Расчёт очистки ливневых стоков с АЗС

Такая конструкция гидроциклона позволяет осуществлять более эффективную  флотацию за счет использования цилиндрической решетки с уменьшающимися сверху вниз диаметрами отверстий, что обеспечивает более равномерный процесс флотации, а применение каплевидной полой вставки предотвращает унос мелких взвешенных частиц в сливной патрубок; отбойник за счет перемещения по резьбе позволяет регулировать расход сгущенной суспензии через песковой патрубок.

Таким образом, при реализации данного технического решения достигается технический результат, заключающийся в обеспечении более эффективной флотации, предотвращении уноса мелких взвешенных части в сливной патрубок и регулировании расхода сгущенной суспензии через песковой патрубок.

Анализ аналогов показал, что заявляемое техническое решение является новым. Новизна решения заключается в том, что в предлагаемой конструкции гидроциклона используется полый цилиндр, поверхность которого перфорирована с уменьшающимися сверху вниз диаметрами отверстий от 10 до 0,01 мм, примыкающий к камере сбора флотопродуктов, а также вставка каплевидной формы, установленная в конусообразной части гидроциклона, и размещенный на выходе пескового патрубка отбойник.

Таким образом, заявляемое техническое решение характеризуется новой совокупностью существенных признаков, дающих положительный эффект, и обладает признаками соответствия критерию «изобретательский уровень».

На чертеже приведен предлагаемый гидроциклон, состоящий  из корпуса 1 с тангенциальным входным патрубком 2, сливным 3 и кольцевым песковым 4 патрубками; полого цилиндра 5, поверхность которого перфорирована, этот цилиндр выполняет роль флотационной камеры; камеры сбора флотопродуктов 6; в нижней части цилиндра 5 установлен стакан 8 с лопастным развихрителем 9, выполненным в виде плавно выпрямляющихся вдоль оси стакана 8 винтовых лопастей; камер сбора очищенной жидкости 7 и 10; снабженного внутренней резьбой отбойника 12 и трубы 13, на которой закреплена сообщенная с ней установленная соосно с песковым патрубком каплевидная вставка 11; нижняя часть трубы 13, выходящая из пескового патрубка 4 и закрепленная в нем, снабжена резьбой, соответствующей внутренней резьбе отбойника 12.

Гидроциклон работает следующим  образом. Исходная суспензия поступает  через входной патрубок 2 в корпус 1, где приобретает вращательное движение. Под действием центробежных сил происходит отделение песковых частиц, которые в виде сгущенной суспензии выводятся из гидроциклона через кольцевой песковый патрубок 4. В результате закрутки жидкости в гидроциклоне образуется осевой разрыв сплошности между полой каплевидной вставкой 11 и сливным патрубком 3. Через трубу 13 и полую вставку 11 инжектируется атмосферный воздух. Захватываясь восходящим потоком суспензии, содержащей особо мелкие частицы, воздух выносится вместе с ними через сливной патрубок в полость стакана 8, где интенсивно диспергируется с образованием развитой пузырьковой структуры. Аэрированный поток суспензии, проходя через лопастной развихритель 9, теряет закрутку и поступает в перфорированный цилиндр 5, выполняющий роль флотационной камеры, где образует всплывающие флотокомплексы «частица-пузырек», создающие в верхней части цилиндра 5 пенный слой. Флотационная пена отводится в камеру 6, а очищенная жидкость в камеру 10. Стакан 8 с лопастным развихрителем 9 обеспечивает стабилизацию восходящего потока флотационных пузырей, уменьшая инерционность проскока пузырей, и устраняет воронкообразование в зоне отбора пены, улучшая эффективность флотации. Очищенная жидкость через отверстия перфорации в цилиндре, образующем цилиндрическую решетку, отводится через камеру 10 в камеру сбора очищенной жидкости 7. Размеры отверстий перфорации подобраны в соответствии с рекомендациями, полученными на основе экспериментальных исследований при очистке сточных вод Ксенофонтовым Б.С. (патент РФ  2111170, кл. C02F 1/24, 1998 г., «Способ очистки сточных вод»), что в итоге повышает эффективность флотации. Полая каплевидная вставка 11 обеспечивает уменьшение выноса песковых частиц в сливной патрубок 3, что также улучшает эффективность флотации. Эффективность применения подобной вставки описана Рабиновичем A.M. и др. в а.с. СССР  1248668, кл. В04С 5/181, 1986 г. Отбойник 12 позволяет регулировать поток сгущенной суспензии из пескового патрубка 4 путем перемещения по резьбе вдоль оси гидроциклона.

Предлагаемое устройство является промышленно применимым, т.к. содержит применяемый по патенту  РФ  21360 гидроциклон, дополненный используемыми элементами, подобными используемым по патенту РФ  2111170 и а.с. СССР  1248668.

Предлагаемый гидроциклон  по принципу действия, обеспечиваемому  новой совокупностью существенных признаков, позволяет повысить эффективность  флотации гидроциклона за счет более  равномерной флотации и отвода очищаемой  жидкости, а также предотвращения уноса в сливной патрубок мелких взвешенных частиц и обеспечения возможности регулирования расхода сгущенной суспензии через песковой патрубок.

Формула изобретения

Гидроциклон, содержащий корпус с тангенциальным входным, сливным  и песковым патрубками, камеру сбора флотопродуктов, цилиндрический стакан и лопастной развихритель, установленный соосно сливному патрубку во флотационной камере, отличающийся тем, что к цилиндрическому стакану с лопастным развихрителем примыкает соосно полый цилиндр, сообщенный верхним основанием с камерой сбора флотопродуктов, при этом боковая поверхность цилиндра перфорирована, образуя, таким образом, цилиндрическую решетку, причем диаметр отверстий уменьшается сверху вниз от 10 до 0,01 мм, внутренняя полость цилиндра выполняет функцию флотационной камеры, в нижней конусообразной части гидроциклона соосно с ним установлена полая вставка каплевидной формы, закрепленная на трубе, соосной песковому патрубку, на выходе которого установлен отбойник, имеющий форму усеченного конуса, снабженного внутренней резьбой, соответствующей резьбе на конце трубы, выходящем из пескового патрубка, что обеспечивает возможность перемещения отбойника вдоль трубы.

 

 

 5.RU 2393926 C1

  ГИДРОЦИКЛОН

Изобретение предназначено  для очистки нефти, поступающей в качестве рабочего тела в струйный насос. Гидроциклон содержит корпус с входным тангенциальным вводом и приемной трубой, снабженной насадком с окнами. В нижей части корпуса перпендикулярно оси выполнено отверстие, при этом гидроциклон снабжен цилиндроконусом, установленным в указанном отверстии и зафиксированным трубой-отстойником. Приемная труба сообщается со струйным насосом, а окна приемной трубы выполнены в виде щелей, расположенных вдоль ее образующей, с шириной не более диаметра сопла и площадью всех щелей, превышающей площадь приемной трубы больше чем в 2 раза. Насадок приемной трубы снизу закрыт конусом, установленным вершиной вниз, с углом конусности, совпадающей с конусностью цилиндроконуса. Технический результат - повышение эффективности очистки. 2 ил.

Гидроциклон предназначен преимущественно для очистки  нефти, поступающей в качестве рабочего тела в струйный насос.

Известен циклон для очистки запыленного воздуха  или газа, в котором имеется  тангенциальный ввод, внутренняя выводная труба с расширяющимся книзу коническим корпусом. В нижней части циклона установлена вставка-отражатель с центральным отверстием и пылеприемным бункером, см. а.с.148023, кл. В04С 05/00.

Основным недостатком  является следующее. При входе потока в трубу с расширяющимся книзу корпусом из-за увеличения площади проходного сечения происходит резкое падение скорости вращения потока и, как следствие, изменение направления его движения на противоположное (вверх). Таким образом, осадок будет засасываться в выводную трубу.

Известен также гидроциклон преимущественно для осветления воды источников водоснабжения, корпус которого выполнен в виде открытого сверху цилиндра, переходящего в нижней части в конус, на внутренней поверхности которого образована винтовая нарезка. В верхней части корпус снабжен винтовой лопастью. С целью принудительного удаления осадка в нижней части смонтирован эжектор, см. 325994, кл. В04С 5/00.

Основным недостатком  является то, что нужен открытый водоем и установить такой гидроциклон  в трубе невозможно, например, в трубе (диаметром не более 100 мм) подвода рабочей жидкости к струйному насосу, размещенному в скважине. Известный гидроциклон работает под воздействием насосного вакуума.

Известен также  гидроциклон для очистки запыленного  газа сухим способом, см.  1217488, кл. В04С 5/12.

Гидроциклон содержит конус, верхний входной тангенциальный патрубок и осевую выхлопную трубу, нижнее пылевыпускное отверстие, входной  участок выхлопной трубы снабжен  зубчатым насадком, ширина зубьев которого уменьшается по направлению к  пылевыпускному отверстию. Насадок снабжен установленными вертикально внутри насадка планками, наклоненными в сторону вращения потока, и кольцом, установленным на входе в насадок с перекрытием нижних концов планок.

К недостаткам  известного решения можно отнести следующее.

Частицы пыли, поступившие  внутрь насадка, вылетят в выхлопную  трубу. Встречный поток газа в  выхлопной трубе не позволит частицам пыли опуститься вниз и вылететь в  нижние окна, т.к. в кольцевом пространстве давление выше и движение частиц из зоны низкого давления в более высокое невозможно. Дополнительная закрутка с помощью направляющих планок не выведет частицы через окна, расположенные по положению ниже основному потоку из кольца. Все частицы будут увлечены основным потоком и уйдут в выхлопную трубу.

Наличие кольца, смонтированного на концах зубьев, сводит на нет всю очистку, поскольку  довольно крупная пыль может быть увлечена в выхлопную трубу, так  же и через нижние окна, которые  стали очень широкими из-за отогнутости  планок (согласно рисунку).

Ниже кольца будет вспучивание потока, т.к. резко  увеличивается площадь сечения  и, как следствие, унос пыли в выхлопную  трубу.

Задачей предлагаемого  изобретения является обеспечение  работоспособности струйного насоса, опущенного в нефтяную скважину. Поскольку в струйном насосе сопло имеет отверстие очень малого размера (не более 3-х миллиметров), то всякое тело (например, сварочный горох, окалина, песок и др.), оказавшиеся в трубе подвода, забивают отверстие сопла и насос не работает.

Поставленная  задача решается следующим образом.

Между входным  фланцем фонтанной арматуры и  трубой подачи жидкости (на чертеже  показано штрихпунктирной линией) устанавливается  гидроциклон, причем в габаритах  фланцевого соединения. Чем ближе  к фонтанной арматуре установлен гидроциклон, тем лучше, так как меньшее количество мусора может попасть в струйный насос. Гидроциклон снабжен цилиндроконусом, установленным в отверстии корпуса, перпендикулярно оси. Причем цилиндроконус зафиксирован трубой-отстойником, направленным вниз, а в ней размещена приемная труба с окнами в виде щелей, расположенных вдоль ее образующей, с шириной не более диаметра сопла и площадью всех щелей, превышающей площадь приемной трубы более чем в 2 раза. При этом насадок приемной трубы снизу закрыт конусом, установленным вершиной вниз, с углом конусности, совпадающей с конусностью цилиндроконуса. Это делает движение жидкости безвихревым. Каждая щель имеет гидросопротивление, и чтобы сохранить равномерное движение жидкости в подводящей части входа в приемную трубу, скорость движения жидкости должна быть как можно меньше.

Частицы размером больше чем щель не будут прижаты  к щели и забивать ее, а будут  уноситься в трубу-отстойник потоком  в кольцевом пространстве.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана общая схема установки гидроциклона.

На фиг.2 показана сноска «I» гидроциклона с фиг.1 в  разрезе (для наглядности).

Гидроциклон состоит  из корпуса 1. Перпендикулярно оси  корпуса выполнено отверстие 2 для  размещения цилиндроконуса 3 и трубы-отстойника 4. Тангенциально отверстию 2 выполнен ввод 5. Приемная труба 6 имеет насадок 7, в котором выполнены щели 8, а снизу закрыта конусом 9.

Труба-отстойник 4 должен быть направлен вниз.

Гидроциклон работает следующим образом. Рабочая жидкость (нефть) под давлением порядка 15 МПа поступает к тангенциальному вводу 5 и в цилиндрической части отверстия 2 закручивается. Тяжелые частицы за счет центробежных сил прижимаются к стенке цилиндроконуса 3, а за счет гравитации опускаются вниз в трубу-отстойник 4, откуда периодически удаляются известным способом.

Очищенная нефть  поступает через щели 8 в приемную трубу 6 и далее к струйному  насосу (не показан).

Приемная труба 6 снизу закрыта конусом 9 вершиной вниз с углом конусности, совпадающей  с конусностью цилиндроконуса 3. Конус 9 устраняет вихреобразование перед щелью 8.

Попадание частиц размером большим чем ширина щели исключается.

Предлагаемое  изобретение позволяет избежать больших экономических потерь, связанных  с демонтажем и монтажом колонны  труб, для очистки сопла струйного насоса. Глубина погружения струйного насоса может быть несколько километров. Отсюда цена одной сварочной горошины, застрявшей в сопле, очень велика, т.к. может вывести всю систему.

Глубокие, низкодебитные  и наклонные скважины могут быть выкачены только струйным насосом.

Потребность в  струйных насосах все возрастает. 
Формула изобретения

Гидроциклон, содержащий корпус с входным тангенциальным вводом и приемной трубой, снабженной насадком с окнами, отличающийся тем, что в нижей части корпуса  перпендикулярно оси выполнено отверстие, при этом гидроциклон снабжен цилиндроконусом, установленным в указанном отверстии и зафиксированным трубой-отстойником, причем приемная труба сообщается со струйным насосом, а окна приемной трубы выполнены в виде щелей, расположенных вдоль ее образующей, с шириной не более диаметра сопла и площадью всех щелей, превышающей площадь приемной трубы больше чем в 2 раза, при этом насадок приемной трубы снизу закрыт конусом, установленным вершиной вниз, с углом конусности, совпадающей с конусностью цилиндроконуса.

 

РИСУНКИ

 

 

 

6.RU 2372147 C1

ГИДРОЦИКЛОН

Изобретение относится  к области разделения неоднородных жидких систем под действием центробежных сил, в частности к гидроциклонам  для разделения суспензий, и может  быть использовано в химической, нефтехимической, микробиологической, целлюлозно-бумажной и др. отраслях промышленности. Гидроциклон содержит цилиндроконический корпус, патрубок подачи исходной суспензии, патрубки для отвода осветленной и сгущенной фракций суспензии, устройство для отвода сгущенной фракции суспензии, выполненное в виде двух установленных коаксиально корпусу гидроциклона горизонтальных дисков, нижний из которых закреплен на валу и имеет возможность вращения и вертикального перемещения, а верхний имеет форму кольца, внутренний диаметр которого равен диаметру патрубка для отвода сгущенной фракции суспензии и жестко соединен с корпусом гидроциклона, образующих радиальный канал. Устройство для отвода сгущенной фракции суспензии включает емкость, жестко соединенную с верхним диском и образующую с ним цилиндрическую камеру с патрубками для отвода сгущенной фракции суспензии. Технический результат: повышение разделительной способности гидроциклона. 1 ил.