Пылеуловитель-классификатор с коническим корпусом

Полезная модель относится к устройствам, которые используются для сухой очистки газов от пыли и классификации уловленных частиц по фракциям. Устройство может быть использовано в химической, фармацевтической, пищевой, строительной и металлургической промышленности.
Известен воздушный центробежный классификатор [см. патент RU 100434, В07В 7/083, 20.12.2010], содержащий наружный цилиндроконический корпус с крышкой, выполненной воронкообразной с выходным отверстием, расположенным вверх, патрубком для вывода мелкой фракции вместе с воздушным потоком, расположенным на крышке, и патрубком для вывода крупной фракции, расположенным в нижней части корпуса, внутренний цилиндроконический корпус со слабоконической крышкой, установленной вершиной вверх с образованием с ним кольцевой щели, и патрубком для вывода крупной фракции, расположенным в нижней части корпуса, лопатки, расположенные равномерно между цилиндрическими участками наружного и внутреннего корпусов и снабженные механизмами фиксированного поворота вокруг горизонтальных осей, и трубу для подачи исходного материала вместе с воздушным потоком, расположенную в нижней части наружного корпуса.
Недостатком является невысокая чистота осаждаемой фракции, использование разрежения для отвода очищенного газового потока и невысокое качество сепарации.
Известен пылеуловитель-классификатор [см. патент RU 195513, B01D 45/12, В07В 7/08, 30.01.2020], содержащий корпус, осевой патрубок входа газопылевого потока в завихрительное устройство, патрубок выхода очищенного газа, экран в виде цилиндра, расположенный под завихрительным устройством, приемные бункеры для сбора пыли. Подача газопылевого потока производится сверху пылеуловителя через завихрительное устройство, в котором расположены регулируемые закручивающие лопатки, способствующие закручиванию газопылевого потока. Вогнутые закручивающие лопатки, закрепленные на верхнем и нижнем диске завихрительного устройства, выполнены подвижными с возможностью поворота вокруг неподвижно установленной оси. В пространстве между корпусом и экраном, после выхода газопылевой смеси из завихрительного устройства и перед патрубком вывода первой мелкодисперсной фракции пыли на входе в приемный бункер, выполнено кольцевое расширение корпуса пылеуловителя-классификатора.
Недостатком аналога является то, что для создания высоких значений центробежных сил, следовательно, эффективности сепарации и разделения частиц по фракциям, требуется закрутка газопылевого потока с помощью завихрителей. При этом окружная скорость газопылевого потока должна составлять не менее 12-17 м/с, соответственно в этих условиях резко возрастает гидравлическое сопротивление аппаратов очистки и разделения. Вместе с этим, растут энергетические затраты на преодоление сопротивлений пылеуловителя-классификатора.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является пылеуловитель-классификатор с соосно расположенными трубами [см. патент RU 201604, B01D 45/04, В04С 5/103, 23.12.2020], содержащий корпус, осевую трубу входа газопылевого потока с его подачей сверху пылеуловителя, экран, приемный бункер для сбора пыли и патрубок вывода очищенного газа, на противоположном конце осевой трубы входа газопылевого потока установлено коническое днище для выгрузки сыпучего материала, при этом в нижней части цилиндрической трубы выполнены прорези прямоугольной формы, экран представляет собой поперечную перегородку, установленную в кольцевом пространстве пылеуловителя-классификатора между корпусом и осевой трубой, в поперечной перегородке выполнены равноудаленные радиальные отверстия в четном количестве, причем прорези прямоугольной формы выполнены напротив площадки, расположенной между соседними отверстиями поперечной перегородки, при этом перегородка расположена строго над прямоугольными прорезями, кроме того, патрубок вывода очищенного газа находится в верхней части корпуса, а сечение для прохода газа на всем пути преодоления сопротивлений остается неизменным, обеспечивая тем самым равнопроточность потоку газа.
Недостатком прототипа является то, что обеспечивается недостаточная чистота осаждаемой фракции в виду частичного уноса твердых частиц крупной фракции восходящим потоком.
Задачей полезной модели является разработка пылеуловителя-классификатора с коническим корпусом, в котором устранены недостатки аналогов и прототипа.
Техническим результатом является снижение энергетических затрат на процесс сепарации и разделения частиц по фракциям в пылеуловителе-классификаторе за счет создания множества равномерных завихрений с небольшими радиусами вихрей в поперечном сечении аппарата, которые позволят создавать высокие значения центробежных сил при невысоких скоростях газопылевого потока, обеспечивается высокая четкость разделения за счет более низкой скорости потока газа снизу вверх, кроме того, при соударении о коническую поверхность корпуса частицы крупной фракции отскакивают вниз, что увеличивает чистоту осаждаемой фракции.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом пылеуловителе-классификаторе с коническим корпусом, содержащем корпус, осевую трубу входа газопылевого потока с его подачей сверху пылеуловителя, экран, приемный бункер для сбора пыли и патрубок вывода очищенного газа, на противоположном конце осевой трубы входа газопылевого потока установлено коническое днище для выгрузки сыпучего материала, при этом в нижней части цилиндрической трубы выполнены прорези прямоугольной формы, экран представляет собой поперечную перегородку, установленную в кольцевом пространстве пылеуловителя-классификатора между корпусом и осевой трубой, в поперечной перегородке выполнены равноудаленные радиальные отверстия в четном количестве, причем прорези прямоугольной формы выполнены напротив площадки, расположенной между соседними отверстиями поперечной перегородки, при этом перегородка расположена строго над прямоугольными прорезями, кроме того, патрубок вывода очищенного газа находится в верхней части корпуса, а сечение для прохода газа на всем пути преодоления сопротивлений остается неизменным, обеспечивая тем самым равнопроточность потоку газа, корпус имеет переменное сечение, при этом верхняя часть корпуса выполнена цилиндрической до места установки экрана, начиная с экрана корпус расширяется к низу, соединяясь с верхней приемной частью бункера для сбора пыли.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
На фиг. 1 изображен вид предлагаемого пылеуловителя-классификатора с коническим корпусом в продольном разрезе.
Цифрами на чертежах обозначены:
1 - корпус;
2 - труба входа газопылевого потока;
3 - экран, состоящий из поперечной перегородки;
4 - бункер для сбора пыли;
5 - патрубок вывода очищенного газа;
6 - днище коническое;
7 - прорези прямоугольной формы;
8 - отверстия радиальные.
Пылеуловитель-классификатор с коническим корпусом содержит корпус 1, осевую трубу входа газопылевого потока 2, экран 3, состоящий из поперечной перегородки, приемный бункер для сбора пыли 4 и патрубок вывода очищенного газа 5. На противоположном конце трубы 2 установлено коническое днище 6, предназначенное для выгрузки сыпучего материала. В нижней части цилиндрической трубы 2 выполнены прорези прямоугольной формы 7, через которые запыленный поток газа поступает в кольцевой зазор между корпусом 1 и трубой 2. Кроме того, над прямоугольными прорезями 7 установлена поперечная перегородка 3, служащая для дополнительной сепарации и разделения твердых частиц в закрученном газопылевом потоке. Для выхода очищенного газа в поперечной перегородке 3 выполнены равноудаленные радиальные отверстия 8 в четном количестве. При этом прорези прямоугольной формы 7 выполнены напротив площадки, расположенной между соседними отверстиями 8 поперечной перегородки 3. Патрубок вывода очищенного газа 5 находится в верхней части корпуса 1. Причем корпус 1 имеет переменное сечение, при этом верхняя часть корпуса 1 выполнена цилиндрической до места установки экрана 3, начиная с экрана 3, корпус 1 расширяется к низу, соединяясь с верхней приемной частью бункера для сбора пыли 4.
Предлагаемый пылеуловитель-классификатор с коническим корпусом работает следующим образом.
Запыленный газовый поток поступает сверху устройства во внутреннюю часть цилиндрической трубы 2 и движется вниз. Газопылевой поток, дойдя до прорезей прямоугольной формы 7, выполненных в нижней части трубы 2, резко меняет свое направление на 180°. При этом за счет сил инерции, возникающих при изменении направления движения запыленного потока газа на противоположное, частицы пыли крупной фракции осаждаются и поступают в бункер для сбора пыли 4 через отверстие, выполненное в коническом днище 6. При выходе газопылевого потока из каждой прямоугольной прорези 7, он разбивается на две одинаковых составляющих этого потока, которые начинают вращаться в кольцевом зазоре между корпусом 1 и цилиндрической трубой 2, в направлении противоположном друг другу. Причем для повышения эффективности осаждения и предохранения от частичного уноса потоком газа частиц тяжелой фракции цилиндрическая часть корпуса 1 с места установки поперечной перегородки 3 переходит в расширяющийся книзу конус. Таким образом, каждая прорезь прямоугольной формы 7, выполненная в трубе 2, формирует два равномерных вихревых потока, вращающихся в небольшом кольцевом зазоре с малыми радиусами вихрей. Это позволяет создавать высокие значения центробежных сил в аппарате при относительно невысоких скоростях газопылевого потока.
Далее средние и оставшиеся крупные частицы пыли за счет сил, возникающих во вращающемся газопылевом потоке между нижней частью расширяющегося конуса корпуса 1 и осевой трубой 2, смещаются от центра к периферии вихревых структур и опускаются вниз к приемному бункеру для сбора пыли 4. При этом очищенный газовый поток движется преимущественно в центральной зоне вихревых структур снизу-вверх и, достигая поперечной перегородки 3, происходит дополнительное разделение и очистка газового потока за счет того, что диаметр радиальных отверстий 8 меньше ширины кольцевого зазора между корпусом 1 и трубой 2, и очищенный газ проходит в центральную часть отверстия 8, а запыленный газовый поток, ударяясь о поперечную перегородку 3, выбивает оставшиеся твердые частицы.
Таким образом, очищенный преимущественно от крупно- и среднедисперсных частиц размером более 30 мкм газовый поток, выходит из пылеуловителя-классификатора с коническим корпусом через патрубок вывода очищенного газа 5.
В предлагаемом пылеуловителе-классификаторе с коническим корпусом по сравнению с аналогами и прототипом процесс сепарации и разделения частиц по фракциям происходит при создании множества равномерных вихревых структур с небольшими радиусами вихрей, что позволяет достичь высоких значений фактора разделения, обеспечивается высокая четкость разделения за счет более низкой скорости потока газа снизу-вверх. Это, в свою очередь, позволяет снизить окружную скорость газопылевого потока с сохранением высокой эффективности сепарации и классификации твердых частиц. При соударении о коническую поверхность корпуса частицы крупной фракции отскакивает вниз, что увеличивает чистоту осаждаемой фракции. Кроме того, одним из достоинств предлагаемого пылеуловителя-классификатора с коническим корпусом является создание относительного небольшого гидравлического сопротивления, что приводит к уменьшению энергетических затрат на процесс сепарации и разделения частиц. Это достигается тем, что конструктивные размеры аппарата подбираются таким образом, чтобы аппарат обладал равнопроточностью для прохода газа с отсутствием локальных сужений и расширений газопылевого потока.