ГИДРОЦИКЛОН

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для разделения неоднородных суспензий, в частности, к гидроциклонам (центри-клонам), и может быть использовано в нефтехимической промышленности, в процессах водоочистки производственных и бытовых сточных вод, а также других смежных отраслях.
Известен турбоциклон, содержащий цилиндроконический корпус с входным и выходными патрубками соответственно для осевой подачи исходной суспензии, отвода осветленной жидкости и шламовой суспензии, и импеллер, выполненный в виде дисков, расположенный в верхней части концентрично корпусу устройства и перпендикулярно его оси, с возможностью вращения с разными угловыми скоростями в одном направлении [Патент №2264867, В04С 3/06, B01D 45/14. Опубл. 27.11.2005].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная эффективность разделения неоднородных суспензий от тонкодисперсных примесей по причине отсутствия фильтрующего элемента тонкой очистки.
Известны турбоциклоны, содержащие цилиндроконический корпус с входными и выходными патрубками соответственно для тангенциальной (осевой или радиальной) подачи исходной суспензии, отвода двух (осветленной жидкости и шламовой суспензии) и более продуктов, и импеллер, выполненный различной геометрии, расположенный в верхней части корпуса и приводимый в движение от электродвигателя или иного источника энергии напрямую или через механизм, передающий и преобразующий крутящий момент, например редуктор [И.Г. Терновский, A.M. Кутепов. Гидроциклонирование. - M.: «Наука», 1994. - С. 17-20. - рис. 1.7; Р.Н. Шестов. Гидроциклоны. - Л.: Изд-во «Машиностроение», 1967. - С. 16-18. - рис. 12-13].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная эффективность разделения неоднородных суспензий от тонкодисперсных примесей по причине отсутствия фильтрующего элемента тонкой очистки.
Известен турбоциклон, содержащий конический корпус с входным и выходными патрубками соответственно для тангенциальной подачи исходной суспензии, отвода осветленной жидкости и шламовой суспензии, внутри которого по всей высоте установлен импеллер, выполненный в виде втулки с лопастями, и расположены кондуктора для улавливания грубо- и тонкодисперсных примесей [Патент №2136386, В04С 5/08, B01D 45/14. Опубл. 10.09.1999].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная эффективность разделения неоднородных суспензий от тон ко дисперсных примесей по причине отсутствия фильтрующего элемента тонкой очистки.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому устройству и принятому за прототип является гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус с лопатками, установленный в герметичном кожухе с возможностью вращения на опорах-подшипниках вокруг своей оси, тангенциальные патрубки подвода исходной суспензии и патрубки для отвода продуктов разделения, причем гидроциклон снабжен установленным с возможностью вращения вокруг своей оси конусом с конусностью, обратной конусности корпуса, а на отводных патрубках выполнена винтовая нарезка [А.с. №1611454, В04С 5/103. Опубл. 07.12.1990].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная эффективность разделения неоднородных суспензий от тонко дисперсных примесей по причине отсутствия фильтрующего элемента тонкой очистки.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности разделения неоднородных суспензий от тонкодисперсных примесей.
Поставленный технический результат достигается тем, что гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус, установленный в герметичном кожухе с возможностью вращения на опорах-подшипниках вокруг своей оси, лопатки, тангенциальные патрубки подвода исходной суспензии, патрубки для отвода продуктов разделения, на которых выполнена винтовая нарезка, причем коническая часть корпуса выполнена равномерно перфорированной с размещенной на внутренней поверхности фильтровальной тканью.
Перфорация конической части корпуса гидроциклона способствует прохождению суспензии через фильтровальную ткань и равномерному распределению слоя осадка на поверхности фильтровальной ткани. Это позволяет повысить эффективность разделения от тонкодисперсных примесей за счет дополнительной очистки неоднородных суспензий при прохождении через микропоры фильтровальной ткани и сквозь перфорированные отверстия конического корпуса.
Выбор фильтровальной ткани определяется такими показателями, как природа дисперсионной среды (органосуспензии или водные суспензии), размер частиц дисперсной фазы (грубые суспензии - d>0,1 мм; тонкие суспензии - 0,0005<d<0,1 мм; мути - 0,0001<d<0,0005 мм) и концентрация частиц дисперсной фазы (разбавленные суспензии или взвеси и концентрированные суспензии или пасты).
Устройство поясняется чертежами: фиг. 1 - общий вид гидроциклона; фиг. 2 - сечение Α-A на фиг. 1; фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; фиг. 4 - развертка перфорированной конической части корпуса гидроциклона.
Гидроциклон включает в себя корпус 1, опоры-подшипники 2 (качения), герметичный кожух 3, лопатки 4, тангенциальные патрубки 5, патрубки 6 и 7 для отвода продуктов разделения, на которых выполнена винтовая нарезка, фильтровальную ткань 8.
Гидроциклон работает следующим образом.
Исходная суспензия под давлением до 1 МПа поступает по тангенциально установленным патрубкам 5 на лопатки 4. Лопатки 4 представляют собой, например, крыльчатку с лопастями, которые расположены по касательной к цилиндрической части корпуса 1 и жестко на нем закрепленные. Струя суспензии на лопатках 4 закручивается и передает момент импульса от давления струи суспензии. Вследствие этого корпус 1 получает вращательное движение.
Под действием центробежной силы суспензия движется от оси корпуса 1 к его периферии. Газовая фаза, вытесненная из суспензии, создает воздушный подпор, за счет которого происходит вытеснение суспензии сквозь равномерно перфорированную коническую часть корпуса 1 в герметичный кожух 3. При этом грубодисперсные примеси с диаметром гранул больше диаметра перфораций корпуса 1 под действием седиментации выводятся через патрубок 6 твердого продукта, а тонкодисперсные примеси улавливаются фильтровальной тканью 8, размещенной на внутренней перфорированной конической части корпуса 1. Осветленная суспензия из герметичного кожуха 3 выводится через патрубок 7 осветленного продукта. Одна часть газовой фазы отводится вместе с грубодисперсными примесями через патрубок 6 твердого продукта, а другая - сквозь перфорации корпуса 1 и фильтровальную ткань 8 в герметичный кожух 3. За счет разности плотностей между жидкой и газовой фазами, последняя поднимается к верху герметичного кожуха 3 и создает воздушный подпор, препятствующий проникновению исходной суспензии от лопаток 4 в герметичный кожух 3.
Для промывки фильтровальной ткани 8 тангенциальные патрубки 5 заглушаются, через патрубок 7 осветленного продукта под давлением подается промывная жидкость, которая выдавливает из фильтровальной ткани 8 и перфорированной конической части корпуса 1 уловленные примеси, а далее отводится через патрубок 6 тяжелого продукта.
Данная конструкция гидроциклона имеет преимущество по сравнению с уже известными устройствами:
- высокоэффективное улавливание тонкодисперсных примесей за счет выполнения конической части корпуса 1 гидроциклона перфорированной с покрытием внутренней поверхности фильтровальной тканью 8.
Таким образом, повышение эффективности разделения неоднородных суспензий от тонкодисперсных примесей достигается за счет исполнения конической части корпуса 4 равномерно перфорированной с размещением на внутренней поверхности фильтровальной ткани 8.