ПРЯМОТОЧНЫЙ ЦИКЛОН
STRAIGHT-FLOW CYCLONE

Изобретение предназначено для очистки воздуха и газов от пыли и относится к области горнодобывающей, металлургической, машиностроительной, строительной и другим отраслям промышленности. Известены: прямоточный циклон (Справочник проектировщика по пыле- и газоулавливанию, А.А. Русанова. М.Ю, Энергия, 1975 г., глава «Прямоточные циклоны», стр.69) и прямоточный циклон по авторскому свидетельству СССР 1296230, кл. B04C 3/00, пр. 25.02.85 г. Известен прямоточный циклон по заявке №2001126902/12, 03.10.2001 г., принятый за прототип. Общий недостаток вышеперечисленных прямоточных циклонов - низкая эффективность улавливания пыли. По данным авторов прямоточного циклона-прототипа эффективность улавливания средних частиц (от 10 до 30 мкм) находится в пределах 75-78,7%, в то время как противоточный циклон НИИОГаза СДК - ЦН-33 (и СК ЦН-34) на пыли такой же дисперсности имеет степень улавливания 95-98% (Справочник проектировщика по вентиляции и кондиционированию воздуха. М., Стройиздат, 1978 г., стр.89, рис.4.9).
К недостаткам прямоточного циклона прототипа относятся: наличие дополнительных двух кожухов, промежуточного бункера, разделительной камеры, которые усиливают турбулентное перемешивание потока газа, снижающего эффективность пылеулавливания и повышающего гидравлическое сопротивление. В прямоточном циклоне поток газа из корпуса попадает в выходную трубу, не меняя своего направления, при этом частицы пыли уже на входе в выходную трубу расположены близко к ее стенке и могут быть вынесены из циклона. Большинство средних частиц не успевает подойти к стенке корпуса и уносится радиальным стоком в выходную трубу. Острая кромка на входе в выходную трубу способствует захвату пыли и увеличивает гидравлическое сопротивление. Выход выходной трубы большого диаметра через бункер уменьшает его емкость и затрудняет удаление пыли из него. С целью повышения производительности, эффективности пылеулавливания, снижения гидравлического сопротивления и забивания пылью предложен прямоточный циклон с двумя выходными трубами: верхней для удаления газа, очищенного от пыли, и нижней для удаления с очисткой рециркуляционного газа. На выходные трубы установлены входные коллекторы плавного входа вращающегося газа, обеспечивающие минимальное гидравлическое сопротивление, минимальный унос в них средних и мелких частиц пыли, и установлены внутренние конусы для прижима вращающегося, запыленного потока газа к стенкам корпуса циклона. Между выходными трубами установлен обтекатель, на котором формируются верхний, восходящий поток и нижний, нисходящий. Он же разделяет по высоте потоки друг от друга. Телескопическая вставка с коллектором и верхним внутренним конусом и обтекатель установлены на пружинах для вибрационного удаления пыли с их поверхности.
Прямоточный циклон фиг.1, фиг.2 состоит из корпуса 1 с входным патрубкам 2, улитки, выполненной по архимедовой спирали 3, перехода 4, выходной трубы 5, телескопической вставки 6 с верхним внутренним конусом 7, входным коллектором 8, тросом 9, пружиной 10, опорным диском 11, нижней выходной трубы-отвода 12 с нижним внутренним конусом 13, отделяющим корпус от бункера, с входным коллектором 14, обтекателя 15 с пружиной 16, диском 17, установленным на стойке 18, которая закреплена к выходной трубе-отводу пластинами 19, бункера 20 с затвором 21, коллектора чистого газа 22.
Принцип работы прямоточного циклона
Запыленный газ через входной патрубок поступает в улитку, где закручивается и через конусный кольцевой канал, образованный стенкой верхнего внутреннего конуса и наклонной стенкой корпуса, выталкивается на последнюю. Количество подаваемого в корпус циклона газа регулируется изменением сечения кольцевого конусного канала путем подъема или опускания через трос телескопической вставки и закрепленного на ней верхнего внутреннего конуса. Весь закрученный, запыленный газ оказывается на стенке и вблизи нее. Он удален от внутренней стенки телескопической выходной трубы на ширину кольцевого размера коллектора. Образуется переходная зона, через которую в центральную осевую зону циклона радиальным стоком с возрастающими окружными скоростями перемещается с очисткой от пыли газ. Восходящий, очищенный от пыли поток газа формируется на обтекателе, а плавный вход газа в телескопическую вставку выходной трубы с минимальными гидравлическими потерями обеспечивается входным коллектором. Очищенный газ из выходной трубы поступает в коллектор чистого газа. Обогащенный пылью газ в количестве 8-10% из верхней зоны циклона, вращаясь, через кольцевую щель между обтекателем и стенкой корпуса поступает в его нижнюю зону, откуда пыль через кольцевую щель между нижним внутренним конусом и стенкой корпуса циклона поступает в бункер, а очищенный центробежной силой рециркуляционный газ через входной коллектор с минимальными гидравлическими потерями поступает в нижнюю выходную трубу-отвод. Из бункера пыль удаляется через затвор. Телескопическая вставка верхней выходной трубы через трос и диск закреплена на пружине, которая установлена на коллекторе чистого газа. При движении вращающегося потока газа по кольцевому каналу он давит на стенку верхнего внутреннего конуса и через трос сжимает пружину, которая противодействует этому сжатию. Верхний конус совершает колебания и препятствует засорению конусного канала. Обтекатель также через стойку, диск и пружину установлен на нижней выходной трубе. За счет сжатия пружины от давления закрученного потока газа и ее распрямления обтекатель совершает колебания, и пыль с него ссыпается.
Отличительными особенностями (новизной) предложенного прямоточного циклона являются: наличие двух выходных труб с входными коллекторами и внутренними конусами, регулирование количества подаваемого в циклон на очистку газа подъемом и опусканием через трос телескопической вставки и закрепленного на ней верхнего внутреннего конуса, разделение обтекателем вращающегося в корпусе циклона потока газа на две части: восходящую и нисходящую. Вибрационное удаление оседающей пыли с верхнего конуса и обтекателя. Предложенный прямоточный циклон, за счет наличия двух выходных труб обеспечивает высокую, регулируемую по очищаемому от пыли газу производительность, повышенную степень улавливания пыли, пониженное гидравлическое сопротивление, вибрационное удаление пыли с его внутренних узлов и деталей.
Источники информации
1. Справочник проектировщика по пыле- и газоулавливанию, А.А. Русанова. М., Энергия, 1975 г., глава «Прямоточные циклоны», стр.69.
2. Авторское свидетельство СССР 1296230, кл. B04C 3/00, пр. 25.02.85 г.
3. Заявка №2001126902/12, 03.10.2001 г.