Фильтр-циклон
CYCLONE FILTER

Изобретение относится к технике очистки запыленных газов и может быть использовано в химической, пищевой и металлургической промышленности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является циклон- фильтр, включающий вертикальный цилиндрический корпус  с коническим днищем, снабженным штуцером  для удаления пыли, вращающуюся выхлопную трубу, представляющую собой фильтрующий элемент, изготовленный из пористой металлокерамики, и штуцер для отвода очищенного газа, закрепленное в подшипниковом узле  ветряное колесо, штуцер  для подачи в аппарат запыленного газового потока, расположенный тангенциально к корпусу, крышку  с соединительным штуцером [Патент РФ № 2150988, С1, МКИ 7 В 01D 50/00, В 04 С 9/00. Циклон-фильтр для очистки запыленных газов / А.П. Зотов, Ю.В. Красовицкий, В.И. Ряжских, Е.А. Шипилова. - Опубл. 20.06.2000, Бюл. № 17]. Особенностью фильтра  является совмещенный эффект центробежного поля и фильтрования.
Недостатком прототипа является ограниченное значение тангенциальной составляющей скорости входного потока, приводящие к низкой эффективности регенерации фильтровального элемента.
Техническая задача изобретения заключается в повышении эффективности работы фильтра-циклона, в частности регенерации поверхности фильтрующего элемента.
Техническая задача решается тем, что в предлагаемом фильтре-циклоне, включающем вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем, снабженным штуцером  для удаления пыли, штуцер для подачи в аппарат запыленного газового потока, расположенный тангенциально к корпусу, крышку с соединительным штуцером, выхлопную трубу, одновременно выполняющую функции фильтра и штуцера для отвода очищенного газа, новым является то, что выхлопная труба представляет  собой сборную конструкцию, частично изготовленную из пористого материала в форме фильтровального элемента, который концентрично помещен внутрь неподвижно установленной в корпусе обечайки в виде эллиптического цилиндра с зазором S, величина которого зависит от требуемой степени очистки фильтрующей поверхности.
Технический результат заключается в повышении эффективности работы фильтра- циклона, в частности регенерации поверхности фильтрующего элемента.
На фиг. 1 представлен общий вид фильтра- циклона, на фиг. 2 показана крыльчатка ветряного колеса (разрез по А-А), на фиг. 3 – схема взаимного расположения фильтровального элемента и обечайки (разрез по В-В).
Фильтр - циклон включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с коническим днищем 2, снабженным штуцером 3 для удаления пыли, вращающуюся выхлопную трубу, представляющую собой фильтрующий элемент 4, изготовленный из пористого материала, например металлокерамика, керамика, металлические и полимерные сетки и т.п.,  штуцер для отвода очищенного газа 8,  штуцер 5 для подачи в аппарат запыленного газового потока, расположенный тангенциально к корпусу, крышку 11. На выхлопной трубе закреплено ветряное колесо 6.  Для уменьшения потерь на трение и поддержания ветряного колеса служит подшипник 7, жестко посаженный на выхлопной трубе. Внутри  корпуса аппарата с помощью соединительных косынок 9 неподвижно присоединена обечайка в виде эллиптического цилиндра 10, расположенная концентрически с фильтровальным элементом. Между обечайкой 10 по малой оси эллиптического сечения и фильтровальным элементом 4 существует зазор S, величина которого зависит от требуемой степени очистки фильтрующей поверхности. Величина зазора подбирается из следующих соображений. Чем больше слой осадка на фильтрующей поверхности, тем выше эффективность улавливания частиц, но и больше гидравлическое сопротивление. При незначительном слое осадка, степень очистки низкая, как и гидравлическое сопротивление.  Экспериментально или по расчету подбирается величина зазора, которая при непрерывной регенерации фильтрующей поверхности обеспечивала сохранение на поверхности слоя осадка, при котором сохранялась высокая степень очистки при умеренном гидравлическом сопротивлении.
Фильтр - циклон работает следующим образом.
Пылегазовый поток по штуцеру 5, установленному тангенциально к корпусу 1 фильтра-циклона, попадает внутрь аппарата и за счет своей удельной механической энергии приводит во вращение ветряное колесо 6. Запыленный газовый поток проходит по окружности вокруг обечайки 10 и движется спирально вниз, обеспечивая отделение крупных частиц дисперсной фазы от дисперсионной среды (газа), и одновременно, поступая внутрь обечайки, фильтруется через пористую боковую поверхность и нижний торец выхлопной трубы 4. Вращение фильтровальной трубы 4 в месте с ветряным колесом способствует созданию в зазоре S достаточно большой интермиттирующей движущей силы, которая обеспечивает непрерывную регенерацию фильтрующей поверхности и увеличение осевой составляющей скорости частиц пыли, которая направляет частицы пыли в бункер, что повышает эффективность работы фильтра - циклон. Кроме того наличие уменьшенного зазора между корпусом и обечайкой по большой оси эллиптической поверхности способствует увеличению тангенциальной составляющей скорости и следовательно общей эффективности очистки.
Предложенный вариант фильтра- циклона обеспечивает:
- непрерывную регенерацию фильтрующей поверхности выхлопной трубы;
- повышение эффективности процесса разделения пылегазовых систем за счет увеличения тангенциальной и осевой составляющей скорости частиц пыли;
- компактность аппарата в результате использования рабочего объема для центробежной очистки  и фильтрования запыленного газа;
- простоту в изготовлении и надежность в работе.