Вихревой циклон с орошением

Устройство относится к аппаратам очистки загрязненного воздуха от взвешенных загрязнителей и может найти применение на предприятиях машиностроения, строительной промышленности.
В практике воздухоочистки от взвешенных веществ широко используется центробежная очистка в аппаратах типа циклон с тангенциальным подводом исходного загрязненного воздуха. Известны циклоны (а.с. №1197441, бюл. №46 от 15.12.85 г.), в котором, при выгрузке бункера, для снижения подсоса пыли в основной корпус, установлена эластичная шторка, пылеуловитель (а.с. №1242244, бюл. №25 от 07.07.86 г.) с образованием спирального канала для движения воздуха, с периодическим удалением накопленной через специальные ловушки, прямоточный циклон (а.с. №1404119, бюл. №23 от 23.06.88 г.), в котором выходное отверстие отводного патрубка расположено в радиальной плоскости циклона близко к оси корпуса. Недостатки приведенных устройств заключаются в недостаточной эффективности пылеулавливания за счет вторичного уноса мелких взвешенных загрязнителей.
Известен циклон (а.с. №1632501, бюл. №9 от 07.03.91 г.), в котором имеется обтекатель, образующий восходящий центральный вихрь внутри циклона. Данное устройство принято нами за прототип. Недостатки прототипа следующие:
1. Взаимодействие двух вихрей в цилиндрическом корпусе 1, вращающихся в разных направлениях, приводит к их разрушению и снижению качества очистки.
2. Разность давлений между полостью бункера 4 и полостью корпуса 1 приводит к обратному выносу уловленной пыли в центральную часть корпуса, вследствие чего частицы пыли средней и мелкой дисперсности поступают в отводной патрубок 3 и качество очистки снижается.
Для устранения отмеченных недостатков была поставлена цель повышение качества очистки. Поставленная цель достигается тем, что в вихревом циклоне, содержащем цилиндрический корпус с тангенциальным подводящим патрубком, патрубком отвода шлама, центральную отводящую камеры, имеется кольцевой водораспределитель с щелевым подводом воды на внутреннюю поверхность отводящей трубы, расположенный в верхней части камеры, а в нижней части камеры, внутри имеется кольцевой козырек-водосборник.
Под кольцевым козырьком водосборником установлены направляющие лопасти аэродинамического профиля дополнительной подкрутки воздушного потока, а центральная камера имеет полые кронштейны в зоне козырьков-водосборников с отверстием в зоне соединения, соединенные с корпусом, причем кронштейны выполнены обтекаемой формы, в виде лопастей и расположены в направлении, совпадающем с направлением вращения потока внутри корпуса, и в центральном вихревом канале коаксиально расположен центральный стержень, сужающийся от направляющихся лопастей к верхнему сечению вихревого канала.
Предложенное устройство представлено на фиг.1-7, где
фиг.1 - общий вид,
фиг.2 - направляющие лопасти,
фиг.3 - профиль кронштейна,
фиг.4 - сечение направляющих лопаток,
фиг.5 - узел I - кольцевой водораспределитель с щелевым подводом и отбойником,
фиг.6 - узел II - отвод пленки шлама,
фиг.7 - козырек-водосборник.
На фиг.1-7 представлено предложенное устройство и его элементы, где 1 - корпус, 2 - центральная вихревая камера 3 - отбойник, 4 - верхняя крышка, 5 - кольцевой водораспределитель, 6 - тангенциальный подводящий патрубок, 7 - центральный стержень, 8 - козырек-водосборник, 9 - направляющие лопатки, 10 - кронштейн, 11 - нижнее днище, 12 - патрубок отвода шлама, 13 - втулка, 14 - патрубок подвода орошаемой воды.
Предложенное устройство представляет собой цилиндрический корпус 1, в котором коаксиально установлена центральная вихревая камера 2. Для подвода исходного запыленного воздуха на корпусе 1 имеется патрубок 6, расположенный тангенциально. В верхней части корпуса 1 имеется верхняя крышка 4, на которой расположен кольцевой водораспределитель 5 с патрубком подвода орошаемой воды 14. На распределителе 5 имеется кольцевая щель «а» над стенкой канала 2 и отбойник 3 для направления воды вдоль внутренней стенки вихревой камеры 2. В нижней части вихревой камеры 2 имеется кольцевой козырек-водосборник 8, выполненный волнистым с уклоном в зоне кронштейнов 10, где в стенке камеры 2 имеются отверстия «в». Вихревая камера 2 соединена с корпусом 1 кронштейном 10 в зоне отверстий «в» и крепится с наклоном с корпусом 1. Кронштейн 10 выполнен пустотелым, в зоне соединения с корпусом 1 имеет выходное отверстие «с» для выхода шлама. В вихревой камере 2 под кольцевым козырьком-водосборником 8 имеются направляющие лопасти 9 для создания вихря в камере 2. В центре блока лопастей 9 находится втулка 13, в которой установлен центральный стержень 7, сужающийся от направляющих лопастей 9 к верхнему сечению вихревой камеры 2. Корпус 1 имеет нижнее днище 11 с патрубком отвода шлама 12.
Устройство работает следующим образом. Загрязненный взвешенными веществами воздух по системе вентиляции подается в корпус 1 через тангенциальный патрубок 6 и приобретает вращательное движение. Под действием центробежных сил крупная фракция загрязнителей отбрасывается к стенке корпуса 1 и, концентрируясь там, в виде слоя шлама, сползает по стенке вниз, к днищу 11 и далее, к патрубку 12. Часть воздушного потока, содержащая средние и мелкие фракции загрязнителей, изменяет направление и поступает в вихревую камеру 2, проходя через направляющие лопасти 9. Воздушный поток, протекая через лопасти 9, приобретает дополнительный вращательный импульс для образования вихревого вращения в камере 2. Форма лопастей, образующих конфузорные каналы, способствует возрастанию скорости воздушного потока, что интенфицирует вращение вихря в камере 2. Наличие в центре вихревой камеры центрального стержня 7 исключает присутствие мелких частиц загрязнителя в центре камеры, отводя их в зону действия вихря, что способствует повышению степени очистки. Мелкие и средние частицы загрязнителя, под действием центробежных сил вихря, отбрасываются к стенке камеры 2. Одновременно с подачей воздуха в патрубок 6 начинается подача орошающей воды через патрубок 14 в кольцевой водораспределитель 5, находящийся на верхней крышке 4. Поступающая вода начинает истекать через кольцевое щелевое отверстие «а», расположенное над кромкой стенки камеры 2. Имеющийся отражатель 3, установленный по касательной к кольцевому водораспределителю 5 под небольшим углом к стенке камеры 2, способствует образованию сплошной пленки жидкости, стекающей вниз, по внутренней стенке камеры 2. В нижней части камеры 2, выше зоны направляющих лопаток 9, расположен кольцевой козырек-водосборник 8, куда стекает пленка воды вместе с отброшенными вихрем в камере 2 средними и мелкими загрязнителями. Стекающаяся пленка воды со шламом, поступающая в козырек-водосборник 8 через отверстие «в», попадает в полые кронштейны 10, откуда, через отверстия в нижней части кронштейнов, у стенки, поступает в общий поток шлама и по днищу 11, удаляется через патрубок 12. Аэродинамическая форма кронштейнов 10 и их расположение в соответствии с вращением потока воздуха в корпусе 1 не вносит искажение в течение воздуха при входе в вихревую камеру 2. Наличие волнообразной формы соединения козырька-водосборника 8 с уклоном в сторону отверстий «в» исключает накапливание шлама в козырьке 8, а имеющийся наклон кронштейнов 10 от корпуса 2 к корпусу 1 обеспечивает равномерный слив образующегося шлама.
Таким образом, использование предложенного вихревого циклона с орошением позволяет повысить качество очищаемого воздуха.