ГИДРОЦИКЛОН С ДВОЙНЫМ ВХОДОМ

Полезная модель относится к оборудованию, предназначенному для разделения суспензий, в частности, для очистки жидкостей, и может быть использовано в химической, строительной и других отраслях промышленности.
Известны конструкции гидроциклонов, цилиндрических или конических, которые обычно имеют цилиндрический, переходящий в конический, корпус. Исходную суспензию подают с помощью патрубка тангенциально в верхнюю часть (обычно цилиндрическую) корпуса, где аксиально расположен сливной патрубок для отвода очищенной жидкости. Сгущенный продукт отводят через выходной патрубок, либо отверстие в нижней части корпуса. Разделение суспензии происходит в поле центробежных сил. Для отделения мелких частиц желательно развитие возможно больших центробежных ускорений. Отброшенные к периферии тяжелые частицы сползают по стенкам конической плоскости гидроциклона к отверстию для удаления осадка. Можно показать, что при обычной конструкции гидроциклона с сужающейся к выходному отверстию конической частью на тяжелые частицы действует компонента центробежной силы, не способствующая, а, наоборот, препятствующая продвижению их к сливу. Это обстоятельство заставляет принимать угол сужения конической части не более 6-10° (Башаров М.М., Сергеева О.А. Устройство и расчет гидроциклонов. Учебное пособие / Под ред. А.Г. Лаптева. - Казань: Вестфалика, 2012. - 92 с.).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложению является гидроциклон, имеющий расширяющуюся коническую часть. В нижней части гидроциклона во внутренней полости установлена специальная фигурная вставка, снабженная наконечником для отбора осветленной жидкости. Этот гидроциклон (патент на изобретение SU №703142, МПК В04С 5/13, 1979), включающий расширяющийся книзу корпус, к верхней части которого присоединен тангенциально входной патрубок, бункер с патрубком отвода сгущенной фракции и фигурную вставку с размещенным в нижней части корпуса патрубком для отвода осветленной фракции.
Недостаток известного решения заключается в том, что устройство снабжено достаточно сложной по конфигурации фигурной вставкой.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является достижение (при сохранении положительного вклада центробежных сил в процесс выделения примеси из жидкости) упрощения конструкции аппарата и существенное увеличение его производительности.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для выделения взвеси из жидкости состоит из двух расширяющихся конусов с общей осью, расположенных зеркально относительно друг друга, между которыми имеется щель для отвода выделяемой взвеси. Оба конуса соединены спиралевидным каналом для отвода выделяемой фракции. К вершинам конусов тангенциально подводятся питающие патрубки. В торцы конусов вмонтированы отводящие патрубки для приема осветленной жидкости. В отличие от прототипа в данном аппарате полностью исключена фигурная вставка и гарантированно обеспечивается удвоение производительности аппарата.
Технический результат заключается в упрощении конструкции и удваивании производительности за счет введения в конструкцию гидроциклона обращенных друг к другу расширяющихся конусов, что приводит в соответствие действие всех сил на выделяемые частицы.
На чертежах в схематической форме показано: фиг. 1 - вид гидроциклона со стороны продольного разреза по оси предлагаемой модели; фиг. 2 - сечение А-А, где: 1 - входные патрубки; 2 - сливные патрубки для отвода очищенной жидкости; 3 - отверстие для выгрузки выделенной взвеси; 4 - спиралеобразный канал для отвода выделяемой фракции; 5 - корпус с крышками; 6 - сливная щель между коническими частями корпуса.
Устройство состоит из корпуса (5), двух входных патрубков (1), сливной щели (6), спиралевидного отводящего канала (4) с отверстием (3) и двух сливных патрубков (2) для отвода очищенной жидкости. Корпус (5) выполнен в виде двух расширяющихся конусов, имеющих общую ось и обращенных друг к другу симметрично с образованием щели (6) между ними для пропуска взвеси, приемник которой выполнен в виде спиралеобразного канала (4), соединяющего оба конуса, причем входные патрубки (1) выполнены с возможностью подачи исходной жидкости тангенциально в узкую часть конусов, а два симметрично расположенных по оси и вмонтированных в крышки корпуса (5) сливных патрубка (2) выполнены с возможностью отведения осветленной жидкости.
К узкой части корпуса (5) тангенциально присоединены питающие входные патрубки (1) кругового или прямоугольного сечения, которые могут быть наклонены к оси гидроциклона под углом  где h - высота входного патрубка, а r - радиус крышки корпуса.
Высоты конических частей корпуса (5) имеют разные значения при соотношении 1:0,7. В крышки корпуса (5) вмонтированы симметрично расположенные по оси сливные патрубки (2) для отвода очищенной жидкости.
Гидроциклон работает следующим образом: суспензию подают тангенциально в узкую часть конически расширяющихся корпусов по патрубкам (1) кругового или прямоугольного сечения и высотой h, где развиваются повышенные центробежные силы, что обусловлено уменьшением радиуса кривизны г корпусов (5) в этой части.
Тяжелые частицы отбрасываются к периферии и скользят по стенкам корпусов к сливной щели (6), чему способствует компонента центробежной силы из-за расширяющейся формы корпусов (5). В результате они скапливаются в спиралевидном канале (4). По мере накопления выделяемой фракции в канале (4), она отводится через отверстие (3).
Был изготовлен опытный образец из органического стекла, который в данный момент проходит испытания и обладает всеми заявленными свойствами. Высота конической части равна 10 см., диаметр гидроциклона - 5 см., производительность - 5÷10 л/с.
Преимущества предлагаемого устройства заключаются в следующем:
- устройство не требует использования фигурных вставок сложной формы;
- устройство при существенном упрощении конструкции обеспечивает удвоение производительности.