Гидроциклон

 

Союз Советсник

Социалистических республик (»)100393О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свиа-ву(22) Заявлено 29.01.82 (21) 3389704/23 "26 (51)N. Кл.

В 04 С 5/16 с присоединением заявки №Гасударственный квинтет (23) П риоритет(53) УДК 621.928.

° 37(088. 8 ) CCCP

Опубликовано 15 ° 03;83; Бюллетень № 10 лв -лелем нэебретеннй н еткрмтнй

Дата опубликования описания 15 . 03. 83

Н: Н. Козлов; Г. М. Сорокин, В. И. Бфуро ., и И. Н. Каширина (72) Авторы изобретения

t з .

II з

1 ского ейная и и . 1

Дзержинский филиал Всесоюзного научно-и и конструкторского института химическог (7! ) Заявитель (5ч) ГИДРОЦИКЛОН

Изобретение относится к устройствам для разделения суспензий в поле . центробежных сил и может быть испбльзовано в области моделирования гидроабразивного изнашивания элементов машин и аппаратов со сложной траекторией движения абразивной жидкости (центрифуг, сепараторов, роторно-пленочных . разделителей, турбоциклонов и .т.д.).

Как известно, в гидроциклонах, предназначенных .для разделения на. фа" зы жидких неоднородных систем в поле центробежных сил, одновременно с процессом разделения происходит различный по интенсивности процесс гидроаб- 15 разивного износа его элементов. Интенсивность этого процесса зависит от физико-химико-механических параметров жидкой неоднородной системы, в первую очередь твердой фазы (твердость,4 со- 2о держание, дисперсность и грануломет" рический состав, внешних параметров (избыточное давление на входе, гео.-. метрических параметров (диаметр, угол

2 конуса ), износостойкости кенструкцион ных материалов, из которых изготовлены элементы гидроциклона или весь гидроциклон.

Как показывает практика эксплуатации гидроциклонов, наибольший износ наблюдается в нижней зоне конической части - в песковом патрубке, т.е. там где наибольщая концентрация абразивных твердых частиц, имеющих притом максимальную линейную скорость.

Поэтому при исследовании гидревбразивного изнашивания элементов гидроциклона наиболее целесообразно про" водить их на лесковом патрубке, т.е. в качестве исследуемого образца брать лесковый насадок.

Известен гидроциклон, содержащий корпус с входным, сливным гитрубками и песковый насадок. Песковый насадок по своему наружному диаметру снаб-. жен подшипником качения и в ходе работы гидроциклона за счет сил трения вращающегося потока при его ударе об;

10 4 мый целый цилиндроконический корпус.

Это значительно сокращает долговечность всего гидроциклона.

Цель изобретения - сокращение цикла исследования гидроабраэивного изнашивания пескового насадка.

Поставленная цель достигается тем, что гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус с тангенциальным входным, сливным патрубками, разъемный лесковый патрубок с песковым насадком, средство для создания принудительного вращения относительно оси корпуса, снабжен установленной в подшипниках втулкой с внутренней винтовой нарезкой, в которой размещена хвостовая часть конуса корпуса гидроциклона, имеющая винтовую нарезку на наружной ее поверхности, при этом песковый насадок размещен внутри втулки, соединенной со средством создания принудительного вращения. целесообразно песковый насадок устанавливать с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению вращения вихревого потока внутри гидроциклона.

На фиг.! представлен гидроциклон, общий вид; на фиг. 2 - узел 1 на. фиг.1.

Гидроциклон представляет собой неподвижный цилиндроконический корпус

1 с входным тангенциальным патрубком о

2 и соосным сливным патрубком 3 в своей нижней части снабжен находящимся в ней неподвижным конусом 4 и конусом 5. Зона выгрузки сгущенного продукта выполнена в виде разъемного конуса и исследуемого лескового насадка б, собранных во втулке 7 и поджатых снизу накид.-:ой гайкой 8. Втулка 7 в свою очередь находится в конических роликовых подшипниках качения 9, насаженных в корпусе 10, фланцы которого через промежуточный фланец 11 плотно закреплены к фланцу корпуса 1. Нижняя часть конуса 4 своей хвостовой частью с зазором по диаметру и по торцу входит в гнездо втулки 7. Кроме того, хвостовая часть конуса 4 корпуса по своему наружному диаметру снабжена многозаходной винтовой нарезкой

12 прямоугольного сечения по направлению вращения суспензии, а гнездо втулки 7 - внутренней многозаходной винтовой нарезкой 13 прямоугольного сечения противоположного направления.

Эти две винтовые нарезки образуют уплотнительную пару. Степень уплотне3 10039 стенку насадка последний тоже приходит во вращение в ту же сторону. Таким конструктивным выполнением пескового насадка достигеется значительное снижение его износа, так как сводится к минимуму разность скорости вращения потока относительно рабочей поверхности насадка (1j.

Таким образом, известный гидроциклон предназначен для снижения износа 1в пескового насадка, вращается не принудительно, а от самого вращающегося потока, не а обратную,,а в ту же сторону, что и поток. Поэтому выполнить поставленную задачу принципиально не может.

Известен также. гидроцикпон, кото- рый с целью повышения фактора разделения снабжен электромагнитным приводом принудительного вращения в под- 2о шипниках качения всего цилиндрокони-" ческого корпуса гидроциклона в сторону направления. вращения разделяемого потока (2 ).

Известный гидроциклон, хотя и снаб и жен принудительным вращением корпуса, также не может выполнить поставленную задачу, 1ак как направление вращения корпуса совпадает с направлением вращения потока, при котором ве- Зэ личина износа минимальная. К тому же, конструкция гидроциклона, хотя и допускает изменение направления вращения всего корпуса на противоположное но не позволяет исследовать изнашивание отдельных элементов гидроцикло-. на, в частности пескового насадка, так как он выполнен цельным неразъемным.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус с тангенциальным входным, сливным паърубками, разъемный песковый патрубок

4S с лесковым насадком, средство для создания принудительного вращения относитепьно оси корпуса f 3).

Зцесь и принудитеЛьное вращение корпуса в любую сторону и разъемный исследуемый песковый йасадок. ОднаКо и он имеет существенный недостаток. При форсировании изнашивания разъемного йсследуемого пескового насадка принудительным вращением всего цилиндроконического корпуса в противоположную от направления вращения потока сторону, такому,же форсированному износу подвергается неисследуе03910 рону, так как линейная скорость абра-1 зивных частиц и скорость вращения пескового насадка б складываются, и скорость частиц относительно стенок

5 пескового насадка 6 резко возрастает. Возрастает интенсивность изнашивания, сокращается время для достижения износа определенной величины.

Вращение пескового насадка осу1О ществляется принудительно от источ.ника вращения в сторону, противоположную направлению вращения вихревого потока внутри гидроциклона..

Таким .образом, достигается форсирование изнашивания пескового насад ка при неизменных геометрических и технологических параметрах, что, в свою очередь, сокращает цикл исследования гидроабразивного изнашивания

20 пескового насадка.

Ожидаемый экономический эффект составляет 4000 руб г.

Исходная суспензия, содержащая оп.ределенное количество абразивной ; твердой фазы, под избыточным давлением подается через тангенциальный входной патрубок 2 в цилиндроконический корпус 1, г; †.е получает вращательно-поступательное движение. При этом под дейс1вием центробежной силы . крупные твердые частицы отбрасываются к стенке корпуса 1, и они по винтовой траектории скользят по внутренней поверхности цилиндроконического корпуса 1. По мере продвижения от входа вниз постепенно растет концентрация твердой фазы в пристенном слое, особенно в конической части.

Сгущенный поток удаляется через пес-. ковый насадок 6, а осветленный — через противЬположный соосный сливной патрубок 3. Вместе с ростом концентрации, твердой фазы в пристенном слое возрастает и абразивное воздействие твердых частиц на стенку корпуса 1.

В конической части 4 это воздействие значительно возрастает,так как вследствие постепенного снижения радиуса вращения значительно возрастает линейная скорость твердых частиц относи тельно. неподвижной стенки цилиндроконического корпуса 1. Максимальный износ наблюдается в песковом насадке

6. Величина и интенсивность изнашивания значительно увеличивается при вращении пескового насадка 6 в противоположную от вращения потока сто5 10 ния этой парой зависит от скорости, вращения пескового насадка 6, конуса

5 вместе с втулкой 7. При скорости вращения, превышающей скорости вращения потока в этой зоне, указанная уплотнительная пара направляет попа. даемую в нее часть потока в противоположную сторону.

Кроме того, герметичность обеспечивается сальниковым уплотнением 14 промежуточного фланца 11 и прокладкой

15 между фланцем и и фланцем корпуса 1.. Крутящий момент втулки 7 с конусом 5 и исследуемым песковым насадком 6 сообщается через шкив 16, посаженный на открытую часть втулки 7 и закрепленный на ней.с помощью стопорных винтов 17.Сгущенная суспензия удаляется из гидроциклона по трубе 18 прикрепленной шпильками к шкиву 16.

Работа устройства осуществляется следуюшим образом. формула изобретения

Гидроциклон, содержащий цилиндроконический корпус с, тангенциальным входным, сливным патрубками, разъемный песковый патрубок с песковым насадком, средство для соз30 дания принудительного вращения относительно ochf корпуса, о т л ич а.ю шийся тем, что, с целью с сокращения цикла исследования гидроабразивного изнашивания пескового насадка, он снабжен установленной в под шипниках и соединенной со средством для создания принудительного вращения втулкой с выполненной а верх" ней ее части внутренней винтовой нарезкой, в которой размещена хвостовая часть конуса корпуса гидроциклона, имеющая винтовую нарезку на наружной ее поверхности, при этом . песковый насадок размещен внутри в улки.

2. Гидроциклон по п.1, о т л и ч а- . ю шийся тем, что песковый -насадок установлен с возможностью враще ния в направлении, противоположном направлению вращения вихревого потоЫ . ка внутри гидроциклона.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2778790, кл. В 04 С 5/16, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Й 770551, кл. В 04 .С 11/00, 1978.

3. Патент США Н 3648840, кл. 209-211, 1972.

1,003910

Nut.1.1003910

ВНИИПИ Заказ 1649/7 Тираж 577 Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4