СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОЗДУШНО-ПЫЛЕВОГО ПОТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОЧИСТКИ
METHOD AND DEVICE FOR PURIFICATION OF AIR-DUST FLOW

Изобретение относится к области инерционной центробежной очистки воздуха от взвешенных частиц и может быть использовано для очистки воздушного пылевого потока в различных отраслях промышленности при аспирации (обеспыливании) технологических процессов и оборудования, пневмотранспорте различных сыпучих и мелкодисперсных материалов, очистке воздуха в вентиляционных системах.
Для очистки от пыли вентиляционных и технологических выбросов в промышленности и в других отраслях экономики широко используются циклоны. Циклоны являются наиболее распространенным видом пылеулавливающего оборудования. Данный факт объясняется простотой их устройства, надежностью в эксплуатации при сравнительно небольших капитальных и эксплуатационных затратах.
Основным недостатком циклона является сравнительно невысокая фракционная эффективность при улавливании пыли до 5-10 мкм. Эффективность пылеулавливания классических циклонов также падает при увеличении производительности, из-за конструктивных особенностей, и при группировке циклонов в батареи.
Из патента на изобретение № RU 2393910 известен способ очистки потока отходящих газов и устройство для его реализации. Способ очистки осуществляют в устройстве, включающем аппарат предварительного осаждения с камерой раскрутки, дымососы, циклоны, газоходы с патрубками, две обечайки. Камера раскрутки выполнена с выходными патрубками, соединенными с циклонами, а газовые выходы циклонов соединены с патрубками обечаек.
Недостатком данного решения является сложность конструкции и реализации способа очистки газов.
Из патента на изобретение № RU 2358811 известен циклонный уловитель, содержащий первичный циклон, имеющий первый впуск для втягивания наружного воздуха и первый выпуск для выпускания воздуха, при этом первый выпуск включает проходной участок, имеющий перфорированный участок, образующий его боковую стенку, и закрытый участок на его нижней части; вторичный циклон, соединенный с первичным циклоном; и направляющее поток средство над первым выпуском для предотвращения резкого изменения направления потока воздуха, выпускаемого из первого выпуска, и для направления воздуха, выдуваемого из перфорированного участка, ко вторичному циклону.
Недостатком данного устройства является его малая производительность и недостаточная степень очистки проходящего через него воздуха.
В качестве наиболее близкого аналога выбран способ   аэроцентробежного разделения продуктов размола, описанный в патенте на изобретение  № RU 2317155, включающий ввод аэродисперсного потока внутрь корпуса через камеру, в кольцевое пространство между ее внутренней поверхностью и пустотелой турбиной, при закрутке в конфузорном пространстве пустотелой турбины вокруг ее горизонтальной оси вращения с образованием в ее внутренней полости и на внешних поверхностях вращающихся объемов аэродисперсного потока, выделяя и выводя при взаимодействии указанных объемов крупные и тяжелые фракции аэродисперсного потока. Транспортирование обогащенного аэродисперсного потока при его дополнительной закрутке во вращающемся патрубке с соосным ему неподвижным шнеком и его направлении вниз с созданием вихревого шнура посредством системы соосно расположенных с турбиной и патрубком усеченных вращающихся виброконусов и названного шнека, образующих кольцевые регулируемые каналы. Дальнейшее направление внутрь конической части корпуса с верхним и нижним выходами. При этом более легкие фракции выводят в нижний выход конической части корпуса после их перемещения вниз параллельно шнеку через кольцевые регулируемые каналы и по поверхностям усеченных вращающихся виброконусов в их конически сужающихся кольцевых пространствах, а тонкодисперсную аэросмесь выводят в верхний выход конической части корпуса.
Недостатком данного способа является сложность его реализации и неполная очистка воздушного потока от имеющейся в нем пыли.
Также в качестве наиболее близкого аналога выбрано изобретение по патенту № RU 2022657 из которого известен многоступенчатый пылеуловитель, который содержит цилиндроконический корпус с конической частью, цилиндрической частью и крышкой с осевым отверстием, являющийся первой ступенью очистки; циклонные элементы, представляющие собой соответственно вторую и третью ступени очистки; расположенные коаксиально оси пылеуловителя входной патрубок и установленный концентрично ему цилиндрический коллектор с выходными тангенциальными патрубками, к которым присоединены входные патрубки циклонов, а их выходные патрубки присоединены к входным патрубкам циклонов, выходные патрубки которых связаны с выходным патрубком пылеуловителя; пылеотводящие трубы  соответственно из циклонных элементов, герметично соединяющие выгрузочные отверстия всех циклонных элементов с узлом выгрузки.
Недостатком данного многоступенчатого пылеуловителя является невысокая производительность.
Задачей заявленного изобретения является разработка способа очистки воздуха и устройства для его очистки, позволяющего производить очистку больших объемов воздуха от частиц пыли.
Технический результат заключается в повышении качества очистки воздуха от пыли и повышении производительности устройства по его очистки.
Для достижения указанного технического результата в предложенном способе воздушно-пылевой полидисперсный поток входит со скоростью 10-25 м/с во входной тангенциальный патрубок (1) винтовой распределительной камеры (2), при закручивании воздушно-пылевого потока в камере (2) возникает центробежная сила действующая на полидисперсные частицы и отбрасывающая их к внешней стенке винтовой распределительной камеры (2), тем самым концентрируя пыль в периферийной зоне винтовой распределительной камеры (2) где располагаются входы в винтовые центробежные каналы (3), постоянно сужающийся канал винтовой распределительной камеры (2) за счет верхней винтовой поверхности задавливает воздушнопылевой поток в винтовые центробежные каналы (3), за счет подбора шага верхней винтовой поверхности осуществляется равномерная раздача воздушнопылевого потока в винтовые центробежные каналы (3), при входе и дальнейшего движения воздушно-пылевого потока в винтовом центробежном канале (3) скорость его движения увеличивается за счет уменьшения площади поперечного сечения канала вследствие чего увеличивается центробежная сила действующая на полидисперсные частицы которая отбрасывает их к периферии винтового центробежного канала (3), то есть к наружной спиральной ленте (13), центробежная сила увеличивается в следствии постоянно уменьшающегося радиуса изгиба спиральной ленты (13), отжатые к периферии полидисперсные частицы выводятся из воздушного потока через регулируемые окна (14), расположенные на спиральной ленте (13). При этом количество витков винтового центробежного канала (3), отношение площади входного сечения (15) к выходному сечению (16) и регулировкой площади сечения окон (14), подбирается оптимальное ускорение воздушно-пылевого потока и сопротивление винтового центробежного канала (3) для эффективной очистки воздуха от полидисперсных частиц, скорость движения воздушно-пылевого потока в плоскости поперечного сечения винтового центробежного канала (3) распределена неравномерно, скорость потока от возникновения сил трения о стенки канала стремится к нулю, образуя зону вокруг цилиндрической вставки (12) из которой мелкодисперсные частицы не отбрасываются центробежной силой к наружной спиральной ленте (13), а попадают в рециркуляционную трубу с выводным каналом (5). При этом выводной канал представляется соплом, в котором создается разряжение входящим потоком в винтовую распределительную камеру (2), образуя зону всасывания, вокруг наружной стенки центральной выхлопной трубы (4), мелкодисперсных частиц, которые выходят из пристенного слоя цилиндрической вставки (12) винтового центробежного канала (3), в качестве рециркуляционной трубы также можно использовать цилиндрическую вставку (12) с выводными каналами (соплами) в винтовую распределительную камеру (2). При этом величиной заглубления центральной выхлопной трубы (4) определяется оптимальная зона всасывания мелкодисперсной пыли в рециркуляционную трубу (5).
Способ очистки воздушно-пылевого потока реализуется при помощи устройства для очистки воздушно-пылевого потока, содержащего входной тангенциальный патрубок (1), винтовую распределительную камеру (2) с выходами на винтовые центробежные каналы (3), радиально расположенные в индивидуальных корпусах винтовые центробежные каналы (3), центральную выхлопную трубу (4), рециркуляционную трубу с выводным каналом (5), нижний конический корпус (6) и герметичное выводное устройство (7). При этом винтовая распределительная камера (2) представляет собой пространство образованное верхней нисходящей винтовой поверхностью (8), нижней кольцевой поверхностью (9) с радиально расположенными выходными отверстиями на винтовые центробежные каналы (3), наружной спиральной обечайкой (10) и участком центральной выхлопной трубы (4), равномерное распределение пылевого потока осуществляется подбором шага верхней нисходящей винтовой поверхности (8). При этом винтовой центробежный канал (3) представляет собой межвитковое пространство, образованное поверхностью прямого винтового коноида переменной ширины (11) ограниченного с внутренней стороны цилиндрической вставкой (12) и спиральной лентой (13) с наружной стороны, соотношение входного сечения (15) винтового центробежного канала (3) к выходному сечению (16) меняется постепенным уменьшением ширины поверхности прямого винтового коноида (11) и его шага. При этом спиральная лента (13) снабжена пылеотводящими регулируемыми окнами (14). Рециркуляционная труба с выводным каналом служит для вывода мелкодисперсного пылевого потока, не отжатого к стенке нижнего конического корпуса (6) обратно в винтовую распределительную камеру (2) для повторного прохождения через винтовые центробежные каналы (3), тем самым повышается эффективность очистки воздуха.
Для достижения максимальной эффективности работы винтового центробежного канала, увеличения скорости движения пылевого потока, как следствие увеличение центробежной силы действующей на частицы пыли, отношение входного сечения винтового центробежного канала к выходному сечению меняется постепенным уменьшением ширины поверхности прямого винтового коноида и его шага.
Количество винтовых каналов в устройстве зависит от объема воздуха, проходящего через устройство для очистки. Увеличение количества винтовых каналов, установленных в устройстве, повышают производительность устройства.
Краткое описание чертежей.
1. Фиг.1 – устройство для очистки воздушно-пылевого потока в разрезе.
2. Фиг.2 - устройство для очистки воздушно-пылевого потока в разрезе – вид сверху.