RU2038168C1

RU2038168C1 - Multi-hydro-cyclone

Info

Publication number: RU2038168C1
Authority: RU
Inventors: С.И. Смирнов; С.Р. Рузанов; А.М. Степанов
Original assignee: Смирнов Сергей Игоревич; Рузанов Сергей Романович; Степанов Арий Мильевич
Priority date: 1992-04-29
Filing date: 1992-04-29
Publication date: 1995-06-27

Abstract

FIELD: separation of suspensions. SUBSTANCE: spaces of separating members 3 are in communication with the space of housing 1. Blades are interposed between disks 8 and 9 and mounted on shaft 10 provided with a rotation drive. Disk 8 is rigidly secured to shaft 10. Disk 9 has an opening and positioned from the side of the inlet branch pipe. EFFECT: enhanced efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для разделения неоднородных систем (как с жидкой, так и газовой сплошной фазой), в частности для разделения суспензий, очистки сточных вод, осветления, классификации суспензий в химической, целлюлозно-бумажной, металлургической, горной и других отраслях промышленности. The invention relates to devices for separating heterogeneous systems (both with a liquid and a gas continuous phase), in particular for separating suspensions, wastewater treatment, clarification, classification of suspensions in the chemical, pulp and paper, metallurgical, mining and other industries.

Известна конструкция конического гидроциклона [1] содержащая корпус с тангенциальным входным патрубком, сливной и песковый патрубки. Такая конструкция применима для отделения твердых и жидких взвесей от сплошной жидкой фазы. Интенсивность разделения неоднородной системы в аппарате характеризуется величиной фактора разделения, численное значение которого для известной конструкции колеблется от 500 до 2000. A known construction of a conical hydrocyclone [1] comprising a housing with a tangential inlet pipe, a drain and sand pipe. This design is applicable for separating solid and liquid suspensions from the continuous liquid phase. The intensity of separation of an inhomogeneous system in the apparatus is characterized by the value of the separation factor, the numerical value of which for a known design ranges from 500 to 2000.

Недостатками конструкции являются ограниченная производительность одиночного гидроциклона и недостаточно полное выделение взвешенных частиц из сплошной фазы ввиду невысокой интенсивности процесса разделения. The design disadvantages are the limited performance of a single hydrocyclone and the insufficiently complete separation of suspended particles from the continuous phase due to the low intensity of the separation process.

Известен турбоциклон [2] содержащий корпус с тангенциальным входным патрубком, сливной и песковый патрубки. Сливной патрубок выполнен в виде двух коаксиальных цилиндров, наружный из которых снабжен лопастями и установлен с возможностью вращения. За счет сообщения жидкости большой окружной скорости при вращении наружного цилиндра с лопастями повышается интенсивность разделения. Known turbocyclone [2] containing a housing with a tangential inlet pipe, drain and sand pipes. The drain pipe is made in the form of two coaxial cylinders, the outer of which is equipped with blades and mounted for rotation. Due to the communication of the fluid with a high peripheral speed during the rotation of the outer cylinder with the blades, the separation intensity increases.

Недостатком турбоциклона является необходимость вращения цилиндра с лопастями с очень большим числом оборотов (до 10000 об/мин и более), а это приводит к быстрому износу рабочих органов аппарата и серьезно усложняет конструкцию. Одиночный турбоциклон характеризуется также ограниченной производительностью. The disadvantage of a turbocyclone is the need to rotate a cylinder with blades with a very large number of revolutions (up to 10,000 rpm and more), and this leads to rapid wear of the working bodies of the apparatus and seriously complicates the design. A single turbocyclone is also characterized by limited performance.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является конструкция мультигидроциклона [3] включающая корпус с входным патрубком, распределенные по периферийной зоне корпуса сепарирующие элементы с песковыми и сливными патрубками. Корпус разделен перегородками на входную полость для подачи исходной суспензии, камеру для приема осветленной фракции и камеру для приема сгущенной фракции. Входная полость соединена патрубками с полостями сепарирующих элементов. Камера для приема сгущенной фракции соединена с песковыми патрубками сепарирующих элементов, а камера для приема осветленной фракции со сливными патрубками сепарирующих элементов. Входная полость разделена перегородкой на две секции, причем одна секция входной полости содержит вращающуюся камеру с центральным переточным патрубком, имеющую периферийную кольцевую щель, турбинку, снабженную приводом вращения и патрубками для отвода грубодисперсного сгущенного шлама. Другая секция входной полости снабжена вращающимся валом с радиальными лопастями, прикрепленными к вращающейся камере, и соединена через центральный переточный патрубок с этой камерой. Closest to the proposed invention is the design of a multi-hydrocyclone [3] comprising a housing with an inlet pipe, separation elements distributed along the peripheral zone of the housing with sand and drain pipes. The body is divided by partitions into the inlet cavity for supplying the initial suspension, a chamber for receiving the clarified fraction and a chamber for receiving the thickened fraction. The inlet cavity is connected by nozzles to the cavities of the separating elements. The camera for receiving the condensed fraction is connected to the sand pipes of the separating elements, and the camera for receiving the clarified fraction with the drain pipes of the separating elements. The inlet cavity is divided by a partition into two sections, and one section of the inlet cavity contains a rotating chamber with a central transfer nozzle having a peripheral annular slot, a turbine equipped with a rotation drive and nozzles for discharging coarsely dispersed sludge. Another section of the inlet cavity is provided with a rotating shaft with radial blades attached to the rotating chamber, and is connected through the central transfer pipe to this chamber.

Мультигидроциклон работает следующим образом. Multihydrocyclone works as follows.

Исходная неоднородная смесь через входной патрубок в корпусе подается в щелевую камеру. При вращении этой камеры под действием центробежной силы частицы твердой фракции отбрасываются к периферийной зоне и через щель и систему патрубков сливаются в камеру для приема сгущенной фракции. Осветленная фракция из щелевой камеры поступает в неподвижную камеру, где во входной полости дополнительно раскручивается лопастями для повышения давления, и подается через тангенциальные патрубки в полости сепарирующих элементов для осуществления окончательного разделения неоднородной смеси. Повышение давления осветленной фракции во входной полости перед подачей в тангенциальные патрубки осуществляется за счет уменьшения скорости потока в полостях на периферии неподвижной камеры (кинетическая энергия потока переходит в потенциальную энергию давления закон сохранения энергии). Сгущенный осадок из сепарирующих элементов отводится через песковые патрубки в камеру приема сгущенной фракции, а осветленная фракция через сливные патрубки выводится в камеру для приема сгущенной фракции. The initial heterogeneous mixture through the inlet pipe in the housing is fed into the slotted chamber. When this chamber rotates under the action of centrifugal force, the particles of the solid fraction are discarded to the peripheral zone and merged into the chamber to receive the condensed fraction through a slot and a system of nozzles. The clarified fraction from the slit chamber enters the stationary chamber, where in the inlet cavity it is additionally untwisted by the blades to increase the pressure, and fed through the tangential nozzles in the cavity of the separating elements for the final separation of the inhomogeneous mixture. An increase in the pressure of the clarified fraction in the inlet cavity before being fed into the tangential nozzles is achieved by decreasing the flow velocity in the cavities on the periphery of the stationary chamber (the kinetic energy of the flow transforms into the potential pressure energy, the energy conservation law). The thickened precipitate from the separating elements is discharged through the sand pipes to the condensed fraction receiving chamber, and the clarified fraction is discharged through the drain pipes to the condensed fraction collection chamber.

Недостатками мультигидроциклона являются сложность конструкции и низкая эффективность процесса разделения в отдельных сепарирующих элементах, что уменьшает общую эффективность всего аппарата. The disadvantages of the multi-hydrocyclone are the complexity of the design and low efficiency of the separation process in the individual separating elements, which reduces the overall efficiency of the entire apparatus.

Цель изобретения упрощение конструкции и повышение эффективности процесса разделения неоднородной системы. The purpose of the invention is to simplify the design and increase the efficiency of the separation process of a heterogeneous system.

Для этого мультигидроциклон, содержащий корпус с входным патрубком, распределенные по периферийной зоне корпуса сепарирующие элементы с песковыми и сливными патрубками, причем полости сепарирующих элементов сообщены с полостью корпуса, лопасти на валу, снабженном приводом вращения, выполнен с полостями сепарирующих элементов, сообщенными с полостью корпуса посредством отверстий, высота которых равна высоте полости корпуса, а лопасти заключены между дисками, один из которых жестко закреплен на валу, другой выполнен с отверстием и установлен со стороны входного патрубка. For this, a multi-hydrocyclone containing a housing with an inlet, separation elements distributed along the peripheral zone of the housing with sand and drain pipes, the cavities of the separating elements being in communication with the housing cavity, the blades on the shaft provided with a rotation drive, made with cavities of separating elements communicated with the housing cavity by means of holes, the height of which is equal to the height of the body cavity, and the blades are enclosed between the disks, one of which is rigidly fixed to the shaft, the other is made with a hole and copulating from the inlet.

Совокупность признаков, содержащаяся в предложенном решении, является новой, позволяет достичь цели изобретения и соответствует критерию "изобретательский уровень", а проведенные испытания подтверждают промышленную применимость. The set of features contained in the proposed solution is new, allows to achieve the purpose of the invention and meets the criterion of "inventive step", and the tests carried out confirm industrial applicability.

На фиг.1 изображен мультигидроциклон, в разрезе; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1. Figure 1 shows a multi-hydrocyclone, in section; figure 2 section aa in figure 1.

Мультигидроциклон включает корпус 1 с входным патрубком 2, распределенные по периферийной зоне корпуса 1 сепарирующие элементы 3 с песковыми 4 и сливными 5 патрубками. Полость Б корпуса сообщена с полостью В сепарирующих элементов посредством отверстий 6, высота которых равна высоте полости корпуса. Внутри корпуса расположены лопасти 7, которые заключены между дисками 8 и 9. Диск 8 жестко закреплен на валу 10, снабженном приводом вращения (не показан), а диск 9 выполнен с отверстием и установлен со стороны входного патрубка 2. The multi-hydrocyclone includes a housing 1 with an inlet pipe 2, separation elements 3 with sand 4 and drain 5 pipes distributed over the peripheral zone of the housing 1. The cavity B of the housing is in communication with the cavity B of the separating elements through holes 6, the height of which is equal to the height of the cavity of the housing. Inside the housing there are blades 7, which are enclosed between the disks 8 and 9. The disk 8 is rigidly mounted on a shaft 10 provided with a rotation drive (not shown), and the disk 9 is made with a hole and installed on the inlet pipe 2 side.

Исходная неоднородная смесь через патрубок 2 подается внутрь корпуса 1 и через отверстие в диске 9 поступает на лопасти 7. При вращении вала 10 лопасти 7 воздействует на смесь с приданием ей вращательного движения и смесь под действием центробежной силы перемещается по каналу, образованному смежными лопастями и дисками 8 и 9, от отверстия в диске 9 к периферийной зоне корпуса 1. Выполнение лопастей 7 заключенными между дисками 8 и 9 устраняет переток смеси в зазоре между лопатками 7 и корпусом 1, снижает турбулентность потока и увеличивает скоростной напор потока на периферии корпуса за счет сообщения ему скорости, равной окружной скорости конца лопатки (например, при диаметре диска 9 0,2 м и частоте оборотов вала 2900 об/мин окружная скорость конца лопатки составит 30 м/с). Из периферийной зоны корпуса 1 поток неоднородной смеси со скоростью, равной окружной скорости конца лопатки, поступает в полость В сепарирующих элементов 3. Сохранение скорости при переходе из корпуса 1 в сепарирующие элементы 3 возможно только при выполнении полости Б корпуса 1, сообщенной с полостями сепарирующих элементов посредством отверстий 6, высота которых равна высоте полости корпуса. В случае соединения полостей Б и В посредством патрубков (как в прототипе) произойдет снижение скорости потока на входе в сепарирующий элемент ввиду трансформации кинетический энергии потока в энергию давления, необходимую для преодоления гидравлического сопротивления патрубка. Высокая скорость потока на входе в сепарирующий элемент способствует увеличению центробежной силы и повышению эффективности процесса разделения в сепарирующем элементе (например, при окружной скорости 30 м/c и диаметре сепарирующего элемента 0,05 м фактор разделения составит 3700, а при диаметре сепарирующего элемента 0,02 м 9200). Сгущенный осадок из сепарирующих элементов 3 отводится через песковые патрубки 4, а осветленная сплошная фаза через сливные патрубки 5 выводится на внешний слив. The initial heterogeneous mixture is supplied through the nozzle 2 into the housing 1 and through the hole in the disk 9 enters the blades 7. When the shaft 10 is rotated, the blades 7 act on the mixture to give it a rotational motion and the mixture moves under the action of centrifugal force along the channel formed by adjacent blades and disks 8 and 9, from the hole in the disk 9 to the peripheral zone of the housing 1. The execution of the blades 7 enclosed between the disks 8 and 9 eliminates the flow of the mixture in the gap between the blades 7 and the housing 1, reduces flow turbulence and increases the speed second flow pressure at the periphery of the housing due to communicate the speed equal to the circumferential speed of the blade end (e.g., when the diameter of the disc 9 0.2 m and a frequency of shaft revolutions 2900 rev / min the blade tip peripheral speed of 30 m / s). From the peripheral zone of the housing 1, the flow of an inhomogeneous mixture at a speed equal to the peripheral speed of the end of the blade enters the cavity B of the separating elements 3. Saving speed during the transition from the housing 1 to the separating elements 3 is possible only when the cavity B of the housing 1 communicates with the cavities of the separating elements through holes 6, the height of which is equal to the height of the cavity of the housing. In the case of the connection of the cavities B and C by means of nozzles (as in the prototype), the flow velocity will decrease at the inlet to the separating element due to the transformation of the kinetic energy of the flow into the pressure energy necessary to overcome the hydraulic resistance of the nozzle. The high flow rate at the inlet to the separating element increases the centrifugal force and increases the efficiency of the separation process in the separating element (for example, at a peripheral speed of 30 m / s and a diameter of the separating element of 0.05 m, the separation factor will be 3700, and when the diameter of the separating element is 0, 02 m 9200). The thickened precipitate from the separating elements 3 is discharged through the sand pipes 4, and the clarified continuous phase is discharged through the drain pipes 5 to an external drain.

Claims

MULTI-HYDROCYCLONE, comprising a housing with an inlet nozzle, separating elements distributed along the peripheral zone of the housing with sand and drain nozzles, the cavities of the separating elements communicating with the housing cavity, the blades on the shaft provided with a rotation drive, characterized in that the cavities of the separating elements are in communication with the housing cavity by holes, the height of which is equal to the height of the body cavity, and the blades are enclosed between the disks, one of which is rigidly fixed to the shaft, the other is made with a hole and n on the inlet side.