Мультигидроциклон

 

Союз Советских

Социалистичесних

Республик

О П И С А Н И Е, „908241

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАIЬHlÓ (61) Дополнительный к патенту(22) Заявлено 03.10.73(2l) 1965051/23-26 (51) М. Кл. (23) Приоритет - (32) 04. 10. 72 (31) 12809/72 (88) Щвеция

В 04 С 5/26

Государственный комитет

Опубликовано 23. 02. 82.Бюллетень № 7

Л,ата опубликования описания 23. 02. 82 (53) УЛК,621. 928.

° 37 (088. 8) по делам изебретеиий и еткрытий (72) Авторы изобретения

Иностранец

Нильс Андерс Леннарт Викдал (Швеция) (71) заявитель (54) МУПЬТИРНДРОЦНКПОН

Изобретение относится к устройствам для сепарации жидкой суспензии и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известна гидроциклонная установка, содержащая множество гидроциклонов, о расположенных радиально в одной плоскости, причем вершины гидроциклонов направлены навстречу друг другу.Гидроциклоны заключены в корпус, в котором имеется общая подающая камера для дисперсий, подлежащих фракционированию, устроенная так, что гидроциклоны окружены дисперсией. Ось подающей камеры круглого сечения примерно перпендикулярна осям гидроциклонов. Вершины и основания гидроциклонов имеют выходы в общие сборные камеры, в которых скапливаются фракции, выходящие из гидроциклонов со стороны вершин и оснований 1).

Недостаток этой установки — малая ее производительность.

Известен также мультигидроциклон, содержащий корпус. в котором размещено множество единичных сепарирующих элементов, скомплектованных R несколько параллельных ярусов, в каждом из которых циклоны расположены радиально с вершинами, обращенными в сторону центральной оси комплекта.

Циклоны поддерживаются несколькими концентрично расположенными трубчаTbl ми элементами, образующими с наруж10 ными стен ками не скол ь ко отдел ьных кольцевых камер. Поток, содержащий жидкость, подлежащую фракционированию, подается снизу и проходит вверх по кольцевой камере к каждому гидро15 циклону. Другая кольцевая камера служит для сбора годных фракций со стороны основания гидроциклоное по наружной периферии комплекта, а центральная камера предназначена для

20 сбора фракций, идущих в отходы. со стороны вершин гидроциклонов (2)

Однако в случае сепарации суспензии целлюлозной массы в некоторых ..установках возникает ряд проблем. В

25 практических целях распределитель908241

15

25

40 ные и сборные камеры имеют постоянное поперечное сечение снизу доверху. Это означает, что скорость потока материала, подлежащего сепарации, уменьшается по мере протекания потока снизу вверх, поэтому поток имеет самую низкую скорость в крайней верхней части распределительной камеры.

Вверху камеры скапливаются воздух и другие газы. и, вследствие присутствия воздуха, могут активно прорастать бактерии, плесень и другие микI роорганизмы. В результате на стенках камеры, а также на наружных поверхностях гидроциклонов могут формироваться нежелательные отложения, Накопление отложений может привести к состоянию, при котором серьезно нарушается работа гидроци клонов в верхней части комплекта, но даже до наступления такого состояния по мере накопления отложений уменьшается эффективность и производительность гидроци клонов в сборе.

Для предотвращения такого ухудшения работы или даже возможного вынужденного полного прекращения работы необходимо регулярно выключать установку для удаления воздуха и других газов, бактерий, плесени и другихз0 отложений. Это, естественно, 0не только удорожает производство, но и приводит к снижению производительности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является мультигидроциклон, содержащий корпус с размещенными горизонтально внутри него ярусами гидроци клонов, причем каждый гидроциклон имеет у основания впуск и выпуск одной из разделенных фракций и выпуск другой иэ разделенных фракций у вершины, вертикальные перегородки, разделяющие корпус на две сборные камеры и распределительную камеру, расположенную между сборными камерами и соединенную с впускными патрубками гидроциклонов, и устройство для подачи исходной суспензии(3 )

Однако распределительная камера

50 известного устройства имеет одинаковый диаметр снизу доверху, т. е. создает те же проблемы, что и ранее описанное устройство.

Цель изобретения — повышение эффективности и качества разделения.

Поставленная цель достигается тем, что в мульти гидроци клоне, содержащем корпус с размещенными горизонтально

4 внутри него ярусами гидроциклонов, причем каждый гидрациклон имеет у ос нования впуск и выпуск однои из Раз деленных фракций и выпуск другой из разделенных фракций у вершины, вертикальные перегородки, разделяющие корпус на две сборные камеры и рас пределительную камеру расположенную между сборными камерами и соединенную с впускными путрубками гидроциклонов, и устройство для подачи исходнои суспензии, выходной торец устройства для подачи исходной суспензии размещен в верхней части распределительной камеры.

При этом целесоообраэно гидроциклоны в каждом ярусе смещать относительно гидроциклонов в смежных ярусах.

Кроме того, предпочтительно сборные и распредительную камеры снабжать в верхней части выпускными патрубками для газа.

Объем распределительной камеры можно уменьшать в направлении от верхней части аппарата к нижней для компенсации уменьшения величины потока по мере того, как жидкость поступает в гидроциклоны выше расположенных ярусов и тем самым поддерживается, по существу, одинаковая скорость потока в распределительной камере от верхней части аппарата до нижней.

На фиг. 1 представлен мультигидроциклон, общий вид, на фиг. 2 разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3— мультигидроциклон при расположении гидроци клонов вершинами наружу ° корпуса, общий вид, на фиг. 4 — другой вариант конструктивного выполнения мульти гидроци клона, на фи r. 5 — схематичное изображение аппарата со средствами для нисходящего и восходящего потоков жидкости, подлежащей фракционированию, на фиг. 6 - схема компоновки гидроциклонов в ярусах.

Иультигидроциклон (фиг.1) состоит иэ корпуса 1, в котором установлено множество гидроциклонов 2, горизонтальноо и радиально распределенных по четырем ярусам, причем гидроциклоны обращены вершинами к центру.

Внутри корпуса коаксиально размещены вертикальные перегородки 3 и 4.

Все перегородки и корпус имеют.множество отверстий 5-7, через кото1>ые проходят отдельные гидроциклоны.

90824

Каждый гидроциклон имеет впускное отверстие 8 и выпускные отверстия 9 и 10 для осветленной и сгущенной фракции соответственно.

Между перегородками 3 и 4 размещена распределительная камера 11, между корпусом 1 и перегородкой 4сборная камера 12 осветленной фракции, а между устройством 13 для подачи исходной суспензии и перегород- 1о кой 3 — сборная камера 14 сгущенной фракции. Сборная камера 12 имеет выпускной патрубок 15, гидравлически с ней связанный,. а сборная камера 14выпускной патрубок 16. В верхней .части сборных и распределительной камер размещены выпускные патрубки 17-19 для газа с клапанами 20-22, Для компенсации потери потока и поддержания высокой скорости потока в гв перегородке 3 предусмотрено множество отверстий 23.

Поток, подлежащий фракционированию, например водная суспензия целлюлозной массы, проходит через уст- 25 ройство 13 для подачи исходной суспензии, выходит в верхнюю част ь распределительной камеры 11 и далее стекает вниз. При этом поток поступает в отдельные гидроциклоны 2 через эо впускные отверстия 8 и, вследствие тангенциальной направленности этих отверстий, потоку сообщается вращательное движения. Внутри гидроциклонов поток фракционируется. Осветлен- З5 ная фракция проходит через отверстия 9 на стороне оснований гидроциклонов в сборную камеру 12, откуда поток выводится в выпускной патрубок 15. Сгущенная фракция или отходы проходят через отверстия 10 в вершинах отдельных гидроциклонов в сборную камеру 14, откуда удаляются через выпускной патрубок 16.

По мере того, как поток стекает 45 через распределительную камеру 11, эн уменьшается, поскольку часть потока поступает в гидроциклоны через отверстия 8.

Гидроциклоны в ярусах можно размещать один над другим или со смещением (фиг. 6). При смещенной компоновке можно значительно сократить расстояние между отдельными гидроциклонами, вследствие чего можно создать более компактную конструкцию и эффективнее использовать имеющееся пространство; увеличить скорость потока в распределительной камере.. Чем больше скорость потока в распределитель" ной камере, тем меньше опасность

Для поддержания высокой скорости потока и компенсации его потерь, тяжелая (с ущенная) фракция проходит через отверстия 23 в количестве, достаточном для поддержания скорости по55 тока в нижней части распределительного устройства, и эта фракция может повторно подвергаться фракционированию без ухудшения качества годной

1 ь фракции, находящейся в сборной камере 12.

Такая с1овторная обработка сгущеннои фракции приводит к более полному выходу годного продукта.

Мультигидроциклон (фиг. 3)аналогичен представленному на фиг. 1 и 2 с той лишь разницей, что отдельные гидроциклоны обращены основаниями к центру. При этом впускные отверстия 8 отдельных гидроциклонов 2 гидравлически связаны с распределительной камерой 11 так же, как показано на фиг. 2.

Через отверстия 5 перегородки 3 проходят патрубки 24 выхода годной фракции, гидравлически связанные со сборной камерой 14 и выпускным патрубком 16.

Со стороны вершины отдельные гидроциклоны снабжены цилиндрическими удлинителями 25. Необходимо, чтобы внутренний диаметр удлинителя 25 был больше диаметра гидроциклона на стороне основания, чтобы гидроциклоны могли проходить через удлинитель без освобождения распределительной камеры, чтобы выпускные отверстия на стороне оснований входили в перегородку 3. Наружный конец удлинителя закрыт предпочтительно прозрачной пробкой 26 или удлинитель может быть сделан из прозрачного материала с закрытым концом так, чтобы можно было наблюдать за внутренней полостью сепараторов и, таким образом, визуально обнаруживать забитые отверстия.

Удлинитель 25 может быть также снабжен съемной пробкой, чтобы иметь доступ к отверстиям в вершинах для их очистки в случае их засорения. Удлинители 25 имеют множество поперечных выпускных отверстий 27, гидравлически связанных с кольцевой камерой 12 сбора сгущенной фракции, имеющей выпускной патрубок 28.

7 90824 скопления воздуха и других газов, бактерий, плесени, отложений.

Мул ьти < идроци клон в сборе (фи г. 5) имеет корпус, сотоящий из трех секций: верхней, средней и нижней. Средняя секция имеет вид цилиндрического кожуха 29, открытого с обеих концов, верхний конец закрыт полусферической секцией 30 и нижний конец - полусферической секцией 31. Нижняя секция 31 1о служит опорой для кожуха 29 и верхней секции 30 и спроектирована так, что опирается на фундамент или раму (не показана) фланцем 32. Фланец 33 центральной секции 29 стыкуется с фланцем 32 и удерживает кожух 29 с верхней секцией 30. Между кожухом 29 и нижней секцией 31 предусмотрено герметическое уплотнение с помощью прокладки (не показана). Можно также крепить кожух 29 к нижней секции 31 посредством резьбового соединения. Кожух 29 и верхнюю секцию 30 предпочтительно делать в виде цельной детали и соединять так, чтобы д их можно было отделять вместе от ниж ней секции 31 и поднять для получения доступа к внутренним деталям корпуса.

Кожух 29 имеет множество равномер- зо но распределенных отверстий 54 достаточно большого диаметра. Каждое отверстие имеет периферический байонетного типа фланец 35, который герметически стыкуется с байонетного типа фланцем крышки 36. Таким образом, отверстия закрываются и предотвращается утечка жидкости из корпуса.

В кожухе 29 размещены две концентрические цилиндрические перегородки 37 и 38, а с наружной стороны кожуха 29 имеется дополнительная цилинд" рическая перегородка 39. Полость между перегородкой 39 и кожухом 29 закрыта с обеих концов, а сверху - кольцевой крышкой 40. Перегородка 39 имеет отверстия 41, совпадающие с соответствующими отверстиями в кожухе 29.

Перегородки 37 и 38 опираются своими нижними частями на опорные стойки 42, $Q которые прикреплены к нижней секции 31 корпуса. Кожух может быть снаб жен подъемным устройством (не чертеже не показан). При работе подъемное устройство могло бы поднимать верхнюю . секцию 30, отъединяя ее от нижней сек ции 31 вместе с кожухом 29 и тем самым обе спе чивая доступ к компле кту гидроциклонов, находящихся в кожухе

1 8 и укрепленных в перегородке 37 и кожухе 29. Перегородка 37 и кожух 29 служат опорами для ярусов 43 гидроциклонов 44.

Отдельные гидроциклоны в каждом ярусе расположены так, что их продольные оси размещены радиально, перпендикулярно к стенкам перегородки 37 и кожуха 29.

Доступ во впускные отверстия 45 гидроциклонов 44 открывается через впускную распределительную камеру 46.

Впускная камера открыта вверху и гидравлически связана через полость 47 между верхней секцией 30 и крышкой 40 с центральной полостью 48 в перегородке 38 и поэтому также связана с устройством 49 подачи исходной суспензии.

Сборная камера легкой (осветленной) фракции снабжена выпускным патрубком (проходом) 50.

При работе жидкий материал, подлежащий сепарации, поступает в кожух 29 через устройство 49 подачи исходной суспензии, а оттуда частично движется через центральную полость 48 к верхней полости 47 общей распределительной камеры 46 и через проходы 50 к нижней части распределительной камеры 46. Затеи жидкость входит через отверстие 45 в каждый гидроциклон 44, где под действием центробежных сил происходит разделение на осветленную и сгущенную фракцию. Осветленная фракция выходит из гидроциклонов 44 через отверстия 51 со стороны оснований, поступает в общую сборную камеру 52 и удаляется иэ кожуха 29 через выпускной латрубок 50. Сгущенная фракция из гидроциклонов 44 через отверстия 53 в вершинах поступает в сборную камеру 54 и оттуда— через выпускной патрубок 55.

Гидроциклоны,а также корпус и дру гие детали могут быть изготовлены из материала, стойкого к разрушению или коррозии под воздействием газообразных или жидких материалов, подвергаемых сепарации при рабочих условиях. Можно применять нержавеющую сталь, алюминий, хромоникелевые сплавы, керамические материалы, стекло, пластмассу, способную сохранять свою форму при расчетном рабочем давлении (политетрафторэтилен, найлон, полизфиры, поликарбонаты, полиэтилены, полипропилены, синтетический каучук, фенолформальдегидные и меламин9 90824

Формальдегидные смолы, а также полиоксиметиленовые и хлоротрифторэтиленовые, полиуретановые полимеры) .

Впускные отверстия гидроциклонов должны быть равномерно размещены по периметру его корпуса (2-6 впускных отверстий) .

10 гулирования потока, в результате чего уровни жидкости в распределительной и сбо ных камерах будут поддерживаться такими, чтобы они были выше крайнего верхнего яруса гидроциклонов в сборе мультигидроциклона.

В сепароторе в сборе (фиг.4) наружная оболочка служит опорой для to наружных концов отдельных гидроциклонов. Поскольку наружные концы гидроциклонов закрыты, нет необходимости в наружном корпусе. Однако, если требуется, может быть предусмотрен з наружный кожух, закрывающий всю сборку °

Этот наружный кожух может быть устроен так, чтобы подниматься с помощью гидравлического или пневматического устройства для получения доступа к гидроциклонам, тогда будут не нужны удлинительные элементы и отверстия в крайней наружной оболочке, вследствие чего последняя может служить наружным корпусом.

Таким образом, скорость потока в главном направлении поддерживается постоянной во всех полостях распределительной и сборных камер. В общем gp случае скорость потока в распределительной и сборных камерах не должна быть меньше 0,3 м/с, но предпочтительно должна быть в диапазоне примерно 1-3 м/с, 3S

Желательна также сделать более высокое давление в сборной камере осветленной фракции, чем в сборной камере сгущенной фракции. В случае засорения впускного отверстия гидроцик- 4в лона это предотвратит пропуск сгущенной фракции через гилроциклон в ос. ветленную фракцию.

Для того чтобы поддержать разное давление, в выпускных патрубках распределительной и сборных камер мо- гут бьп ь установлены средства для реI

Формула изобретения

1. Иультигидроциклон, содержащий корпус. с размещенными горизонтально внутри него ярусами гидроциклонов, причем каждый гидроциклон имеет у основания впуск и выпуск одной из раздеделенных фракций и выпуск другой из раз. деленных фракций у вершины, вертикальные перегородки, разделяющие корпус на две сборные камеры и распределительную камеру, расположенную между сборными камерами и соединенную с впускным патрубком гидроциклонов, и устройство для подачи исходной суспензии, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и качества разделения, выходной торец устройства для подачи исходной суспензии размещен в верхней части распределительной камеры.

2. Иультигидроциклон по и. 1, отличающийся тем, что гидроциклоны в каждом ярусе смещены

I относительно гидроциклонов в смежных ярусах.

3. Иультигидроцикяон по и. 1, отличающийся тем, что сборные и распределительная камеры снабжены в верхней части выпускными патрубками для газа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ClllA 2956679, кл. 209-144, 1960.

2. Патент США N 3261467 кл. 209-2 11, 1966.

3. Патент ClllA 3598731, кл. 210-94, 1971.

908241

Корректор. Ре нетник

Техред И.Тепер

Редактор Л.Лукач филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 628/75 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, N-35, Раушская наб., д. 4/5