Инерционно-вихревой сепаратор

 

Использование: для отделения мелкодисперсных частиц, взвешенных в газовой фазе, в различных областях техники. Сущность изобретения: сепаратор содержит вертикальную вихревую камеру 3 с завихрителем на входе и диффузором 5 на выходе. На выходе из диффузора 5 размещена осадительная камера 7 со сборником 4 отделенной фазы. Осадительная камера 7 имеет в верхней части отверстие для вывода очищенного газа. Завихритель выполнен в виде горизонтальной дисковой камеры 2 с тангенциальным патрубком 1 и приосевым патрубком 9, который предназначен для ввода рециркулирующего потока газа. Кроме того, верхний участок 6 осадительной камеры 7 имеет форму обращенного большим основанием вниз усеченного конуса, охватывающего диффузор 5, а патрубок 9 сообщен через газоход (либо несколько газоходов) 10 с частью 11 осадительной камеры, ограниченной ее конусным участком 6 и внешней поверхностью диффузора 5. 2 ил.

Изобретение относится к средствам отделения взвесей и может использоваться в различных областях народного хозяйства.

Известен наиболее близкий по технической сущности к изобретению инерционно-вихревой сепаратор, содержащий цилиндрическую вихревую камеру с завихрителем на входе и коническим диффузором на выходе, расположенный концентрично диффузору конический рассекатель, осадительную камеру со сборником отделенной фазы, имеющую в верхней части отверстие для вывода очищенного газа.

Известный сепаратор имеет недостаточную эффективность улавливания мелкодисперсных частиц.

Целью изобретения является расширение диапазона сепарируемых частиц.

Цель достигается тем, что завихритель выполнен в виде горизонтальной дисковой камеры с тангенциальным вводом, верхняя часть осадительной камеры имеет форму обращенного большим основанием вниз усеченного конуса, охватывающего диффузор вихревой камеры, отверстие вывода очищенного газа выполнено кольцевым, а вихревая камера снабжена центральным патрубком ввода рециркулирующего газа, сообщенным через газоход с верхней частью осадительной камеры, ограниченной ее конусной поверхностью и внешней поверхностью диффузора.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства (продольный разрез); на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Сепаратор содержит впускной патрубок 1, тангенциально вмонтированный в боковую стенку горизонтальной дисковой камеры 2. Совместно элементы 1 и 2 образуют завихритель. Дно камеры 2 через центральное отверстие соединено с соосной вертикальной цилиндрической вихревой камерой 3. На выходе камеры 3 установлен конический диффузор 5, охваченный верхним участком 6 соединительной камеры 7. Участок 6 выполнен в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием вниз. Осадительная камера 7 содержит сборник 4 отделенной фазы и имеет в верхней части кольцевое отверстие 8 для выпуска газовой фазы. Дисковая камера 2 снабжена центральным патрубком 9 для ввода рециркулирующего газового потока через газоходы 10, соединяющие патрубок 9 с верхней частью 11 камеры 7, ограниченной областью между диффузором 5 и участком 6 камеры 7. Патрубок 9 частично погружен в камеры 2 и 3.

Устройство работает следующим образом.

Гетерофазный первичный поток через патрубок 1 тангенциально подводится в кольцевую область, образованную стенками камеры 2 и патрубок 9, где приобретает структуру плоского вихря. Перетекая в вертикальную камеру 3, поток трансформируется в объемный (винтовой) вихрь и ускоряется.

При спиральном движении в камере 3 взвешенные частицы центробежными силами прижимаются к стенке камеры, их кинетическая энергия уменьшается из-за потери скорости в результате трения о стенку. При выходе из диффузора 5 наиболее массивные частицы достигают ограничительных поверхностей камеры 7 и сборника 4. Наиболее мелкие частицы и частицы, обладающие парусными качествами, огибают (вместе с отходящим газовым потоком) срез диффузора 5 и поступают в верхнюю часть 11 камеры 7, ограниченную конусным участком 6 этой камеры и диффузором 5. При этом вектор скорости частиц резко меняется (практически на 180^о), что обуславливает дополнительную седиментацию частиц. Те же частицы, которые успели релаксироваться, засасываются патрубком 9 из тупикового пространства части 11 (через газоход 10) в центральную область камеры 3, т. е. наиболее мелкие трудноуловимые частицы посредством рециркулирующего газового потока возвращаются для повторной сепарации, коагулируя при этом в результате частых соударений в случае, если взвесь представляет собой коагулируемый агент. Побудителем рециркулирующего газового потока служит перепад статического давления в части 11 камеры 7 и приосевой зоне разрежения вихревых камер (так называемый радиальный градиент давления).

В случае, если очищенный от взвесей газ нуждается в дальнейшей транспортировке, кромка кольцевого отверстия 8 может быть снабжена оболочкой 12, в которой подключаются транспортирующие коммуникации (на чертежах не показаны).

Возможно использование, когда межстеночная полость диффузора 5 сообщена с осевым всасывающим патрубком 9 не дискретными газоходами 10, а герметичным кожухом, охватывающим с зазором камеры 2 и 3. При этом принцип действия сепаратора не меняется. Такой вариант исполнения более приемлем в тех частных случаях использования сепаратора, когда отделяются хорошо слипающиеся взвеси и, следовательно, существует возможность быстрого засорения отдельных газоходов 10.

Изобретение обеспечивает повышенную эффективность сепарации за счет расширения нижнего порога размеров сепарируемых частиц. При этом удельная энергоемкость по сравнению с прототипом не увеличивается, т. е. повышение эффективности сепарации достигается без ощутимого роста сопротивления газовому потоку.

Формула изобретения

ИНЕРЦИОННО-ВИХРЕВОЙ СЕПАРАТОР, содержащий цилиндрическую вертикальную вихревую камеру с завихрителем на входе и коническим диффузором на выходе, расположенный концентрично диффузору конический рассекатель, осадительную камеру со сборником отдельной фазы, имеющую в верхней части отверстие для вывода очищенного газа, отличающийся тем, что завихритель выполнен в виде горизонтальной дисковой камеры с тангенциальным вводом, верхняя часть осадительной камеры имеет форму обращенного большим основанием вниз усеченного конуса, охватывающего диффузор вихревой камеры, отверстие вывода очищенного газа выполнено кольцевым, а вихревая камера снабжена центральным патрубком ввода рециркулирующего газа, сообщенным через газоход с верхней частью осадительной камеры, ограниченной ее коническим участком и внешней поверхностью диффузора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2