Циклон

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности предназначено для защиты газотурбинных двигателей от попадания пыли и посторонних предметов. Также может применяться в автомобильной и индустриальной промышленности для очистки воздуха от пыли и посторонних предметов. Циклон включает в себя вихревую трубку с завихрителем и выпускную трубку с кольцом, образующие кольцевой канал пылеудаления. Вихревая трубка с элементами фиксации представляет собой корпус цилиндрической формы по всей длине, а на выпускной трубке с элементами фиксации выполнены центровочные упоры, обеспечивающие соосность вихревой и выпускной трубок. Уменьшаются габариты и масса циклона с сохранением гидравлического сопротивления и степени очистки, а также обеспечивается удобство монтажа циклонов и их замены в процессе эксплуатации. 2 ил.

 

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности предназначено для защиты газотурбинных двигателей от попадания пыли и посторонних предметов. Также может применяться в автомобильной и индустриальной промышленности для очистки воздуха от пыли и посторонних предметов.

Известен прямоточный циклон по патенту RU 2181439, F02C 7/052, состоящий из цилиндрического корпуса, переходящего в диффузор и снабженного лопаточным закручивающим аппаратом-завихрителем. Внутри диффузора соосно корпусу циклона, на внутренней трубной доске установлена трубка отвода очищенного воздуха, образуя кольцевой канал для отвода сепарированной пыли в пылесборник. Степень очистки данного циклона находится в диапазоне 90…95%, а гидравлическое сопротивление 100…150 мм вод.ст.

Недостатками данного циклона являются невысокая степень очистки (90…95%) и отсутствие центровочных элементов, обеспечивающих соосность вихревой и выходной трубок, как следствие ухудшение степени очистки и невозможность установки циклонов на криволинейных поверхностях. Дополнительным и существенным недостатком данной конструкции является установка циклонов изнутри панелей способом термической развальцовки. Такой тип установки требует специального оборудования и повышенной трудоемкости монтажа, а также не дает возможности легкой замены дефектных циклонов в процессе эксплуатации.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является циклон по патенту FR2632215, МПК B01D 45/12. Корпус циклона, в котором установлен завихритель, выполнен в виде цилиндра, далее идет переход на конус, а затем выполнен диффузор с переходом в цилиндрическую форму. В цилиндрической части диффузора выполнено окно для удаления пылевого концентрата.

В вихревой трубке предусмотрено посадочное место под выходную трубку, обеспечивающее соосность этих элементов. Циклоны в сборе вставляются в одну из циклонных панелей и термически развальцовываются, далее накрываются второй панелью и также развальцовываются.

Недостатками данного циклона являются большие габариты и, как следствие, увеличение массы циклона. Также дополнительным и существенным недостатком данной конструкции является установка циклонов изнутри панелей способом термической развальцовки. Такой тип установки требует специального оборудования и повышенной трудоемкости монтажа, а также не дает возможности легкой замены дефектных циклонов в процессе эксплуатации. Данный циклон имеет степень очистки 97…98% и гидравлическое сопротивление 100 мм вод.ст.

Задачами заявляемого технического решения являются уменьшение габаритов и массы циклона с сохранением гидравлического сопротивления и степени очистки, а также обеспечение удобства монтажа циклонов, их замены в процессе эксплуатации и уменьшение расстояния между крепежными элементами вихревой и выпускной трубок и, как следствие, уменьшение межпанельного расстояния под установку циклонов.

Указанная техническая задача решается благодаря тому, что циклон, включающий в себя вихревую трубку с завихрителем и выпускную трубку с кольцом, образующие кольцевой канал пылеудаления, согласно заявляемому изобретению вихревая трубка с элементами фиксации представляет собой корпус цилиндрической формы по всей длине, а на выпускной трубке с элементами фиксации выполнены центровочные упоры, обеспечивающие соосность вихревой и выпускной трубок, при этом геометрические параметры циклона связаны между собой следующими соотношениями:

dвход/Dвход=0,45…0,65 (предпочтительно 0,52…0,58)

dвход/dвыход=0,55…0,8 (предпочтительно 0,6…0,7)

- L1/Dвход=2…3,2 (предпочтительно 2,2…2,9)

- L2/Dвход=0,6…1,4 (предпочтительно 0,7…0,9)

- L3/Dвход=0,5…1,8 (предпочтительно 1,1…1,7)

- L4/Dвход=2…7 (предпочтительно 2,0…3,5)

- S/Dвход=0,03…0,17 (предпочтительно 0,05…1,3)

- αшн.=50°…70° (предпочтительно 60°…66°)

- αв.тр.=0°…2,5° (предпочтительно 1°…2°),

где Dвход - внутренний диаметр вихревой трубки на входе;

dвход - входной диаметр выпускной трубки;

dвыход - выходной диаметр выпускной трубки;

L1 - длина вихревой трубки;

L2 - длина завихрителя;

L3 - расстояние от конца завихрителя до входного диаметра выпускной трубки;

L4 - длина выпускной трубки;

S - величина кольцевого зазора для удаления пыли;

αв.тр. - внутренний угол раскрытия вихревой трубки;

αшн. - угол закрутки завихрителя.

Циклон и размещенные на нем элементы фиксации, а также приведенные выше геометрические соотношения размеров обеспечивают удобство монтажа циклонов и их замену в процессе эксплуатации, при этом сохраняя высокую степень очистки и низкое гидравлическое сопротивление.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретным вариантом его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи:

фиг. 1 - изометрическое изображение конструкции циклона;

фиг. 2 - циклон в разрезе с геометрическими параметрами.

Предложенный циклон состоит из вихревой (1) и выпускной трубок (2). Вихревая трубка (1) представляет собой корпус цилиндрической формы, на входе которой расположен завихритель (3) в виде шнека с углом закрутки αшн.=50°…70° (предпочтительно 60°…66°) и уплотнительный бурт (4), также на внешней стороне корпуса размещены защелкивающиеся элементы фиксации (5) и упор для фиксации (6) вихревой трубки в циклонной панели.

На выходе из вихревой трубки (1) соосно располагается выпускная трубка (2), имеющая конусообразную форму, с внешней стороны которой расположено кольцо (7) с центровочными упорами (8), при этом кольцо (7) и выходная часть вихревой трубки (1) образуют кольцевой канал (9). Выпускная трубка (2) оснащена защелкивающимися элементами фиксации (10), а также уплотнительным буртом (11) и упором для фиксации (12) выпускной трубки в циклонной панели.

Геометрические параметры трубок связаны между собой следующими соотношениями:

dвход/Dвход=0,45…0,65 (предпочтительно 0,52…0,58)

dвход/dвыход=0,55…0,8 (предпочтительно 0,6…0,7)

- L1/Dвход=2…3,2 (предпочтительно 2,2…2,9)

- L2/Dвход=0,6…1,4 (предпочтительно 0,7…0,9)

- L3/Dвход=0,5…1,8 (предпочтительно 1,1…1,7)

- L4/Dвход=2…7 (предпочтительно 2,0…3,5)

- S/Dвход=0,03…0,17 (предпочтительно 0,05…1,3)

- αв.тр.=0о…2,5° (предпочтительно 1°…2°),

где Dвход - внутренний диаметр вихревой трубки на входе;

dвход - входной диаметр выпускной трубки;

dвыход - выходной диаметр выпускной трубки;

L1 - длина вихревой трубки;

L2 - длина завихрителя;

L3 - расстояние от конца завихрителя до входного диаметра выпускной трубки;

L4 - длина выпускной трубки;

S - величина кольцевого зазора для удаления пыли;

αв.тр. - внутренний угол раскрытия вихревой трубки.

Циклоны устанавливаются снаружи панелей (13), (14) и фиксируются в них с помощью защелкивающихся элементов (5) и (10) и уплотнительных буртов (4) и (11) соответственно.

Подобный способ установки имеет ряд преимуществ, такие как: простота монтажа - циклоны вставляются и фиксируются в панелях с помощью защелкивающихся элементов без использования какого-либо дополнительного оборудования, имеется возможность сборки на любом предприятии (в полевых условиях), удобство в эксплуатации, т.к. появляется возможность полной замены всех циклонов без разборки пылезащитного устройства.

Установка циклонов снаружи панелей выполняется благодаря цилиндрическому корпусу циклона, вследствие чего вихревая трубка (1) свободно устанавливается в панели (13) снаружи и фиксируется в ней с помощью уплотнительного бурта (4) с одной стороны наружной панели и защелкивающихся элементов (5) с другой стороны. Данные элементы, а также материал и толщина стенки корпуса подобраны таким образом, чтобы в момент вставки циклона за счет упругой деформации происходил прогиб защелкивающихся элементов внутрь корпуса, а затем их восстановление и фиксация вихревой трубки циклона в панели.

Для защиты вихревой трубки от проворотов в панели в процессе работы на корпусе циклона выполнен специальный упор (12). В циклонной панели должен быть предусмотрен ответный паз под данный упор.

Выпускная трубка (2) устанавливается снаружи в панели (14) и также фиксируется защелкивающимися элементами (10) и уплотнительным буртом (11), упор (12) защищает выпускную трубку от проворотов, а центровочные упоры (8), вписанные в посадочный диаметр отверстий циклонной панели (14), беспрепятственно проходят через данные отверстия и обеспечивают соосность выпускной трубки относительно вихревой.

При установке выпускной трубки (2) происходит упругая деформация защелкивающихся элементов (10). После прохождения отверстия циклонной панели (14) защелкивающиеся элементы (10) восстанавливаются и происходит фиксация выпускной трубки (2) в циклонной панели (14).

Уплотнительные бурты (4) и (11) плотно прилегают к поверхности циклонных панелей (13) и (14), тем самым обеспечивая герметичность установки циклонов, не давая загрязненному воздуху перетекать из области пылеудаления в область чистого воздуха, либо из окружающей среды в область пылеудаления, минуя циклоны, тем самым уменьшая полезную производительность источника пылеудаления.

Плотность прилегания уплотнительных буртов (4) и (11) к поверхности циклонных панелей (13) и (14), а также обеспечение срабатывания защелкивающихся элементов достигается за счет применения термопластичных материалов со следующими основными характеристиками:

- Модуль упругости (Е) в пределах 1600…5000 Па (предпочтительно 1600…1900 МПа);

- Относительное удлинение при разрыве 3…70% (предпочтительно 40…60%);

- Предел текучести 15…1000 МПа (предпочтительно 15…30 МПа);

- Показатель текучести расплава 5…30 г/10 мин (предпочтительно 11…16 г/10 мин);

- Условия эксплуатации материала -60…+130°C.

Как один из вариантов применения может использоваться материал «Армлен» (ТУ 2243-013-11378612-2010).

При этом толщина уплотнительных буртов (для установки на криволинейных поверхностях) должна быть в диапазоне 0,3…2 мм (предпочтительно 0,5…1,5 мм), для установки на плоской поверхности толщина буртов может быть любой.

Изобретение работает следующим образом.

Например, газотурбинный двигатель летательного аппарата в процессе работы создает разряжение на входе в компрессор. Воздушные потоки, поступающие на вход в двигатель, увлекают за собой взвесь пыли, песка и других посторонних предметов. Проходя через завихритель (3) вихревой трубки (1), взвешенные частицы приобретают вращательное движение и под действием центробежных сил, двигаясь по внутренним стенкам циклона, устремляются через кольцевой канал (9) циклона в тракт пылеудаления, образованный циклонными панелями (13) и (14).

Циклон, включающий в себя вихревую трубку с завихрителем и выпускную трубку с кольцом, образующие кольцевой канал пылеудаления, отличающийся тем, что вихревая трубка с элементами фиксации представляет собой корпус цилиндрической формы по всей длине, а на выпускной трубке с элементами фиксации выполнены центровочные упоры, обеспечивающие соосность вихревой и выпускной трубок, при этом геометрические параметры циклона связаны между собой следующими соотношениями:

dвход/Dвход = 0,45…0,65

dвход/dвыход = 0,55…0,8

- L1/Dвход = 2…3,2

- L2/Dвход = 0,6…1,4

- L3/Dвход = 0,5…1,8

- L4/Dвход = 2…7

- S/Dвход = 0,03…0,17

- αшн.=50°…70°

- αв.тр.=0°…2,5°,

где Dвход - внутренний диаметр вихревой трубки на входе;

dвход - входной диаметр выпускной трубки;

dвыход - выходной диаметр выпускной трубки;

L1 - длина вихревой трубки;

L2 - длина завихрителя;

L3 - расстояние от конца завихрителя до входного диаметра выпускной трубки;

L4 - длина выпускной трубки;

S - величина кольцевого зазора для удаления пыли;

αв.тр. - внутренний угол раскрытия вихревой трубки;

αшн. - угол закрутки завихрителя.



 

Похожие патенты:

Способ удаления тяжелых частиц из воздушного потока в осевой ступени компрессора и устройство осевой ступени, удаляющей тяжелые частицы, основанный на придании основной массе тяжелых частиц, движущихся в воздушном потоке, импульса от вращающихся лопаток рабочего колеса ступени и последующей их сепарации в зону за пределы радиального размера спрямляющего аппарата, который отстоит от рабочего колеса на определенном расстоянии.

Изобретение относится к газоочистительным устройствам. Воздухоочистительное устройство, содержащее воздушные фильтры, размещенные в корпусе, в нижней части которого выполнено окно с установленным байпасным клапаном, содержащим шарнирно закрепленную крышку, отличающееся тем, что байпасный клапан снабжен амортизатором, шарнирно закрепленным одним концом на крышке байпасного клапана, а другим концом - на каркасе, скрепленном с корпусом и размешенном ниже байпасного клапана, при этом на каркасе расположена защитная сетка.

Изобретение относится к устройствам для очистки забираемого из атмосферы воздуха и подготовки его для подачи в компрессор газотурбинного двигателя. Воздухоочистительное устройство содержит воздухоприемную камеру, в которой ярусами установлены блоки комбинированной системы фильтрации, включающие влагоотделители и фильтры грубой очистки, осадкозадерживающие козырьки, систему подогрева циклового воздуха, включающую закольцованный отводящий трубопровод с патрубками и отверстиями.

Способ улучшения сепарации посторонних предметов в привтулочной зоне вентиляторного газотурбинного двигателя (ГТД) из воздуха, поступающего во внутренний контур двигателя, основан на использовании инерционной сепарации тяжелых частиц во вращающихся межлопаточных каналах вентилятора ГТД и перемещении их из центральной зоны вентилятора в периферийную зону наружного контура.

Способ (39) эксплуатации стационарной газотурбинной установки (10), которая оснащена по меньшей мере одним фильтром (32, 34) для очистки всасываемого воздуха (А) и подсоединена к генератору (20).

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к устройствам очистки воздуха, и может быть использовано для судовых энергетических установок при очистке воздуха от морской воды, соли и твердых частиц на входе судовых газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к газоочистным устройствам и может быть использовано для очистки забираемого из атмосферы воздуха и подготовке его к подаче в компрессор газотурбинного двигателя и защиты газовоздушного тракта газотурбинного двигателя от попадания пыли, осадков и обледенения.

Устройство фильтрации воздуха на входе в двигатель внутреннего сгорания содержит по меньшей мере один фильтрующий элемент с входом для подлежащего обработке воздуха, первый выход очищенного воздуха в направлении двигателя и второй выход воздуха в окружающую среду, средство вентиляции, обеспечивающее вытяжку воздуха, начиная со второго выхода воздуха.

Изобретение относится к воздухоочистительным устройствам и может использоваться в составе газоперекачивающего агрегата с газотурбинной установкой. Воздухоочистительное устройство для газотурбинной установки содержит воздухоприемную камеру, осадкозадерживающий козырек, воздушные фильтры, систему подогрева циклового воздуха, подводящий горячий воздух трубопровод, который размещен под осадкозадерживающим козырьком.

Изобретение относится к газоочистным устройствам и может быть использовано для очистки забираемого из атмосферы воздуха и подготовки его к подаче в компрессор газотурбинной установки (ГТУ) с целью уменьшения абразивного износа и трактовых отложений на лопаточных элементах компрессора указанной установки.

Изобретение относится к вихревым пылеуловителям. Вихревой пылеуловитель содержит цилиндрический корпус, в верхней части которого расположены осевой вывод очищенного газа и верхний тангенциальный ввод вторичного потока очищаемого газа, имеющий прямоугольное сечение с соотношением сторон, равным 1/(1,52,0), а в нижней части корпуса расположены нижний тангенциальный ввод первичного потока очищаемого газа, имеющий прямоугольное поперечное сечение с соотношением сторон, равным 1/(1,52,0), с размещенными с ним последовательно начальным цилиндрическим прямым участком, криволинейным цилиндрическим коленом с радиусом поворота оси 2,02,5 величины его внутреннего диаметра и с завихрителем очищаемого газа, а также оконечным цилиндрическим прямым участком, полости которых сообщены между собой.

Изобретение относится к газоочистительным устройствам. Воздухоочистительное устройство, содержащее воздушные фильтры, размещенные в корпусе, в нижней части которого выполнено окно с установленным байпасным клапаном, содержащим шарнирно закрепленную крышку, отличающееся тем, что байпасный клапан снабжен амортизатором, шарнирно закрепленным одним концом на крышке байпасного клапана, а другим концом - на каркасе, скрепленном с корпусом и размешенном ниже байпасного клапана, при этом на каркасе расположена защитная сетка.

Изобретение предназначено для очистки воздуха и газов от пыли и относится к области горнодобывающей, металлургической, машиностроительной, строительной и другим отраслям промышленности.

Изобретение относится к устройству циклонного типа для отделения твердых частиц от газового потока. Устройство включает закручивающиеся лопасти и биконический вытеснитель, снабженный оребрением, при этом ребра представляют собой пластины с осями, направленными вдоль траектории движения газа.

Изобретение предназначено для очистки газов от пыли в различных отраслях промышленности (химической, горной, пищевой, текстильной и др.) и в энергетике и основано на применении закрученных или вихревых потоков.

Изобретение относится к аппаратам для классификации дисперсных материалов и может быть использовано в строительной, металлургической, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к способам для подготовки нефти к переработке и может быть использовано на нефтяных промыслах как устройство для обезвоживания нефти и нефтепродуктов, а также в химической, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, где требуется разделение углеводородсодержащих смесей.

Изобретение относится к установкам для осушки газа. .

Изобретение относится к сухой очистке газов от пыли и может быть использовано в различных областях промышленности, преимущественно в металлургии. .

Изобретение относится к устройствам для очистки воды и может быть использовано в системах очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, в медицине, пищевой промышленности, сельском хозяйстве и для получения питьевой воды. Установка для безреагентной очистки воды включает камеру с патрубками 7 тангенциальной подачи воды с образованием вращающегося динамического водяного цилиндра, устройство для отвода газов и устройство для отвода воды. Камера снабжена цилиндрическим толстостенным реактором 3, снабженным тангенциальными линейными, либо сужающимися и расширяющимися каналами по ходу движения воды, выполненными с возможностью закручивания потока воды и ее движения по траектории сужения диаметра спирали, поступления в полость реактора 3 и отведения воды по траектории раскручивания и разрыва спирали. Сужающиеся каналы по ходу движения воды предназначены для подачи воды внутрь реактора по траектории закручивания и сужения диаметра спирали. Расширяющиеся каналы по ходу движения воды предназначены для отвода воды. Устройство для подвода или отвода газов выполнено в виде вакуумного канала 1, связанного нижним торцом с внутренней полостью реактора 3. Устройство для отвода воды выполнено в виде выходного блока 5 реактора 3. Изобретение позволяет улучшить безреагентную очистку воды, упростить установку, снизить энергозатраты на очистку воды и повысить надежность работы установки. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности предназначено для защиты газотурбинных двигателей от попадания пыли и посторонних предметов. Также может применяться в автомобильной и индустриальной промышленности для очистки воздуха от пыли и посторонних предметов. Циклон включает в себя вихревую трубку с завихрителем и выпускную трубку с кольцом, образующие кольцевой канал пылеудаления. Вихревая трубка с элементами фиксации представляет собой корпус цилиндрической формы по всей длине, а на выпускной трубке с элементами фиксации выполнены центровочные упоры, обеспечивающие соосность вихревой и выпускной трубок. Уменьшаются габариты и масса циклона с сохранением гидравлического сопротивления и степени очистки, а также обеспечивается удобство монтажа циклонов и их замены в процессе эксплуатации. 2 ил.

Наверх