ГИДРОЦИКЛОН

Полезная модель относится к устройствам для разделения жидких неоднородных систем на фракции, в частности к аппаратам для механической очистки дисперсионных систем, например, суспензий и может применяться в пищевой, химической, нефтеперерабатывающей промышленности при очистке природных и сточных вод.
Известен гидроциклон для очистки загрязненных систем, например, суспензий, содержащий корпус с тангенциальным питающим патрубком для подачи исходной жидкости, крышку со сливным патрубком и Песковым фильтром (А.С. СССР №1118415, В 04 С 5/22, 1985 г.).
Недостатком данного гидроциклона является низкая эффективность разделения суспензии и то, что в процессе эксплуатации песковый фильтр быстро забивается.
Известен гидроциклон, содержащий корпус с входным патрубком и патрубками выхода осветленной и тяжелой фракций, коническую вставку, размещенную внутри корпуса и снабженную усеченным конусом, примыкающим к меньшему основанию вставки, и центральной трубой, соединенной каналом с наружной поверхностью вставки. Корпус на внутренней поверхности имеет криволинейные винтообразные кондукторы, соединенные с приемником крупной фракции. На внутренней поверхности конической вставки установлены пружинные направляющие, образованные из сжатых циклоид, а патрубок выхода осветленной фракции выполнен в виде эластичной вставки конической формы с виброловушками на внутренней ее поверхности в виде "ласточкина гнезда", которые соединены выпуклой трубой с приемником мелкой фракции твердых частиц (патент РФ. №2167002, В 04 С 5/08, 2001 г.).
Недостаток данного гидроциклона в том, что он конструктивно перегружен, что создает застойные зоны и негативно отражается на качестве
разделения суспензии, кроме того, не решена доочистка осветленной фракции.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является гидроциклон, содержащий корпус с тангенциальным входным патрубком, патрубками отвода легкой и тяжелой фракций, фильтрующим элементом, наружная часть которого снабжена сплошной ворсистой цилиндрической поверхностью, образованной игольчатыми элементами (патент РФ №2180272, В 04 С 5/12, 9/00, 2002 г.).
Недостатком данного гидроциклона является низкая эффективность разделения суспензии, а также непродолжительный срок службы фильтрующего элемента из-за быстрого забивания его микрочастицами.
Задача заявляемой полезной модели - повышение эффективности разделения дисперсионных систем и качества их очистки.
Поставленная задача решается тем, что гидроциклон, содержащий корпус с тангенциальным входным патрубком, патрубками отвода легкой и тяжелой фракций и фильтрующий элемент, согласно полезной модели, нижняя часть корпуса снабжена отбойным устройством, жестко закрепленным на подвижном штоке, и направляющим элементом, а фильтрующий элемент выполнен в виде полупроницаемой мембраны, закрепленной в верхней части корпуса; дополнительно гидроциклон снабжен сборником шлама.
Выбранная цилиндроконическая форма гидроциклона обеспечивает ускорение винтообразного вращения потока суспензии в его конической части, в результате чего тяжелые взвешенные частицы под действием центробежных сил отбрасываются к стенке корпуса, теряя при этом кинетическую энергию.
Снабжение гидроциклона отбойным устройством и направляющим элементом, выполненных в виде полых конусов, обращенных навстречу друг другу, обеспечивает полное задержание частиц и препятствует проходу осветленной суспензии в сборник шлама.
Отбойное устройство отражает легкую фракцию в середину потока к мембранному фильтрующему элементу и, одновременно, направляет тяжелые частицы к периферии, а направляющий элемент, в связи с плотным соединением с корпусом, препятствует проходу легкой фракции в сборник шлама и, дополнительно, служит направляющей для тяжелой фракции.
Использование мембранного фильтра позволяет повысить срок эксплуатации гидроциклона, т.к. мембранные фильтры, как известно, не засоряются.
Снабжение гидроциклона мембранным фильтрующим элементом позволяет провести доочистку осветленной среды от микрочастиц, что повышает качество очистки.
Подвижный шток позволяет регулировать кольцевой зазор между отбойным устройством и направляющим элементом в зависимости от физико-химического состава разделяемой среды.
Устройство гидроциклона выполнено таким образом, что при его работе не образуются застойные зоны, что упрощает процесс разделения суспензии.
На фиг. показан продольный разрез гидроциклона.
Гидроциклон содержит цилиндроконический корпус 1 с тангенциально подводящим 2 и шламовым 3 патрубками, крышку 4 корпуса 1 с патрубком 5 отвода осветленной среды, фильтрующий элемент 6 в виде полупроницаемой мембраны, закрепленный в верхней цилиндрической части корпуса 1 с помощью поддерживающего кольца 7, отбойное устройство 8, выполненное в виде полого конуса, жестко закрепленного на подвижном штоке 9, с помощью которого регулируется кольцевой зазор 10 между ним и направляющим элементом 11, выполненным в виде полого усеченного конуса, плотно прикрепленного большим основанием в нижней части корпуса 1 и сборник шлама 12.
Гидроциклон работает следующим образом.
Исходная суспензия через подводящий 2 патрубок под напором поступает в корпус 1, где она винтообразно перемещается вниз, ускоряя свое вращение в конусной части корпуса 1. В результате действия центробежных сил, из-за разных удельных весов, суспензия разделяется на легкую и тяжелую фракции. Тяжелые частицы ударяются о стенки корпуса 1, теряя при этом кинетическую энергию, движутся нисходящим вращательным потоком к направляющему элементу 11, проходя через кольцевой зазор 10 и через шламовый патрубок 3 в сборник шлама 12. Осветленная часть суспензии направляется в центр потока и отражается отбойным устройством 8 к мембранному фильтрующему элементу 6, проходя через который освобождается от микрочастиц, и поступает в полость крышки 4, откуда уходит через патрубок отвода 5 осветленной среды.
Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает при абсолютной простоте конструкции надежную, высокоэффективную работу гидроциклона и повышение качества очистки суспензии.