RU2018369C1

RU2018369C1 - Hydrocyclone

Info

Publication number: RU2018369C1
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Виноградов; И.Ю. Довнар; В.А. Кинареевский; Л.Я. Коган; В.Н. Поздеев; Ю.Н. Филатов
Priority date: 1990-05-15
Filing date: 1990-05-15
Publication date: 1994-08-30

Abstract

FIELD: concentration of minerals. SUBSTANCE: hydrocyclone has cylindrical-conical housing 1 with inlet branch pipe 2, drain branch pipe 3 for discharging clarified liquid. Branch pipe 3 is connected through transition chamber 4 having optimized shape with cylindrical chamber by hydraulic gate 5 provided with slit-type branch pipe for supplying control flow of liquid and removable calibrated diaphragms. Hydrocyclone is further provided with sand packing 8 for discharge of concentrated product. Transition chamber 4 is defined by convex-concave surfaces. Chamber sections perpendicular to housing vertical axis has equal areas. Basic suspension is delivered through branch pipe 2 to form rotating flow. Large and heavy particles are thrown to housing wall and discharged through sand packing 8. Light particles are carried away through branch pipe 3, transition chamber 4 and hydraulic gate 5. Coarse and fine adjustment of hydraulic gate resistance is provided by means of diaphragms and by varying flow rate through slit-type branch pipe. Optimized shape of chamber 4 allows hydraulic resistance of device to be basically varied by slightly changing rate of control flow. EFFECT: wider operational capabilities and enhanced reliability in operation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, а именно к разделению материалов по крупности и плотности в центробежном поле, и может быть применено в горнодобывающих, рудоподготовительных предприятиях и других отраслях промышленности. The invention relates to mineral processing, namely the separation of materials by size and density in a centrifugal field, and can be applied in mining, ore-preparation enterprises and other industries.

Известен гидроциклон, содержащий цилиндрический корпус, сливной, песковый и питающий патрубки [1]. Known hydrocyclone containing a cylindrical body, drain, sand and feed pipes [1].

Недостаток - низкая эффективность разделения из-за невозможности регулирования режима работы. The disadvantage is the low separation efficiency due to the inability to regulate the operating mode.

Известен гидроциклон, содержащий цилиндрический корпус с входным патрубком, песковую насадку, сливной патрубок с регулирующим устройством в переходной камере, при этом регулирующее устройство выполнено в виде цилиндрической камеры, соединенной с переходной камерой патрубком прямоугольного сечения и снабженной сменными калиброванными диафрагмами на выходе и тангенциальным щелевым патрубком для подвода регулирующего потока жидкости, при этом ось патрубка смещена вниз относительно горизонтальной оси камеры, а камера установлена соосно корпусу [2]. A hydrocyclone is known comprising a cylindrical body with an inlet nozzle, a sand nozzle, a drain nozzle with a regulating device in the transition chamber, the regulating device being made in the form of a cylindrical chamber connected to the transition chamber by a rectangular cross-section and equipped with replaceable calibrated diaphragms at the outlet and a tangential slotted nozzle for supplying a regulating fluid flow, while the axis of the nozzle is shifted down relative to the horizontal axis of the chamber, and the camera is installed coax but to the body [2].

Недостатком этого гидроциклона является сравнительно низкая эффективность разделения материала по крупности и плотности, обусловленная тем, что конструкция переходной камеры из-за несовершенной гидродинамики потока в ней увеличивает инерционность регулирующего устройства и не обеспечивает достаточной точности регулирования режима работы гидроциклона. The disadvantage of this hydrocyclone is the relatively low efficiency of the separation of material by size and density, due to the fact that the design of the transition chamber due to imperfect hydrodynamics of the flow in it increases the inertia of the control device and does not provide sufficient accuracy for regulating the operating mode of the hydrocyclone.

При движении потока суспензии от сливного патрубка через переходную камеру в регулирующее устройство наблюдается сначала резкое расширение, а затем сужение потока, что вызывает скачкообразные изменения скоростей и давления потока и увеличение потерь и вихреобразования. Образование зон локальной турбулизации потока способствует перемешиванию расслоившихся продуктов разделения, увеличению гидравлического сопротивления и износа стенок на входе и выходе переходной камеры, что снижает эффективность разделения и производительность гидроциклонов. When the suspension flow moves from the drain pipe through the transition chamber into the control device, a sharp expansion is first observed, and then the flow narrows, which causes abrupt changes in the flow velocity and pressure and an increase in losses and vortex formation. The formation of zones of local turbulization of the flow contributes to the mixing of stratified separation products, an increase in hydraulic resistance and wall wear at the inlet and outlet of the transition chamber, which reduces the separation efficiency and the performance of hydrocyclones.

Цель изобретения - повышение эффективности разделения за счет увеличения точности и расширения диапазона регулирования слива. The purpose of the invention is to increase the separation efficiency by increasing the accuracy and expanding the range of regulation of the discharge.

Указанная цель достигается тем, что в гидроциклоне переходная камера выполнена в виде формирующего сопла, образующие которого представляют собой выпукло-вогнутые криволинейные поверхности, при этом сечения переходной камеры, перпендикулярные вертикальной оси, равновелики по площади. This goal is achieved by the fact that in the hydrocyclone the transition chamber is made in the form of a forming nozzle, the generators of which are convex-concave curved surfaces, while the cross sections of the transition chamber perpendicular to the vertical axis are equal in area.

Сущность изобретения и его отличительные признаки от прототипа заключаются в следующем. The invention and its distinguishing features from the prototype are as follows.

В предлагаемом гидроциклоне отличительными признаками от прототипа являются:
1. Выполнение переходной камеры в виде формирующего сопла, образующие которого представляют собой выпукло-вогнутые криволинейные поверхности;
2. Равновеликость площадей сечений, перпендикулярных вертикальной оси переходной камеры.In the proposed hydrocyclone, the hallmarks of the prototype are:
1. The transition chamber in the form of a forming nozzle, the generators of which are convex-concave curved surfaces;
2. Equal cross-sectional areas perpendicular to the vertical axis of the transition chamber.

Из перечисленных признаков сходным является наличие переходной камеры, соединяющей сливной патрубок с регулирующим устройством гидроциклона. Отличительным от прототипа является форма переходной камеры и равновеликость площадей сечений, перпендикулярных вертикальной оси камеры. Of the listed features, the presence of a transition chamber connecting the drain pipe to the hydrocyclone control device is similar. Distinctive from the prototype is the shape of the transition chamber and the uniformity of the cross-sectional areas perpendicular to the vertical axis of the chamber.

Таким образом, все перечисленные признаки являются отличительными от прототипа и отвечают критерию "новизна". Thus, all of the above features are distinctive from the prototype and meet the criterion of "novelty."

Благодаря наличию новых отличительных признаков заявляемое решение имеет следующие существенные отличия. Форма переходной камеры, которая выполнена в виде формирующего сопла, образующие которого представляют собой выпукло-вогнутые криволинейные поверхности, и сечения переходной камеры, перпендикулярные вертикальной оси, равновелики по площади, обеспечивают более плавное с минимальной турбулизацией движение потоков суспензии в переходной камере гидроциклона. Это позволяет снизить интенсивность перемешивания продуктов разделения и инерционность регулирующего устройства и существенно увеличить эффективность разделения и точность регулирования режима работы гидроциклона. Кроме того, за счет снижения влияния зон локальной турбулизации потока обеспечивается увеличение производительности и ресурса работы аппарата. Таким образом, в гидрозатворе при помощи переходной камеры предложенной конструкции даже небольшим изменением расхода регулирующего потока можно существенно изменить гидравлическое сопротивление устройства. Это обеспечивает с высокой точностью постоянство значения разгрузочного отношения (отношение диаметров пескового и сливного отверстий) и быструю в широком диапазоне регулировку данного отношения, что повышает эффективность разделения материала. Due to the presence of new distinctive features, the claimed solution has the following significant differences. The shape of the transition chamber, which is made in the form of a forming nozzle, the generators of which are convex-concave curved surfaces, and the cross-section of the transition chamber perpendicular to the vertical axis, equal in area, provide a smoother movement of suspension flows in the transition chamber of the hydrocyclone with smoother, with minimal turbulence. This allows you to reduce the intensity of mixing of the separation products and the inertia of the control device and significantly increase the separation efficiency and the accuracy of the regulation of the operating mode of the hydrocyclone. In addition, by reducing the influence of zones of local flow turbulization, an increase in the productivity and resource of the apparatus is provided. Thus, in the hydraulic lock using the transition chamber of the proposed design, even a small change in the flow rate of the control flow can significantly change the hydraulic resistance of the device. This ensures with high accuracy the constancy of the discharge ratio (the ratio of the diameters of the sand and drain holes) and fast adjustment of this ratio over a wide range, which increases the efficiency of material separation.

Таким образом, проведенный анализ заявляемого технического решения соответствует критерию "существенные отличия". Thus, the analysis of the proposed technical solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого гидроциклона; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a General view of the proposed hydrocyclone; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Гидроциклон содержит цилиндроконический корпус 1 с входным патрубком 2, сливной патрубок 3 для отвода осветленной жидкости, который через переходную камеру 4 оптимизированной формы соединяется с цилиндрической камерой гидрозатвором 5, снабженным щелевым патрубком 6 для подвода регулирующего потока жидкости и сменными калиброванными диафрагмами 7, и песковую насадку 8 для вывода сгущенного продукта. Патрубок прямоугольного сечения 9 соединяет камеру 4 с гидрозатвором 5. The hydrocyclone contains a cylindrical conical body 1 with an inlet pipe 2, a drain pipe 3 for draining clarified liquid, which is connected through a transition chamber 4 of optimized shape to a cylindrical chamber with a water seal 5, equipped with a slotted pipe 6 for supplying a regulating fluid flow and replaceable calibrated diaphragms 7, and a sand nozzle 8 to output the condensed product. A pipe of rectangular cross section 9 connects the chamber 4 with a water lock 5.

Гидроциклон работает следующим образом. The hydrocyclone works as follows.

Исходная суспензия, поступающая через входной патрубок 2 в корпус 1, образует вращающийся поток, направленный по винтовой линии сверху вниз. Под действием центробежной силы крупные и тяжелые частицы отбрасываются к стенке гидроциклона и затем разгружаются через песковую насадку 8. Тонкие и легкие частицы выносятся с осветленной жидкостью через сливной патрубок 3, переходную камеру 4 и гидрозатвор 5. С помощью сменных калиброванных диафрагм 7 и изменением расхода регулирующего потока через щелевой патрубок 6 производится соответственно грубая и тонкая регулировка сопротивления гидрозатвора. The initial suspension entering through the inlet pipe 2 into the housing 1 forms a rotating flow directed along the helix from top to bottom. Under the action of centrifugal force, large and heavy particles are thrown to the wall of the hydrocyclone and then discharged through a sand nozzle 8. Thin and light particles are carried out with clarified liquid through a drain pipe 3, a transition chamber 4 and a water trap 5. Using interchangeable calibrated diaphragms 7 and a change in the flow rate of the regulating flow through the slotted nozzle 6 is respectively rough and fine adjustment of the resistance of the valve.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство для разделения материала по крупности и плотности позволяет получить дополнительный эффект за счет обеспечения с более высокой точностью постоянства значения разгрузочного отношения в процессе работы гидроциклона, а также быструю в широком диапазоне регулировку соотношения потоков в сливном патрубке и песковой насадке. Compared with the prototype, the proposed device for separating material by size and density allows you to get an additional effect by providing with higher accuracy the constancy of the discharge ratio during the operation of the hydrocyclone, as well as quick adjustment in a wide range of flow ratios in the drain pipe and sand nozzle.

Предлагаемый гидроциклон по сравнению с прототипом обеспечивает при одинаковых выходах слива увеличение содержания класса - 0,074 мм в данном патрубке на 8,6%, т. е. слив получается более тонким. При этом эффективность классификации выше на 2,8%, чем в гидроциклоне известной конструкции. The proposed hydrocyclone in comparison with the prototype provides with the same discharge outputs an increase in the grade content of 0.074 mm in this nozzle by 8.6%, i.e., the drain is thinner. Moreover, the classification efficiency is higher by 2.8% than in a hydrocyclone of known design.

Годовой экономический эффект зависит от диаметра и количества гидроциклонов, работающих на предприятии. The annual economic effect depends on the diameter and number of hydrocyclones operating at the enterprise.

Claims

A HYDROCYCLONE, including a cylindrical-conical housing with an inlet nozzle, a sand nozzle, a drain nozzle connected by a transition chamber and a rectangular nozzle with a cylindrical chamber located coaxially with the housing, made with adjacent calibrated diaphragms at the outlet and a tangential slot nozzle for supplying a fluid flow control arranged with a displacement its axis downward relative to the horizontal axis of the cylindrical chamber, characterized in that, in order to increase the separation efficiency for In order to increase the accuracy and extend the drain control range, the transition chamber is formed by convex-concave surfaces, while the sections of the transition chamber, perpendicular to the vertical axis of the body, are equal in area.