Гидроциклонная установка механической очистки жидкости с автоматическим удалением обезвоженного осадка

 

Использование: в технике разделения жидких неоднородных сред под действием центробежных сил. Сущность изобретения: установка содержит гидроциклоны, соединенные между собой монтажной плитой и образующие вместе с последней гидроциклонный узел очистки жидкости с одним общим входным патрубком и одним сливным патрубком для очищенной жидкости. Разгрузочные патрубки гидроциклонов герметично соединены с бункером сбора и обезвоживания осадка и разделены друг от друга внутри бункера цилиндрическими оболочками, которые препятствуют активному перемешиванию и завихрению выходящих из гидроциклонов потоков сгущенного осадка, а также способствуют оседанию загрязнений сгущенного потока в бункере. Внутри разгрузочных патрубков имеются отражатели, выполненные в виде конусов, которые являются опорной поверхностью для нисходящего (сгущенного) потока и способствуют лучшему осаждению загрязнений. Бункер имеет в нижней конической части эластичный патрубок для отвода обезвоженного осадка, который перекрывается зажимами, размещенными на штоках пневмо- или гидроцилиндров. С бункером соединен чувствительный орган, который контролирует в нем массу сгущенного осадка и плотность обезвоженного осадка и через направляющую аппаратуру передает информацию на выгрузку обезвоженного осадка пневмо- или гидроцилиндрам. Установка снабжена также клапаном-пульсатором, который соединен с источником давления и управляет вибрацией эластичной оболочки внутри бункера, способствующей большему уплотнению обезвоженного осадка в нижней части бункера. 2 з. п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к технике разделения жидких неоднородных сред под действием центробежных сил и может быть использовано в любых отраслях промышленности, где требуется механическое очищение жидкости и утилизация осадка в желаемом виде.

Известна многоступенчатая гидроциклонная установка [1] которая содержит гидроциклоны жидкого схода с тангенциальными входными патрубками, сливными и песковыми патрубками, расширительную камеру с перфорированными решетками, в которую заглублены песковые патрубки, и разделитель сгущенного схода, вход которого соединен с выходным патрубком сгущенного схода расширительной камеры. Сливной патрубок каждого предыдущего гидроциклона соединен с входным патрубком последующего гидроциклона. Очищение жидкости в такой установке происходит ступенчато.

Однако такая установка имеет малую пропускную способность и низкую степень сгущения осадка.

Известна гидроциклонная установка для сгущения суспензий [2] которая состоит из гидроциклонного узла очистки жидкости в виде гидроциклона открытого типа с входным тангенциальным патрубком, сливной трубой и каналом для сгущенного осадка (песковым патрубком), бункера для сбора и обезвоживания осадка, герметично соединенного верхней частью с песковым патрубком и имеющего в нижней конической части патрубок для отвода обезвоженного осадка. Гидроциклон снабжен тонкослойным модулем для эффективности очистки жидкости. Внутри бункера имеются фильтры и разрыхляющее устройство, которые способствуют обезвоживанию сгущенного осадка. Контроль заполнения бункера осуществляют радиоизотопные элементы, которые соединены с электрозадвижкой на песковом патрубке для открытия и закрытия выхода сгущенного осадка. На бункере имеются также штуцера сброса воздуха при избытке давления внутри бункера и подачи сжатого воздуха от источника давления на обезвоживание, а также на разрыхляющее устройство. Узел выгрузки обезвоженного осадка выполнен в виде вибраторов, установленных в нижней части бункера противоположно друг другу и электрозадвижки как средства перекрытия патрубка отвода обезвоженного осадка.

Усложнением конструкции указанной установки (наличие тонкослойного модуля, разрыхляющего устройства, фильтров, всякого рода электрозадвижек, штуцеров и т.д.) удалось повысить степень очистки жидкости и степень обезвоживания сгущенного осадка, но незначительно, так как используется гидроциклон открытого типа, не позволяющий достичь необходимой степени центробежного разделения. Кроме того, эта установка не обеспечивает непрерывный процесс обезвоживания осадка вследствие необходимости регенерации фильтров в процессе работы. Не достигнута автоматизация процесса выгрузки обезвоженного осадка. Кроме того, эта установка не позволяет при высокой пропускной способности достичь высокой степени очистки жидкости и обезвоживания осадка.

Задача изобретения обеспечение при высокой пропускной способности установки одновременно высокой степени очистки жидкости, высокой степени обезвоживания сгущенного осадка и его автоматической выгрузки.

Задача решается тем, что гидроциклонная установка, включающая гидроциклонный узел очистки жидкости c входным и сливным патрубками и каналом для выхода сгущенного осадка, бункер для сбора и обезвоживания осадка, герметично соединенный в верхней части с каналом выхода сгущенного осадка и имеющий патрубок отвода обезвоженного осадка в нижней конической части, узел выгрузки обезвоженного осадка со средством перекрытия патрубка его отвода и источник давления, согласно изобретению дополнительно содержит направляющую аппаратуру, связанную с источником давления, и чувствительный орган, контролирующий массу сгущенного осадка в бункере и соединенный через направляющую аппаратуру с узлом выгрузки обезвоженного осадка, при этом последний выполнен в виде пневмо- или гидроцилиндров, а патрубок отвода обезвоженного осадка эластичным. Кроме того, гидроциклонный узел содержит два или более гидроциклонов, соединенных между собой монтажной плитой, а выходной канал сгущенного осадка образован разгрузочными патрубками гидроциклонов, причем каждый разгрузочный патрубок снабжен внутри бункера окружающей его цилиндрической оболочкой для разделения потоков сгущенного осадка и смонтированным в нем соосно расширяющимся в сторону бункера конусным отражателем. Установка дополнительно содержит также клапан-пульсатор, а бункер в нижней части снабжен эластичной оболочкой, образующей с его внутренней стенкой замкнутую полость, связанную с клапаном-пульсатором. Клапан-пульсатор в свою очередь соединен с источником давления.

Изобретение отличается от прототипа тем, что установка дополнительно содержит направляющую аппаратуру, чувствительный орган, контролирующий массу сгущенного осадка (в том числе и плотность обезвоженного осадка) в бункере, клапан-пульсатор, эластичную оболочку в нижней части бункера, направляющая аппаратура соединена с источником давления; чувствительный орган, контролирующий массу сгущенного осадка в бункере, соединен через направляющую аппаратуру с узлом выгрузки обезвоженного осадка; узел выгрузки выполнен в виде пневмо- или гидроцилиндров; патрубок отвода обезвоженного осадка выполнен эластичным; гидроциклонный узел очистки содержит два или более гидроциклонов; гидроциклоны соединены между собой монтажной плитой, выходной канал сгущенного осадка образован разгрузочными патрубками гидроциклонов; каждый разгрузочный патрубок окружен цилиндрической оболочкой и имеет внутри соосно с ним установленный расширяющийся в сторону бункера конусный отражатель. Эластичная оболочка образует с внутренней стенкой бункера замкнутую полость, соединенную с клапаном-пульсатором; клапан-пульсатор соединен с источником давления.

В предлагаемой установке гидроциклонный узел очистки жидкости с одним входным патрубком и одним сливным патрубком выполнен в виде двух или более гидроциклонов, соединенных между собой монтажной плитой, что позволяет осуществить подвод исходной жидкости одновременно во все входные полости гидроциклонов и вывод очищенных потоков жидкости через сливной патрубок. Такое выполнение гидроциклонного узла позволяет одновременно и повысить эффективность очищения исходной жидкости за счет применения гидроциклонов с необходимой геометрией, и пропускную способность за счет набора необходимого количества гидроциклонов. Цилиндрические оболочки на разгрузочных патрубках гидроциклонов препятствуют активному перемешиванию и завихрению поступающих из гидроциклонного узла в бункер потоков сгущенного осадка, целенаправленно направляют эти потоки в нижнюю часть бункера, препятствуя выносу загрязнений из бункера. Таким образом, загрязнения в сгущенном осадке под действием центробежных сил в цилиндрических оболочках и гравитационного поля в бункере осаждают в нижней части бункера. Конусные отражатели внутри разгрузочных патрубков являются в свою очередь опорной поверхностью для нисходящих потоков сгущенного осадка, препятствуют выходу загрязнений из бункера и способствуют их осаждению в нижней части бункера вследствие возникающего вихревого движения, обусловленного геометрией отражателя. Таким образом, обезвоженный осадок собирается и накапливается в нижней части бункера, вытесняя жидкость, которая соединяется с восходящим потоком и выводится через сливной патрубок. Происходит эффективное очищение исходной жидкости в гидроциклонном узле, сгущение загрязнений в цилиндрических оболочках и эффективное оседание и уплотнение осадка. В связи с непрерывностью процесса масса сгущенного осадка и обезвоженного осадка в бункере увеличивается. С бункером связан чувствительный орган, настроенный на заданную величину, который при достижении массы бункера до заданной величины передает информацию через направляющую аппаратуру на пневмо- или гидроцилиндры, и срабатывает средство перекрытия патрубка отвода обезвоженного осадка. Таким образом осуществляется автоматическая выгрузка обезвоженного осадка. С контролем массы сгущенного осадка в бункере контролируется и плотность обезвоженного осадка, так как эти величины взаимосвязаны. Эластичность патрубка отвода обезвоженного осадка препятствует забиванию нижней части бункера и улучшает автоматическую выгрузку осадка. Причем имеющийся клапан-пульсатор, соединенный с источником давления, усиливает за счет вибрации связанной с ним эластичной оболочки степень уплотнения обезвоженного осадка в процессе его накопления и способствует его беспрепятственной выгрузке. Когда выгрузка осуществилась, т.е. масса сгущенного осадка в бункере уменьшилась, то информация от чувствительного органа не поступает, патрубок отвода обезвоженного осадка перекрывается. Вновь происходит сгущение. Процесс непрерывный, пропускная способность высокая.

На фиг. 1 представлен общий вид гидроциклонной установки для очистки жидкости с автоматическим удалением обезвоженного осадка, на фиг. 2 то же, вид сверху; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4, 5, 6 варианты исполнения чувствительного органа; на фиг. 7 разгрузочный патрубок с цилиндрической оболочкой и конусным отражателем.

Установка (фиг. 1) содержит монтажную плиту 1 с необходимым количеством посадочных мест, гидроциклонные модули 2 (вместо гидроциклонных модулей могут быть гидроциклоны). Гидроциклонные модули 2 соединены между собой панелью и образуют совместно с монтажной плитой 1 гидроциклонный узел очистки жидкости с общим входным патрубком 3 для исходной жидкости, общим сливным патрубком 4 для очищенной жидкости. Внутри монтажной плиты 1 (фиг. 2) имеется канал 5, обеспечивающий поступление исходной жидкости из входного патрубка 3 во входы 6 гидроциклонов 2. Разгрузочные патрубки 7 гидроциклонов 2 (фиг. 1) герметично смонтированы на крышке 8 бункера сбора и обезвоживания осадка 9. На каждом патрубке смонтирована цилиндрическая оболочка 10. Бункер 9 опирается крышкой 8 через чувствительный орган 11 на несущую раму 12. Чувствительный орган 11 может быть выполнен в виде пружин с заданной жесткостью (фиг. 3), гидроцилиндров (фиг. 4), в виде упругих оболочек (фиг. 5). Возможно и другое его исполнение. Чувствительный орган 11 через электропреобразователь 13 и усилитель 14 (фиг. 1) соединен с направляющей аппаратурой, в качестве которой в данном конкретном примере служит золотник 15. Установка (фиг. 1) содержит также источник давления (компрессор) 6, с которым соединены золотник 15 и через трубопровод 17 и кран 18 клапан-пульсатор 19. В нижней части бункера 9 (фиг. 1) имеется патрубок отвода обезвоженного осадка 20, который выполнен в виде шланга с внутренней эластичной стенкой. Для его перекрытия служат диаметрально расположенные зажимы 21 на штоках 22 пневмоцилиндров 23. Внутри бункера 9 смонтирована эластичная оболочка 24, образующая с внутренней стенкой бункера 9 замкнутую полость 25, которая сообщена с клапаном пульсатором 19.

Для снижения выноса загрязнений по восходящим потокам внутри цилиндрических оболочек 7 могут быть установлены соосно им конусные отражатели 26 (фиг. 6). Для приема обезвоженного осадка имеется приемный контейнер 27.

Гидроциклонная установка работает следующим образом.

Исходная жидкость поступает через входной патрубок 3 по каналу 5 в монтажной плите 1 одновременно к гидроциклонным модулям 2, где в камерах закручивания каждого гидроциклонного элемента 2 сепарируется, очищается. Восходящие потоки очищенной жидкости каждого гидроциклона 2 выводятся через сливной патрубок 4, а механические загрязнения (сгущенный образец) под действием центробежных сил перемещаются в бункер сбора и обезвоживания осадка 9. Причем цилиндрические оболочки 10 исключают активное перемешивание, завихрение потоков сгущенного осадка и тем самым уменьшают вынос загрязнений из бункера 9. К тому же геометрия отражателей 26 позволяет создать опорные поверхности нисходящим потокам сгущенного осадка непосредственно в бункере и также исключить вынос загрязнений из бункера 9.

Сгущенный осадок под действием центробежных сил в цилиндрических оболочках 10 гравитационного поля в бункере 9 уплотняется. При необходимости включается кран 18 и сгущенный осадок подвергается с помощью клапана-пульсатора 19 дополнительному виброуплотнению эластичной оболочкой 24. В бункере 9 происходит сгущение и уплотнение осадка в нижней части бункера 9, и по мере его накопления, уплотнения растет масса сгущенного (и масса обезвоженного) осадка и в целом масса бункера 9, что через крышку 8 и несущую раму 12 воспринимается чувствительными элементами 11. При заполнении бункера 9 на заданную величину, на которую настроен чувствительный орган (чувствительные элементы 11), идет команда от чувствительного органа 11 через электропреобразователь 13 и усилитель 14 на золотник 15, который подводит воздух от компрессора 16 в штоковые полости пневмоцилиндров 23. Происходит размыкание внутренней полости эластичного патрубка 20, и накопленная масса обезвоженного осадка под избыточным давлением в бункере 9 перемещается в приемный контейнер 27. Для облегчения выгрузки включается клапан-пульсатор 19, с помощью которого масса подвергается виброуплотнению и дополнительному проталкиванию обезвоженного осадка через патрубок 20 в приемный контейнер. При выходе необходимого количества осадка с заданной плотностью в приемный контейнер 27 из патрубка 20 происходит снижение массы в бункере 9 на определенную величину и как результат переключение золотника 15 в исходное состояние. Патрубок отвода обезвоженного осадка вновь перекрывается зажимами 21, и начинается новый процесс заполнения бункера 9 сгущенным осадком и уплотнения обезвоженного осадка.

Формула изобретения

1. ГИДРОЦИКЛОННАЯ УСТАНОВКА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ С АВТОМАТИЧЕСКИМ УДАЛЕНИЕМ ОБЕЗВОЖЕННОГО ОСАДКА, включающая гидроциклонный узел очистки жидкости с входным и сливным патрубками и каналом для выхода сгущенного осадка, герметично соединенный верхней частью с каналом выхода сгущенного осадка и имеющий патрубок отвода обезвоженного осадка со средством перекрытия патрубка отвода обезвоженного осадка и источник давления, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит направляющую аппаратуру, связанную с источником давления, и чувствительный орган для контроля массы обезвоженного осадка в бункере, соединенный через направляющую аппаратуру с узлом выгрузки обезвоженного осадка, при этом последний выполнен в виде пневмо- или гидроцилиндров, а патрубок отвода обезвоженного осадка - эластичным, гидроциклонный узел содержит два или более гидроциклонов, соединенных между собой монтажной плитой, а выходной канал сгущенного осадка образован разгрузочными патрубками гидроциклонов, причем каждый разгрузочный патрубок внутри бункера снабжен окружающей его цилиндрической оболочкой.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит клапан-пульсатор, соединенный с источником давления, а бункер в нижней части снабжен эластичной оболочкой, образующей с его внутренней стенкой замкнутую полость, причем полость соединена с клапаном-пульсатором.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что каждый разгрузочный патрубок снабжен отражателем, смонтированным в нем соосно и выполненным в виде конуса, расширяющегося в сторону бункера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7