, и система установки, состоящая из элементов 9-20, переходит в режим автоматического управления.In the process of receipt of the slurry at the inlet of the hydrocyclone I, the pressure of the slurry in the
При подаче воды в вихревой камере также формируются рабочие потоки (см. фиг.3). Объем воды, тангенциально поданный в цилиндрическую часть 6 вихревой камеры, образует нисходящий спиральный поток W2Т, двигающийся вдоль стенок корпуса от питающего патрубка 8 к песковому патрубку 15, который делится в районе первой трети высоты конической части 7 вихревой камеры на нисходящий поток W2К, располагающийся по поверхности конической части 7 и двигающийся на выход к песковому патрубку 15, и на восходящий спиральный поток W2z, образующийся в поле центробежных сил вдоль оси вихревой камеры, который, двигаясь вверх, проходит через песковое отверстие 4, размывает (разжижает) скопление песков, концентрирующихся над песковым отверстием 4, соединяется с потоком Wiz и заполняет осевую зону в виде воздушного канала в гидроциклоне и, двигаясь к сливному патрубку 5, захватывает частицы (зерна), скорость витания которых меньше скорости движения потока, не только с осевой зоны канала, но и с его внутренней граничной поверхности. Скоростное поле в гидроциклоне характеризуется тангенциальной, радиальной и осевой вертикальной составляющими скорости жидкости. Вертикальные осевые скорости жидкости Wiz и W2Z - величины, используемые для выявления закономерностей разделительных процессов в гидроциклоне I и в вихревой камере II.When water is supplied in the vortex chamber, work flows are also formed (see Fig. 3). The volume of water tangentially supplied to the
Классическая гидромеханика (Н.Е.Кочин и др. Теоретическая гидромеханика. М., 1963) объясняет образование осевого воздушного канала разрывом сплошности потока, а его поверхность рассматривается как предельный случай вихревого слоя. Такой разрыв обуславливает резкое возрастание турбулентности, максимальное значение которой достигается непосредственно на границе воздушного канала. Цилиндрическую поверхность осевых воздушных каналов гидроциклона и вихревой камеры нужно рассматривать как свободную поверхность жидкости в поле центробежной силы.Classical hydromechanics (N.E. Kochin et al. Theoretical hydromechanics. M., 1963) explains the formation of an axial air channel by breaking the flow continuity, and its surface is considered as the limiting case of a vortex layer. Such a gap causes a sharp increase in turbulence, the maximum value of which is achieved directly at the border of the air channel. The cylindrical surface of the axial air channels of the hydrocyclone and the vortex chamber should be considered as the free surface of the liquid in the field of centrifugal force.
По данным (А.И.Поваров. Гидроциклоны. М.: Госгортехиздат, 1961, гл.II, стр.31) радиус осевого воздушного столба в гидроциклоне во всех случаях составляет не более 0,606 радиуса сливного патрубка.According to (A.I. Povarov. Hydrocyclones. M: Gosgortekhizdat, 1961, Ch. II, p.31), the radius of the axial air column in the hydrocyclone in all cases is not more than 0.606 of the radius of the drain pipe.
Для технологической оценки работы гидроциклона как классификатора наибольший интерес представляет определение крупности в нем «граничных» зерен, определяющих собой границу разделения исходного материала на слив и пески.For a technological assessment of the operation of a hydrocyclone as a classifier, it is most interesting to determine the size of the “boundary” grains in it, which determine the boundary of the separation of the source material into sink and sand.
При максимальном увеличении концентрации гидросмеси на входе в гидроциклон уменьшается давление гидросмеси в пульпопроводе вследствие увеличения сопротивления твердой фазы гидросмесй, при этом уменьшаются и скорость питания на входном патрубке, и тангенциальная скорость внутри гидроциклона, следовательно, уменьшаются вертикальная осевая скорость внутри гидроциклона и ее выталкивающая сила, т.е. из осевого канала будут выноситься частицы меньше заданного размера. Поэтому для поддержания заданных потоков и получения в сливе гидроциклона частиц заданной крупности на основании показания давления гидросмеси в патрубке 1 ПИ-регулятор дает сигнал на максимальное открытие сечения магистрального водовода 12 и увеличение величины вертикальной осевой скорости гидроциклона до расчетной. Вследствие этого интенсифицируется перемещение увеличенной за счет концентрации гидросмеси исходного материала массы твердой фазы, которая разделяется по заданной границе крупности и выносится беспрепятственно вверх, так как сечение верхнего сливного патрубка 5 увеличилось за счет исчезновения (ликвидации) осевого воздушного канала, а проходимость пескового отверстия 4 увеличилась за счет ликвидации скопления крупной фазы гидросмеси при подаче восходящего потока чистой воды из вспомогательной вихревой камеры. При подаче на вход гидросмеси с минимальной заданной концентрацией увеличивается давление гидросмеси в пульпопроводе, вследствие чего сопротивление твердой фазы гидросмеси уменьшается, увеличиваются скорость витания на входном патрубке и тангенциальная скорость внутри гидроциклона, а следовательно, увеличиваются вертикальная осевая скорость гидроциклона и ее выталкивающая сила. В результате из осевого канала будут выноситься частицы большего размера. Для поддержания заданных потоков и получения в сливе гидроциклона частиц заданной крупности на основании показания давления транспортируемой гидросмеси в патрубке 1 ПИ-регулятор дает сигнал на минимальное открытие сечения магистрального водовода 12 и уменьшение до расчетной величины вертикальной осевой скорости гидроциклона I.With a maximum increase in the concentration of the slurry at the inlet of the hydrocyclone, the pressure of the slurry in the slurry pipeline decreases due to an increase in the resistance of the solid phase of the slurry, both the feed rate at the inlet pipe and the tangential velocity inside the hydrocyclone decrease, therefore, the vertical axial velocity inside the hydrocyclone and its buoyancy force decrease. those. particles smaller than a given size will be carried out from the axial channel. Therefore, to maintain the given flows and to obtain particles of a given size in the discharge of the hydrocyclone based on the readings of the hydraulic mixture pressure in the
Из вышеописанного процесса разделения очевидно, что гидравлика образующихся потоков WIz, W2z приводит не только к исчезновению осевого воздушного канала в гидроциклоне и увеличению проходных сечений сливного патрубка 5 и пескового отверстия 4, но и значительно понижает неравномерность истечения из них жидкой фазы, что приводит к снижению гидравлического сопротивления всего устройства в целом.From the above separation process, it is obvious that the hydraulics of the generated flows W Iz , W 2z not only leads to the disappearance of the axial air channel in the hydrocyclone and to an increase in the flow cross sections of the
Данные, подтверждающие эффективность разделения, были получены в результате опытов, проведенных на опытной установке, на примере разделения гидросмеси в гидроциклоне в режимах с осевым воздушным каналом и без осевого воздушного канала.Data confirming the separation efficiency were obtained as a result of experiments carried out in a pilot plant using the example of separation of a hydraulic mixture in a hydrocyclone in modes with an axial air channel and without an axial air channel.
Пример 1 (сравнительный). Использован гидроциклон 1° со следующими параметрами:Example 1 (comparative).
D°u=18 см; d°пит=4 см; d°сл=2,5 см; d°песк.=2,4 см; Н°ц=13 см; угол конусности конической части β1=20°.D ° u = 18 cm; d ° pit = 4 cm; d ° cl = 2.5 cm; d ° sand. = 2.4 cm; N ° H = 13 cm; the taper angle of the conical part β 1 = 20 °.
Гидроциклон 1° был установлен на стенде, подсоединен через входной патрубок 1° пит и песковый насос типа ПБ 40/16 к выходному каналу смесителя, где готовилась поочередно песчаная гидросмесь с концентрацией твердой фазы: 10%, 15%, 20% и 25%. Подача гидросмеси осуществлялась в объеме 373,3 л/мин в режиме постоянного давления - 1,6 кГс/см2. Общая длина транспортного трубопровода для подачи гидросмеси на опытную установку - 16,2 метра. Контроль давления осуществлялся образцовым манометром типа МО с классом точности 0,6, установленным перед входом в гидроциклон 1° на питающем патрубке. Результаты проведенных опытов 1-4 представлены в таблице 1.A 1 ° hydrocyclone was installed on the bench, connected through a 1 ° pit inlet and a
Пример 2. Гидроциклон I° по примеру 1 совместили с вихревой камерой II1 идентично описанию заявленного предлагаемого изобретения.Example 2. The hydrocyclone I ° in example 1 was combined with a vortex chamber II 1 identical to the description of the claimed invention.
Параметры вспомогательной вихревой камеры II1:D1ц = 8,5 см; d1=1,2 см; d1 =1,1 см; d1 сл.=1,1 см; d1 песк.=1,0 см; H1 ц=9,7 см, угол конусности конической части β2=120°. Соотношение площади цилиндрических частей гидроциклона 1° и вихревой камеры II1 составило 1:5. Соотношение площади пескового патрубка вихревой камеры II1, питающего патрубка вихревой камеры II1 и пескового патрубка гидроциклона 1° составило 1:1,5:5.The parameters of the auxiliary vortex chamber II 1 : D 1 C = 8.5 cm; d 1 = 1.2 cm; d 1 = 1.1 cm; d 1 word = 1.1 cm; d 1 sand. = 1.0 cm; H 1 C = 9.7 cm, the taper angle of the conical part β 2 = 120 °. The ratio of the area of the cylindrical parts of the
В вихревую камеру II через расходомер и регулирующий клапан насосом подавалась чистая вода из емкости-хранилища, причем объем подаваемой воды изменялся в зависимости от концентрации исходной гидросмеси.Clean water from the storage tank was pumped into the vortex chamber II through a flow meter and a control valve, and the volume of water supplied varied depending on the concentration of the initial slurry.
Данные опытов 5-8 представлены в таблице 2. После каждого опыта были проведены анализы на гранулометрический состав гидросмеси слива, выведены кривые рассева полученного песка и модуль крупности каждой пробы, результаты представлены в таблицах 3-10.The data of experiments 5-8 are presented in table 2. After each experiment, analyzes were carried out on the particle size distribution of the slurry mixture, the sieving curves of the resulting sand and the particle size modulus of each sample were derived, the results are presented in tables 3-10.
слива (%)Clarification efficiency
plum (%)
Таким образом, при работе гидроциклона в режиме «без воздушного канала» за счет подачи в него потока чистой воды через вихревую камеру можно повысить эффективность разделения и однородность получаемого продукта по гранулометрическому составу (см. таблицы 3-10), повысить производительность гидроциклона по сливу твердой фазы (см. таблицы 1-2), а также регулировать границу разделения частиц твердой фазы гидросмесей в зависимости от концентрации исходной смеси, не изменяя геометрические параметры гидроциклона.Thus, when the hydrocyclone is operating in the “no air channel” mode by supplying it with a stream of pure water through the vortex chamber, it is possible to increase the separation efficiency and uniformity of the resulting product in terms of particle size distribution (see tables 3-10), and increase the hydrocyclone’s productivity in solid discharge phase (see tables 1-2), as well as adjust the separation boundary of the particles of the solid phase of hydraulic mixtures depending on the concentration of the initial mixture, without changing the geometric parameters of the hydrocyclone.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008114577/15A RU2375120C1 (en) | 2008-04-14 | 2008-04-14 | Hydrocyclon and method of control of hydrocyclon operation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008114577/15A RU2375120C1 (en) | 2008-04-14 | 2008-04-14 | Hydrocyclon and method of control of hydrocyclon operation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2375120C1 true RU2375120C1 (en) | 2009-12-10 |
Family
ID=41489420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008114577/15A RU2375120C1 (en) | 2008-04-14 | 2008-04-14 | Hydrocyclon and method of control of hydrocyclon operation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2375120C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2464105C1 (en) * | 2011-09-26 | 2012-10-20 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Объединение "Тэн" | Unit of hydrocyclones incorporated with fine ore suspension separation system |
| RU2464104C1 (en) * | 2011-09-26 | 2012-10-20 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Объединение "Тэн" | Unit of hydrocyclones incorporated with fine ore suspension separation system |
| RU2464103C1 (en) * | 2011-09-26 | 2012-10-20 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Объединение "Тэн" | Set of hydraulic cyclones of fine ore suspension fractionation |
| RU2465055C1 (en) * | 2011-09-26 | 2012-10-27 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Объединение "Тэн" | Fine ore suspension size grading system hydrocyclone |
| CN112145147A (en) * | 2020-09-10 | 2020-12-29 | 武汉工程大学 | Ultrahigh pressure swirler with normal inlet and automatic sand discharge system |
-
2008
- 2008-04-14 RU RU2008114577/15A patent/RU2375120C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2464105C1 (en) * | 2011-09-26 | 2012-10-20 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Объединение "Тэн" | Unit of hydrocyclones incorporated with fine ore suspension separation system |
| RU2464104C1 (en) * | 2011-09-26 | 2012-10-20 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Объединение "Тэн" | Unit of hydrocyclones incorporated with fine ore suspension separation system |
| RU2464103C1 (en) * | 2011-09-26 | 2012-10-20 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Объединение "Тэн" | Set of hydraulic cyclones of fine ore suspension fractionation |
| RU2465055C1 (en) * | 2011-09-26 | 2012-10-27 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Объединение "Тэн" | Fine ore suspension size grading system hydrocyclone |
| CN112145147A (en) * | 2020-09-10 | 2020-12-29 | 武汉工程大学 | Ultrahigh pressure swirler with normal inlet and automatic sand discharge system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1247310C (en) | Improvements in and relating to hydrocyclones | |
| US4927298A (en) | Cyclone separating method and apparatus | |
| RU2375120C1 (en) | Hydrocyclon and method of control of hydrocyclon operation | |
| AU2006280554B2 (en) | Hydrocyclone | |
| US20020148777A1 (en) | Long free vortex cylindrical telescopic separation chamber cyclone apparatus | |
| CN103752426B (en) | Cyclone on-line control device based on overflow pipe | |
| RU76253U1 (en) | HYDROCYCLONE-CLASSIFIER | |
| RU2592306C2 (en) | Method and apparatus for particle separation | |
| US11806731B2 (en) | Cyclonic separator | |
| US11794134B2 (en) | Multiphase separation and pressure letdown method | |
| RU2179482C2 (en) | Method of control of operation of hydrocyclone and hydrocyclone for realization of this method | |
| RU2218995C1 (en) | Method for controlling operation of hydraulic cyclone and apparatus for performing the same | |
| RU2170622C2 (en) | Method of regulation of hydrocyclone operation and device for its embodiment | |
| AU2015255200B2 (en) | Apparatus for classifying particulate material | |
| CN209597407U (en) | A kind of two section of three product classification and sorting cyclone of ore dressing | |
| RU2264264C2 (en) | Device for axial supply of initial material to dynamical separators | |
| US2723750A (en) | Hydrocyclone | |
| EP0046049A1 (en) | Cyclones | |
| RU2174448C1 (en) | Method of enrichment of fine-fraction concentrates | |
| RU2666958C1 (en) | Device for hydraulic classification of fine-grained materials | |
| SU1338901A1 (en) | Apparatus for separating loose materials | |
| RU2213625C2 (en) | Flotation machine | |
| SU952336A1 (en) | Hydraulic classifier | |
| RU2310517C1 (en) | Hydraulic cyclone-flotator | |
| CN113751191A (en) | Accurate quantitative continuous coal slime sorter tailings discharging mechanism |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140415 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150320 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160415 |