Гидроциклон

 

1. ГИДРОЦИКЛОН, содержаХий V сферический корпус с та-нгенциальным вход .ньш патрубком, и-осёвымй сливным и песко- . вым патрубками, в последнем из которых размещен с; возможностью осевого -перемещенИЯ щток с клапаном, отличающийся тем,.что, с целью повышения эффективности разделения э.мульсии, он снабжен свободно расположенным внутри корпуса сферическим насадком-с удельным весом, равным удельному весу легкой фракции исходной эмульсии, и .выполненным из материала, смачиваемого ею. 2: Гидроциклон .по п. 1, отличающийся тем, что сливной Патрубок оснащен ворон- ; кой сферической формы, установленной с . возможностью осевого перемещения и вы .полненной с радиусом, равным или меньщим радиуса сферического насадка. .3. Гидроциклон по п. Г; отличающийся. тем, что входной патрубок расположен вдоль (Л горизонтальной: оси симметрии корпуса, а клапан выполнен сферической формы. со со

„„SU„„1103904

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

g(jg В 04 С 3/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21.) 356 952/23-26 вым патрубками, в последнем из которых (22) 14.03.83. - .. размещен с возможностью осевого пере. (46)- 23.07.84. Бюл. № 27 мещения шток с клапаном, отличающийся

-(72) A. А. Кузнецов, Д. А: Баранов, тем,.что, с целью повышения эффективности

Н. И. Гончарук, И. Г. Терновский разделения эмульсии, он снабжен свободно и А. А. Кочурков . . расположенным .внутри корпуса сферичес(71,) Московский ордена Трудового Крас- . ким насадком с удельным весом, равным ного Знамени ийститут химического маши- удельному весу легкой фракции исходной ностроения и Государственный научно-ис- эмульсии, . и выполненным. из материала, следовательский институт химии и техно- смачиваемого ею, логии элементоорганических соединений (53) 621.928:37 (088..8) . . 2; Гидроциклон по и. 1, отличающийся (56) 1т Кирхберг Г. Обогащение, угля в гид-.- . -тем, что сливной патрубок оснащен воронроциклонах». М., Госгортехиздат, 1960, кой сферической формы; установленной с с. 42-61.. возможностью осевого перемещения и вы2, -Авторское свидетельство СССР по .полненной с радиусом, равным или меньзаявке № 3525109, кл, В 04 С 3/06; 1982:. шим радиуса сферического насадка, З.-Патент ФРГ № 875933, .кл; 1А13; 1953... : 3. Гидроциклон по п. 1; отличающийся Е

Я . (54) (57) l. ГИДРОЦИКЛОН, содержащий тем, что входной патрубок расположен вдоль сферический корпус с тангенпиальнмм акоп- горИзонтальной. оси симметрии корпуса; ® ным патрубком и. осевыми сливным и песко-. а клапан выполнен сферической формы. А,.... д

1103904

Изобретение относится к устройствам для разделения двухфазных систем жидкость-жидкость и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей и других отраслях промышленности.

Известна конструкция гидроциклона, содержащая цилиндро-сферический корпус с тангенциальным питающим патрубком, сливным и песковым патрубками, расположенными соосно. Суспензия или эмульсия подается через питающий патрубок и закручивается. Под действием центробежных сил происходит разделение на пристенный сгущенный и центральный осветленный потоки суспензии или эмульсии. Пристенный поток из цилиндрической части переходит в сферическую и удаляется через песковый насадок. Центральный поток доходит до центра сферической части и удаляется через сливной патрубок (1).

Недостатком -данного устройства является повышенный унос тяжелой фракции осветленным потоком. Так как осветленный и сгущенный потоки в аппарате движутся противоточно, то при переходе осветленного потока из нисходящего в восходящий (переход происходит в зоне между концом сливного патрубка и песковым патрубком) он захватывает из сгущенного потока частицы или капли тяжелой фракции, что снижает эффективность сепарации. Другим недостатком конструкции является возникновение воздушного столба при свободной разгрузке аппарата. При этом в приосевой зоне получается значительный градиент скоростей, что вызывает дробление капель эмульсии и уменьшение их размера, что эквивалентно уменьшению медианного размера части в исходном продукте. А так как в одном аппарате при одинаковых условиях работы исходный продукт с большим медианным размером разделяется лучше, то дробление капель обуславливает снижение эффективности сепарации эмульсий.

Известен также гидроциклон, содержащий корпус с тангенциальным входным патрубком, сливным и песковым патрубками.

В сливном патрубке размещен шток с пластиной сферической формы, установленный с возможностью осевого перемещения (2).

Недостаток известного гидроциклона— малая эффективность разделения эмульсий.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гидроциклон, содержащий сферический корпус с тангенциальным входным патрубком и осевыми сливным и песковым патрубками, в последнем из которых размещен с возможностью осевого перемещения шток с клапаном (3).

Недостаток данного гидроциклона — невозможность эффективного разделения эмульси.

Цель изобретения — повышение эффективности разделения эмульсии.

Поставленная цель достигается тем, что гидроциклон, содержащий сферический корпус с тангенциальным входным патрубком и осевыми сливным и песковым патрубками, в последнем из которых размещен с возможностью осевого перемещения шток с клапаном, снабжен свободно расположенным внутри корпуса сферическим насадком с удельным весом, равным удельному весу легкой фракции исходной эмульсии, и вы10 полненным из материала, смачиваемого ею.

Сливной патрубок оснащен воронкой сферической формы, установленной с возможностью осевого перемещения и выполненной с радиусом, равным или меньшим радиуса сферического насадка.

Входной патрубок расположен вдоль горизонтальной оси симметрии корпуса, а клапан выполнен сферической формы, На чертеже представлен гидроциклон, общий вид.

Гидроци клон содержит сферический корпус 1, с тангенциальным питающим патрубком 2. Осевые сливной 3 и песковый 4 патрубки, ось симметрии которых перпендикулярна плоскости симметрии, проходящей через входной патрубок 2, В центре корпуса свободно расположен сферический насадок

5, удельный вес которого равен удельному весу легкой фракции исходной эмульсии.

По оси пескового патрубка 4 расположен шток 6 с пластиной 7 сферической формы, расположенной в корпусе аппарата, кривиз30 на которои совпадает с кривизной корпуса 1 аппарата. На конце сливного патрубка расположена воронка 8 сферической формы, выполненная с радиусом, равным или меньшим радиуса сферического насадка.

Гидроциклон работает следующим образом.

Исходная эмульсия под давлением поступает через тангенциальный входной патрубок 2 в корпус 1 аппарата и закручива40 ется. Под действием центробежных сил происходит разделение эмульсии на легкую и тяжелую фракции. Тяжелая фракция образует пристенный слой, а легкая — приосевой.

При этом наблюдаются следующие гидродинамические закономерности. Основное

45 вращение эмульсии осуществляется вокруг оси А А . Однако зона максимального падения давления расположена в центре корпуса 1, а не по оси А, А, как в обычном цилиндро-коническом гидроциклоне. Давление жидкости в точках В1 и В и в точках С < и Сз (все точки находятся на одинаковом расстоянии от оси А,А ) соответственно примерно одинаково IP = P

Pc, Pc,z )), однако давление в точках 6, и В выше, чем в точках С1 и С (Р ) Р,;

55 Рв, Рс, ) . Это явление обусловлено влйянием кривизны корпуса (сферы) 1 аппарата вследствие чего происходит как бы поджатие эмульсии к центру, что вызывает уменьшение скорости вращения эмульсии (что

1103904

Составитель Э. Яшкова

Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Тираж 551 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Яцола

Заказ 5018/5 частично вызвано также торможением жидкости о стенки аппарата) и увеличение давления от центра к стенке во всех направлениях.

Так как плотность сферического насадка 5, свободно расположенного в корпусе 1 аппарата, равна плотности легкой фракции, то насадок 5 находится только в центральной зоне корпуса 1 гидроциклона., так как вследствие разделения эмульсии плотность среды возрастает от центра к стенке. При этом, вследствие равенства плотностей насадка, и легкой фракции, действие Архимедовой силы исключено, и на расположение насадка 5 оказывает влияние только статическое и динамическое давление эмульсии.

Вывод легкой фракции, находящейся в центральной зоне аппарата, осуществляется через сливной патрубок 3, расположенный по оси А1А . Сферический насадок 5 втягивается динамическим воздействием осветленного потока к сливному патрубку 3, испытывая при этом все возрастаюшее статическое давление. При смещении насадка 5 по оси А А к сливному патрубку 3 статическое давление в точке Д на насадок меньше, чем в точке F вследствие причин, аналогичных описанным, и образующая разность давлений стремится вернуть насадок 5 в центр корпуса. При некотором положении насадка на оси А1А образует равенство статического и динамического давления и насадок 5 займет устойчивое положение.

Так как легкая фракция стремится в центральную зону в результате действия центробежных сил, то она занимает некоторый объем вокруг сферического насадка 5, причем размер объема завсит от соотношения фракций в исходном продукте. Так как сферический насадок 5 расположен в корпусе 1 гидроциклона свободно, то он за счет сил трения вращается вместе с жидкостью, что позволяет снизить гидравлические потери. Перемещая по радиусу сливной патрубок 3 с воронкой 8 сферической формы, можно добиться такого зазора между поверхностью сферического насадка 5 и воронкой 8, который равен толщине слоя легкой фракции в сливной патрубок. Сферическая форма пластины 7 и воронки 8 обес5 печивает минимальное возмущение вносиЪ мое ими в гидродинамическую картину течения жидкости. Выполнение сферического насадка 5 из материала, смачиваемого легкой фракцией, обеспечивает налипание капель на поверхности насадка, что приводит к образованию сплошной пленки без включения тяжелой фракции и позволяет повысить эффективность процесса сепарации.

При этом аппарат также обладает свойством автоматического поддержания качества осветленного продукта. При вертикальной

15 установке гидроциклона (ось А Аа вертикальна) в случае увеличения концентрации тяжелой фракции в осветленном продукте (например, в случае увеличения содержания тяжелой фракции в исходном продукте), на насадок 5 действует Архимедова сила, направленная вверх, что приводит к нарушению баланса сил и перемещению насадка 5 к воронке 8. Вследствие этого зазор между ними уменьшается и соответственно уменьшается качество отбираемого

25 осветленного продукта, что вызывает увеличение его содержания в центральной зоне аппарата и удаление оттуда тяжелой фракции.

Таким образом, в предлагаемом гидроциклоне противоток и циркуляционные контуры отсутствуют, что позволяет осуществлять оптимальное гидродинамическое течение жидкости. Образующаяся зона разделения между слоями пристенной тяжелой фракции и центральной легкой фракции имеет форму, близкую к сферической, что исключает захват потоками капель эмульсии. Кроме того, имеется возможность регулировки показателей разделения путем перемещения сливного патрубка 3 или штока 6 и автоматического поддержания качества осветленного продукта.