ВИХРЕВОЙ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ СО ВСТРЕЧНО-ЗАКРУЧЕННЫМИ ПОТОКАМИ
VORTEX DUST COLLECTOR WITH COUNTER-SWIRLING FLOWS

Изобретение относится к технике очистки газа от пыли и может быть использовано в различных отраслях промышленности в системах пневмотранспорта, пневмоуборки, аспирации.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является вихревой пылеуловитель по патенту РФ №2277435, содержащий корпус с расширенной нижней частью, в которой концентрично расположены обечайка в виде усеченного конуса, большим основанием обращенного вверх, и осевой ввод запыленного газа с завихрителем, обтекателем и отбойной шайбой, размещенные в верхней части корпуса, осевой патрубок для вывода очищенного газа и периферийный ввод вторичного потока с завихрителем, причем нижняя часть корпуса выполнена в виде двух соединенных большими основаниями конусов, при этом большее основание верхнего усеченного конуса, большее основание, обечайки и верхний конец осевого ввода расположены на одном уровне (прототип).
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность пылеулавливания за счет того, что отсутствует фильтр тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности процесса пылеулавливания.
Технически достижимый результат - повышение эффективности процесса пылеулавливания и безопасности работы системы в целом.
Это достигается тем, что в вихревом пылеуловителе со встречно-закрученными потоками, содержащем корпус, выполненный из двух цилиндрических частей разного диаметра, и конический бункер, осевой ввод запыленного газа с завихрителем, обтекателем и отбойной шайбой, а также размещенные в верхней части корпуса осевой патрубок для вывода очищенного газа и периферийный ввод вторичного потока, осевой ввод запыленного газа выполнен с завихрителем-обтекателем, являющимся единым телом и состоящим из цилиндроконического обтекателя, на цилиндрической части которого жестко закреплены лопасти спиралеобразного винта, а профиль сечения отбойной шайбы выполнен таким образом, что максимальный диаметр ее лежит в плоскости соединения цилиндрических частей корпуса, причем лопасти спиралеобразного винта могут быть выполнены за одино с обтекателем методами механической обработки, штамповки, накатки и др., а поверхности ввода запыленного газа и корпус обработаны вибродемпфирующим материалом, причем отношение толщины обрабатываемых деталей к толщине слоя вибродемпфирующего материала находится в соотношении 1:(2,5…4), причем он соединен осевым патрубком для вывода очищенного газа с фильтром тонкой очистки, который включает в себя корпус рамной конструкции с ограждениями, опорную часть с бункером для сбора пыли и пылесборной тележкой, установленной на основании, а также входной и выходной короба фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа, соответственно с входным и выходным патрубками, при этом во входном коробе устройства пылеулавливания установлен коллектор с форсунками системы пожаровзрывобезопасности с блоком управления, связанным электронной связью с общим микропроцессором, систему регенерации рукавных фильтров с механизмом импульсной продувки, которая снабжена блоком управления каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления регенерацией, связанным электронной связью с общим микропроцессором, при этом во входном коробе фильтровальной секции установлен датчик температуры, в бункере для сбора пыли - аварийный датчик уровня пыли, а в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель, выходы с которых соединены с общим микропроцессором, расположенным в шкафу управления, каждая из форсунок системы обеспечения пожаровзрывобезопасности работы устройства содержит корпус и соосно расположенный и жестко связанный с ним в верхней части штуцер с входным цилиндрическим отверстием, соединенным с диффузором, выполненным осесимметрично в корпусе, на срезе которого размещен перфорированный диск, а в нижней части корпуса расположено, осесимметрично корпусу, сопло с по крайней мере тремя выступами, центрирующими его в осевой цилиндрической камере, при этом сопло выполнено с центральным отверстием, на внутренней поверхности которого выполнена винтовая нарезка, а между перфорированным диском и соплом размещен полый винтовой конический завихритель с винтовой нарезкой, при этом сопло поджимается к корпусу форсунки резьбовой шайбой с центральным конфузором.
На фиг. 1 представлен вихревой пылеуловитель со встречно-закрученными потоками, общий вид, на фиг. 2 - завихритель-обтекатель, на фиг. 3 - схема фильтра тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности процесса пылеулавливания, на фиг. 4, 5 - варианты схем вихревой форсунки системы взрывопожаробезопасности.
Вихревой пылеуловитель со встречно-закрученными потоками содержит корпус, выполненный из двух цилиндрических частей 1 и 7 разного диаметра и конический бункер 8, а также размещенные в верхней части корпуса осевой патрубок 3 для вывода очищенного газа и периферийный ввод 2 вторичного потока. Осевой ввод запыленного газа выполнен с завихрителем-обтекателем 9, являющимся единым телом и состоящим из цилиндроконического обтекателя, выполненного из цилиндрической части 9 и конической 10, на цилиндрической части которого жестко закреплены лопасти спиралеобразного винта, а профиль сечения отбойной шайбы 6 выполнен таким образом, что максимальный диаметр ее лежит в плоскости соединения цилиндрических частей корпуса 1 и 7. Лопасти спиралеобразного винта могут быть выполнены заедино с обтекателем 9 методами механической обработки, штамповки, накатки и др. Поверхности ввода запыленного газа 2, 4, 5, корпус 1 и труба 3 для выхода очищенного газа обработаны вибродемпфирующим материалом, причем отношение толщины обрабатываемых деталей к толщине слоя вибродемпфирующего материала находится в соотношении 1:(2,5…4).
Вихревой пылеуловитель со встречно-закрученными потоками работает следующим образом.
Пылегазовый поток входит через ввод 2 под углом к оси корпуса 1 и, закручиваясь под действием тангенциально направленных центробежных сил, двигается вниз в корпусе 1. Навстречу ему снизу через осевой ввод 5 и завихритель-обтекатель 9 подается первичный запыленный газ, который закручивается (см. фиг. 2) в ту же сторону, что и нисходящий вторичный поток. Частицы пыли при этом под действием центробежных сил отбрасываются к стенкам корпуса 1. Закрученный вторичный поток, наталкиваясь на отбойную шайбу 6, частично разворачивается, взаимодействуя с первичным потоком, исходящим из центрального ввода 5. Частицы пыли, обладающие большей инерцией, отделяются от потока при его повороте у отбойной шайбы 6 и через зазор между ней и стенками корпуса 1 на линии разграничения цилиндрических частей 1 и 7, вылетают в бункер 8. Это способствует оптимальному взаимодействию закрученной струи первичного потока с нисходящими потоком закрученного вторичного потока и повышению эффективности пылеулавливания за счет возврата в бункер частиц пыли с малым удельным весом.
Вихревой пылеуловитель со встречно-закрученными потоками соединен осевым патрубком 3 для вывода очищенного газа с фильтром тонкой очистки (не показано) со встроенной системой взрывопожаробезопасности процесса пылеулавливания.
Фильтр тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности (фиг. 3) включает в себя корпус 12 рамной конструкции с ограждениями, опорную часть 16 с бункером 14 для сбора пыли и пылесборной тележкой 15, установленной на основании 30, а также входной 11 и выходной 13 короба фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа, соответственно с входным 17 и выходным 18 патрубками. Во входном коробе 11 устройства пылеулавливания установлен коллектор 26 с форсунками 27 системы пожаровзрывобезопасности с блоком 28 управления, связанным электронной связью с общим микропроцессором 29. Система 19 регенерации рукавных фильтров с механизмом 20 импульсной продувки снабжена блоком управления 21 каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления 22 регенерацией, связанным электронной связью с общим микропроцессором 29. Во входном 11 коробе фильтровальной секции также установлен датчик 23 температуры, в бункере 14 для сбора пыли - аварийный датчик 25 уровня пыли, в выходном коробе 13 фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 24, выходы с которых соединены с общим микропроцессором 29, расположенном в шкафу управления (не показан).
Очистку запыленного газового потока осуществляют посредством его подачи через входной 17 патрубок во входной короб 11 фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа. При этом запыленный газовый поток поступает через внешние поверхности рукавных фильтров во внутреннюю их полость, освобождаясь при этом от частиц пыли и попадает в полость выходного короба 13 фильтровальной секции. Для оптимизации процесса пылеулавливания и его безопасной работы во входном коробе 11 устройства пылеулавливания установлен датчик 23 температуры и коллектор 26 с форсунками 27 системы пожаровзрывобезопасности с блоком 28 управления, связанным электронной связью с общим микропроцессором 29. В бункере для сбора пыли установлен аварийный датчик 25 уровня пыли, а в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 24, при этом выходы с датчиков соединяют с общим микропроцессором 29. Во входном коробе 11 фильтровальной секции пылеуловителя устанавливают систему регенерации рукавных фильтров с механизмом 20 импульсной продувки, которая связана с блоком управления 21 каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления 22 регенерацией, связанным электронной связью с общим микропроцессором 29.
Тепловой датчик-извещатель 24 соединен с системой пожаровзрывобезопасности, которая является выходным звеном в общей системе безопасного пылеулавливания, и способна предотвратить распространение пламени, в случае его возникновения, через выходной 18 патрубок дальше по вентиляционным каналам, что повышает надежность и безопасность всего комплекса системы безопасного пылеулавливания. Работа коллектора 26 с форсунками 27 осуществляется по принципу открытия аварийного электромагнитного клапана подачи воды, при подачи на клапан управляющего сигнала от общего микропроцессора 29, обрабатывающего сигнал с теплового датчика-извещателя 24, который в свою очередь реагирует на увеличение температуры в выходном коробе, вплоть до самовоспламенения пылевых аэрозолей и фильтрующих материалов.
На фиг. 4 представлена схема вихревой форсунки.
Вихревая форсунка включает в свой состав корпус 31, который выполнен в виде подво 1.
Форсунка с винтовым коническим завихрителем состоит из корпуса 31 и соосно расположенного и жестко связанного с ним в верхней части штуцера 32 с входным цилиндрическим отверстием 34, соединенным с диффузором 35, выполненным осесимметрично в корпусе 31, на срезе которого размещен перфорированный диск 33.
В нижней части корпуса расположено, осесимметрично корпусу 31, сопло 39 с по крайней мере тремя выступами 40, центрирующими его в осевой цилиндрической камере 36. Сопло 39 выполнено с центральным отверстием, на внутренней поверхности которого выполнена винтовая нарезка 41. Между перфорированным диском 33 и соплом 39 размещен полый винтовой конический завихритель 37 с винтовой нарезкой 38. Сопло 39 поджимается к корпусу 31 форсунки резьбовой шайбой 42 с центральным конфузором 43.
Форсунка с винтовым коническим завихрителем работает следующим образом.
Жидкость в корпус 31 поступает через канал 34 подвода жидкости в штуцере 32, а затем через перфорированный диск 33 поступает в осевую цилиндрическую камеру 36, в которой начинает свою закрутку в полом винтовом коническом завихрителе 37 с винтовой нарезкой 38.
Жидкость одновременно движется в осевом направлении через осевые каналы, образованные выступами 40 сопла 39, и, выполненное в нем, центральное отверстие, на внутренней поверхности которого имеется винтовая нарезка 41.
В камере смешения, которой служит центральный конфузор 43 происходит взаимодействие этих потоков с их дополнительной турбулизацией и дроблением с образованием мелкодисперсной фазы. Такой поток жидкости на выходе из центрального конфузора 43 в резьбовой шайбе 42, хорошо раскрывается за счет центробежных сил, возникающих от вращения жидкости, и мелкодисперсно распределяется внутри конусообразного факела за счет турбулентного вихревого течения жидкости из форсунки.
На фиг. 5 представлена конструктивная схема форсунки со встречно направленными коническими завихрителями.
Форсунка содержит цилиндрический полый корпус 47 с каналом 45 для подвода жидкости, резьбовым участком 44 и пояском 46 со срезами под ключ.
В канале 45 для подвода жидкости закреплен распылитель, состоящий из трех дросселирующих элементов и выполненный в виде оппозитно расположенных вершинами и осесимметричных полых конических завихрителей: верхнего 49 и нижнего 50. Коническая обечайка нижнего 50 завихрителя фиксируется посредством по крайней мере трех спиц 51, закрепленных одним концом на конической обечайке нижнего завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке канала 45 форсунки (не показана), выполненной на его внутренней поверхности.
Вершина конической поверхности конической обечайки верхнего 49 завихрителя крепится на круглой перфорированной пластине 48, установленной в кольцевой канавке канала 45 форсунки и опирающейся на вершину нижнего 50 завихрителя, закрепленного в канале 45 форсунки посредством спиц 51.
На внешних поверхностях полых конических завихрителей 49 и 50 выполнены сквозные винтовые нарезки. При этом дросселирующий эффект распылителя в целом определяется суммарной пропускной способностью составляющих его элементов. Для получения мелкодисперсного распыла суммарную пропускную способность верхнего 49 завихрителя и перфорированной пластины 48 выполняют большей, чем у нижнего 50 завихрителя.
Работа форсунки со встречно направленными коническими завихрителями осуществляется следующим образом.
Жидкость под давлением подается в полость канала 45 для подвода жидкости корпуса 47 форсунки, а затем поступает в распылитель и выходит наружу, образуя мелкодисперсный поток жидкости.
Использование форсунки описанной конструкции позволяет получить равномерный по объему поток капель мелкодисперсного распыла в диапазоне диаметров капель от 30 до 150 мкм при давлении подачи воды не более 1 МПа.
Возможен вариант, когда к нижней торцевой поверхности цилиндрического полого корпуса 47 закреплен диффузор 52 с установленной на его срезе круглой перфорированной пластины 53. Возможен вариант, когда на внешних поверхностях полых конических завихрителей 49 и 50 выполнена перфорация.