ПЫЛЕУЛАВЛИВАТЕЛЬ
DUST CATCHER

Изобретение относится к технике пылеулавливания и может применяться в машиностроении и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.
В настоящее время нет единого критерия для выбора оптимальной формы циклонов пылеулавливателей, однако в конструкциях наиболее современных циклонов все четче проявляется тенденция развития конусной части. Известно, что между геометрической формой циклонов и их эффективностью пылеулавливания существует целый ряд связей, которые проявляются через сложную аэродинамику течений, возникающих в этих аппаратах [Ужов В.Н. Очистка промышленных газов электрофильтрами. М.: Химия, 1967; Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха. М.: Стройиздат, 1974].
Известен пылеулавливатель, включающий циклон цилиндрической частью и обратным конусом, входным патрубком и выхлопной трубой, и пылесборник (http://www.pv-s.ru/page/ciklony-cok-vcniiot).
Недостатком является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания, обусловленная невозможностью регулирования конструктивных параметров пылеулавливателя.
Наиболее близким по выполнению является циклон с цилиндрическим корпусом, переходящим в прямой усеченный конус, входным тангенциальным патрубком, и пылесборником. Пылесборник выполнен в виде бункера, содержащего цилиндрические и конические элементы (патент РФ на изобретение №2115484, МПК В04С 5/185, 1998 г.).
Недостатком является недостаточно высокая эффективность процесса пылеулавливания.Техническим результатом изобретения является повышение эффективности процесса пылеулавливания отходящих газов различных технологических процессов.
Технический результат достигается тем, что пылеулавливатель, включающий циклон, содержащий входной патрубок и соединенный с вентиляционной системой верхний выхлопной патрубок, и пылесборник для удаления улавливаемой пыли, отличается тем, что циклон выполнен в виде обратного конуса, соединенного с прямым усеченным конусом по их основаниям, входной патрубок размещен в верхней части боковой поверхности обратного усеченного конуса, верхний выхлопной патрубок, глубина погружения которого не превышает 0,2…0,6 высоты рабочей части циклона, выполнен с возможностью вертикального перемещения, нижний прямой усеченный конус соединен с патрубком, погруженным через конус внутрь пылесборника, разделенного перегородкой на верхний и нижний отсеки, а соотношение объемов циклона и рабочей зоны пылесборника находится в пределах 1,0…1,8.
Обратный усеченный конус циклона может быть снабжен двумя пневмоцилиндрами, соединенным с ними нагнетательным устройством, блоком управления и связанным с последним источником питания.
Основания пневмоцилиндров могут быть диаметрально противоположно закреплены с помощью проушин на внешней стороне обратного конуса корпуса циклона, выдвижные штоки пневмоцилиндров диаметрально противоположно закреплены с помощью проушин на внешней стороне верхнего выхлопного патрубка, снабженного индикаторной шкалой с делениями, соответствующими режимам пылеулавливания.
Перегородка пылесборника может быть выполнена в виде двух полукруглых люков, выполненных с возможностью свободного вращения относительно оси, закрепленной диаметрально по границе верхнего и нижнего отсека пылесборника, плотно опирающегося на кольцевой упор, закрепленный по границе отсеков на внутренней поверхности пылесборника, за счет жестко соединенных с полукруглыми люками противовесов. Люки перегородки могут быть выполнены из сотового углепластика, а противовесы - из стали.
Основная часть пылесборника может быть выполнена цилиндрической.
Оптимальное соотношение объемов циклона и рабочей зоны пылесборника находится в пределах 1,0…1,8.
Отличием предлагаемого устройства является то, что входной патрубок размещен на конической боковой поверхности, то есть под углом к корпусу циклона, что усиливает спиралеобразное движение входящего воздуха и, тем самым, приводит к увеличению скорости осаждения частиц пыли.
Отличием является также то, что выхлопной патрубок выполнен с возможностью вертикального перемещения, что позволяет изменением глубины погружения патрубка в зависимости от плотности пыли оказывать влияние на вынос пыли вторичных вихревых потоков, образующихся за счет аэродинамических процессов внутри циклонного аппарата. С увеличением глубины погружения выхлопной трубы наблюдается повышение эффективности, связанное с уменьшением выноса вторичным течением пыли, не успевшей при меньшем погружении за короткое время формирования вращающегося потока перейти из слоев воздуха, опускающихся вдоль выхлопной трубы, в более удаленные слои. При дальнейшем погружении эффективность вновь падает. Эксперименты показывают, что глубина погружения не должна превышать 0,2…0,6 высоты рабочей части циклона. Оптимальные значения погружения для пыли с разной плотностью определяются также экспериментально.
Отличием является также то, что соединение прямого конуса циклона с обратным конусом бункера выполнено за счет патрубка. Такая форма соединения циклона и верхней части пылесборника позволяет за счет разницы давлений в циклоне и бункере и возникающего разряжения в пылесборнике снизить турбулентность на входе в пылеприемник и обеспечить равномерное осаждение пыли на горизонтальную поверхность. Узкий переход позволяет уменьшить обратный вынос пылевидных частиц в тело циклона.
Отличием является также то, что соотношение объемов циклона и рабочей зоны пылесборника выбирается в пределах 1,0…1,8, что является оптимальным для разной пыли. Такое соотношение определено тем, что своеобразный смерч, образующийся в циклоне и продолжающий свое движение в пылесборнике, имеет в центре винтообразное движение пылегазового потока, направленное вверх. Изменение соотношения этих объемов приводит к увеличению этого движения вверх и тем самым к снижению степени очистки.
Отличием является также наличие перегородки в пылесборнике, которая обеспечивает удаление пыли при превышении ее максимально возможного объема, определяемого выбранным соотношением между объемами циклона и рабочей частью пылесборника.
Перегородка может быть выполнена самооткрывающейся при достижении определенного веса частиц пыли на ней. Объем пыли определенного веса зависит от плотности частиц и регулируется противовесами для сохранения заданного объема рабочей зоны при разном весе пыли.
На фигуре представлен общий вид устройства, где 1 - верхний конус циклона, 2 - входной патрубок, 3 - выхлопной патрубок, 4 - нижний конус циклона, 5 - основания конусов, 6 - пылесборник, 7 - патрубок, 8 - верхний отсек пылесборника, 9 - нижний отсек пылесборника, 10 - задвижка, 11 - перегородка, 12 - полукруглые люки, 13 - противовесы, 14 - ось, относительно которой вращается перегородка, 15 - нагнетательное устройство, 16 - блок управления, 17 - источник питания, 18 - кольцевой упор, 19 - проушины, 20 - основания пневмоцилиндров, 21 - выдвижные штоки пневмоцилиндров, 22 - шкала с делениями, 23 - кольцевой упор.
Устройство работает следующим образом:
Запыленный газовый поток тангенциально поступает внутрь циклона через входной патрубок. Поток закручивается за счет спирального ввода и движется далее по нисходящей винтовой линии вдоль стенок аппарата. В зависимости от вида и плотности пыли выбирается оптимальная высота выхлопного патрубка (глубина ее погружения в тело аппарата). При этом блок управления выдает команду на включение компрессора. Для подъема патрубка воздух из компрессора подается в нагнетательную область пневмоцилиндров. Штоки пневмоцилиндров выдвигаются и поднимают патрубок. Свободное перемещение пневмоцилиндров осуществляется посредством проушин. Для опускания патрубка компрессор осуществляет втягивание воздуха, что обеспечивает движение штоков пневмоцилиндров вниз. Далее поток движется по спирали. В результате этого под действием центробежных сил происходит выделение пылинок из потока, которые в дальнейшем попадают в пылесборник.
Конструкция пылесборника предусматривает выполнение условия поддержания его объема в заданных пределах. Пыль, прежде чем попасть в нижний отсек пылесборника, двигаясь спиралеобразно, оседает на поверхности, например, самооткрывающейся перегородки в верхнем отсеке пылесборника. Пыль плотностью равномерным слоем опускается на полукруглые люки, например, из сотового углепластика и уравновешивающие их полукруглые стальные противовесы. При этом на небольшие поверхности противовесов действует значительно меньший вес пыли. Конструктивно противовес выполняется массой, позволяющей в пустом пылесборнике поддерживать равновесие самооткрывающейся перегородки. При достижении высоты допустимого слоя пыли в верхнем отсеке пылесборника, полукруглые люки поворачиваются за счет действия веса пыли относительно оси на угол, примерно равный 90°. Пыль сбрасывается в нижний отсек пылесборника и полукруглые люки возвращаются в исходное положение, обеспечивая заданный объем пылесборника и эффективную очистку воздуха.
Очищенный газ поступает в выходной патрубок. Собираемая пыль уходит в пылесборник.
Ниже приведен пример осуществления изобретения.
Пример.
вх.
3
Для эксперимента взята пыль, образуемая после дробления корунда. Степень загрязнения воздуха составляет 90%. Предварительные эксперименты показывают, что глубина погружения патрубка составляет 300 мм. Пыль пропускают при входной скорости W=4,5 м/с с расходом 13-40 м/час. Степень очистки от пыли составляет η=99%.
Аналогичные результаты получены при улавливании металлической пыли и песка.
Таким образом, предлагаемый пылеулавливатель позволяет очистить воздух от пыли с высокой степенью эффективности.