Устройство очистки газового потока
Владельцы патента RU 2286851:
Общество с ограниченной ответственностью "ПЛАНЕТА-К" (RU)
Изобретение предназначено для отделения взвешенных частиц от газов с использованием инерционных и центробежных сил, в частности для отделения частиц пыли или масла. Устройство очистки газового потока включает корпус, который содержит камеру. В верхней части камеры по ее вертикальной оси установлен входной патрубок. Под патрубком установлен формирователь потока в виде конуса с криволинейной поверхностью, которая вместе с криволинейной поверхностью, сопрягающей стенку входного патрубка с внутренней стенкой камеры, образует канал, отклоняющий входной поток к внутренней криволинейной стенке камеры. Нижняя кромка формирователя потока образует выход канала в виде кольцевого щелевого сопла. Криволинейная стенка камеры выполнена в виде поверхности, обеспечивающей формирование потока, выходящего из упомянутого кольцевого щелевого сопла, в виде пристеночного тороидального вихря. Нижняя часть камеры выполнена сужающейся книзу, под камерой установлен сборник. Входная часть выходного патрубка, отводящего очищенный воздух, расположена по оси камеры в области зоны, расположенной в центре пристеночного тороидального вихря. Технический результат: эффективная очистка газовых потоков при простоте конструкции. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к устройствам для отделения взвешенных частиц от газов с использованием инерционных и центробежных сил, в частности для отделения частиц пыли или масла.
Известны многочисленные конструкции таких устройств. Наиболее близкими являются следующие.
В "Прямоточном сепараторе газожидкостного потока по патенту RU 2163162, публ. 2001.02.20, МПК B 01 D 45/04. Сепаратор содержит корпусную трубу с соплом и разделительный патрубок. Через стенку корпусной трубы выведен выходной патрубок отсепарированного газового потока. Нижняя часть корпусной трубы выполнена в виде конфузора, через торец которого выведены выходное отверстие прямого разделительного патрубка и коаксиальный дополнительный сливной патрубок. Данное устройство направлено только на сепарацию масла и неэффективно для сепарации твердых частиц.
"Устройство для сепарации и очистки частиц из газового потока" по патенту FR 2781691, публ. 2000.02.04, МПК B 01 D 45/16 имеет камеру, в верхней части которой по вертикальной оси камеры установлен входной патрубок, под патрубком установлен формирователь потока в виде конуса с криволинейной поверхностью. Камера в верхней части разделена на две части. Вверху второй части камеры установлены выходные патрубки. Воздух из первой части камеры во вторую поступает по каналам, выполненным у входного патрубка.
Данное устройство имеет конструктивное сходство в верхней части камеры, однако воздушные потоки в камере формируются иначе, иначе организован выход очищенного воздуха. В целом устройство достаточно сложное конструктивно и не может обеспечить достаточный расход.
Наиболее близким является "Циклонный аппарат для осаждения" по патенту DE 4320615, публ. 1995.01.05, МПК B 01 D 45/04.
Аппарат имеет сужающуюся воронкообразную входную трубу, формирующую спиральный вихрь. В верхней части входной трубы расположен выходной патрубок чистого воздуха. К воронкообразной трубе присоединен колоколообразный или сферический элемент для успокаивания потока воздуха. В средней части этого элемента расположен воздухозаборник, который соединен вертикальной трубой с верхней частью воронкообразной входной трубы, откуда очищенный воздух поступает в выходной патрубок чистого воздуха.
Рассматриваемое устройство не может обеспечить достаточную степень очистки воздуха, прежде всего потому, что выходной патрубок расположен на входе воронкообразной входной трубы и в него чистый воздух попадает с двух точек - с центра воронкообразной трубы и из колоколообразного элемента.
В колоколообразном элементе также очистка не производится достаточно эффективно, так как не образуется пристеночного вихря, при котором освобождение газового потока от твердых или жидких включений происходит наиболее эффективно.
Заявляемое изобретение решает задачу эффективной очистки газовых потоков от твердых или жидких включений при простоте конструкции и высокой эффективности очистки.
Устройство очистки газового потока включает корпус, который содержит камеру. В верхней части камеры по ее вертикальной оси установлен входной патрубок, под патрубком установлен формирователь потока в виде конуса с криволинейной поверхностью, которая вместе с криволинейной поверхностью, сопрягающей стенку входного патрубка с внутренней стенкой камеры, образует канал, отклоняющий входной поток к внутренней криволинейной стенке камеры. Нижняя кромка формирователя потока образует выход канала в виде кольцевого щелевого сопла. Криволинейная стенка камеры выполнена в виде поверхности, обеспечивающей формирование потока, выходящего из упомянутого кольцевого щелевого сопла, в виде пристеночного тороидального вихря. Нижняя часть камеры выполнена сужающейся книзу, под камерой установлен сборник. Входная часть выходного патрубка, отводящего очищенный воздух, расположена по оси камеры, в области зоны, расположенной в центре пристеночного тороидального вихря.
Такая конструкция обеспечивает выход загрязненного газового потока в камеру в виде узкой струи, которая следует по криволинейной стенке камеры благодаря эффекту Коанда. У стенки камеры образуется разряжение и формируется пристеночный тороидальный вихрь. Благодаря движению вихря у стенки камеры твердые или жидкие частицы загрязнений эффективно тормозятся, теряют кинетическую энергию и отделяются от воздушного потока. Часть очищенного воздушного потока входит в выходной патрубок, расположенный в центре пристеночного тороидального вихря, другая часть сливается с входным потоком, поддерживая стабильное состояние вихря. Загрязнения падают в нижнюю часть камеры и далее в сборник. Капли жидкости или масла стекают по сужающейся нижней части камеры.
Устройство может эффективно работать как с пылевыми потоками, так и очищать воздушный поток от жидкостей или масел.
Для компактности устройства выходной патрубок очищенного воздуха может быть расположен внутри входного патрубка по его оси.
Для более эффективной работы устройства с запыленными потоками во входном патрубке перед входом в упомянутый канал может быть установлен ресивер.
Изобретение поясняется чертежами. На Фиг.1 представлен вариант выполнения устройства преимущественно для очистки потоков от жидкостей и масел. На Фиг.2 представлен вариант выполнения устройства преимущественно для очистки потоков, имеющих твердые включения, например пыль.
Устройство очистки газового потока (Фиг.1 и Фиг.2) включает корпус 1, который содержит камеру 2. В верхней части камеры по ее вертикальной оси установлен входной патрубок 3. Под патрубком 3 установлен формирователь 4 потока в виде конуса с криволинейной поверхностью 5, которая вместе с криволинейной поверхностью 6, сопрягающей стенку входного патрубка с внутренней стенкой камеры, образует канал 7. Нижняя кромка формирователя 4 потока образует выход канала в виде кольцевого щелевого сопла 8. Криволинейная стенка 9 камеры выполнена в виде поверхности, обеспечивающей формирование потока, выходящего из упомянутого кольцевого щелевого сопла, в виде пристеночного тороидального вихря 10. Под камерой 2 установлен сборник 11. Входная часть выходного патрубка 12, отводящего очищенный воздух, расположена по оси камеры 2 в области зоны, расположенной в центре пристеночного тороидального вихря 10.
В варианте для очистки потоков от жидкостей и масел (Фиг.1) отвод очищенного воздуха через выходной патрубок 12 происходит вниз. В варианте для очистки потоков, имеющих твердые включения, например пыль (Фиг.2), показан отвод воздуха через выходной патрубок 12, расположенный внутри входного патрубка 3, то есть вверх.
При очистке потоков, имеющих твердые включения, например пыль, целесообразно для повышения степени очистки перед входом в канал 7 установить ресивер 13 (Фиг.2).
Устройство очистки газового потока от жидкости или масла работает следующим образом (Фиг.1). Загрязненный воздух поступает в камеру 2 через входной патрубок 3, канал 7, отклоняющий поток к криволинейной стенке 9 камеры 2. На выходе сопла 8 формируется узкий поток, "прилипающий" к стенке 9 благодаря эффекту Коанда. Тороидальный пристеночный вихрь 10, формирующийся внутри камеры 2, тормозится о ее стенки и жидкость или масло отделяется от воздушного потока и стекает вниз в сборник 11. Очищенный воздух отводится через выходной патрубок. Скорость потока на выходе щелевого сопла 8 около 40 м/сек, скорость в патрубке 12 очищенного воздуха около 15 м/сек. Устройство может обеспечивать производительность по очищенному воздуху до 30000 м3/час.
Устройство очистки газового потока от твердых загрязнений, пыли (Фиг.2) работает следующим образом.
Загрязненный воздух перед входным патрубком 3 попадает в ресивер 13, где падает давление. Далее в канале 7 воздух разгоняется до высокой скорости - около 40 м/сек. В камере 2 также возникает тороидальный пристеночный вихрь 10. Частицы пыли теряют кинетическую энергию и падают в сборник 11. Очищенный воздух через выходной патрубок 12 уходит вверх.
1. Устройство очистки газового потока, характеризующееся тем, что корпус устройства содержит камеру, в верхней части которой по вертикальной оси камеры установлен входной патрубок, под патрубком установлен формирователь потока в виде конуса с криволинейной поверхностью, которая вместе с криволинейной поверхностью, сопрягающей стенку входного патрубка с внутренней стенкой камеры, образует канал, отклоняющий входной поток к внутренней криволинейной стенке камеры, нижняя кромка упомянутого формирователя потока образует выход упомянутого канала в виде кольцевого щелевого сопла, упомянутая криволинейная стенка камеры выполнена в виде поверхности, обеспечивающей формирование потока, выходящего из упомянутого кольцевого щелевого сопла в виде пристеночного тороидального вихря, нижняя часть камеры выполнена сужающейся книзу, под камерой установлен сборник, а входная часть выходного патрубка, отводящего очищенный воздух, расположена по оси камеры в области зоны, расположенной в центре пристеночного тороидального вихря.
2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что внутри входного патрубка по его оси расположен выходной патрубок очищенного воздуха.
3. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что во входном патрубке перед входом в упомянутый канал установлен ресивер.
