Агрегат Злочевского для выделения и фракционирования примесей из аэрогидропотока (варианты)
ZLOCHEVSKY'S UNIT FOR SEPARATION AND FRACTIONATION OF IMPURITIES FROM AERO-HYDRAULIC FLOW (OPTIONS)

Изобретения относятся к области разделения аэродисперсных продуктов на фракции по совокупности физико-механических свойств с одновременной очисткой воздуха и могут быть использованы перерабатывающими предприятиями.
Известно устройство пневмофракционирования дисперсных материалов и очистки технологического воздуха, предназначенное для очистки газовых потоков и фракционирования примесей, содержащее входной тангенциальный патрубок, связанный с осесимметричным конусным корпусом, снабженным винтовой поверхностью с образованием винтовых объемов внутренней поверхностью корпуса и винтовой поверхностью, выхлопную трубу с регулируемой установкой нижнего торца, герметичную обечайку, в которой помещен конусный корпус. При этом винтовая поверхность расположена между внутренней стенкой конусного корпуса и стенкой выхлопной трубы. Боковая и торцевая поверхности конусного корпуса выполнены с перфорацией. Кроме того, соосно с конусным корпусом в его нижней части расположена другая винтовая поверхность, регулируемая по форме, высоте и диаметру, которая может быть установлена на перфорированной трубе для дополнительной очистки воздуха. Транспортирование аэродисперсного потока осуществляется как минимум через три зоны дифференцированного пневмофракционирования дисперсных материалов, очистки и вывода технологического воздуха путем регулируемого ускорения аэросмеси в зонах, сформированных в винтовых объемах, образованных участками конусного корпуса с винтовой поверхностью и поверхностью выхлопной трубы, обеспечивающих необходимую скорость прохождения по зонам, и посредством регулирования установки нижнего торца выхлопной трубы в нижней зоне управляемого разворота аэросмеси для выделения тонкой фракции через боковую и торцевую поверхности корпуса с выводом очищенного воздушного потока в выхлопную трубу с организацией процесса рециркуляции в нижней зоне и выхлопной трубе (патент RU 2511120, МПК В07В 7/08 (2006.01)).
Данное устройство не обеспечивает повышения производительности из-за того, что транспортирование аэродисперсного потока с примесями как минимум через три зоны с одновременной сепарацией при повышенных расходных характеристиках не представляется возможным. Это вызвано тем, что при транспортировании потока возникают его перетоки, что нарушает процесс сепарации.
Наиболее близким к предлагаемым изобретениям по техническим признакам и достигаемому результату (прототипом) является аэровинтовой циклон-сепаратор, предназначенный для разделения аэродисперсных продуктов на фракции по совокупности физико-механических свойств с одновременной очисткой воздуха, содержащий конфузорный винтовой элемент с изменяемым диаметром, шагом и количеством заходов, расположенный между внутренней стенкой наружного осесимметричного конусного корпуса и стенкой выхлопной трубы, входной тангенциальный патрубок, связанный с наружным конусным корпусом, подвижный винтовой элементе изменяемой конической поверхностью, установленный в начале выхлопной трубы, выводной подвижный элемент с изменяемой конической поверхностью, установленный в нижней части наружного конусного корпуса в конце выхлопной трубы. Конфузорный винтовой элемент выполнен в виде винтовой поверхности. Боковая поверхность наружного конусного корпуса выполнена с перфорацией и оборудована герметичными выводными каналами для отбора и вывода фракций (патент RU 2442662, МПК В04С 5/103 (2006.01)).
В качестве недостатков описанного устройства можно отметить, что эксплуатация данного устройства приводит
к повышенным энергозатратам вследствие значительного сопротивления винтовых элементов и отложения на них пылевых частиц, что снижает эффективность выделения примесей и их фракционирования.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретений, заключается в создании агрегатов с повышенной эффективностью выделения примесей из аэрогидропотока и их фракционирования при снижении энергозатрат.
По первому варианту решение названной технической проблемы достигается тем, что в агрегате для выделения и фракционирования примесей из аэрогидропотока, содержащем конфузорный винтовой элемент с изменяемым диаметром, шагом и количеством заходов, расположенный между внутренней стенкой наружного осесимметричного конусного корпуса и стенкой выхлопной трубы, входной тангенциальный патрубок, связанный с наружным конусным корпусом, выводной подвижный элемент, установленный в нижней части наружного конусного корпуса, при этом боковая поверхность наружного конусного корпуса оборудована герметичными выводными каналами для отбора и вывода фракций примесей, согласно изобретению конфузорный винтовой элемент выполнен в виде кольцевой конфузорной камеры, образованной конусным корпусом и внутренним конусом, со спиралями и телами вращения, например дисками, установленными с фиксированным расположением, вращением и формой в изменяемом объеме камеры. При этом кольцевая камера выполнена с возможностью соединения внутренним конусом с выхлопной трубой в его начале или в конце по ходу движения в конфузорной камере аэрогидропотока. Выводной подвижный элемент, выполненный в виде тела вращения, например, диска, с изменяемым размером, вращением, формой и проницаемостью, установлен ниже кольцевой конфузорной камеры напротив герметичного выводного канала.
По второму варианту решение названной технической проблемы достигается тем, что в агрегате для выделения и фракционирования примесей из аэрогидропотока, содержащем конфузорный винтовой элемент с изменяемым диаметром, шагом и количеством заходов, расположенный между внутренней стенкой наружного осесимметричного конусного корпуса и стенкой выхлопной трубы, входной тангенциальный патрубок, связанный с наружным конусным корпусом, выводной подвижный элемент, установленный в нижней части наружного конусного корпуса, при этом боковая поверхность наружного конусного корпуса оборудована герметичными выводными каналами для отбора и вывода фракций примесей, согласно изобретению конфузорный винтовой элемент выполнен в виде кольцевой конфузорной камеры, образованной перфорированным внешним и внутренним конусами, со спиралями и телами вращения, например, дисками, установленными с фиксированным расположением, вращением и формой в изменяемом объеме камеры, вставленной в наружный конусный корпус. При этом кольцевая конфузорная камера вставлена в наружный конусный корпус с возможностью соединения внутренним конусом с выхлопной трубой в его начале или в конце по ходу движения в конфузорной камере аэрогидропотока, а введенным перфорированным внешним конусом с регулируемой перфорацией образован с наружным конусным корпусом кольцевой спиральный канал с изменяемой толщиной и длиной. Выводной подвижный элемент, выполненный в виде тела вращения, например, диска, с изменяемыми размером, вращением, формой и проницаемостью, установлен ниже кольцевой конфузорной камеры напротив герметичного выводного канала.
Повышенная эффективность выделения и фракционирования примесей из аэрогидропотока при снижении энергозатрат обусловлены по обоим вариантам наличием конфузорной камеры с регулируемым объемом и конусностью. При этом расположение тел вращения между спиралями интенсифицирует процесс выделения примесей и их фракционирование. Наличие выводного подвижного элемента в виде тела вращения, например, диска, ниже кольцевой конфузорной камеры обеспечивает дополнительное выделение примесей.
Предлагаемые изобретения поясняются чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид агрегата Злочевского для выделения и фракционирования примесей из аэрогидропотока по первому варианту выполнения; на фиг. 2 - общий вид агрегата Злочевского для выделения и фракционирования примесей из аэрогидропотока по второму варианту выполнения.
Кроме того, на чертеже дополнительно обозначено следующее:
- горизонтальной линией с точкой и стрелкой, обращенной справа налево, показано направление входа аэрогидропотока в агрегат;
- вертикальными линиями со стрелками, обращенными снизу вверх, показано направление вывода аэрогидропотока из выхлопной трубы;
- круговыми сплошными линиями со стрелками показано направление движения аэрогидропотока с примесями в кольцевой конфузорной камере;
- сплошной спиралевидной линией показано направление движения аэрогидропотока с частицами, которые не сумели пройти в герметичные выводные каналы в боковой поверхности конусного корпуса и продолжили движение по стенке конусного корпуса вниз, вращаясь относительно оси;
- изогнутыми линиями со стрелками показаны направления вывода фракций примесей в герметичные выводные каналы в боковой поверхности конусного корпуса;
- вертикальными сплошными линиями со стрелками, обращенными сверху вниз, показан выход аэрогидропотока из агрегата;
- пунктирными линиями вдоль оси показан вихревой аэрогидропоток.
По первому варианту агрегат Злочевского для выделения и фракционирования примесей из аэрогидропотока содержит конфузорный винтовой элемент с изменяемым диаметром, шагом и количеством заходов, расположенный между внутренней стенкой осесимметричного конусного корпуса и стенкой выхлопной трубы и выполненный в виде кольцевой конфузорной камеры, образованной конусным корпусом и внутренним конусом, со спиралями и телами вращения, например дисками, установленными с фиксированным расположением, вращением и формой в изменяемом объеме. При этом кольцевая конфузорная камера выполнена с возможностью соединения внутренним конусом с выхлопной трубой в его начале или в конце по ходу движения в конфузорной камере аэрогидропотока. С конусным корпусом связан входной тангенциальный патрубок. Боковая поверхность конусного корпуса оборудована герметичными выводными каналами для отбора и вывода фракций примесей. В нижней части конусного корпуса ниже кольцевой конфузорной камеры напротив герметичного выводного канала установлен выводной подвижный элемент, выполненный в виде тела вращения, например, диска с изменяемыми размером, вращением, формой и проницаемостью.
По второму варианту агрегат Злочевского для выделения и фракционирования примесей из аэрогидропотока содержит конфузорный винтовой элемент с изменяемым диаметром, шагом и количеством заходов, расположенный между внутренней стенкой осесимметричного конусного корпуса и стенкой выхлопной трубы и выполненный в виде кольцевой конфузорной камеры, образованной перфорированным внешним и внутренним конусами со спиралями и телами вращения, например, дисками, установленными с фиксированным расположением, вращением и формой в изменяемом объеме камеры, вставленной в конусный корпус. При этом кольцевая конфузорная камера вставлена в конусный корпус с возможностью соединения внутренним конусом с выхлопной трубой в его начале или в конце по ходу движения в конфузорной камере аэрогидропотока. С наружным конусным корпусом связан входной тангенциальный патрубок. Боковая поверхность конусного корпуса оборудована герметичными выводными каналами для отбора и вывода фракций примесей. Введенным в агрегат перфорированным внешним конусом с регулируемой перфорацией образован с конусным корпусом кольцевой спиральный канал с изменяемой толщиной и длиной. В нижней части конусного корпуса ниже кольцевой конфузорной камеры напротив герметичного выводного канала установлен выводной подвижный элемент, выполненный в виде тела вращения, например, диска, с изменяемыми размером, вращением, формой и проницаемостью.
Пример выполнения агрегата Злочевского для выделения и фракционирования примесей из аэрогидропотока по первому варианту.
Агрегат Злочевского для выделения и фракционирования примесей из аэрогидропотока содержит входной тангенциальный патрубок 1, связанный с осесимметричным конусным корпусом 2 и конфузорным винтовым элементом с изменяемым диаметром, шагом и количеством заходов, выполненным в виде кольцевой конфузорной камеры, расположенной между внутренней стенкой конусного корпуса 2 и стенкой выхлопной трубы 3. Кольцевая конфузорная камера образована конусным корпусом 2 и внутренним конусом 4 и снабжена спиралями 5 и телами вращения, например, дисками 6, установленными с фиксированным расположением, вращением и формой в изменяемом объеме камеры. При этом кольцевая конфузорная камера выполнена с возможностью соединения внутренним конусом 4 с выхлопной трубой 3 в его начале или в конце по ходу движения в конфузорной камере аэрогидропотока, Внутренний конус 4 может быть закреплен на выхлопной трубе 3 как нижним, так и верхним отверстием по ходу движения аэрогидропотока в камере. Диски 6 расположены между спиралями 5 и связаны с электродвигателем 7. Боковая поверхность конусного корпуса 2 выполнена с изменяемой перфорацией, регулируемой шибером 8, и оборудована герметичными выводными каналами 9 и 10 для отбора и вывода фракций примесей из аэрогидропотока. В конусном корпусе 2 ниже кольцевой конфузорной камеры напротив герметичного выводного канала 10 перед выходным отверстием конусного корпуса 2 установлен выводной подвижный элемент в виде тела вращения, например, диска 11, с изменяемыми размером, формой, проницаемостью и вращением посредством электродвигателя 12.
По первому варианту агрегат Злочевского для выделения и фракционирования примесей из аэрогидропотока работает следующим образом. Аэрогидропоток с примесями входит во входной тангенциальный патрубок 1 и далее - в кольцевую конфузорную камеру. Движение аэрогидропотока в кольцевой конфузорной камере осуществляется между спиралями 5 посредством перепада давления и ее сужения. При этом возникает центробежная сила, которая избирательно воздействует на примеси по комплексу физико-механических свойств и выводит их через перфорацию наружного конусного корпуса 2 и герметичные выводные каналы 9. Установленные в кольцевой конфузорной камере диски 6 делят аэрогидропоток на части в зависимости от их расположения, что создает условия устойчивого движения примесей по винтовым линиям спиралей 5. Вращающиеся диски 6 в зависимости от оборотов и формы усиливают центробежный эффект, воздействующий на частицы, и выбрасывают их непосредственно в герметичные выводные каналы 9. В процессе движения аэрогидропотока наиболее мелкие примеси могут не успеть подойти к перфорации наружного конусного корпуса 2 и выводятся в выхлопную трубу 3. Аэрогидропоток с частицами, которые не сумели пройти в герметичные выводные каналы 9, продолжают движение по стенке наружного конусного корпуса 2 вниз, вращаясь относительно оси по спирали. Подойдя к диску 11, аэрогидропоток меняет движение на вихревое по оси вверх, и далее выводится в выхлопную трубу 3. В зависимости от свойств частиц аэрогидропотока и характеристик диска 11 часть частиц поступает в герметичный выводной канал 10, часть аэрогидропотока с более тяжелыми примесями уходит под диск 11 и на выход из агрегата.
Пример выполнения агрегата Злочевского для выделения и фракционирования примесей из аэрогидропотока по второму варианту.
Агрегат Злочевского для выделения и фракционирования примесей из аэрогидропотока содержит входной тангенциальный патрубок 1, связанный с конфузорным винтовым элементом с изменяемым диаметром, шагом и количеством заходов, выполненным в виде кольцевой конфузорной камеры, расположенной между внутренней стенкой осесимметричного конусного корпуса 2 и стенкой выхлопной трубы 3. Кольцевая конфузорная камера вставлена в конусный корпус 2 с возможностью соединения внутренним конусом 4 с выхлопной трубой 3 в его начале или в конце по ходу движения в конфузорной камере аэрогидропотока и образована перфорированным внешним конусом 13 с регулируемой шибером 8 перфорацией и внутренним конусом 4. Перфорированным внешним конусом 13 образован с конусным корпусом 2 кольцевой спиральный канал с изменяемой толщиной и длиной. Внутренний конус 4 может быть закреплен на выхлопной трубе 3 как нижним, так и верхним отверстием по ходу движения аэрогидропотока в камере. Кольцевая конфузорная камера снабжена спиралями 5 и телами вращения, например, дисками 6, установленными с фиксированным расположением, вращением и формой в изменяемом объеме камеры. Диски 6 расположены между спиралями 5 и связаны с электродвигателем 7. Боковая поверхность конусного корпуса 2 выполнена с изменяемой перфорацией и оборудована герметичными выводными каналами 9 и 10 для отбора и вывода фракций примесей из аэрогидропотока. В конусном корпусе 2 ниже кольцевой конфузорной камеры напротив герметичного выводного канала 10 перед выходным отверстием конусного корпуса 2 установлен выводной подвижный элемент в виде тела вращения, например, диска 11 с изменяемыми размером, формой, проницаемостью и вращением посредством электродвигателя 12.
По второму варианту агрегат Злочевского для выделения и фракционирования примесей из аэрогидропотока работает следующим образом. Аэрогидропоток с примесями входит во входной тангенциальный патрубок 1 и далее - в кольцевую осесимметричную конфузорную камеру. Движение аэрогидропотока в кольцевой конфузорной камере осуществляется между спиралями 5 посредством перепада давления и ее сужения. Частицы выбрасываются через перфорацию внешнего конуса 13, которая может устанавливаться с различным живым сечением и регулироваться шибером 8. Далее движение частиц и аэрогидропотока осуществляется в кольцевом спиральном канале, образованным перфорированным внешним конусом 13 и стенкой конусного корпуса 2. Увеличение окружной скорости в образованном кольцевом спиральном канале посредством вращающихся, дисков 6 приводит к увеличению центробежной силы, которая обеспечивает увеличение прижатия примесей к стенке конусного корпуса 2 и приводит к ускоренному движению аэрогидропотока в кольцевом спиральном канале, регулируемом по длине и толщине. Движение аэрогидропотока в кольцевом спиральном канале обеспечивает его устойчивый подвод к диску 11 с оставшимися частицами, разнящимися по комплексу физико-механических свойств, и как более легкой фракцией осуществляется ее максимальный вывод в герметичный выводной канал 10. В процессе движения аэрогидропотока наиболее мелкие примеси могут не успеть подойти к перфорации конусного корпуса 2 и выводятся в выхлопную трубу 3. Аэрогидропоток с частицами, которые не сумели пройти в герметичные выводные каналы 9, продолжают движение по стенке наружного конусного корпуса 2 вниз, вращаясь относительно оси по спирали. Подойдя к диску 11, аэрогидропоток меняет движение на вихревое по оси вверх, и далее выводится в выхлопную трубу 3. В зависимости от свойств частиц аэрогидропотока и характеристики диска 11 часть частиц поступает в герметичный выводной канал 10, часть аэрогидропотока с более тяжелыми частицами уходит под диск 11 и на выход из агрегата.
Таким образом, предлагаемый агрегат для выделения и фракционирования примесей из аэрогидропотока обеспечивает повышение эффективности выделения и фракционирования примесей из аэрогидропотока при снижении энергозатрат.