Гидроциклон для очистки крахмальных суспензий от песка

 

Использование: в устройствах для очистки от песка крахмальных суспензий и для разделения жидких систем неоднородных по плотности и крупности взвешенных в них твердых частиц. Сущность изобретения: в гидроциклоне предусмотрена направляющая ленточная спираль, осевой шаг которой имеет переменную величину, уменьшающуюся в направлении от начала к концу. Ленточная спираль имеет менее четырех витков, центральный угол спирали α = 360°n где 2 < n < 4. Осевой шаг T последнего витка спирали не превышает величины b R r, где R и r радиусы внутренней поверхности корпуса и внешней поверхности трубки слива. Со стороны крышки в корпусе установлено легкосъемное, абразивостойкое питающее кольцо с калиброванным, прямоугольного поперечного сечения окном стабилизации скорости входа потока в винтовой канал, а внутренний диаметр питающего кольца равен или меньше внутреннего диаметра корпуса. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к оборудованию для крахмалопаточной промышленности, в частности к устройствам для очистки от песка крахмальных суспензий, и может найти применение в других отраслях промышленности в целях разделения жидких систем неоднородных по плотности и крупности взвешенных в них твердых частиц.

Техническим результатом данного решения является повышение эффективности выделения песка из крахмальных суспензий.

На фиг.1 представлен гидроциклон; на фиг.2 схема установки легкосъемного кольца питания; на фиг.3 разрез А-А на фиг.2.

Устройство для очистки крахмальных суспензий от песка содержит цилиндроконический корпус 1 с питающим патрубком 2 и соплом 3 питания с калиброванным отверстием 4 ввода исходного продукта в корпус, крышку 5 корпуса с укрепленной на ней трубкой 6 слива с калиброванным соплом 7 слива, укрепленную на трубке слива направляющую ленточную спираль 8, калиброванное сопло 9 песка, при этом направляющая ленточная спираль своим началом прикреплена к трубке слива между отверстием 4 сопла 3 питания и крышкой 5 корпуса 1, а своим концом к трубке 6 слива между отверстием 4 сопла 3 питания и соплом 9 песка. Длина направляющей ленточной спирали 8 от крышки 5 корпуса не превышает длины трубки 6 слива от крышки корпуса, но превышает расстояние от крышки корпуса до нижней кромки отверстия 4 сопла питания, направление винтовой линии спирали 8 совпадает с направлением подачи исходного продукта в корпус, центральный угол спирали α360^{о .} n, где 2<n<4. Осевой шаг направляющей ленточной спирали выполнен переменной величины, уменьшающейся в направлении от начала к концу спирали, при этом шаг Т последнего витка спирали не превышает величины b=R-r, где R и r радиусы внутренней поверхности корпуса 1 и внешней поверхности трубки 6 слива в сечении Б-Б конца направляющей ленточной спирали.

В корпусе 1 со стороны его крышки 5 установлено питающее кольцо 10 с калиброванным окном 11 питания, внутренняя направляющая поверхность 12 которого тангенциальна к внутренней поверхности 13 кольца 10, при этом внутренний диаметр питающего кольца 10 и корпуса 1 выполнен меньшим или равным внутреннему диаметру корпуса 1 в сечении В-В их торцового сопряжения.

Сопло 3 питания, кольцо 10 питания, сопло 7 слива и сопло 9 песка изготовлены из высокоабразивных материалов и выполнены легкосъемными.

Устройство работает следующим образом.

Исходная крахмальная суспензия подается в питающий патрубок 2 корпуса 1 и через сопло 3 питания и его калиброванное отверстие 4 тангенциально поступает в корпус 1 и спиральный канал, образованный направляющей ленточной спиралью 8, внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью трубки 6 слива, укрепленной на крышке 5 корпуса 1. Наличие на входе в корпус устройства спирального канала, направление винтовой линии которого совпадает с направлением тангенциального ввода суспензии в корпус 1, исключает перемешивание разделяемой суспензии на входе в корпус с соответствующим уменьшением турбулентности потока на этом участке, одновременно за счет сближения величин скоростей потока в калиброванном отверстии 4 сопла 3 питания и в спиральном канале резко уменьшается интенсивность гидравлического удара на входе в корпус 1, обусловленного потерей скоростей потока на входе, сопровождаемой потерями кинетической энергии, энергоемкость данного устройства существенно меньше энергоемкости известных устройств.

Наличие спирального канала препятствует возникновению в корпусе 1 продольных (осевых) циркуляционных потоков разделяемой суспензии, благодаря чему исключается взмучивание уже разделенных твердых частиц с соответствующим повышением точности разделения. Кроме того, взмучивание осадка из разделенных по плотности твердых частиц, сконцентрированных у внутренней поверхности корпуса 1, предотвращается тем, что длина спирального канала L_c от крышки 5 корпуса превышает расстояние L_o от крышки корпуса до нижней кромки отверстия 4 сопла 3 питания. Захват и унос выделенных твердых частиц высокой плотности (песка) в трубку слива потоком очищенной от песка суспензии предотвращается тем, что длина L_c меньше длины L_тр трубки слива от крышки 5 корпуса. Величина центрального угла α спирального канала определяется соотношением α=360^{о .} n, где 2<n<4, а n число витков направляющей ленточной спирали 8, при котором обеспечивается достаточная эффективность очистки крахмальных суспензий от песка.

Направляющая ленточная спираль имеет переменную величину осевого шага, которая для последнего витка определяется по формуле Т≅ R-r.

За пределами спирального канала процесс разделения продолжается в конической части корпуса 1, где происходит окончательное разделение неоднородных по плотности твердых частиц, уплотнение осадка, состоящего преимущественно из твердых частиц высокой плотности (песка), и выгрузка осадка через калиброванное сопло 9 песка из корпуса.

Очищенная от песка крахмальная суспензия через трубку 6 слива и калиброванное сопло 7 слива выводится из корпуса. В условиях длительной эксплуатации устройства применение легкосъемного кольца 10 питания облегчает стабилизацию величины скорости на входе суспензии в спиральный канал корпуса 1 устройства (путем замены кольца 10 питания по мере абразивного износа его входного отверстия и внутренней поверхности). Соблюдение условия D≅ D' исключает возможности возникновения неоправданных гидравлических сопротивлений в месте сопряжения внутренних поверхностей 13 и 14 кольца питания и корпуса.

Применение материалов высокой абразивостойкости при изготовлении сопла 3 питания, кольца 10 питания, сопла 7 слива и сопла 9 песка обеспечивает приемлемую в практических целях длительность эксплуатации устройства при работе его на очистке от песка крахмальных суспензий (с учетом того, что абразивность зерен крахмала приближается к абразивности кварцевого песка).

Формула изобретения

1. ГИДРОЦИКЛОН ДЛЯ ОЧИСТКИ КРАХМАЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙ ОТ ПЕСКА, содержащий вертикальный полый цилиндрический корпус, имеющий вверху крышку корпуса, питающее сопло, присоединенное к корпусу в его верхней части, сопло питания размещено так, что поток жидкости направлен тангенциально к вертикальному полому корпусу, вертикальная выводящая трубка слива размещена соосно с корпусом и выведена вверх через крышку корпуса, ленточная направляющая спираль размещена в кольцевом пространстве, прикреплена своим началом к трубке слива между отверстием сопла питания и крышкой корпуса, а своим концом к трубке слива между отверстием сопла питания и соплом песка, направляющая ленточная спираль не пересекает отверстие сопла питания, длина направляющей ленточной спирали от крышки корпуса не превышает длины трубки слива от крышки корпуса, но превышает расстояние от крышки до нижней кромки отверстия сопла питания, а направление винтовой линии спирали совпадает с направлением подачи исходного продукта, отличающийся тем, что осевой шаг направляющей винтовой ленточной спирали переменной величины, уменьшающейся в направлении от начала к концу спирали, направляющая ленточная спираль имеет менее четырех витков, при этом центральный угол спирали α = 360°·n , где 2 < n < 4.

2. Гидроциклон по п. 1, отличающийся тем, что осевой шаг T последнего витка ленточной направляющей спирали не превышает величины R r, где R и r - соответственно радиусы внутренней поверхности корпуса и внешней поверхности трубки слива в сечении А А конца направляющей ленточной спирали.

3. Гидроциклон по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в корпусе со стороны его крышки установлено легкосъемное, абразивостойкое питающее кольцо с калиброванным прямоугольного поперечного сечения окном стабилизации скорости входа потока в винтовой канал, при этом внутренняя направляющая поверхность окна тангенциальна к внутренней цилиндрической поверхности питающего кольца, диаметр D внутренней цилиндрической поверхности питающего кольца равен или меньше диаметра Dʹ внутренней цилиндрической поверхности корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3