SU1003910A1

SU1003910A1 - Hydraulic cyclone

Info

Publication number: SU1003910A1
Application number: SU823389704A
Authority: SU
Inventors: Николай Иванович Козлов; Георгий Матвеевич Сорокин; Владимир Иванович Батуров; Мария Николаевна Каширина
Priority date: 1982-01-29
Filing date: 1982-01-29
Publication date: 1983-03-15

Description

1one

Изобретение относитс к устройст вам дл разделени суспензий в поле центробежных сил и может быть использовано в области моделировани гидроабразивного изнашивани элементов машин и аппаратов со сложной траеКторией движени абразивной жидкости (центрифуг , сепараторов, роторно-пленочнЫх . разделителей, турбоциклонов и т.д.).The invention relates to devices for separating suspensions in the field of centrifugal forces and can be used in the field of modeling hydroabrasive wear of machine elements and apparatus with a complex trajectory of abrasive fluid (centrifuges, separators, rotary film separators, turbo cyclones, etc.).

Как известно, в гидроциклонах, ,Q предназначенных дл разделени на фазы жидких неоднородных систем в поле центробежных сил, одновременно с про- . цессом разделени происходит различный по интенсивности процесс гидроабразивного износа его элементов. Интенсивность этого процесса зависит от физико-химико-механических параметров жидкой неоднородной системы, в первую очередь твердой фазы 1 твердость, со-20 держание, дисперсность и гранулометрический состав , внешних параметров (избыточное давление на входе), гео-. метрических параметров (диаметр, уголAs is well known, in hydrocyclones,, Q intended for phase separation of liquid inhomogeneous systems in the field of centrifugal forces, simultaneously with pro-. During the separation process, the hydroabrasive wear of its elements of varying intensity occurs. The intensity of this process depends on the physicochemical and mechanical parameters of the liquid inhomogeneous system, primarily the solid phase 1 hardness, co-20 holding, dispersion and granulometric composition, external parameters (excess pressure at the inlet), geo-. metric parameters (diameter, angle

конуса), износостойкости квнструкцион ных материалов, из которых изготовлены элементы гидроцикпона или весь гидроциклон .cone), wear resistance of the structural materials from which the elements of hydrocycpone or the entire hydrocyclone are made.

Как показывает практика эксп уатации гидроциклонов, наиболь1аий износ наблюдаетс в нижней зоне конической части - в песковом патрубке, т.е. там где наибольша концентраци абразивных твердых частиц, имеющих притом максимальную линейную скорость.The practice of exploring hydrocyclones shows that the greatest wear is observed in the lower zone of the conical part — in the sand pipe, i.e. where the concentration of abrasive solids is greatest, with a maximum linear velocity.

Поэтому при исследоеанин гидроабразивного изнашивани элементов гидроциклона наиболее целесообразно лроводить их на песковом патрубке, т.е. в качестве исследуемого образца брать песковый насадок.Therefore, when researching hydroabrasive wear of hydrocyclone elements, it is most advisable to conduct them on the sand pipe, i.e. take a sand nozzle as a test sample.

Известен гидроциклон, содержавши корпус с входным, сливным патрубками и песковый насадок. Песковый насадок по своему наружному диаметру снабжен подшипником качени и в ходе работы гидроциклона за смет сил трени вращающегос потока при его удэре об; стенку насадка последний тоже приходит во вращение в ту же сторону. Таким конструктивным выполнением пескового насйдка достигаетс значительное снижение его износа, так как сводитс к минимуму разность скорости вращени потока относительно рабочей поверхности насадка СОТаким образом, известный гидроциклон предназначен дл снижени износа пёскового насадка, вращаетс не принудительно , а от самого вращающегос потока, не в обратную, а в ту же сторону , что и поток. Поэтому выполнить поставленную задачу принципиально не может. Известен также гидроциклон, который с целью повышени фактора разделени снабжен электромагнитным приводом принудительного вращени в подшипниках качени всего цилиндроконического корпуса гидроциклона в сторону направлени вращени раздел емого потока 2 J. Известный гидроциклон, хот и снаб жен принудительным вращением корпуса также не может выполнить поставЬенную задачу, так как направление вращени корпуса совпадает с направлением вращени потока, при котором величина износа минимальна . К тому же конструкци гидроциклона, хот и допускает изменение направлени вращени всего корпуса на противопрложное. но не позвол ет исследовать изнашивание отдельных элементов гидроциклона , в частности пёскового насадка, так как он выполнен цельным неразъемным . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому вл етс гидроциклон, . содержащий цилиндроконический корпус с тангенциальным входным, сливным пат рубками, разъемный песковый патрубок с Песковым насадком, средство дл соз Дани принудительного вращени относительно оси корпуса С 3. Здесь и принудительное вращение корпуса в любую сторону и разъемный исследуемый песковый насадок. Однако и он имеет существенный недостаток . При форсировании изнашивани разъемного и сследуеТюго пёскового насадка принудительным вращением всего цилиндроконического корпуса в противоположную от направлени вращени потока сторону, такому,же форсированному износу подвергаетс неиссЛедуеМММ целый цилиндроконическии корпус. Это значительно сокращает долговечность всего гидроциклона. Цель изобретени - сокращение цикла исследовани гидроабразивного изнашивани пёскового насадка. Поставленна цель достигаетс тем, что гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус с тангенциальным входным, сливным патрубками, разъемный песковый патрубок с Песковым насадком , средство дл создани принудительного вращени относительно оси корпуса, снабжен установленной в подшипниках втулкой с внутренней винтовой нарезкой, в которой размещена хвостова часть конуса корпуса гидроциклона , имеюща винтовую нарезку на Наружной ее поверхности, при этом песковый насадок размещен внутри втулки, соединенной со средством создани принудительного вращени . Целесообразно песковый насадок устанавливать с возможностью вращени направлении, противоположном направлению вращени вихревого потока внутри гидроциклона. На фиг.1 представлен гидроциклон, общий вид; на фиг. 2 - узел I на. фиг.1. I Гидроциклон представл ет собой неподвижный цилиндроконический корпус 1с входным тангенциальным патрубком 2и соосным сливным патрубком 3, в своей нижней части снабжен наход щимс в ней неподвижным конусом k и конусом 5. Зона выгрузки сгущенного продукта выполнена в виде разъемного конуса и исследуемого пёскового насадка 6, собранных во втулке 7 и поджатых снизу накидной гайкой 8. Втулка 7 в свою очередь находитс в конических роликовых подшипниках качени 9, насаженных в корпусе 10, фланцы которого через промежуточный фланец 11 Плотно закреплены к фланцу корпуса 1. Нижн часть конуса k своей хвостовой частью с зазором по диаметру и по торцу входит в гнездо втулки 7- Кроме того, хвостова часть конуса t корпуса по своему наружному диаметру снабжена многозаходной винтовой нарезкой 12 пр моугольного сечени по направлению вращени суспензии, а гнездо втулки 7 - внутренней многозаходной винтовой нарезкой 13 пр моугольного сечени противоположного направлени . Эти две винтовые нарезки образуют уплотнительную пару. Степень уплотнени этой парой зависит от скорости , вращени пескового насадка 6, конуса 5 вместе с втулкой 7. При скоростиThe known hydrocyclone, containing a housing with an inlet, a drain pipe and sand nozzles. The sand nozzle in its outer diameter is equipped with a rolling bearing and during the operation of the hydrocyclone for the estimates of the friction forces of the rotating flow at its udera rev; the wall of the nozzle last also comes in rotation in the same direction. By such a constructive implementation of sand nips, a significant reduction in its wear is achieved, since the difference in the rate of rotation of the flow relative to the working surface is minimized by the nozzle. Thus, the known hydrocyclone is designed to reduce the wear of the peskovoe nozzle, rotates not by force, but from the rotating flow itself, and in the same direction as the flow. Therefore, to perform the task fundamentally can not. A hydrocyclone is also known, which, in order to increase the separation factor, is provided with an electromagnetic drive of forced rotation in rolling bearings of the whole cylindrical housing of a hydrocyclone towards the direction of rotation of the separable flow 2 J. The known hydrocyclone, although equipped with forced rotation of the body, also cannot perform the task, as the direction of rotation of the housing coincides with the direction of rotation of the flow in which the amount of wear is minimal. In addition, the hydrocyclone design, although it permits a change in the direction of rotation of the entire hull to an anticompact one. but it does not allow to investigate the wear of individual elements of a hydrocyclone, in particular the pawl-head, as it is made integral one-piece. The closest in technical essence and the achieved result to the offered is hydrocyclone,. It contains a cylindrical body with a tangential inlet, a drainage bar, a detachable sand pipe with a sand nozzle, a means for creating forced rotation about the axis of the body C 3. Here and a forced rotation of the body in any direction and a detachable sand nozzle. However, it has a significant drawback. When forcing the wear of the split and following the peschie nozzle by forcibly rotating the whole cylindrical housing in the direction opposite from the direction of rotation of the flow, the same cylindrical housing is subjected to the same forced wear. This significantly reduces the durability of the entire hydrocyclone. The purpose of the invention is to shorten the cycle of the study of hydroabrasive wear peskovogo nozzle. The goal is achieved by the fact that a hydrocyclone containing a cylindrical body with a tangential inlet, drainage nozzles, a detachable sand nozzle with a sand grommet, means for creating forced rotation about the axis of the body, is provided with a sleeve in the bearings with an internal screw thread, in which the tail part of the cone is placed hydrocyclone housing, having a screw thread on its outer surface, while sand nozzles are placed inside a sleeve connected to the means created forced rotation. It is advisable to install the sand nozzles with the possibility of rotation in the direction opposite to the direction of rotation of the vortex flow inside the hydrocyclone. Figure 1 shows the hydrocyclone, a general view; in fig. 2 - node I on. figure 1. I Hydrocyclone is a stationary cylindrical housing 1 with an inlet tangential pipe 2 and a coaxial drain pipe 3, in its lower part it is equipped with a stationary cone k and a cone 5 located in it. The discharge zone of the thickened product is made in the form of a detachable cone and the peskochny nozzle 6 assembled in the sleeve 7 and tightened with the cap nut 8. The sleeve 7, in turn, is in tapered roller bearings 9 mounted in the housing 10, the flanges of which are through the intermediate flange 11 Attached to the flange of the housing 1. The lower part of the cone k with its tail part with a gap in diameter and along the end enters the socket of the sleeve 7. In addition, the tail part of the cone t of the housing has a multiple-thread screw 12 of rectangular cross section in the direction of rotation of the suspension and the socket of the sleeve 7 is an internal multiple thread screw 13 of a rectangular cross section of the opposite direction. These two screw cuts form a sealing pair. The degree of compaction with this pair depends on the speed, rotation of the sand nozzle 6, cone 5 together with the sleeve 7. At speed

вращени , превышающей скорости вращени потока в этрй зоне, указанна 5 уплотнительна пара направл ет попадаемую в. нее часть потока в противоположную сторону. I .rotation greater than the speed of rotation of the flow in the etry zone, said 5 sealing pair directs the falling into. her part of the flow in the opposite direction. I.

Кроме того, герметичность обеспе- ю чиваетс сальниковым уплотнением 1U промежуточного фланца 11 и прокладкой 15 между фланцем VI и флйнцем корпуса 1 . Крут и1ий момент втулки 7 с конусом 5 и иссЛедуемым Песковым насад- ts ком 6 сообщаетс через шкив 1б, посаженный на открытую часть втулки 7 и закрепленный на ней с помощью стопорных винтов 17.Сгущенна суспензи удал етс из гидроциклона по трубе 18, JQ прикрепленной шпильками к шкиву 16.In addition, tightness is ensured by a stuffing box 1U of the intermediate flange 11 and a gasket 15 between flange VI and the flange of housing 1. The twisting moment of the sleeve 7 with the cone 5 and the exploited Peskovy adapter 6 is communicated through the pulley 1b, planted on the open part of the sleeve 7 and fixed on it with retaining screws 17. The thickened suspension is removed from the hydrocyclone through pipe 18, JQ pinned by pins to the pulley 16.

Работа устройства осуществл етс следующим образом.The operation of the device is as follows.

Исходна суспензи , содержаща оп .рёделенное количество абразивной ; твердой фазы, под избыточным давлением подаетс через тангенциальный входной патрубок 2 в цилиндроконический корпус 1, гг.э получает вращательно-поступательное движение. При этом под действием центробежной силы крупные твердые частицы отбрасываютс к стенке корпуса 1, и они по винтовой траектории скольз т по внутренней поверхности цилиндрокониЧеского корпуса 1. По мере продвижени от входа вниз постепенно растет концентраци твердой фазы в пристенном слое, особенно в конической части. Сгущенный поток удал етс через песг ковый насадок 6, а осветленный - через противоположный соосный сливной патрубок 3. Вместе с ростом концентрации .твердой фазы в пристенном слое возрастает и абразивное воздействие твердых частиц на стенку корпуса 1. В конической части 4 это воздействие значительно возрастает,так как вследствие постепенного снижени радиуса вращени значительно возрастает линейна скорость твердых частиц относ тельно. неподвижной стенки цилиндроконического корпуса 1. Максимальный износ наблюдаетс в песковом насадке 6. Величина и интенсивность изнашивани значительно увеличиваетс при вращении пескового насадка 6 в противоположную от вращени потока сторону , так как линейна скорость абразивных частиц и скорость вращени пескового насадка 6 складываютс , и скорость частиц относительно стенок пескового насадка 6 резко возр0от|1 ет. Возрастает интенсивность изнашивани , сокращаетс врем дл достижени износа определенной велиминыThe original suspension containing the specified amount of abrasive; the solid phase under pressure is fed through the tangential inlet 2 into the cylinder-conical body 1, the city receives rotational-translational motion. In this case, under the action of centrifugal force, large solid particles are thrown against the wall of housing 1, and they slide along a helical path along the inner surface of the cylinder body 1. As the distance from the entrance goes downwards, the concentration of the solid phase in the surface layer, especially in the conical part, gradually increases. The condensed stream is removed through the plow nozzle 6, and clarified through the opposite coaxial discharge nozzle 3. Together with an increase in the concentration of the solid phase in the near-wall layer, the abrasive effect of solid particles on the wall of the housing 1 also increases. since, as the radius of rotation gradually decreases, the linear velocity of the solid particles significantly increases relatively. fixed wall of cylindrical housing 1. Maximum wear is observed in the sand nozzle 6. The magnitude and intensity of wear increases significantly when the sand nozzle 6 rotates in the direction opposite to the flow rotation, since the linear speed of the abrasive particles and the rotation speed of the sand nozzle 6 fold, and the speed of the particles is relatively the walls of the sand head 6 sharply rise | 1 et. The wear rate increases, time is reduced to achieve wear of a certain value.

Вращение песцового насадка осуществл етс принудительно от источника вращени в сторону, противоположную направлению вращени вихревого потока внутри гидроциклона.The rotation of the polar foxes is forced from the source of rotation in the direction opposite to the direction of rotation of the vortex flow inside the hydrocyclone.

Таким образом, достигаетс форсирование изнашивани пескового насадка при неизменных геометрических и технологических параметрах, что, в, свою очередь сокращает цикл исследовани гидроабразивного изнашивани пескового насадкаThus, the acceleration of sand nozzle wear is achieved with unchanged geometrical and technological parameters, which, in turn, shortens the cycle of research of hydroabrasive sand nozzle wear.

Ожидаемый экономический эффект составл ет ДООО .The expected economic effect is DOOO.

Claims

1. USSR author's certificate in application number 2778790, cl. B 0 C 5/16,

1972.

2. USSR author's certificate number 770551, cl. In About it. From 11/00, 1978.

3. US Patent. Cl. 203-211, 1E72.