Гидроциклон с камерой

Предлагаемое техническое решение относится к комбинированным устройствам для разделения неоднородных жидких сред. Устройство может быть использовано в сельскохозяйственной мелиорации, в частности в системах капельного полива, микроорошения и дождевания, а также других областях промышленности и народного хозяйства при водоочистке или водоподготовке.
Известен гидроциклон, содержащий корпус, включающий сопряженные цилиндрическую и коническую обечайки, тангенциальный ввод для подачи исходного продукта, коаксиально расположенные сливные патрубки с образованием между ними кольцевого зазора соответственно для вывода легкого и промежуточного продуктов, камеры для сбора легкого промежуточного продуктов, и песковый патрубок для вывода тяжелого продукта (Шестов Р.Н. Гидроциклоны. - Л.: Машиностроение, 1967. - 78 с. -стр. 17, рис. 10).
Недостатком известного технического решения, препятствующим достижению указанного технического результата, является отсутствие в гидроциклоне фильтрующего элемента, вследствие чего не решена задача удаления из воды тонкодисперсных примесей.
Известен гидроциклон, содержащий корпус, включающий сопряженные цилиндрическую и коническую обечайки, тангенциальный ввод для подачи исходного продукта, сливной патрубок для вывода легкого продукта, песковый патрубок для вывода тяжелого продукта, фильтрующий элемент и шламовый сборник, причем коническая обечайка снабжена отбойным устройством, жестко закрепленным на подвижном штоке, и направляющим элементом, а фильтрующий элемент выполнен в виде полупроницаемой мембраны, закрепленной в цилиндрической обечайке (Патент на п. м. №40015, В04С 5/22, опубл. 27.08.2004).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся невозможность удаления из воды промежуточного продукта с плотностью меньшей плотности легкого продукта и фракцией больше размера ячейки фильтрующего элемента, т.е. всплывающих примесей, а также сложность конструктивного оформления и эксплуатации гидроциклона.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому устройству и принятому за прототип является гидроциклон, содержащий корпус, включающий сопряженные цилиндрическую и коническую обечайки, тангенциальный ввод для подачи исходного продукта, сливной патрубок для вывода легкого продукта, снабженный фильтрующим элементом различной пористости, наружная поверхность которого снабжена сплошной ворсистой цилиндрической поверхностью, образованной игольчатыми элементами, и песковый патрубок для вывода тяжелого продукта (Патент РФ №2180272, В04С 5/12, 9/00, опубл. 10.03.2002).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится невозможность удаления из воды промежуточного продукта с плотностью меньшей плотности легкого продукта и фракцией больше размера ячейки фильтрующего элемента, т.е. всплывающих примесей.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является улучшение качественных свойств поливной воды.
Результатом предлагаемого технического решения является повышение эффективности очистки поливной воды от всплывающих примесей.
Поставленный результат достигается тем, что гидроциклон, содержащий корпус, включающий сопряженные цилиндрическую и коническую обечайки, тангенциальный ввод для подачи исходного продукта, сливной патрубок для вывода осветленного продукта, снабженный фильтрующим элементом с фильтрующей боковой поверхностью, и песковый патрубок для вывода тяжелого продукта, причем снабжен цилиндрической перегородкой, погруженной по верхний край тангенциального ввода и установленной коаксиально со сливным патрубком с образованием кольцевого зазора, размещенной на диске, образующим сверху в цилиндрической обечайке камеру для сбора легкого продукта с плотностью меньшей плотности осветленного продукта и фракцией больше размера ячейки фильтрующего элемента, при этом камера снабжена дополнительным сливным патрубком для вывода легкого продукта.
Оснащение гидроциклона цилиндрической перегородкой, погруженной по верхний край тангенциального ввода и установленной коаксиально со сливным патрубком с образованием кольцевого зазора, размещенной на диске, образующим сверху в цилиндрической обечайке камеру для сбора легкого продукта, позволяет удалять из осветленного продукта всплывающие примеси (легкий продукт).
Вода поверхностных источников содержит некоторое количество всплывающих примесей - органические коллоиды, планктон, нефтепродукты, которые отрицательно сказываются на таких качественных показателях поливной воды, как цветность, мутность, способствуют зарастанию капельных лент систем капельного орошения, засорению эмиттеров.
Всплывающие примеси, поступающие в гидроциклон с поливной водой, под действием центробежной силы движутся от периферии (стенки корпуса) к сливному патрубку для вывода осветленного продукта. Через кольцевое пространство между сливным патрубком и цилиндрической перегородкой, размещенной на диске, всплывающие примеси отводятся в камеру для сбора легкого продукта, откуда удаляются через дополнительный сливной патрубок для вывода легкого продукта. Осветленный продукт отводится через сливной патрубок, снабженный фильтрующим элементом с фильтрующей боковой поверхностью. Тяжелый продукт, характеризуемый плотностью большей плотности воды, удаляется через песковый патрубок.
Такое поведение частиц различной плотности в центробежном поле гидроциклона обусловлено тем, что частицы с плотностью большей плотности воды концентрируются у стенки корпуса аппарата, с плотностью меньшей плотности воды - ближе к оси аппарата. Поскольку сливной патрубок для вывода осветленного продукта, снабжен фильтрующим элементом с фильтрующей боковой поверхностью, то частицы всплывающих примесей фракцией больше размера ячейки фильтрующего элемента, двигаясь в центробежном потоке от стенки корпуса к оси аппарата, будут концентрироваться у фильтрующей боковой поверхности сливного патрубка. Под действием центробежной силы частицы с плотностью меньшей плотности осветленного продукта и фракцией больше размера ячейки фильтрующего элемента (легкий продукт) будут всплывать и, двигаясь по кольцевому зазору, образованному цилиндрической перегородкой, размещенной на диске, и сливным патрубком, удаляться через дополнительный сливной патрубок в камере для сбора легкого продукта. На фиг. 1 изображен общий вид гидроциклона.
Гидроциклон содержит корпус, включающий сопряженные цилиндрическую 1 и коническую 2 обечайки, тангенциальный ввод 3 для подачи исходного продукта, сливной патрубок 4 для вывода осветленного продукта, фильтрующий элемент с фильтрующей боковой поверхностью 5, песковый патрубок 6 для вывода тяжелого продукта, цилиндрическую перегородку 7, установленную с образованием кольцевого зазора 8, размещенную на диске 9, камеру 10 для сбора легкого продукта, дополнительный сливной патрубок 11 для вывода легкого продукта.
Гидроциклон работает следующим образом: поливная вода поступает по тангенциальному вводу 3 в цилиндрическую обечайку 1 корпуса гидроциклона. Поток в гидроциклоне закручивается, тяжелый продукт (грубодисперсные примеси) с плотностью большей плотности воды, ударяясь о стенки корпуса, по конической обечайке 2 опускается вниз и выводится через песковый патрубок 6 для вывода тяжелого продукта. Поток воды с тонкодисперсными примесями плотностью большей плотности воды проходит через фильтрующий элемент с фильтрующей боковой поверхностью 5, при этом тонко дисперсные примеси улавливаются фильтрующей боковой поверхностью, а осветленная вода выводится по сливному патрубку 4 для вывода осветленного продукта.
Легкий продукт с плотностью меньшей плотности осветленного продукта и фракцией больше размера ячейки фильтрующего элемента (всплывающие примеси), двигаясь в центробежном поле с потоком воды, направляются от периферии (стенки корпуса) к боковой фильтрующей поверхности сливного патрубка. Далее через кольцевой зазор 8, образованный цилиндрической перегородкой 7, размещенной на диске 9, и сливным патрубком 4 для вывода осветленного продукта всплывающие примеси отводятся в камеру 10 для сбора легкого продукта и выводятся через дополнительный сливной патрубок 11 вывода легкого продукта.
Таким образом, гидроциклон предложенной конструкции позволяет проводить очистку воды от грубодисперсных и тонкодисперсных примесей, а также всплывающих примесей с плотностью меньшей плотности осветленного продукта и фракцией больше размера ячейки фильтрующего элемента, что способствует повышению эффективности очистки воды и, соответственно, улучшению ее качественных свойств.