АГРЕГАТ ДЛЯ ГИДРОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ СУСПЕНЗИЙ
SUSPENSIONS HYDROTRANSPORTATION UNIT

Изобретение относится к гидротранспортированию суспензий. Гидротранспортирование сыпучих сред (суспензий) имеет большое распространение в различных отраслях промышленности как в России, так и за рубежом, например в химической, металлургической, а также в гидротехнической отрасли и гидромелиоративном строительстве. В потоке жидкого носителя, в основном воды, перекачиваются полезные ископаемые (уголь, руда и др.) обогатительных фабрик, огарок в системе сернокислотного производства, песок при намыве и углублении рек и др.
Одной из основных проблем транспортирования, особенно сгущенных суспензий с абразивной твердой фазой, является износ насосного оборудования. Известно устройство для транспортирования суспензий (А.С. СССР №555231, кл. E04D 13/12, 1975), которое содержит цилиндрическую камеру для разделения суспензий, которая установлена с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, разделена кольцевой перегородкой и имеет два ряда окон для вывода твердой фазы. Устройство имеет насос, вход которого связан с центральным (пассивным) соплом водоструйного элеватора. Активное сопло струйного насоса (или разгонное) служит для подачи чистой жидкости; пассивное на входе транспортируемой (перекачиваемой) суспензии.
Недостатки устройства:
- громоздкость, связанная, в том числе с наличием вращающихся частей;
- сложность регулирования при разделении на жидкую и твердую фазы, при изменении подачи суспензии, особенно с полидисперсными твердыми частицами.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для транспортирования суспензий, содержащее центробежный насос, водоструйный элеватор, неподвижный цилиндроконический корпус, подсоединенный к водоструйному элеватору и центробежному насосу, расположенную в его внутреннем объеме коническую насадку, снабженную приводом вращательного движения вокруг вертикальной оси. Устройство имеет приемник жидкой фазы, установленный на стыке цилиндрической и конической частей корпуса. На периферийной части конической насадки размещены два разделительных устройства, верхнее из которых сообщено с приемником жидкой фазы, к которому, в свою очередь, прикреплены цилиндрический и конический отбойники. Над коническим распылителем установлен цилиндрический стакан (патент РФ №2212566, 20.09.2003, МПК F04D 13/12, F04D 29/70).
Недостатки данного устройства:
- Сложность конструкции, обусловленная, в том числе, наличием вращающихся частей, и высокие энергозатраты.
- Трудности обеспечения перевода устройства для работы с одной производительности суспензии на другую.
- Практически невозможно использование при транспортировке суспензий с полидисперсной фазой, имеющей крупные частицы, которые могут забить зазоры между цилиндрической и конической частями.
Задача изобретения - создание агрегата для транспортирования суспензий, обеспечивающего высокую эффективность при низких энергозатратах, надежность, достаточно высокую производительность и исключающего вышеуказанные недостатки.
Поставленная задача достигается тем, что в агрегате для гидротранспортирования суспензий, содержащем устройства подачи суспензии, устройства для разделения суспензий на твердую и жидкую фазы, центробежный насос, водоструйный элеватор, согласно изобретению устройство для разделения суспензий представляет собой выполненный из труб комплекс последовательно соединенных спиральных витков, имеющий входной и выходной патрубки, причем выходной патрубок выполнен в виде сменной головки-разделителя с двумя отводами и языком, патрубок ввода воды, тангенциально подсоединенный к одному из спиральных витков, один отвод сменной головки-разделителя подключен к узлу всасывания центробежного насоса, а второй - к центральному пассивному соплу водоструйного насоса, причем узел нагнетания центробежного насоса подсоединен к его активному соплу.
На фиг. 1 приведена схема агрегата для транспортирования суспензий; на фиг. 2 - схема сменной головки-разделителя с отводами и языком; фиг. 3 - сечение комплекса 3-х спиральных витков.
Агрегат для гидротранспортирования суспензий содержит емкость 1 с исходной суспензией, водоструйный элеватор 2 и водоструйный насос 3, выполненный из труб комплекс последовательно соединенных спиральных витков 4, центробежный насос 5, сменную головку-разделитель 6 с двумя отводами «а» и «б» и языком «в», патрубок ввода воды 7, тангенциально подсоединенный к одному из спиральных витков.
Агрегат работает следующим образом.
Подлежащая транспортированию суспензия (г) из исходной емкости 1 поступает на вход водоструйного элеватора 2 через центральное пассивное сопло. Поток суспензии ускоряется за счет создаваемого в насосе разрежения с помощью высокоскоростного потока воды (д) через активное сопло. Резкое уменьшение давления приводит к увеличению скорости потока из емкости 1 через водоструйный элеватор 2. Длина магистрального участка 8, транспортирующего суспензию, рассчитывается исходя из скоростного напора, полученного на выходе из водоструйного элеватора 2. Далее высокоскоростной поток суспензии проходит через комплекс 4, состоящий из последовательно соединенных спиральных выполненных из труб витков.
При движении по спиральным каналам комплекса 4 поток суспензии под действием центробежных сил разделяется на твердую и жидкую фазы. Число и размер спиральных витков зависит от дисперсности частиц твердой фазы в суспензии и напора в магистральной системе. Для повышения интенсивности разделения суспензии, повышения воздействующей на частицы центробежной силы тангенциально установлен на одном из спиральных витков патрубок 7 подачи разгонной жидкости - воды.
Выходной патрубок последнего по ходу движения суспензии спирального витка комплекса 4 представляет собой установленную сменную головку-разделитель 6 с языком. Поток твердой фазы (е), сформировавшейся под действием центробежных сил, на одной части по длине трубы, поступает через отвод головки-разделителя на вход водоструйного насоса 3 через центральное пассивное сопло. Жидкая фаза через второй отвод подается к узлу всасывания центробежного насоса 5, откуда нагнетается к активному соплу водоструйного насоса 3.
Сменная головка-разделитель 6 имеет в центральной части язык, служащий для разделения потоков. Сменные головки различаются положением языка. Таким образом, в данном агрегате для транспортирования суспензий кинетическая энергия, сообщенная исходной фазе центробежным насосом, преобразуется далее для транспортирования твердой фазы по трубопроводу 9, увеличивая его скорость. Аналогично, от водоструйного элеватора 2 по трубопроводу 8. Давление на выходе превышает давление пассивной среды на входе. Расход жидкости через активное сопло зависит от соотношения давления сред на входе и от требуемого давления на выходе из водоструйного насоса. Последнее определяет длину магистрального трубопровода до следующего разделителя суспензий.
Головка-разделитель 6 выполнена сменной. Головки различаются положением языка в центральной зоне и диаметром трубы, что необходимо при изменении концентрации твердой фазы в суспензии или переходе на транспортирование суспензий другого типа.
Предлагаемый агрегат является достаточно простым, малоэнергоемким, не содержит вращающихся частей. Используемый здесь центробежный насос перекачивает, в основном, чистую жидкость, поэтому исключается быстрый износ рабочих колес абразивными средами.
Устройство разделения на твердую и чистую фазы по предлагаемому изобретению является простым при изготовлении, может быть выполнено как из металлических, так и полимерных труб. Из последних наиболее целесообразными являются трубы из полиэтилена низкого давления, так как долго не изнашиваются (не истираются).
Устройство для разделения, представляющее собой комплекс спиральных витков, является, при необходимости, быстро заменяемым.
В данном агрегате возможно транспортировать суспензии с полидисперсной твердой фазой и при значительных размерах частиц.