СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ ВЗВЕШЕННЫХ В ГАЗЕ ЧАСТИЦ ОТ ПОТОКА ГАЗА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD FOR SEPARATION OF PARTICLES SUSPENDED IN GAS FROM GAS FLOW AND DEVICE FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к технике отделения взвешенных в газе частиц от потока газа и может быть использовано в любых производствах, в которых необходимо осуществлять очистку запыленных газов, например в производствах по нанесению полимерного порошкового покрытия на металлические и неметаллические изделия.
Известны способы очистки запыленных и загрязненных газов с помощью циклона, турбоциклона или различного рода рекуператоров, основанные на том, что запыленный газовый поток направляют тангенциально по периферии внутренней цилиндрической поверхности определенного объема, где ему придают нисходящее вихревое винтообразное направление движения, и под действием центробежной силы взвешенные в потоке газа частицы отбрасывают на периферию потока и улавливают в замкнутом объеме, при этом используют различного рода фильтрующие элементы.
В технике известны многочисленные устройства, реализующие указанные способы очистки загрязненных газов. Так, известен, например, ЦИКЛОН (патент RU 2256510 С1, кл. В04С 9/00), который содержит корпус, состоящий из цилиндрической и конической частей, и расположенный в его верхней части периферийный ввод газового потока, бункер и выходной патрубок очищенного газа, периферийный ввод газового потока выполнен в виде входного патрубка, ось которого направлена под углом к оси корпуса и по касательной к поверхности выходного патрубка, причем сверху цилиндрического корпуса расположена винтообразная крышка, а на одном из концов выходного патрубка очищенного газа закреплен фильтрующий элемент.
Основным недостатком известных способов, как и устройств, их реализующих, является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания, обусловленная тем, что внешний нисходящий вихрь газа, несущий в бункер отделенную в циклоне пыль, взаимодействует с восходящим потоком, неизбежно возникающим внизу конической части циклона из-за перепада давлений между наружной средой и внутренней полостью циклона. Наличие нисходящего и восходящего потоков в циклоне, их встречное движение, а также значительная площадь их взаимодействия определяют существенную величину гидравлического сопротивления циклона, которая ограничивает производительность циклона и степень очистки потока газа от взвешенных в нем частиц, значительная часть которых уносится противотоком из бункера с последующим выбросом в атмосферу.
Наиболее близким к предложенному решению по способу отделения взвешенных в газе частиц от потока газа и устройству для его реализации является рекуператор камеры нанесения полимерных порошковых покрытий / патент RU 2275249 С1 кл. В04С 9/00 (2006.01) и кл. B01D 45/12 (2006.01)/.
Этот рекуператор содержит корпус, выполненный из двух частей - цилиндрической и конусообразной, двигатель вентилятора, вентилятор, воздуховод и бункер, двигатель вентилятора размещен в верхней части корпуса над вентилятором и обращен к нему выходным валом с образованием с вентилятором бесколенного сочленения, вентилятор обращен к воздуховоду входным патрубком также с образованием бесколенного сочленения, при этом в воздуховоде, расположенном между вентилятором и цилиндрической частью, выполнено входное отверстие, одновременно являющееся выходным отверстием упомянутой камеры.
Способ очистки загрязненного газового потока от взвешенных в нем частиц, который реализуется устройством данного рекуператора, малоэффективен из-за ограниченных технологических возможностей используемого в конструкции циклона, поскольку не исключает взаимодействия в нем восходящего и нисходящего встречных потоков газа, способствующего уносу отделенных частиц из бункера.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности и качества очистки газового потока от взвешенных в нем частиц и, при использовании изобретения в области нанесения полимерных порошковых покрытий, обеспечение возможности вторичного использования массива отделенных и собранных в приемном бункере частиц в новом технологическом цикле непосредственно после завершения предыдущего цикла нанесения порошкового покрытия.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе отделения взвешенных в потоке газа частиц поток газа со взвешенными в нем частицами направляют в периферийную часть объема цилиндрической формы по касательной к окружности внутренней цилиндрической поверхности, ограничивающей указанный объем, тем самым образуют вихревое движение газового потока и вызывают перемещение взвешенных в потоке частиц к периферии потока под действием центробежной силы и торможение частиц о внутреннюю цилиндрическую поверхность данного объема и после торможения собирают частицы в другом замкнутом объеме - сборнике частиц. Отличительными признаками заявленного способа является то, что в замкнутом объеме сборника частиц создают разрежение, при этом давление в замкнутом объеме сборника частиц обеспечивают меньше давления в объеме цилиндрической формы: Рц>Рс, где Рц - давление в объеме цилиндрической формы, а Рс - давление в замкнутом объеме сборника частиц, после чего отделенные от потока газа частицы собирают в приемный бункер. Устройство для реализации предложенного способа содержит корпус, вентилятор с двигателем и сборник частиц, имеющий форму нижней части в виде полого усеченного конуса, и снабжено эжектором для создания в сборнике частиц дополнительно к создаваемому вентилятором разрежения и приемный бункер цилиндрической формы со съемной крышкой, на которой смонтирован фильтр для отделения частиц от потока. Узкая часть усеченного конуса нижней части сборника частиц примыкает к приемной полости эжектора, тем самым соединяя их, а выходное сопло эжектора связано с приемным бункером. Устройство снабжено ситом, установленным над приемной полостью эжектора. Ввод потока газа с оставшимися в нем частицами в приемный бункер осуществляется по касательной к окружности внутренней цилиндрической поверхности приемного бункера, который снабжен вихрегасителем, выполненным в виде пластин, установленных вертикально на внутренней поверхности днища бункера.
На графических материалах представлен один из вариантов выполнения заявленного устройства для реализации предложенного способа отделения взвешенных в газе частиц от потока газа.
На фиг.1 изображен схематично общий вид предлагаемого устройства (продольный разрез), на фиг.2 - разрез А-А фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.1
Устройство для реализации предложенного способа отделения взвешенных в газе частиц от потока газа содержит корпус 1, имеющий цилиндрическую и конусообразную части, вентилятор 2 с двигателем, воздуховод 3, сборник 4 частиц, нижняя часть которого выполнена в виде конуса 5, эжектор 6. При этом нижняя часть конуса 5 сборника 4 частиц примыкает к приемной полости 7 эжектора 6, над которой между корпусом 1 и сборником 4 частиц установлено сито 8 для первичного просеивания частиц, отделяемых из газового потока в конусообразной части корпуса 1. Входное сопло эжектора 9 связано с внешним источником подачи сжатого воздуха. Выходное сопло 10 эжектора 6 посредством соединительной трубки 11 связано с приемным бункером 12 для отделяемых частиц, имеющим цилиндрическую форму и снабженным съемной крышкой 13 с фильтром 14 для улавливания частиц, оставшихся в отводимом из устройства газовом потоке, и вихрегасителем 15, выполненным, например, в виде двух плоских пластин, установленных вертикально на внутренней поверхности днища приемного бункера 12. Концевая часть 16 соединительной трубки 11, через которую в приемный бункер 12 подают загрязненный газовый поток, установлена в приемном бункере 12 таким образом, чтобы ввод потока газа происходил по касательной к окружности внутренней цилиндрической поверхности приемного бункера 12.
Посредством предлагаемого устройства обеспечивают реализацию заявленного способа отделения взвешенных в газе частиц от потока газа следующим образом.
Загрязненный газовый поток со взвешенными в нем частицами вследствие создаваемого вентилятором 2 разрежения подают через воздуховод 3, размещенный в корпусе 1 устройства между вентилятором 2 и цилиндрической частью корпуса 1, в периферийную часть объема этой части корпуса 1, при этом направляют поток по касательной к окружности внутренней цилиндрической поверхности, ограничивающей указанный объем, тем самым вызывают вихревое движение газового потока со взвешенными в нем частицами, перемещение частиц к периферии потока под действием центробежных сил и торможение частиц о внутреннюю поверхность объема цилиндрической формы корпуса 1. После торможения частицы нисходящим газовым потоком перемещают в конусообразную часть корпуса, где под действием сил гравитации принимают в другом, замкнутом объеме сборника 4 частиц, просеивая предварительно через сито 8 для очистки, и осаживают в конусе 5 сборника 4 частиц. С помощью эжектора 6, приемная полость 7 которого соединена с объемом конуса 5 сборника 4 частиц, в замкнутом объеме сборника 4 частиц создают разрежение, при этом обеспечивают давление в замкнутом объеме сборника 4 частиц меньше давления в объеме цилиндрической формы корпуса 1: Рц>Рс, где Рц - давление в объеме цилиндрической формы корпуса 1, а Рс - давление в замкнутом объеме сборника 4 частиц. Вследствие указанного перепада давлений осаженные в конусе 5 сборника 4 частицы эжектируемым газовым потоком по соединительной трубке 11 переносят в приемный бункер 12, где их осаживают и собирают. При этом через концевую часть 16 соединительной трубки 10 направляют вводимый в приемный бункер газовый поток с частицами по касательной к окружности внутренней цилиндрической поверхности приемного бункера 12 для придания газовому потоку вихревого движения и лучшего осаживания отделенных частиц. Нисходящий вихревой газовый поток гасится вихрегасителем 15, смонтированным на внутренней поверхности днища приемного бункера 12 и выполненным, например, в виде двух вертикально установленных плоских пластин. Очищенный от взвешенных частиц газовый поток выводят из приемного бункера 12 в атмосферу через фильтр 14 на съемной крышке 13 приемного бункера 12, обеспечивают тем самым финишную очистку газового потока от неосаженных взвешенных частиц.
При использовании предложенного способа отделения взвешенных в газе частиц от газового потока и заявленного устройства для его реализации в области нанесения полимерных порошковых покрытий после завершения одного технологического цикла нанесения покрытия приемный бункер 12 с массивом осаженных частиц порошковой краски может быть использован как питательная емкость для забора порошка в новом технологическом цикле по нанесению порошкового покрытия на окрашиваемое изделие.
Проведенные испытания одного из вариантов предложенного устройства, реализующего заявленный способ отделения взвешенных в газе частиц от потока газа, подтвердили эффективность работы устройства и достижение предусматриваемого способом технического результата и в том числе соответствие самым высоким потребительским требованиям.