RU2820473C1

RU2820473C1 - Hydrocyclone

Info

Publication number: RU2820473C1
Application number: RU2024103380A
Authority: RU
Inventors: Анастасия Владимировна Миляева; Татьяна Васильевна Щукина; Дмитрий Александрович Прутских
Filing date: 2024-02-09
Publication date: 2024-06-04

Abstract

FIELD: separation.

SUBSTANCE: hydrocyclone refers to combined devices for separation of inhomogeneous liquid media and can be used in water treatment and water treatment, in production processes. Hydrocyclone contains conjugated cylindrical and conical shells, tangential inlet for supply of initial product, sand branch pipe for heavy product discharge, drain branch pipe for discharge of clarified product, equipped with filtering and sorption elements installed coaxially with drain branch pipe, chamber in upper part of cylindrical shell. Filtering and sorption elements are made of two coaxially arranged mesh rigid cylinders filled with filtering material and a sorbent of a space formed between the inner and outer cylinders, having on the removable upper end a lug with a cable attached to it, thrown over the lifting unit, installed in the loading chamber of the drain branch pipe for the clarified product discharge, fixed at the other end on the lug of the loading tight hatch by means of the fixing karabiner hook. Chamber in upper part of cylindrical shell for collection of light product is equipped with additional shell with double walls, inner one of which is perforated, having screw and accumulation container installed in it.

EFFECT: higher efficiency of cleaning and servicing of the device.

1 cl, 1 dwg

Description

Гидроциклон относится к комбинированным устройствам для разделения неоднородных жидких сред и может быть использован при водоочистке и водоподготовке, а также в производственных технологических процессах.A hydrocyclone is a combined device for separating heterogeneous liquid media and can be used in water purification and water treatment, as well as in industrial processes.

Известен гидроциклон (патент 2180272, МКИ В04С 5/12, В04С 5/00, 2002), содержащий сопряженные цилиндрическую и коническую обечайки, тангенциальный ввод для подачи исходного продукта, песковый патрубок для вывода тяжелого продукта, сливной патрубок для вывода осветленного продукта. Сливной патрубок для вывода осветленного продукта содержит фильтрующий элемент различной пористости, наружная поверхность которого снабжена ворсистой цилиндрической поверхностью, образованной игольчатыми элементами.A hydrocyclone is known (patent 2180272, MKI V04S 5/12, V04S 5/00, 2002), containing a conjugate cylindrical and conical shell, a tangential input for supplying the initial product, a sand pipe for removing a heavy product, and a drain pipe for removing the clarified product. The drain pipe for removing the clarified product contains a filter element of varying porosity, the outer surface of which is equipped with a fleecy cylindrical surface formed by needle-shaped elements.

Недостатком является, то, что разделение в цилиндрической обечайке на тяжелый и осветленный продукты поступившей в нее неоднородной среды и содержащей, в том числе, и легкие загрязняющие компоненты, приводит к быстрому засорению фильтрующего элемента. Так как наружная поверхность фильтрующего элемента имеет сплошную ворсистую цилиндрическую поверхность из игольчатых элементов, то для его замены при утрачивании функции очистки необходимо разбирать гидроциклон в верхней части цилиндрической обечайки. Процесс снятия и размещения уже нового фильтрующего элемента приводит к остановке работы устройства на достаточно длительный период, что при непрерывном технологическом процессе очистки не допустимо.The disadvantage is that the separation in the cylindrical shell into heavy and clarified products of the inhomogeneous medium entering it and containing, among other things, light polluting components, leads to rapid clogging of the filter element. Since the outer surface of the filter element has a continuous fleecy cylindrical surface made of needle elements, to replace it when the cleaning function is lost, it is necessary to disassemble the hydrocyclone in the upper part of the cylindrical shell. The process of removing and placing a new filter element leads to a stop in the operation of the device for a fairly long period, which is not permissible with a continuous cleaning process.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков является гидроциклон (полезная модель к патенту 211553, МКИ В04С 5/22, C02F 1/52, 2022), содержащий сопряженные цилиндрическую и коническую обечайки, тангенциальный ввод для подачи исходного продукта, песковый патрубок для вывода тяжелого продукта и сливной патрубок для вывода осветленного продукта, снабженный фильтрующим элементом. Сорбционный элемент, установленный на диске коаксиально со сливным патрубком для вывода осветленного продукта, образует в верхней части цилиндрической обечайки дополнительную камеру осветленного продукта, снабженную сливным патрубком для его отвода. Сорбционный элемент образован перфорированными кольцами, покрытыми снизу и сверху сорбирующим материалом из синтетических и натуральных волокон.The closest technical solution in terms of a set of features is a hydrocyclone (utility model for patent 211553, MKI V04S 5/22, C02F 1/52, 2022), containing a conjugate cylindrical and conical shell, a tangential input for supplying the initial product, a sand pipe for discharging a heavy product and a drain pipe for removing the clarified product, equipped with a filter element. The sorption element, installed on the disk coaxially with a drain pipe for removing the clarified product, forms an additional chamber of the clarified product in the upper part of the cylindrical shell, equipped with a drain pipe for its removal. The sorption element is formed by perforated rings, covered below and above with sorbent material made of synthetic and natural fibers.

Недостатком является, то, что при наличии компонентов крупной дисперсности и малой плотности по отношению к плотности жидкости перфорированные кольца с сорбирующим материалом быстро загрязняются, утрачивая функцию очистки и допуская вторичное захватывание потоком осажденных частиц. Необходимая в этом случае смена фильтров будет осложнена наличием дополнительной камеры, что потребует больше времени для производства работ по обслуживанию гидроциклона.The disadvantage is that in the presence of coarsely dispersed components and low density relative to the density of the liquid, perforated rings with sorbing material quickly become dirty, losing their cleaning function and allowing secondary capture of deposited particles by the flow. The change of filters required in this case will be complicated by the presence of an additional chamber, which will require more time to carry out maintenance work on the hydrocyclone.

Задачей изобретения является повышение эффективности очистки и обслуживания устройства, связанное с заменой фильтрующего и сорбционного элементов, за счет выполнения фильтрующего и сорбционного элементов из двух соосно расположенных сетчатых жестких цилиндров с заполнением фильтрующим материалом и сорбентом пространства, образованного между цилиндрами внутренним и внешним, имеющем на съемном верхнем торце проушину с закрепленным на ней тросом, перекинутым через подъемный блок, установленный в загрузочной камере сливного патрубка для вывода осветленного продукта, и закрепленным с другого конца на проушине загрузочного герметичного люка посредством фиксирующего карабинового крючка, при этом камера в верхней части цилиндрической обечайки для сбора легкого продукта снабжена дополнительной обечайкой со сдвоенными стенками, внутренняя из которыхперфорированная, так же имеющей установленный в ней шнек и накопительный контейнер.The objective of the invention is to increase the efficiency of cleaning and maintenance of the device associated with the replacement of filtering and sorption elements by making the filtering and sorption elements from two coaxially located mesh rigid cylinders with filling the space formed between the internal and external cylinders with filter material and sorbent, which has a removable the upper end of an eye with a cable attached to it, thrown over a lifting block installed in the loading chamber of the drain pipe for removing the clarified product, and secured at the other end to the eye of the loading sealed hatch by means of a fixing carabiner hook, while the chamber is in the upper part of the cylindrical shell for collecting light product is equipped with an additional shell with double walls, the inner one of which is perforated, also having a screw installed in it and a storage container.

Эта задача решается тем, что в гидроциклон, содержащий сопряженные цилиндрическую и коническую обечайки, тангенциальный ввод для подачи исходного продукта, песковый патрубок для вывода тяжелого продукта, сливной патрубок для вывода осветленного продукта, снабженный фильтрующим и сорбционным элементами, установленными коаксиально со сливным патрубком, камеру в верхней части цилиндрической обечайки, отличительными от прототипа признаками является выполнение фильтрующего и сорбционного элементов из двух соосно расположенных сетчатых жестких цилиндров с заполнением фильтрующим материалом и сорбентом пространства, образованного между цилиндрами внутренним и внешним, имеющем на съемном верхнем торце проушину с закрепленным на ней тросом, перекинутым через подъемный блок, установленный в загрузочной камере сливного патрубка для вывода осветленного продукта, и закрепленным с другого конца на проушине загрузочного герметичного люка посредством фиксирующего карабинового крючка, при этом камера в верхней части цилиндрической обечайки для сбора легкого продукта снабжена дополнительной обечайкой со сдвоенными стенками, внутренняя из которых перфорированная, так же имеющей установленный в ней шнек и накопительный контейнер.This problem is solved by the fact that in a hydrocyclone containing a conjugate cylindrical and conical shell, a tangential inlet for supplying the initial product, a sand pipe for removing a heavy product, a drain pipe for removing the clarified product, equipped with filtering and sorption elements installed coaxially with the drain pipe, a chamber in the upper part of the cylindrical shell, distinctive features from the prototype are the implementation of filtering and sorption elements from two coaxially located mesh rigid cylinders with filling of the space formed between the internal and external cylinders with filter material and sorbent, which has an eyelet with a cable attached to it at the removable upper end, thrown over a lifting block installed in the loading chamber of the drain pipe for removing the clarified product, and secured at the other end to the eye of the loading sealed hatch by means of a fixing carbine hook, while the chamber in the upper part of the cylindrical shell for collecting the light product is equipped with an additional shell with double walls, the inner one is perforated, also having an auger and a storage container installed in it.

Расположение камеры для сбора легкого продукта в верхней части цилиндрической обечайки без отделяющих перегородок обеспечивает беспрепятственное поступление в нее загрязняющих компонентов небольшой плотности. Периодическое включение шнека в дополнительной обечайке, соединенной с камерой для сбора легкого продукта, позволяет удалить и уплотнить перед поступлением в накопительный контейнер легкий продукт. Такое своевременное устранение из поступающего через тангенциальный ввод исходного продукта легких компонентов обеспечит продолжительный период эффективной очистки фильтрующим и сорбционным элементами. Предусмотренная в сливном патрубке загрузочная камера с закрепленным в ней подъемным блоком позволяет быстро удалить посредством троса фильтрующий и сорбционный элементы, и установить вновь после их замены, что в свою очередь значительно сокращает время на техническое обслуживание устройства.The location of the chamber for collecting light product in the upper part of the cylindrical shell without separating partitions ensures the unhindered entry of low-density contaminant components into it. Periodic activation of a screw in an additional shell connected to a chamber for collecting light product allows the light product to be removed and compacted before entering the storage container. Such timely removal of light components from the initial product entering through the tangential input will ensure a long period of effective cleaning with filtering and sorption elements. The loading chamber provided in the drain pipe with a lifting block fixed in it allows you to quickly remove the filter and sorption elements using a cable and install them again after replacing them, which in turn significantly reduces the time for maintenance of the device.

На фиг. 1 показан общий вид гидроциклона.In fig. Figure 1 shows a general view of the hydrocyclone.

Гидроциклон состоит из сопряженных цилиндрической 1 и конической 2 обечаек, тангенциального ввода 3 для подачи исходного продукта, пескового патрубка 4 для вывода тяжелого продукта, сливного патрубка 5 для вывода осветленного продукта. В сливном патрубке 5 для осветленного продукта коаксиально расположены фильтрующий 6 и сорбционный 7 элементы, которые выполнены из двух соосно расположенных сетчатых жестких цилиндров, а именно внутреннего цилиндра 8, внешнего цилиндра 9. Пространство, образованное между внутренним 8 и внешним 9 цилиндрами, заполнено фильтрующим материалом и сорбентом. Внешний цилиндр 9 имеет съемный верхний торец 10, с проушиной 11, на которой закреплен трос 12. Другой конец троса 12 перекинут через подъемный блок 13, установленный в загрузочной камере 14 сливного патрубка 5 для осветленного продукта, и закреплен посредством фиксирующего карабинового крючка 15 на проушине 16 загрузочного герметичного люка 17. Герметичность загрузочного люка 17 обеспечивается уплотняющим материалом 18.The hydrocyclone consists of a conjugate cylindrical 1 and conical 2 shells, a tangential input 3 for supplying the initial product, a sand pipe 4 for removing the heavy product, and a drain pipe 5 for removing the clarified product. In the drain pipe 5 for the clarified product, the filter 6 and sorption 7 elements are coaxially located, which are made of two coaxially located mesh rigid cylinders, namely the inner cylinder 8, the outer cylinder 9. The space formed between the inner 8 and outer 9 cylinders is filled with filter material and sorbent. The outer cylinder 9 has a removable upper end 10, with an eye 11, on which a cable 12 is attached. The other end of the cable 12 is thrown over a lifting block 13 installed in the loading chamber 14 of the drain pipe 5 for the clarified product, and secured by means of a locking carabiner hook 15 on the eye 16 loading sealed hatch 17. The tightness of the loading hatch 17 is ensured by sealing material 18.

Камера 19 для сбора легкого продукта в верхней части 20 цилиндрической обечайки 1 имеет дополнительную обечайку 21 со сдвоенными стенками, а именно стенкой 22 и внутренней стенкой 23, которая выполнена перфорированной. Внутренняя стенка 23 дополнительной обечайки 21 выполнена перфорированной. Внутри дополнительной обечайки 21 размещен шнек 24, на валу 25 которого установлен электродвигатель 26. Дополнительная обечайка 21 снабжена накопительным контейнером 27, имеющим патрубок 28 для вывода уплотненного легкого продукта с герметичной заслонкой 29.The chamber 19 for collecting light product in the upper part 20 of the cylindrical shell 1 has an additional shell 21 with double walls, namely a wall 22 and an inner wall 23, which is perforated. The inner wall 23 of the additional shell 21 is made perforated. Inside the additional shell 21 there is a screw 24, on the shaft 25 of which an electric motor 26 is installed. The additional shell 21 is equipped with a storage container 27, which has a pipe 28 for removing the compacted light product with a sealed valve 29.

Гидроциклон работает следующим образом. Через тангенциальный ввод 3 подается исходный продукт. Под действием центробежной силы тяжелые компоненты отбрасываются к цилиндрической обечайке 1 и, смещаясь попадают в коническую обечайку 2, а затем отводятся через песковый патрубок 4 для вывода тяжелого продукта. Крупные компоненты малой плотности под действием подъемной силы направляются в камеру 19 для сбора легкого продукта, снабженную дополнительной обечайкой 21 для дальнейшего удаления. Периодическое включение электродвигателя 26 шнека 24 обеспечивает продвижение в дополнительной обечайке 21 легких загрязняющих компонентов к накопительному контейнеру 27. По мере продвижения в дополнительной обечайке 21 происходит повышение концентрации и уплотнение легкого продукта за счет перетекания жидкости через перфорированную внутреннюю стенку 23 и ее вторичного поступления в камеру 19 для сбора легкого продукта. После продвижения легкого продукта в накопительный контейнер 27 и его заполнения, открывается герметичная заслонка 29 для выгрузки.A hydrocyclone works as follows. The original product is supplied through tangential input 3. Under the action of centrifugal force, heavy components are thrown towards the cylindrical shell 1 and, shifting, fall into the conical shell 2, and then are discharged through the sand pipe 4 to remove the heavy product. Large components of low density under the action of a lifting force are directed into chamber 19 for collecting light product, equipped with an additional shell 21 for further removal. Periodic turning on of the electric motor 26 of the auger 24 ensures the advancement of light contaminant components in the additional shell 21 to the storage container 27. As they move in the additional shell 21, the concentration and compaction of the light product increases due to the flow of liquid through the perforated inner wall 23 and its secondary entry into the chamber 19 for collecting light product. After moving the light product into the storage container 27 and filling it, the sealed valve 29 opens for unloading.

Исходный продукт, пройдя через грубую очистку от тяжелых и легких компонентов, направляется к сливному патрубку 5 для вывода осветленного продукта и пропускается через фильтрующий 6 и сорбционный 7 элементы, которые улавливают мелкодисперсные загрязнения и вредные вещества. Затем осветленный продукт удаляется из гидроциклона, направляясь по сливному патрубку 5.The initial product, having gone through rough cleaning from heavy and light components, is directed to the drain pipe 5 to remove the clarified product and passed through filter 6 and sorption 7 elements, which trap finely dispersed contaminants and harmful substances. Then the clarified product is removed from the hydrocyclone, directed through the drain pipe 5.

При насыщении фильтрующего 6 и сорбционного 7 элементов загрязняющими компонентами процесс очистки кратковременно приостанавливается, открывается герметичный загрузочный люк 17 в загрузочной камере 14 и происходит подъем фильтрующего 6 и сорбционного 7 элементов посредством перекинутого через подъемный блок 13 троса 12. При извлечении фильтрующего 6 и сорбционного 7 элементов иззагрузочной камеры 14 карабиновый крючок 15 отстегивается от проушины 16. Для замены фильтрующего материала и сорбента снимают закрепленный каким-либо замковым соединением верхний торец 10 на внешнем цилиндре 9, выгружают содержимое и засыпают фильтрующий материал и сорбент с восстановленными функциями очистки. После этого устанавливают и закрепляют верхний торец 10 на внешнем цилиндре 9, пристегивают на проушину 16 карабиновый крючок 15, помещают в загрузочную камеру 14 фильтрующий 6 и сорбционный 7 элементы и опускают вниз в сливном патрубке 5 для вывода осветленного продукта с фиксацией положения. Затем закрывают герметичный загрузочный люк 17 и переключают гидроциклон на рабочий режим.When the filter 6 and sorption 7 elements are saturated with polluting components, the cleaning process is briefly suspended, the sealed loading hatch 17 in the loading chamber 14 opens and the filter 6 and sorption 7 elements are lifted by means of a cable 12 thrown over the lifting block 13. When removing the filter 6 and sorption 7 elements From the loading chamber 14, the carabiner hook 15 is unfastened from the eye 16. To replace the filter material and sorbent, remove the upper end 10 secured by some kind of locking connection on the outer cylinder 9, unload the contents and fill in the filter material and sorbent with the cleaning functions restored. After this, the upper end 10 is installed and secured on the outer cylinder 9, a carabiner hook 15 is fastened to the eye 16, the filtering 6 and sorption 7 elements are placed in the loading chamber 14 and lowered down in the drain pipe 5 to remove the clarified product, fixing the position. Then close the sealed loading hatch 17 and switch the hydrocyclone to operating mode.

Выполнение камеры 19 для сбора легкого продукта без отделяющих перегородок в верхней части 20 цилиндрической обечайки 1 обеспечивает поступление в нее крупных компонентов малой плотности, а периодическое включение шнека 24 их последующее своевременное удаление, в процессе которого происходит уплотнение легкого продукта. Последнее приводит к меньшим затратам как на его извлечения из гидроциклона, так и на утилизацию. Предварительная грубая очистка от крупно дисперсных тяжелых и легких компонентов способствует увеличению продолжительности периода функционирования фильтрующего 6 и сорбционного 7 элементов, что в целом повышает эффективность очистки. При насыщении загрязняющими компонентами фильтрующего 6 и сорбционного 7 элементов наличие загрузочной камеры 14, подъемного блока 13 и троса 12 позволяет легко извлечь и провести замену фильтрующего материала и сорбента, существенно сокращая время обслуживания гидроциклона. При загрузке фильтрующего 6 и сорбционного 7 элементов ограничение в перемещении по сливному патрубку обеспечивает трос 12, пристегнутый к проушине герметичного загрузочного люка 16 посредством карабинового крючка 15.The execution of the chamber 19 for collecting light product without separating partitions in the upper part 20 of the cylindrical shell 1 ensures the entry of large low-density components into it, and the periodic activation of the screw 24 ensures their subsequent timely removal, during which the light product is compacted. The latter leads to lower costs both for its extraction from the hydrocyclone and for disposal. Preliminary coarse cleaning of coarsely dispersed heavy and light components helps to increase the duration of the period of operation of the filter 6 and sorption 7 elements, which generally increases the cleaning efficiency. When the filter 6 and sorption 7 elements are saturated with polluting components, the presence of a loading chamber 14, a lifting block 13 and a cable 12 makes it easy to remove and replace the filter material and sorbent, significantly reducing the maintenance time of the hydrocyclone. When loading the filter 6 and sorption 7 elements, the restriction in movement along the drain pipe is provided by a cable 12, fastened to the eye of the sealed loading hatch 16 by means of a carabiner hook 15.

Claims

A hydrocyclone containing conjugate cylindrical and conical shells, a tangential input for supplying the initial product, a sand pipe for removing heavy product, a drain pipe for removing the clarified product, equipped with filtering and sorption elements installed coaxially with the drain pipe, a chamber in the upper part of the cylindrical shell, different in that the filtering and sorption elements are made of two coaxially located mesh rigid cylinders with filter material and sorbent filling the space formed between the internal and external cylinders, which has an eyelet at the removable upper end with a cable attached to it, thrown over a lifting block installed in the loading chamber chamber of the drain pipe for removing the clarified product, and secured at the other end to the eye of the loading sealed hatch by means of a fixing carabiner hook, while the chamber in the upper part of the cylindrical shell for collecting the light product is equipped with an additional shell with double walls, the inner of which is perforated, also having an installed it contains an auger and a storage container.