ГИДРОЦИКЛОН

Заявляемая полезная модель относится к аппаратам для разделения гетерогенных систем под действием центробежных сил. Аппараты предназначены для классификации и обогащения в жидкой среде тонко измельченных материалов по крупности, для сгущения продуктов обогащения и могут быть использованы в нефтяной, цветной и других отраслях промышленности.
Известен гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус, патрубок подачи исходной суспензии, патрубки для отвода осветленной и сгущенной фракций суспензии, устройство для отвода сгущенной фракции суспензии, выполненное в виде двух установленных коаксиально корпусу гидроциклона горизонтальных дисков, нижний из которых закреплен на валу и имеет возможность вращения и вертикального перемещения, а верхний имеет форму кольца и жестко соединен с корпусом гидроциклона, между дисками образован радиальный канал, а с верхним диском жестко соединена емкость, образующая с ним цилиндрическую камеру с патрубками для отвода сгущенной фракции суспензии (Патент РФ №2372147 С1, дата приоритета 16.06.2008, дата публикации 10.11.2009, автор Яблонский В.О., RU).
Недостаток известного аналога заключается в том, что из-за образующегося в процессе движения жидкости в нем так называемого подкрышечного кольцевого вихря, составляющего примерно 20-30% от исходного питания, обогащенная твердой фазой его часть направляется вниз по стенкам сливного патрубка и частично вовлекается в слив вместе с внутренним восходящим потоком, снижая эффективность разделения дисперсных систем.
Наиболее близким по технической сущности является гидроциклон, принятый в качестве прототипа, включающий корпус, содержащий верхнюю цилиндрическую и нижнюю коническую части, тангенциальный входной, сливной и песковый патрубки, внутри корпуса в верхней и нижней частях сливного патрубка жестко закреплены горизонтальные кольцевые диски для разделения потока очищаемой жидкости на внешнюю и внутреннюю зоны (Патент РФ №136367 U1, дата приоритета 04.07.2013, дата публикации 10.01.2014, авторы: Голованчиков А.Б. и др., RU, прототип).
Недостатком прототипа является низкая эффективность разделения дисперсных систем, обусловленная тем, что основная часть двигающегося вверх внутреннего потока уходит через сливной патрубок, а часть его отражается от нижнего кольцевого диска и меняет свое направление на радиальное, причем половина этого потока направлена в сторону стенки гидроциклона, а другая часть, направленная к центру, попадает в сливной патрубок, в результате чего снижается эффективность разделения дисперсных систем.
Технической проблемой является создание конструкции, обеспечивающей повышение разделительной способности гидроциклона.
Для решения технической проблемы предложен гидроциклон, включающий корпус с крышкой, состоящий из цилиндрической и конической частей, тангенциальный входной патрубок в цилиндрической части, коаксиально расположенный отводной сливной патрубок и песковую насадку. Новым является то, что отводной сливной патрубок снабжен на торце дисковым ступенчатым отражателем, выполненным с коническим выступом, обращенным конической поверхностью к стенкам конической части корпуса, при этом дисковый ступенчатый отражатель установлен на отводном сливном патрубке с возможностью вертикального перемещения и фиксации, причем внутренняя поверхность конического выступа выполнена цилиндрической, совпадающей с внутренней поверхностью отводного сливного патрубка.
Согласно полезной модели, дисковый ступенчатый отражатель установлен на отводном сливном патрубке с помощью резьбового соединения.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в повышении разделительной способности гидроциклона за счет снижения вероятности попадания твердых частиц в отводной сливной патрубок из внешней части восходящего потока и регулирования степени разделения в связи с установкой дискового ступенчатого отражателя с коническим выступом с возможностью его вертикального перемещения на конце отводного сливного патрубка.
На фиг. 1 схематично изображен гидроциклон предлагаемой конструкции, продольный разрез; на фиг. 2 - цилиндрическая часть гидроциклона с отображением движения жидкости.
Гидроциклон содержит корпус, состоящий из верхней цилиндрической части 1 с крышкой 2 и нижней конической части 3, тангенциальный входной патрубок 4 в цилиндрической части, коаксиально расположенный в ней отводной сливной патрубок 5 и песковую насадку 6. Отводной сливной патрубок (5) снабжен на нижнем торце дисковым ступенчатым отражателем 7, выполненным с коническим выступом 8, обращенным конической поверхностью к стенкам конической части корпуса. При этом дисковый ступенчатый отражатель 7 установлен на отводном сливном патрубке (5) с возможностью вертикального перемещения и фиксации, например, с помощью резьбового соединения 9, обеспечивающего более тонкое регулирование степени разделения. Кроме того, внутренняя поверхность конического выступа (8) дискового ступенчатого отражателя выполнена цилиндрической, совпадающей с внутренней поверхностью отводного сливного патрубка (5).
Гидроциклон работает следующим образом. Тонкоизмельченный материал в жидкой среде в виде пульпы нагнетают под давлением в тангенциальный входной патрубок 4. При дальнейшем вращательном движении в цилиндрической части 1 поток пульпы спускается по спиральной траектории вдоль стен конической части корпуса 3 к песковой насадке 6. В гидроциклоне возникают два основных вращающихся в одну сторону потока: внешний, имеющий поступательное движение по спирали вниз, и внутренний, двигающийся по спирали вверх к отводному сливному патрубку 5. Внешний поток, подходя к вершине конуса 3, делится на две части: нижнюю, которая, не меняя направления поступательного движения, уходит из гидроциклона через песковую насадку 6, и верхнюю, которая образует внутренний поток, изменяя направление поступательного движения на противоположное.
1
Основная часть двигающегося вверх внутреннего потока уходит в отводной сливной патрубок 5, а часть его, отразившись от дискового ступенчатого отражателя 7, вновь меняет свое направление на радиальное, в сторону стенки гидроциклона. Эта радиальная часть внутреннего потока «A» усиливает действие центробежных сил, повышая эффективность разделения дисперсных систем.
2
Кроме этих основных потоков имеется так называемый подкрышечный кольцевой вихрь, образованный частью исходного питания, обтекающего крышку гидроциклона, часть которого, обогащенная твердой фазой, направляется затем вниз по стенкам отводного сливного патрубка 5 и, отразившись от дискового ступенчатого отражателя 7, меняет свое направление на радиальное «А», в сторону стенки гидроциклона, усиливая тем самым действие центробежных сил.
2
1
В результате того, что гидроциклон снабжен дисковым ступенчатым отражателем 7 с коническим выступом 8, установленным на отводном сливном патрубке 5 в торце, часть подкрышечного кольцевого вихря, обогащенная твердой фазой не только не попадает в отводной сливной патрубок 5, но и преобразуется в радиальный поток «А», усиливающий тем самым действие центробежных сил. Подобным образом, и часть внутреннего вертикального потока также меняет свое направление на радиальное «A», в сторону стенки циклона, усиливая тем самым действие центробежных сил.
Таким образом, предложенное конструктивное исполнение гидроциклона в совокупности обеспечивает повышенную эффективность разделения дисперсных систем.