ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР С РЕГУЛИРУЕМЫМ РАСХОДОМ ОЧИЩАЕМОГО ВОЗДУХА

Полезная модель относится к пылеулавливающим устройствам для очистки воздуха от различных механических примесей, а именно частиц пыли, золы, мелких твердых частиц в керамической, котельной, металлообрабатывающей, агропромышленной, цементной промышленностях, а также при утилизации твердых бытовых отходов.
Известен циклон ЦН-15 [Касаткин А.Г. «Основные процессы и аппараты химической технологии». Изд-е 8, перер., М.: Химия, 1971, 241 с, рис. V-40], содержащий цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком и коническим днищем, осевую выхлопную трубу, бункер пылесборник для удаления пыли. Известный циклон позволяет удалять из запыленного газового потока крупные и средние дисперсные частицы.
Недостатком известного циклона является снижение степени очистки при отклонении расхода от расчетного диапазона.
Известен пылевой сепаратор [Патент US 4655806A, кл. B 01 D 46/02, 1985], содержащий цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком и бункером пылесборником. Данный сепаратор использует фильтры из мешочной ткани, в них собирается пыль и осаживается в бункер сбора пыли. Воздух вытягивается из сепаратора путем установки вентилятора.
Недостатками данного сепаратора является необходимость дополнительного подвода обратного воздуха для периодической продувки фильтра или его замена из-за создания повышенного сопротивления на входе в аппарат ввиду невозможности его очистки.
Известен центробежный сепаратор [Патент РФ 2016665, 1994, №14 / Буров А.А., Буров А.И., Котляревский П.А., Кошур Н.Х., Мальгота А.А.] принятый за прототип, содержащий корпус со спиральными сепарационными каналами, образующими по цилиндрической поверхности перегородки в виде полуцилиндров, смещенными одна относительно другой образующие зазоры активной сепарации.
На корпусе сепарационной камеры закрепленные входной и выходной патрубок, бункер пылесборник, присоединенный снизу к боковой поверхности корпуса.
Недостатками устройства являются невысокая эффективность очистки, что объясняется повышенным уносом уже отсепарированных частиц с отходящим воздухом при снижении скорости очищаемого газа в сепарационных каналах.
С существенными признаками прототипа совпадает следующая совокупность признаков: сепарационная камера, включающая в себя полуцилиндры, образующие спиральные сепарационные каналы и зазоры активной сепарации, закрепленные на ней входной и выходной патрубки, бункер пылесборник.
Полезная модель направлена на повышение эффективности очистки за счет возможности регулирования расхода очищаемого воздуха, обеспечивающей высокую степень очистки.
Это достигается тем, что центробежный сепаратор с регулируемым расходом очищаемого воздуха состоит из сепарационной камеры, включающей в себя полуцилиндры, образующие спиральные сепарационные каналы и зазоры активной сепарации, закрепленные на ней входной и выходной патрубки, бункер пылесборник. Согласно предлагаемому решению, центробежный сепаратор с регулируемым расходом очищаемого воздуха содержит рециркуляционный канал c размещенным на входе регулирующим элементом, при этом рециркуляционный канал соединен со смесителем потоков и разделителем потоков, объединенным с каналом очищенного воздуха и связанным с вентилятором, контактирующим с выходным патрубком.
Рециркуляционный канал компенсирует недостаток воздуха при пониженном расходе поступающего воздуха на очистку. Разделитель потоков осуществляет отвод части потока очищенного воздуха в рециркуляционный канал. Регулирующий элемент обеспечивает регулирование поступающего количества очищенного воздуха в рециркуляционный канал, тем самым сепаратор работает в максимальном диапазоне эффективности, в аппарате поддерживается постоянный расход и постоянная скорость очищаемого воздуха.
Смеситель потоков обеспечивает смешение рециркуляционного и запыленного воздушного потоков. Помимо этого, смешение потоков очищенного и запыленного воздуха позволяет снижать концентрацию пыли в аппарате, положительно оказывая влияние на эффективность очистки. Вентилятор обеспечивает соотношение располагаемого аэродинамического давления у очищенного воздуха и суммарных потерь давления рециркуляционного канала и сепарационной камеры.
Таким образом, совокупность отличительных признаков предлагаемого решения обеспечит возможность регулирования расхода очищаемого воздуха и повысит эффективность очистки.
Полезная модель поясняется графическим материалом, где приведена схема центробежного сепаратора с регулируемым расходом очищаемого воздуха.
Центробежный сепаратор с регулируемым расходом очищаемого воздуха состоит из сепарационной камеры 1, на которой жестко закреплены тангенциальный входной патрубок 2 и выходной патрубок 3. Сепарационная камера 1 содержит полуцилиндры 4, образующие спиральные сепарационные каналы 5 и зазоры активной сепарации 6. К нижней части сепарационной камеры 1 жестко (например, сваркой) прикреплен бункер пылесборник 7. К выходному патрубку 3 прикреплен (например, на фланцах) разделитель потока 8, одним выходом которого связан канал очищенного воздуха 9, а с другим – рециркуляционный канал 10.  В рециркуляционном канале 10 установлен регулирующий элемент 11, например, заслонка шиберного типа. К входному патрубку 2 прикреплен (например, на фланцах) смеситель потоков 12, к одному из двух входов которого прикреплен (например, на фланцах) рециркуляционный канал 10.
Центробежный сепаратор с регулируемым расходом очищаемого воздуха содержит вентилятор 13, подсоединяемый к выходному патрубку 3 и разделителю потока 8 по ходу движения очищенного воздуха.
Центробежный сепаратор с регулируемым расходом очищаемого воздуха работает следующим образом.
Запыленный воздушный поток по тангенциальному входному патрубку 2 поступает в сепарационную камеру 1. За счет движения по криволинейной траектории по спиральным сепарационным каналам 5 частицы пыли концентрируются на наружных поверхностях полуцилиндров 4 и выводятся через зазоры активной сепарации 6 в предыдущий канал 5 по ходу движения потока. Из первого по ходу потока канала 5 под действием центробежной силы пыль вместе с частью воздуха поступает в бункер пылесборник 7, где основная масса частиц оседает. Очищенный воздушный поток поступает в выходной патрубок 3, затем в разделитель потока 8, после которого часть очищенного воздуха выбрасывается в атмосферу через канал очищенного воздуха 9, а другая – поступает в рециркуляционный канал 10.
Объем воздуха, поступающего в рециркуляционный канал 10, а затем во входной патрубок 2, регулируется за счет изменения положения регулирующего элемента 11. Поток воздуха, поступивший в рециркуляционный канал 10, направляется в смеситель потока 12 для подмешивания с запыленным потоком воздуха, с целью поддержания определенного расхода воздуха, обеспечивающего эффективную скорость сепарации в спиральных сепарационных каналах 5.
Вентилятор 13 обеспечивает соотношение располагаемого аэродинамического давления у очищенного воздуха и суммарных потерь давления рециркуляционного канала 10 и сепарационной камеры 1. При этом очищенный воздух после сепарационной камеры 1 через выходной патрубок 3 поступает в вентилятор 13, после чего направляется в разделитель потока 8.
Центробежный сепаратор с регулируемым расходом очищаемого воздуха при условиях соблюдения соотношения располагаемого аэродинамического давления у очищенного воздуха, суммарных потерь давления рециркуляционного канала и сепарационной камеры имеет возможность отключения вентилятора.
Конструкция предложенного устройства позволит решить вопрос повышения эффективности очистки за счет обеспечения высокой степени очистки путем регулирования расхода очищаемого воздуха, при применении регулирующего элемента в рециркуляционном канале.