RU2211095C2

RU2211095C2 - Hydraulic cyclone

Info

Publication number: RU2211095C2
Application number: RU2001130196A
Authority: RU
Inventors: В.И. Панченко; Ш.Х. Ахметзянов; Ф.А. Закиев; Р.Х. Галимов; А.Ф. Садыков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д.Шашина
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2003-08-27

Abstract

FIELD: separation of dispersion systems; chemical, oil-refining and oil industries. SUBSTANCE: proposed cyclone has cylindrical and taper housing which is provided with tangential inlet branch pipe, light phase discharge branch pipe and sand packing; housing is also provided with impeller. Inclination of leading edges of impeller blades coincides with inclination of trajectory of motion of heavy phase. Trailing edges of blades are directed over axial planes. During operation of hydraulic cyclone, negative pressure ingredient occurs in direction to light phase discharge branch pipe, thus intensifying motion of light phase towards branch pipe and excluding its penetration into sand packing. EFFECT: enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам центробежного типа для разделения дисперсных систем (эмульсий, суспензий, пылегазовых систем) и может найти применение в химической, нефтеперерабатывающей и нефтяной промышленности, например, для очистки нефтесодержащих вод. The invention relates to centrifugal devices for separating disperse systems (emulsions, suspensions, dust and gas systems) and can find application in the chemical, oil refining and petroleum industries, for example, for the purification of oily waters.

Известен противоточный гидроциклон, содержащий корпус с тангенциальным входным патрубком и патрубком вывода легкой фазы. Соосно корпусу на выходе тяжелой фазы установлен песковый насадок (см. А.М. Мустафаев, Б.М. Гутман. Гидроциклоны в нефтедобывающей промышленности. - М.: Недра, 1981 г., с. 260). Known countercurrent hydrocyclone containing a housing with a tangential inlet pipe and a pipe output light phase. A sand nozzle is installed coaxially with the housing at the outlet of the heavy phase (see A.M. Mustafayev, B. M. Gutman. Hydrocyclones in the oil industry. - M .: Nedra, 1981, p. 260).

Однако известный гидроциклон малоэффективен из-за проникновения воздуха и легкой фазы в песковый насадок вследствие низкого давления в осевой части корпуса и образования там воздушного столба, т.е. из-за неблагополучной гидродинамической ситуации в гидроциклоне. However, the known hydrocyclone is ineffective due to the penetration of air and the light phase into the sand nozzles due to the low pressure in the axial part of the body and the formation of an air column there, i.e. due to the unfavorable hydrodynamic situation in the hydrocyclone.

Указанный недостаток частично устранен в гидроциклоне, известном из авторского свидетельства СССР 1261717, кл. В 04 С 5/08, приоритет 10.11.84. The indicated drawback was partially eliminated in the hydrocyclone known from the USSR copyright certificate 1261717, cl. B 04 C 5/08, priority 10.11.84.

В указанном авторском свидетельстве описан гидроциклон, который включает цилиндрический корпус, на одном конце которого установлен тангенциальный входной патрубок и осевой патрубок вывода легкой фазы, а на другом - песковый насадок. The specified copyright certificate describes a hydrocyclone, which includes a cylindrical body, at one end of which there is a tangential inlet pipe and an axial pipe for outputting a light phase, and at the other a sand nozzle.

Внутри корпуса по всей длине коаксиально установлен элемент в виде тела вращения с винтовым каналом на поверхности и с возможностью вращения вокруг оси. Диаметр элемента в наибольшем сечении составляет 0,4-1,5 от внутреннего диаметра патрубка вывода легкой фазы. An element in the form of a body of revolution with a screw channel on the surface and with the possibility of rotation around the axis is coaxially mounted inside the body along the entire length. The diameter of the element in the largest section is 0.4-1.5 of the inner diameter of the outlet pipe of the light phase.

Недостатками известного гидроциклона являются низкая эффективность и низкая надежность работы из-за значительного гидравлического сопротивления вследствие малого преобразования кинетической энергии тяжелой фазы в энергию давления и из-за сложности конструкции (наличие подвижного элемента). The disadvantages of the known hydrocyclone are low efficiency and low reliability due to significant hydraulic resistance due to the small conversion of the kinetic energy of the heavy phase into pressure energy and due to the complexity of the design (the presence of a movable element).

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эффективности работы гидроциклона путем уменьшения гидравлических потерь и повышения его надежности. The present invention solves the problem of increasing the efficiency of the hydrocyclone by reducing hydraulic losses and increasing its reliability.

Для достижения названного технического результата предлагается гидроциклон, который как наиболее близкий к нему известный содержит цилиндроконический корпус, на одном конце которого установлены тангенциальный входной патрубок и осевой патрубок вывода легкой фазы, на другом - песковый насадок, а внутри корпуса установлен осевой элемент для выравнивания давления. To achieve the technical result, a hydrocyclone is proposed, which, as the closest known to it, contains a cylindrical conical housing, at one end of which there is a tangential inlet pipe and an axial pipe for outputting the light phase, at the other there is a sand nozzle, and an axial element for pressure equalization is installed inside the housing.

В отличие от известного, в предлагаемом гидроциклоне неподвижный раскручивающий осевой элемент установлен в выходном конце корпуса и выполнен в виде крыльчатки, наружный диаметр которой меньше или равен внутреннему диаметру корпуса, наклон входных кромок лопастей крыльчатки совпадает с наклоном траектории движения тяжелой фазы, а выходные кромки лопастей направлены по осевым плоскостям корпуса. In contrast to the known one, in the proposed hydrocyclone, a stationary untwisting axial element is installed in the outlet end of the housing and is made in the form of an impeller, the outer diameter of which is less than or equal to the inner diameter of the housing, the inclination of the input edges of the impeller blades coincides with the inclination of the trajectory of the heavy phase, and the output edges of the blades directed along the axial planes of the housing.

В предлагаемом гидроциклоне разделение фаз происходит более эффективно за счет выравнивания давления по радиусу в приосевой зоне на входе в крыльчатку. Это создает отрицательный градиент давления в направлении к патрубку вывода легкой фазы (в том числе выделившихся газов и воздуха). In the proposed hydrocyclone, phase separation is more efficient due to equalization of pressure along the radius in the axial zone at the inlet of the impeller. This creates a negative pressure gradient towards the outlet pipe of the light phase (including the released gases and air).

Неподвижность крыльчатки повышает надежность гидроциклона путем упрощения конструкции. Impeller immobility increases the reliability of the hydrocyclone by simplifying the design.

На фиг. 1 представлен общий вид гидроциклона; на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б фиг.2. In FIG. 1 shows a general view of a hydrocyclone; figure 2 is a section along aa of figure 1; figure 3 is a section bB of figure 2.

Гидроциклон содержит цилиндроконический корпус 1 с тангенциальным входным патрубком 2, осевым патрубком 3 вывода легкой фазы и песковым насадком 4 для слива тяжелой фазы. The hydrocyclone contains a cylindrical conical housing 1 with a tangential inlet pipe 2, an axial pipe 3 output light phase and sand nozzle 4 for draining the heavy phase.

В выходном конце корпуса 1 установлена неподвижная раскручивающая крыльчатка 5. At the output end of the housing 1, a fixed untwisting impeller 5 is installed.

Наружный диаметр крыльчатки меньше или равен внутреннему диаметру корпуса 1. The outer diameter of the impeller is less than or equal to the inner diameter of the housing 1.

Наклон входных кромок лопастей крыльчатки совпадает с наклоном траектории движения тяжелой фазы. The inclination of the input edges of the impeller blades coincides with the inclination of the trajectory of the heavy phase.

Выходные кромки лопастей крыльчатки направлены по осевым плоскостям корпуса 1. The output edges of the impeller blades are directed along the axial planes of the housing 1.

Работает гидроциклон следующим образом. The hydrocyclone operates as follows.

Дисперсная система через тангенциальный входной патрубок 2 поступает в корпус гидроциклона 1 и, двигаясь по винтообразной траектории, под действием центробежных сил подвергается процессу разделения: тяжелая фаза выводится наружу через песковый насадок 4, а легкая фаза, образуя восходящий вращающийся поток, - через патрубок 3 вывода легкой фазы. The dispersed system through a tangential inlet pipe 2 enters the hydrocyclone body 1 and, moving along a helical path, undergoes a separation process under the action of centrifugal forces: the heavy phase is discharged out through the sand nozzles 4, and the light phase, forming an ascending rotating stream, through the outlet pipe 3 light phase.

Наличие в конце корпуса крыльчатки 5 вызывает выравнивание давления по радиусу в ней и перед ней. Это приводит к созданию отрицательного градиента давления в направлении к патрубку 3 вывода легкой фазы, что усиливает движение легкой фазы и выделившихся из жидкости газов и воздуха к патрубку 3 и препятствует попаданию легкой фазы, газов и воздуха в песковый насадок 4. Форма направляющих поверхностей лопастей крыльчатки 5 способствует преобразованию кинетической энергии вращательного движения в энергию давления, а следовательно, способствует уменьшению гидравлического сопротивления по линии тяжелой фазы. То, что крыльчатка 5 неподвижна, ведет к простоте конструкции и высокой надежности. The presence of the impeller 5 at the end of the casing causes pressure equalization along the radius in it and in front of it. This leads to the creation of a negative pressure gradient towards the light phase outlet pipe 3, which enhances the movement of the light phase and gases and air released from the liquid to the pipe 3 and prevents the light phase, gases and air from entering the sand nozzles 4. The shape of the guide surfaces of the impeller blades 5 contributes to the conversion of kinetic energy of rotational motion into pressure energy, and therefore, helps to reduce hydraulic resistance along the line of the heavy phase. The fact that the impeller 5 is stationary leads to simplicity of design and high reliability.

Claims

A hydrocyclone containing a cylindrical conical housing, at one end of which there is a tangential inlet pipe and an axial pipe for outputting the light phase, at the other there is a sand nozzle, and an axial element for pressure equalization is installed inside the housing, characterized in that the stationary untwisting axial element is installed in the output end of the housing and made in the form of an impeller, the outer diameter of which is less than or equal to the inner diameter of the casing, the inclination of the input edges of the impeller blades coincides with the inclination of the trajectory a heavy phase, and the outlet edges of the blades are directed along the axial planes of the housing.