ВИХРЕВОЙ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ С АКУСТИЧЕСКИМ РАСПЫЛЕНИЕМ ЖИДКОСТИ
VORTEX DUST COLLECTOR WITH ACOUSTIC LIQUID SPRAYING

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 RU №2325941, кл. В04С 3/06, содержащий корпус, осевой ввод запыленного газа с завихрителем и обтекателем и отбойной шайбой, а также размещенные в верхней части корпуса осевой патрубок для вывода очищенного газа и периферийный ввод вторичного потока с завихрителем, корпус выполнен цилиндрическим, а отбойная шайба конической, при этом эжекционный насадок образует со стенкой ввода кольцевой канал, образованный коническими поверхностями соответственно осевого ввода и эжекционного насадка, при этом плоскость среза эжекционного насадка расположена выше плоскости среза конической отбойной шайбы.
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность пылеулавливания за счет того, что сухое пылеулавливание не способствует коагуляции мелкодисперсных частиц.
Технический результат - повышение эффективности пылеулавливания.
Это достигается тем, что в вихревом пылеуловителе, содержащим корпус, осевой ввод запыленного газа с завихрителем и эжекционным насадком, обтекателем и отбойной шайбой, а также размещенные в верхней части корпуса осевой патрубок для вывода очищенного газа и периферийный ввод вторичного потока с завихрителем, корпус выполнен цилиндрическим, а отбойная шайба конической, при этом эжекционный насадок образует со стенкой ввода кольцевой канал, образованный коническими поверхностями соответственно осевого ввода и эжекционного насадка, при этом плоскость среза эжекционного насадка расположена выше плоскости среза конической отбойной шайбы, в нижнем патрубке осевого ввода запыленного газа с завихрителем, обтекателем и отбойной шайбой, а также в верхнем патрубке периферийного ввода вторичного потока с завихрителем установлены акустические форсунки для подачи орошающей жидкости, каждая из которых содержит корпус со шнеком, соосно расположенным в нижней части корпуса, и расположенный в верхней части корпуса, штуцер с цилиндрическим отверстием для подвода жидкости, соединенным с диффузором, осесимметричным корпусу и штуцеру, шнек запрессован в корпус с образованием конической камеры, расположенной над шнеком, соосно диффузору, и соединенной с ним последовательно, причем шнек выполнен сплошным, а внешняя поверхность шнека представляет собой две последовательно соединенные поверхности, одна их которых представляет собой, по крайней мере, однозаходную винтовую канавку с правой или левой нарезкой, и расположена внутри корпуса, а вторая поверхность выполнена гладкой в виде тела вращения, осесимметрично соединенного с распылительным диском, расположенным перпендикулярно оси корпуса, и выступает за торцевую поверхность нижней части корпуса, причем в качестве линии, образующей эту поверхность может быть как прямая линия, так и кривая линия n-го порядка, при этом поверхность распылительного диска, выступающая за торцевую поверхность нижней части корпуса, выполнена отогнутой в сторону нижней части корпуса, и имеет на периферийной части радиальные вырезы, чередующиеся с сплошной частью поверхности распылительного диска, а соосно и осесимметрично корпусу, посредством перфорированной шайбы, к внутренней поверхности штуцера с цилиндрическим отверстием, закреплена трубка для подвода воздуха в диффузор, на конце которой установлены, по крайней мере, три дроссельных трубки.
На фиг.  1 представлен вихревой пылеуловитель, общий вид, на фиг.  2 - акустическая форсунка.
Вихревой пылеуловитель (фиг.  1) содержит цилиндрический корпус 1 с бункером 2, осевой ввод 3 с завихрителем 4, обтекателем 5. отбойной шайбой 6 и эжекционным насадком 7, ввод 8 вторичного потока с завихрителем 9, осевок патрубок 10 для вывода очищенного газа.
Эжекционный насадок образует со стенкой ввода 3 кольцевой канал 7, сообщающийся с полостью корпуса под отбойной шайбой 6, которая может быть выполнена тарельчатой, конической или плоской (на чертеже не показано), а кольцевой канал 7 эжекционного насадка может быть образован цилиндрическими или коническими поверхностями соответственно осевого ввода 3 и эжекционного насадка 7, при этом плоскость среза эжекционного насадка может быть ниже плоскости среза конической шайбы.
В нижнем патрубке 3 осевого ввода запыленного газа с завихрителем, обтекателем и отбойной шайбой, а также в верхнем патрубке 8 периферийного ввода вторичного потока с завихрителем установлены акустические форсунки (фиг. 2) для подачи орошающей жидкости.
Акустическая форсунка содержит корпус 11 со шнеком 17, соосно расположенным в нижней части корпуса, и расположенный в верхней части корпуса, штуцер 12 с цилиндрическим отверстием 13 для подвода жидкости, соединенным с диффузором 14, осесимметричным корпусу 11 и штуцеру 12. Для герметичного соединения корпуса 11 со штуцером 12 предусмотрена уплотняющая прокладка 15. Шнек 17 запрессован в корпус с образованием конической камеры 16, расположенной над шнеком 17, соосно диффузору 14, которая соединена с ним последовательно. Шнек 17 выполнен сплошным, причем внешняя поверхность шнека 17 представляет собой две последовательно соединенные поверхности, одна их которых представляет собой, по крайней мере, однозаходную винтовую канавку 18 с правой или левой нарезкой, и расположена внутри корпуса 11, а вторая поверхность 20 выполнена гладкой в виде тела вращения, осесимметрично соединенного с распылительным диском 21, расположенным перпендикулярно оси корпуса, и выступает за торцевую поверхность нижней части корпуса, причем в качестве линии, образующей эту поверхность может быть как прямая линия, так и кривая линия n-го порядка, например сферическая, эллиптическая, параболическая и др. (на чертеже не показано). Шнек 17 в этом случае может фиксироваться в корпусе дополнительно посредством винтов 19. Шнек 17 форсунки выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.
Поверхность распылительного диска 21, выступающая за торцевую поверхность нижней части корпуса 11, выполнена отогнутой в сторону нижней части корпуса, и имеет на периферийной части радиальные вырезы (на чертеже не показаны), чередующиеся с сплошной частью поверхности распылительного диска 21.
Распылительный диск 21 смещен по оси форсунки вниз от гладкой поверхности тела вращения 20 шнека 17, соединенного с винтовой поверхностью 18 шнека на величину h, зависящую от вязкости распыляемой жидкости, и соединен со шнеком 17 посредством стержня 22, осесимметрично расположенного шнеку 17.
Соосно и осесимметрично корпусу 11, посредством перфорированной шайбы 24, к внутренней поверхности штуцера 12 с цилиндрическим отверстием 13, закреплена трубка 23 для подвода воздуха в диффузор 14, на конце которой установлены, по крайней мере, три дроссельных трубки 25.
Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.
Жидкость подается по цилиндрическому отверстию 13 в диффузор 14, а из него в коническую камеру 16, из которой под давлением поступает в винтовую внешнюю полость шнека 17. Вращающийся поток жидкости во внешней винтовой полости шнека образует вихревое движение, при этом происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет турбулизации потока на выходе, и мелкодисперсный вращающийся поток выходит из форсунки с широким вращающимся факелом распыляющейся жидкости (раствора), и встречает на своем пути поверхность распылительного диска 21, у которой на периферийной части, отогнутой в сторону нижней части корпуса, выполнены радиальные вырезы, чередующиеся с сплошной частью поверхности распылительного диска 21, что позволяет увеличить поверхность распыливания жидкости с одновременным дополнительным дроблением капель жидкости.
Возможен вариант, когда внутри корпуса 11 форсунки, в части расположения конической камеры 16, над шнеком 17, размещен генератор акустических колебаний в виде звукового генератора, образованного резонатором Гельмгольца. Резонатор Гельмгольца выполнен в виде по крайней мере одной сферической полости 26, расположенной в стенке корпуса 11, которая через калиброванные отверстия 27 соединена с конической камерой 16.
Резонатор Гельмгольца выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет количества и диаметра калиброванных отверстий 27, соответствующих заданной частоте акустических колебаний.
Распиливающий агент, например воздух, подается через дроссельные трубки 25 в диффузор 14, затем в последовательно соединенную с ним коническую камеру 16, где встречает на своем пути звуковой генератор, выполненный в виде сферической полости 26 с калиброванными отверстиями 27. В результате прохождения звукового генератора распыливающим агентом (например воздухом), в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора Гельмгольца. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора жидкости, подаваемого в цилиндрическое отверстие 13.
Вихревой пылеуловитель работает следующим образом.
Пылегазовый поток входит через ввод 8 и, закручиваясь лопаточным завихрителем 9, двигается вниз в корпусе 1. Навстречу ему снизу через осевой ввод 3 подается первичный запыленный газ, который закручивается аксиально-лопаточным завихрителем 4 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 3. Частицы пыли, обладающие большей инерцией, отделяются от потока при его повороте у отбойной шайбы 6 и через зазор между ней и стенками корпуса 1 вылетают в бункер 2. В бункере 2 создается разрежение благодаря эжекционной насадке 7, установленной в осевом вводе 3 вплотную к завихрителю 4. Отсасываемый эжектором поток, который может содержать самые мелкие частицы пыли, особенно с малым удельным весом и размером менее 10 мкм, (легкие твердые частицы), поступает сразу на лопатки завихрителя 4, причем на максимальном радиусе, что обеспечивает максимальную их закрутку и вывод с периферии газовой струи во вторичный поток и затем опять в бункер 2. 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.
Таким образом, выполнение корпуса аппарата цилиндрическим и наличие эжектора, установленного в осевом газопроводе, позволяет обеспечить высокую эффективность отделения мелких частиц с малым удельным весом и может быть использовано для пылеочистки в различных отраслях промышленности. Предлагаемое устройство надежно в работе и эксплуатации за счет упрощения конструкции эжектора.