ГАЗООЧИСТИТЕЛЬ
SCRUBBER

Изобретение относится к очистке газов мокрым способом от пыли, паров жидкости, химических примесей и может быть использовано в металлургической, химической, энергетической и других отраслях промышленности.
Известен гаситель энергии потока газов - автомобильный глушитель, содержащий корпус, внутри которого установлены перфорированная труба и расширительные камеры. Расширительные камеры разделены перегородкой, в которой выполнены мелкие отверстия. Перфорированная труба переходит в диффузор, соединенный с третьей расширительной камерой, которая через патрубок связана с атмосферой (см. Руководство по материальной части и эксплуатации колесного бронетранспортера БТР-60ПБ. М.: Воениздат, 1967, ст.131-132, рис.76)
Недостатком этого гасителя энергии потока газа является высокое гидравлическое сопротивление, вследствие чего при малых расходах газа гашения энергии газа не происходит.
Известен глушитель-нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, включающий секцию подавления шумов и нейтрализации выхлопных газов, ограниченную с двух сторон фланцами с входным и выходным патрубками, содержащую корпус в виде цилиндра, в котором размещен каталитический реактор с газопроницаемыми стенками, заполненный каталитическим веществом, и элементы для завихрения и направления потока выхлопных газов, причем отверстие выходного патрубка расположено на оси цилиндрического корпуса, каталитический реактор выполнен в виде диска диаметром, равным диаметру корпуса, и установлен посреди корпуса перпендикулярно его оси, по обеим сторонам каталитического реактора симметрично относительно него установлены элементы для завихрения и направления потока газов, выполненные в виде конуса и двух усеченных конусов, размещенных вдоль оси корпуса глушителя последовательно от отверстий патрубков таким образом, что вершины конусов направлены в сторону отверстий патрубков и соосны с ним, а вершина каждого последующего усеченного конуса входит в основание предыдущего с зазором в виде кольцевого канала (SU, №2007591, приоритет 15.02.94).
Известное устройство позволяет снижать скорость, уровень пульсаций и кинетическую энергию потока, поступающего на входной патрубок.
Недостатком известного устройства является недостаточное снижение скорости и кинетической энергии потока газа и конструктивная сложность устройства.
Наиболее близким к заявляемому техническим решением по достигаемому результату является устройство мокрой очистки газа (SU, №1318264, приоритет 26.11.85). Устройство включает корпус с поддоном, частично заполненный жидкостью, входной и выходной патрубки для газа, мешалку, снабженную шатуном, и фильтроэлемент. Фильтроэлемент выполнен в виде стакана, жестко закрепленного в корпусе. В стакане соосно с ним установлена винтовая направляющая, на которой размещен с возможностью возвратно-поступательного движения по ней шарнир с крыльчаткой. Причем крыльчатка связана посредством шатуна с мешалкой, а лопасти крыльчатки касаются внутренней поверхности стакана. Дополнительная ступень очистки в виде стакана, оснащенного устройством для регенерации его внутренней поверхности, позволяет производить очистку от мелкодисперсных фракций пыли.
Недостатком предложенного устройства является низкая степень очистки при значительных скоростях входных потоков, а именно скорости входного потока, близкой скорости звука.
Задачей настоящего изобретения является создание газоочистителя для эффективной работы при входных скоростях, близких к скорости звука.
Достигаемый технический результат заявляемого технического решения заключается в повышении степени очистки потока газа за счет полного погашения кинетической энергии (скоростной напор) и уменьшении скорости входящего потока газа.
Указанный технический результат достигается тем, что газоочиститель содержит герметичный корпус с входным и выходным патрубком, разделенный герметичной перегородкой на входную и выходную камеры. Входной патрубок расположен на стенке входной камеры и тангенциально по отношению к ней. Выходная камера частично заполнена жидкостью и выходной патрубок расположен на стенке выходной камеры выше уровня жидкости и перпендикулярно стенке выходной камеры. Внутри герметичного корпуса последовательно расположены и герметично соединены между собой первое и второе сопло Лаваля, которые закреплены в отверстии герметичной перегородки. Ось первого сопла Лаваля не совпадает с осью входного патрубка. Выход второго сопла Лаваля погружен в жидкость выходной камеры.
В частном случае герметичный корпус газоочистителя выполнен цилиндрическим.
В частном случае входной диаметр первого сопла Лаваля газоочистителя меньше входного диаметра второго сопла Лаваля.
Конструктивные особенности заявляемого технического решения позволили сформировать направленный поток газа с постепенным замедлением скорости потока и погашением его кинетической энергии, в результате при вхождении газового потока в жидкую среду не происходит удара и отражения потока в обратном направлении, вспенивания жидкой среды. Благодаря этому при прохождении газового потока через жидкую среду на малой скорости происходит полная очистка его от примесей.
В дальнейшем предложенное техническое решение поясняется примером конкретного выполнения и прилагаемым чертежом, на котором приведен газоочиститель в разрезе.
Газоочиститель содержит герметичный корпус 1 с входным патрубком 2 и выходным патрубком 3. В примере, приведенном на чертеже, герметичный корпус 1 выполнен в виде цилиндра, торцы которого закрыты. Внутри герметичный корпус 1 разделен герметичной перегородкой 4 на входную камеру 5 и выходную камеру 6. Входной патрубок 2 расположен на стенке входной камеры 5 и тангенциально по отношению к ней, то есть ось входного патрубка 2 параллельна касательной к цилиндрической поверхности герметичного корпуса 1. Выходная камера 6 в нижней своей части заполнена жидкостью, в данном примере такой жидкостью является, например, минеральное вакуумное масло. На стенке выходной камеры 6 выше уровня жидкости, в ее верхней части, расположен выходной патрубок 3. Выходной патрубок 3 располагается перпендикулярно стенке выходной камеры, в нашем случае ось выходного патрубка 3 располагается вдоль радиуса цилиндрической поверхности герметичного корпуса 1. Внутри герметичного корпуса 1 последовательно на одной оси расположены первое сопло 7 Лаваля и второе сопло 8 Лаваля. Оба сопла Лаваля герметично соединены между собой таким образом, что выход первого сопла 7 Лаваля является входом второго сопла 8 Лаваля. Внутри герметичного корпуса 1 оба сопла Лаваля закреплены в отверстии герметичной перегородки 4. Выход второго сопла 8 Лаваля погружен в масло, которой заполнена нижняя часть выходной камеры 6. Как видно из чертежа, ось первого сопла 7 Лаваля не совпадает с осью входного патрубка 2.
Рассмотрим пример работы устройства, когда оно установлено на выходе вакуумной печи перед вакуумным насосом. Устройство работает следующим образом.
Поток газов (на чертеже показан стрелкой), возникший в вакуумной печи (на чертеже не показана) вследствие разложения или испарения пластификатора, через входной патрубок 2 попадает внутрь герметичного корпуса 1 во входную камеру 5. Входной патрубок 2 расположен на стенке входной камеры 5 тангенциально (на чертеже видно, что входное отверстие имеет овальную форму) и ниже уровня входного отверстия первого сопла 7 Лаваля. Такое расположение позволяет, с одной стороны, при попадании потока газа из узкого патрубка 2 в широкое пространство входной камеры 5 расширяться, теряя часть кинетической энергии, скорость потока газа уменьшается и наиболее крупные частицы пластификатора осаждаются на герметичную перегородку 4. С другой стороны, позволяет организовать направленный поток газа к входному отверстию первого сопла 7 Лаваля. При прохождении потоком газа первого сопла 7 Лаваля потенциальная энергия газа возрастает, возникает избыточное давление и поток газа проходит во второе сопло 8 Лаваля. Второе сопло 8 Лаваля имеет на выходе значительное расширение. Диаметр выходного отверстия второго сопла 8 Лаваля таков, что между стенкой выходной камеры 6 и стенкой второго сопла 8 Лаваля остается только зазор для прохождения газа внутрь выходной камеры 6. Поток газа на выходе второго сопла 8 Лаваля значительно расширяется, и его энергия теряется еще больше. Поскольку выходное отверстие второго сопла 8 Лаваля погружено в масло, то в верхнем слое масла происходит окончательное и полное гашение энергии потока газа. Как показали экспериментальные установки, заявляемое устройство способно на выходе в 50-60 раз снизить скорость потока газа.
Проходя через слой масла, поток газа с низкой кинетической энергией и небольшой скоростью эффективно очищается от нежелательных частиц, и через выходной патрубок 3 в вакуумный насос попадет абсолютно чистый поток газа без продуктов деструкции и испарений пластификаторов.
Вследствие того, что герметичный корпус 1 разделен герметичной перегородкой 4 на две независимые полости - входную камеру 5 и выходную камеру 6, гашение энергии потока газа во входной камере 5 не влияет на ход гашения энергии потока газа в выходной камере 6.
Выполнение входного отверстия второго сопла 8 Лаваля большего диаметра, чем входное отверстие первого сопла 7 Лаваля позволяет плавно уменьшать кинетическую энергию и плавно снижать скорость потока газа, что предотвращает образование ударной волны, которая приводит к вспениванию масла и снижению степени очистки потока газа при прохождении его через верхний слой масла.
Заявляемое техническое решение просто в изготовлении и эффективно решает поставленную задачу и может быть использовано в различных областях промышленности.