Устройство для выделения частиц из газового потока

 

Использование: для очистки газа от пыли в пищевой, химической, микробиологической, фармацевтической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: в верхней части корпуса 1 с тангенциальным патрубком 2 размещена осевая труба 8 ввода центрального потока. В выходном конце трубы 8 с возможностью вертикального перемещения расположен завихритель 3. В нижней части корпуса имеется центральная выхлопная труба 5 с расположенной в плоскости соединения корпуса 1 с бункером 7 отбойной шайбой 6. 3 ил.

Изобретение относится к технике очистки газа от пыли и может найти применение в пищевой, химической, микробиологической, фармацевтической, металлургической и других отраслях промышленности.

Известен центробежный прямоточный сепаратор, содержащий вихревую камеру, выполненную в виде двух или более соосно установленных цилиндров с заглублением выходного торца каждого цилиндра внутрь последующего по ходу потока и снабженную дополнительными завихрителями, размещенными на входе в цилиндры, камеру сбора и удаления отсепарированных частиц.

Недостатком данного аппарата является невысокая эффективность улавливания. Это объясняется повышенным уносом уже отсепарированных частиц с отходящим воздухом в местах перехода потока из цилиндра в цилиндр. Так, в этом сепараторе процесс улавливания происходит в соосно горизонтально расположенных цилиндрах с установленными в них завихрителями (которых может быть больше двух), т.е. автономно (запыленные потоки независимы друг от друга) в каждом цилиндре. При этом частицы примесей осаждаются под действием центробежной силы на стенках каждого цилиндра сепаратора, т.е. сепарация (выделение) частиц из независимых запыленных потоков (из которых состоит общий поток) происходит в каждом цилиндре отдельно, и только после этого отсепарированные частицы из внутренних цилиндров вновь попадают в поле центробежных сил (газовый поток) цилиндров больших диаметров, что является энергетически невыгодным и не может быть использовано для улавливания мелких твердых частиц.

Для улавливания жидких частиц из газового потока данное техническое решение применено, т.к. жидкие частицы при сепарации на отдельных цилиндрах укрупняются, что и способствует повышению эффективности улавливания.

Таким образом, в известном центробежном сепараторе процесс улавливания осуществляется путем ступенчатой сепарации (этого нет в заявляемом устройстве).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее корпус с патрубком подвода периферийного потока, осевой патрубок ввода центрального потока с завихрителем, центральную выхлопную трубу, усеченный конус (отбойную шайбу), барабан, установленный концентрично корпусу на его оси с возможностью вращения, бункер.

Недостатком данного устройства является невысокая эффективность улавливания мелких частиц из газового потока, т.к. оно служит прежде всего для выравнивания температуры двух потоков, которые закручены близко друг к другу в виде тонких слоев. Наличие в устройстве вращающегося барабана не позволяет реализовать гидродинамический режим высокоэффективного улавливания мелких частиц из газа. В известном устройстве (вследствие установки барабана) не происходит перемещения периферийного потока в центральный. Кроме того, соединение бункера с выхлопной трубой с помощью отверстий приводит к уносу уже отсепарированных частиц из бункера в выхлопную трубу, что резко снижает эффективность улавливания. Кроме того, усеченный конус установлен не в плоскости соединения корпуса с бункером.

Цель изобретения - повышение эффективности улавливания.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для выделения частиц из газового потока, содержащем корпус с тангенциальным патрубком подвода периферийного потока, осевой патрубок ввода центрального потока с завихрителем, центральную выхлопную трубу, отбойную шайбу, бункер уловленной пыли, завихритель центрального потока установлен с возможностью вертикального перемещения, а отбойная шайба размещена в плоскости соединения корпуса с бункером уловленной пыли.

Существенность отличительных признаков заявленного устройства заключается в регулировании по высоте аппарата места ввода центрального потока, который закручивается с помощью завихрителя и выбрасывается в центральную область, где вводится во взаимодействие с закрученным в том же направлении периферийным потоком (закрученным вокруг центрального потока). Выполнение завихрителя центрального потока с возможностью перемещения по высоте аппарата позволяет регулировать, во-первых, интенсивность крутки по высоте зоны сепарации, с которой взаимодействуют центральный и периферийный потоки в области отбойной шайбы, во-вторых, величину давления, оказываемого центральным потоком на поверхность отбойной шайбы, в-третьих, время пребывания частиц пыли в зоне сепарации. Проведенные исследования показали, что при значительном удалении завихрителя центрального потока от плоскости отбойной шайбы (плоскости среза выхлопной трубы) ослабевает влияние центрального потока на периферийный поток вблизи отбойной шайбы (вследствие падения интенсивности крутки потока с удалением от места ввода), что способствует уносу частиц в выхлопную трубу и, как следствие этого, снижению эффективности улавливания. Аналогичный эффект возникает и при близком расположении завихрителя центрального потока по отношению к отбойной шайбе (плоскости среза выхлопной трубы). В этом случае частицы пыли не успевают из центрального потока переместиться в периферийный, а сразу попадают в выхлопную трубу. Кроме того, в области отбойной шайбы очищенный поток радиально стекает к оси (центру аппарата) и при определенном давлении потока на отбойную шайбу возможен захват (вследствие вихреобразования) уже отсепарированных частиц пыли с последующим их уносом в центральную выхлопную трубу.

Таким образом, такой ввод закрученного центрального потока позволяет обеспечить рациональный гидродинамический режим нисходящего движения закрученных спутно периферийного и центрального потоков газовзвеси и удаление очищенного потока газа в нижней части корпуса (через выхлопную трубу), что приводит к повышению эффективности улавливания. Кроме того, отбойная шайба устанавливается в плоскости соединения корпуса с бункером уловленной пыли, что позволяет исключить вынос уже уловленных частиц пыли из бункера (газом, попадаемым в бункер вместе с уловленными частицами пыли) вследствие увеличения объема пространства за отбойной шайбой, приводящего к уменьшению скорости газа. Небольшой выступ корпуса внутрь бункера служит гидравлическим затвором для проникновения газа в бункер. Следует отметить, что для достижения высокой эффективности улавливания при переходе от одной пыли к другой необходимо осуществлять регулировку места установки завихрителя центрального потока. Исследования показывают, что расстояние между завихрителем центрального потока и плоскостью среза выхлопной трубы должно быть равно (2...3,5) D, где D - диаметр корпуса аппарата.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство содержит корпус 1 с тангенциальным патрубком 2 подвода периферийного потока, завихритель 3 центрального потока с вытеснителем 4 в выходном конце осевой трубы 8, установленным с возможностью вертикального перемещения, центральную выхлопную трубу 5, установленную в нижней части корпуса 1, отбойную шайбу 6, расположенную в плоскости соединения корпуса с бункером 7 уловленной пыли.

Устройство работает следующим образом.

Газовзвесь, а именно запыленный газовый поток, подают в устройство через тангенциальный патрубок 2 периферийного потока и трубу 8. Возможен вариант, когда газовзвесь подают только в тангенциальный патрубок 2, а чистый воздух в трубу 8. После попадания газовзвеси в верхнюю часть 6 корпуса 1 через тангенциальный патрубок 2 ее закручивают, вследствие чего частицы пыли под действием центробежной силы отжимаются в пристеночную область корпуса 1 и движутся по спирали сверху вниз (нисходяще). Одновременно с помощью трубы 8 газовзвесь подводится и к завихрителю 3 центрального потока с вытеснителем 4, установленным в верхней части корпуса 1. При этом центральный поток газовзвеси закручивается в ту же сторону, что и периферийный, т.е. спутно, и движется в одном направлении с периферийным, т.е. нисходяще. Таким образом, процесс улавливания частиц пыли из газового потока происходит в режиме аэродинамического взаимодействия нисходяще движущихся (направленных сверху вниз) спутно закрученных периферийного и центрального потоков газовзвеси. В процессе такого взаимодействия частицы пыли из периферийного и центрального потоков под действием центробежной силы отжимаются в периферийную зону корпуса 1, а газ перемещается из периферийной зоны в центральную.

При этом центральный поток, движущийся нисходяще, поддерживает крутку периферийного потока по высоте корпуса 1 и способствует более эффективной сепарации частиц пыли. Такой характер взаимодействия потоков достигается благодаря установке завихрителя 3 центрального потока с вытеснителем 4 в верхней части корпуса 1 с возможностью вертикального перемещения, а центральный выхлопной трубы 5 в нижней части корпуса 1 с размещением на ее наружной поверхности в плоскости соединения корпуса 1 с бункером 7 уловленной пыли отбойной шайбы 6.

После взаимодействия нисходяще движущихся спутно закрученных потоков (центрального и периферийного) частицы пыли, движущиеся нисходяще в периферийной области корпуса 1, попадают в зазор между корпусом 1 и отбойной шайбой 6 и выводятся в бункер 7 уловленной пыли. При этом очищенный газовый поток в режиме движения попадает в центральную выхлопную трубу 5 и выводится из устройства. С целью регулирования интенсивности крутки взаимодействующих потоков по высоте корпуса 1 и величины давления, оказываемого центральным потоком на частицы пыли в области отбойной шайбы 6 (что способствует проталкиванию частиц в зазор между корпусом и отбойной шайбой), завихритель 3 центрального потока с вытеснителем 4 установлен с возможностью перемещения по высоте устройства.

Преимущество предложенного устройства по сравнению с прототипом в том, что благодаря созданию особых условий взаимодействия потоков существенно повышается эффективность улавливания. При этом вследствие высокой степени улавливания резко снижаются потери готового продукта и повышается степень очистки отходящего газа, что положительно сказывается на экологии окружающей среды.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ЧАСТИЦ ИЗ ГАЗОВОГО ПОТОКА, содержащее корпус, размещенные в верхней части корпуса патрубок ввода периферийного закрученного потока и осевую трубу ввода центрального потока с установленным в ее выходном конце завихрителем, расположенные в нижней части корпуса центральную выхлопную трубу с отбойной шайбой на ее наружной поверхности и сборник отделенных частиц, отличающееся тем, что выходной конец осевой трубы установлен с возможностью вертикального перемещения, а отбойная шайба расположена в плоскости соединения корпуса с бункером.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3