КОМПЛЕКТ ЛОПАТОК ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ТУМАНА И УДАЛЕНИЯ ПЫЛИ
SET OF BLADES FOR MIST TRAPPING AND DUST REMOVAL

Область техники
Настоящее изобретение относится к области техники для очищения газа и, в частности, представляет собой комплект лопаток для улавливания тумана и удаления пыли.
Уровень техники
В области очищения газа к устройствам, обычно применяемым, если необходимо отделить содержащиеся в газе мелкие частицы, например, пыль, капли тумана и т.п., относятся устройства для улавливания тумана с отражательными пластинами, решетчатые газожидкостные сепараторы, центробежные сепараторы, циклонные сепараторы и т.п. В технологиях обработки дымовых газов мокрым способом, таких как десульфурация известняково-гипсовым способом, десульфурация аммиачным способом и т.п., хорошие и плохие характеристики устройств для улавливания тумана оказывают огромное влияние на нормальную работу всей системы, и такие явления, как несоответствие содержания частиц в дымовых газах, выпускаемых в обычных технологиях обработки дымовых газов, норме и оседание гипса вокруг дымовых труб, вызваны низкой эффективностью устройств для улавливания тумана. По мере развития общества при применении в промышленности требования к сепараторным устройствам становятся все выше, и доходит до того, что нормы в отношении удаления частиц повышаются от микрометров до нанометров.
Суть изобретения
Техническая задача настоящего изобретения заключается в предоставлении комплекта лопаток для улавливания тумана и удаления пыли, характеризующегося высокой эффективностью разделения, чтобы преодолеть или исправить недостатки предшествующего уровня техники.
Чтобы решить вышеизложенную техническую задачу, техническое решение согласно настоящему изобретению следующее.
Комплект лопаток для улавливания тумана и удаления пыли содержит комплект лопаток и опорный элемент для закрепления лопаток; указанный комплект лопаток состоит из множества расположенных кольцом лопаток и отличается тем, что указанные лопатки представляют собой искривленные пластины; поперечное сечение указанных искривленных пластин представляет собой кривую линию с постепенно изменяющейся кривизной, характеризующуюся постепенным увеличением кривизны в направлении потока воздуха.
В основе вышеизложенного решения лежит то, что указанный комплект лопаток для улавливания тумана и удаления пыли может также быть выполненным согласно любому из следующих четырех решений.
Решение 1
Указанный опорный элемент содержит внешнюю раму и центральный элемент; комплект лопаток содержит длинные лопатки и короткие лопатки; указанные длинные лопатки внешним концом соединены с внешней рамой, а внутренним концом прикреплены к центральному элементу; указанные короткие лопатки установлены между соседними длинными лопатками, своим внешним концом прикреплены к указанной внешней раме, а внутренним концом не соединены с центральным элементом и расположены на определенном расстоянии от него. Поскольку конструкция из лопаток в центре комплекта лопаток для улавливания тумана и удаления пыли компактная, то сопротивление там больше, чем на внешних краях, что может привести к тому, что распределение потока воздуха будет неравномерным, а также увеличатся потери давления газа, то применение вышеизложенного конструктивного решения за счет сочетания длинных и коротких лопаток обеспечивает возможность регулирования распределения сопротивления в комплекте лопаток.
Между соседними длинными лопатками можно установить несколько коротких лопаток разной длины.
Решение 2
Указанный комплект лопаток содержит два ряда лопаток, верхний и нижний; внешний диаметр верхнего ряда лопаток больше, чем внешний диаметр нижнего ряда лопаток; лопатки верхнего ряда лопаток прикреплены к центральному кольцу; лопатки нижнего ряда лопаток прикреплены к цилиндрическому центральному элементу, при этом указанный центральный элемент выполнен соосным с центральным кольцом и центральный элемент в нижней части, на обращенной к потоку стороне снабжен конусом для направления потока, чтобы уменьшить потери давления. Предпочтительно, образующая указанного конуса для направления потока может представлять собой кривую линию с постепенно увеличивающейся кривизной, проходящую от вершины конуса для направления потока до границы основания.
Указанные лопатки верхнего ряда в области плавно изогнутых концов искривленных пластин продолжены прямыми пластинами, при этом указанные прямые пластины и искривленные пластины соединены с плавным переходом.
Решение 3
Указанный опорный элемент содержит центральный элемент; лопатки прикреплены к указанному центральному элементу; указанный центральный элемент внутри снабжен полостью для распределения промывочной воды; центральный элемент снабжен отверстием для впуска воды, выполненным в сообщении с полостью для распределения промывочной воды; указанная полость для распределения промывочной воды в области своей стенки в отношении каждой лопатки снабжена промывочным отверстием; полость для распределения промывочной воды внутри снабжена колесом для распределения промывочной воды; указанное колесо для распределения промывочной воды содержит центральное основание и несколько дугообразных заслонок, вертикально расположенных вокруг центрального основания; указанные дугообразные заслонки предназначены для закрывания промывочных отверстий, при этом между соседними дугообразными заслонками оставлены промежутки для выпуска воды; указанное центральное основание соединено с дугообразными заслонками посредством выполненных наклонными поверхностей; указанные наклонные поверхности внешними краями соединены с внутренними боковыми поверхностями дугообразных заслонок; наклонные поверхности внутренними краями соединены с центральным основанием; и каждая наклонная поверхность, соединенная с дугообразной заслонкой и центральным основанием, наклонена по часовой стрелке или наклонена против часовой стрелки; в центре полости для распределения промывочной воды центрального элемента предусмотрена центральная ось; центральное основание колеса для распределения промывочной воды установлено на указанной центральной оси для вращения вокруг оси; указанный центральный элемент в нижней части, на обращенной к потоку стороне снабжен конусом для направления потока.
Если комплект лопаток для улавливания тумана и удаления пыли необходимо промыть, то нужно лишь подать в отверстие для впуска воды центрального элемента воду; поток воды из промывочных отверстий в центральном элементе выбрасывается на лопатки для осуществления промывки; при ударе потока воды колесо для распределения промывочной воды вращается и периодически закрывает и открывает промывочные отверстия в стенке центрального элемента, что повышает давление воды на выходе, а также обеспечивает хорошую промывку и экономию воды.
Указанные лопатки в области плавно изогнутых концов искривленных пластин могут быть продолжены прямыми пластинами, при этом указанные прямые пластины и искривленные пластины соединены с плавным переходом.
Для обеспечения удобства установки колеса для распределения промывочной воды комплект лопаток для улавливания тумана и удаления пыли согласно этому решению может состоять из двух частей, верхней и нижней, выполненных с возможностью соединения, при этом указанный центральный элемент выполнен разъемным в месте полости для распределения промывочной воды и, соответственно, состоит из двух частей, верхней и нижней; к верхней части центрального элемента прочно прикреплено кольцо лопаток, к нижней части центрального элемента также прочно прикреплено кольцо лопаток, при этом прикрепленные к верхней части центрального элемента лопатки расположены в шахматном порядке, и после скрепления верхней и нижней частей центрального элемента два кольца лопаток образуют один ряд лопаток.
Решение 4
Указанный опорный элемент содержит центральное кольцо в виде цилиндра, выполненного сквозным вверху и внизу; лопатки по кругу прикреплены к указанному центральному кольцу, и центральное кольцо со стороны комплекта лопаток, обращенной к потоку, выступает на определенную длину относительно места отверстия для забора воздуха лопатками.
Комплект лопаток согласно этому решению предназначен для обработки вихревого потока газа; в устройстве для улавливания тумана указанный комплект лопаток для улавливания тумана и удаления пыли можно применять в сочетании с комплектами лопаток для улавливания тумана и удаления пыли согласно трем вышеизложенным решениям, при этом один или более из них устанавливают позади комплекта лопаток согласно другому решению, проходящий через передний комплект лопаток для улавливания тумана и удаления пыли поток воздуха образует вихревой поток, в результате чего он удаляется от центра элемента для направления потока устройства для улавливания тумана и проходит вблизи цилиндрической стенки элемента для направления потока; лопатки в заднем комплекте лопаток для улавливания тумана и удаления пыли также могут повышать эффективность разделения; в то же время комплект лопаток для улавливания тумана и удаления пыли в центре выполнен сквозным и может снижать потери давления потока воздуха.
В вышеизложенных решениях 1-3, чтобы уменьшить потери давления в центре комплекта лопаток и одновременно направлять газ на лопатки, в нижней части центрального элемента комплекта лопаток, то есть на обращенной к потоку воздуха стороне, можно установить конус для направления потока, при этом образующая указанного конуса для направления потока представляет собой кривую линию с постепенно увеличивающейся кривизной, проходящую от вершины конуса для направления потока до границы основания.
В вышеизложенных решениях 1-4 на внешних краях указанных лопаток также можно установить горизонтальные кривые монтажные планки, при этом расположенные в одной плоскости монтажные планки для лопаток образуют кольцевую конструкцию для удерживания последних неподвижными, повышают прочность установки лопаток, а также удобно привариваются.
Предпочтительно, кривая линия вышеуказанных лопаток и конуса для направления потока представляет собой эвольвенту после коррекции, уравнение кривой которой является следующим:
где ϕ - угол развертывания, r - радиус основной окружности, k - коэффициент коррекции.
Преимущества
Когда газ, содержащий маленькие капли тумана или мелкие частицы пыли, проходит через комплект лопаток для улавливания тумана и удаления пыли, то ввиду отличительных особенностей газа от капель тумана и частиц пыли в отношении массы обеспечивается отделение газа от жидкости или пыли под действием силы инерции; в частности кривая линия с постепенно изменяющейся кривизной за счет улавливания посредством поверхностей лопаток с постепенно изменяющейся кривизной обеспечивает удаление капель жидкости или пыли под действием непрерывно изменяющихся силы инерции и силы тяги, при этом эффективность удаления высокая, а также в сочетании с применением промывочного устройства можно значительно повысить эффективность работы.
Описание прилагаемых графических материалов
Фиг. 1 - трехмерное схематическое изображение конструкции комплекта лопаток для улавливания тумана и удаления пыли согласно решению 1;
фиг. 2 - схематическое изображение снизу конструкции комплекта лопаток для улавливания тумана и удаления пыли согласно решению 1;
фиг. 3 - схематическое изображение сверху конструкции комплекта лопаток для улавливания тумана и удаления пыли согласно решению 1;
фиг. 4 - схематическое изображение конструкции элемента 1 сборки;
фиг. 5 - схематическое изображение конструкции элемента 2 сборки;
фиг. 6 - схематическое изображение конструкции элемента 3 сборки;
фиг. 7 - схематическое изображение конструкции элемента 4 сборки;
фиг. 8 - общее схематическое изображение конструкции комплекта лопаток для улавливания тумана и удаления пыли согласно решению 2;
фиг. 9 - схематическое изображение снизу конструкции по фиг. 8;
фиг. 10 - схематическое изображение сверху конструкции по фиг. 8;
фиг. 11 - трехмерное схематическое изображение конструкции согласно решению 2;
фиг. 12 - трехмерное схематическое изображение 1 конструкции комплекта лопаток для улавливания тумана и удаления пыли в варианте осуществления 1 согласно решению 3;
фиг. 13 - трехмерное схематическое изображение 2 конструкции комплекта лопаток для улавливания тумана и удаления пыли в варианте осуществления 1 согласно решению 3;
фиг. 14 - схематическое изображение в разрезе конструкции в варианте осуществления 1 согласно решению 3;
фиг. 15 - трехмерное схематическое изображение конструкции комплекта лопаток для улавливания тумана и удаления пыли в варианте осуществления 2 согласно решению 3;
фиг. 16 - схематическое изображение конструкции узла 1 в варианте осуществления 2 согласно решению 3;
фиг. 17 - схематическое изображение 1 конструкции узла 2 в варианте осуществления 2 согласно решению 3;
фиг. 18 - схематическое изображение 2 конструкции узла 2 в варианте осуществления 2 согласно решению 3;
фиг. 19 - схематическое изображение в разрезе конструкции в варианте осуществления 2 согласно решению 3;
фиг. 20 - схематическое изображение 1 конструкции варианта осуществления 1 колеса для распределения промывочной воды;
фиг. 21 - схематическое изображение 2 конструкции варианта осуществления 1 колеса для распределения промывочной воды;
фиг. 22 - схематическое изображение 3 конструкции варианта осуществления 1 колеса для распределения промывочной воды;
фиг. 23 - схематическое изображение конструкции варианта осуществления 2 колеса для распределения промывочной воды;
фиг. 24 - схематическое изображение конструкции согласно решению 4;
фиг. 25 - схематическое изображение 1 конструкции лопатки;
фиг. 26 - схематическое изображение 2 конструкции лопатки.
Конкретные способы осуществления
Для объяснения технического решения согласно настоящему изобретению и решаемой им технической задачи ниже настоящее изобретение представлено более подробно со ссылками на прилагаемые графические материалы и конкретные варианты осуществления.
Комплект лопаток для улавливания тумана и удаления пыли содержит множество расположенных кольцом лопаток и опорный элемент для закрепления лопаток, при этом указанные лопатки представляют собой искривленные пластины; поперечное сечение указанных искривленных пластин представляет собой кривую линию с постепенно изменяющейся кривизной, характеризующуюся постепенным увеличением кривизны в направлении потока воздуха, как показано на фиг. 25 и 26.
Решение 1
Как показано на фиг. 1 и фиг. 2, указанный опорный элемент содержит внешнюю раму 101 и центральный элемент 104; комплект лопаток содержит длинные лопатки 102 и короткие лопатки 103; указанные длинные лопатки 102 внешним концом соединены с внешней рамой 101, а внутренним концом прикреплены к центральному элементу 104; между соседними длинными лопатками 102 установлены три короткие лопатки 102 разной длины, которые своим внешним концом прикреплены к указанной внешней раме 101, а внутренним концом обращены к центральному элементу 104, но с центральным элементом 104 не соединены. Для обеспечения прочности установки лопаток можно дополнительно установить фиксирующее усилительное кольцо 105, как показано на фиг. 3, при этом каждая лопатка средней частью прикреплена к указанному фиксирующему усилительному кольцу 105.
Если имеет место совмещение площадей покрытия между соседними лопатками в комплекте лопаток, то с целью удобного производства путем литьевого формования опорный элемент может быть разделен на несколько выполненных с возможностью соединения составных частей, при этом лопатки с совмещенными областями прикрепляются к разным составным частям опорного элемента и после отдельной обработки эти элементы сборки снова соединяются друг с другом. Как показано на фиг. 4-8, комплект лопаток согласно этому решению может быть получен путем соединения четырех элементов сборки, при этом указанный элемент 1 сборки состоит из элемента 101-1 в виде внешней рамы и первых коротких лопаток 103-1, которые внешним концом закреплены на нем; элемент 2 сборки состоит из элемента 101-2 в виде внешней рамы и вторых коротких лопаток 103-2, которые внешним концом закреплены на нем; элемент 3 сборки состоит из центрального элемента 104-1 и одной части длинных лопаток 102-1, которые внутренним концом (хвостовиком) закреплены на нем; и элемент 4 сборки состоит из центрального элемента 104-2 и остальной части длинных лопаток 102-2, которые внутренним концом (хвостовиком) закреплены на нем. Во время сборки четыре элемента сборки устанавливают последовательно, при этом лопатки после расположения в шахматном порядке достаточно просто зафиксировать.
Решение 2
Как показано на фиг. 8-11, указанный комплект лопаток содержит два ряда лопаток, верхний и нижний; внешний диаметр верхнего ряда лопаток больше, чем внешний диаметр нижнего ряда лопаток; лопатки 201 верхнего ряда лопаток прикреплены к центральному кольцу 204; лопатки 202 нижнего ряда лопаток прикреплены к цилиндрическому центральному элементу 203, при этом указанный центральный элемент 203 выполнен соосным с центральным кольцом 204 и центральный элемент 203 в нижней части, на обращенной к потоку стороне снабжен конусом 205 для направления потока.
В качестве указанного конуса 205 для направления потока можно применять прямой конус или кривой конус; при применении кривого конуса его образующая может представлять собой кривую линию с постепенно увеличивающейся кривизной в направлении потока воздуха (снизу-вверх), как можно понять из фиг. 18 и 19 в решении 3.
По сравнению с прямыми пластинами у искривленных пластин газовое сопротивление больше, поэтому если указанные лопатки 202 нижнего ряда представляют собой искривленные пластины, то лопатки 201 верхнего ряда представляют собой сочетание искривленных пластин и прямых пластин, при этом плавно изогнутые концы искривленных пластин продолжены прямыми пластинами для соответствующего уменьшения сопротивления, при этом указанные прямые пластины и искривленные пластины соединены с плавным переходом, как показано на фиг. 26.
Решение 3
Вариант осуществления 1
Как показано на фиг. 12-14, указанный опорный элемент содержит центральный элемент 302; лопатки 301 прикреплены к указанному центральному элементу 302; указанный центральный элемент 302 внутри снабжен полостью 303 для распределения промывочной воды; центральный элемент 302 в верхней части снабжен отверстием для впуска воды, выполненным в сообщении с полостью для распределения промывочной воды, при этом указанное отверстие для впуска воды снабжено резьбовой трубкой для соединения с трубкой для впуска воды. Указанная полость 303 для распределения промывочной воды внутри снабжена колесом для распределения промывочной воды; центральный элемент 302 в направлении окружности стенки полости 303 для распределения промывочной воды в отношении каждой лопатки снабжен промывочным отверстием 309, как можно понять из фиг. 17 в случае варианта осуществления 2.
Как показано на фиг. 20-22, указанное колесо для распределения промывочной воды содержит центральное основание 307 и несколько дугообразных заслонок 306, вертикально расположенных вокруг центрального основания 307; указанные дугообразные заслонки 306 предназначены для закрывания промывочных отверстий, при этом между соседними дугообразными заслонками 306 оставлены промежутки для выпуска воды; указанное центральное основание 307 и дугообразные заслонки 306 соединены друг с другом посредством выполненных наклонными поверхностей 305, обращенных к отверстию для впуска воды; указанные наклонные поверхности 305 проходят по спирали вниз; наклонные поверхности внешними краями соединены с внутренними боковыми поверхностями дугообразных заслонок 306; наклонные поверхности внутренними краями соединены с центральным основанием 307, и обе наклонные поверхности 305 наклонены по часовой стрелке или наклонены против часовой стрелки. В центре полости для распределения промывочной воды центрального элемента 302 предусмотрена центральная ось 304; центральное основание 307 колеса для распределения промывочной воды установлено на указанной центральной оси 304 для вращения вокруг оси. На фиг. 23 представлен другой вариант осуществления колеса для распределения промывочной воды.
В процессе использования, когда поток воды под определенным давлением из отверстия для впуска воды попадает в полость 303 для распределения промывочной воды центрального основания и ударяет в наклонные поверхности 305 колеса для распределения промывочной воды, колесо для распределения промывочной воды вращается под действием как подъемной силы воды, так и силы удара; установка дугообразных заслонок 306 увеличивает давление воды на выходе из промывочных отверстий и обеспечивает периодическое закрывание или открывание каждого промывочного отверстия, что дает хорошие результаты промывки и экономию воду. На практике, когда дугообразные заслонки 306 закрывают половину промывочных отверстий, может экономиться приблизительно 50% объема промывочной воды, а когда они закрывают 2/3 промывочных отверстий, может экономиться приблизительно 65% промывочной воды.
Указанные лопатки 301 представляют собой сочетание искривленных пластин и прямых пластин, при этом плавно изогнутые концы искривленных пластин продолжены прямыми пластинами, при этом прямые пластины и искривленные пластины соединены с плавным переходом.
Вариант осуществления 2
Этот вариант в основном схож с вариантом осуществления 1, при этом, как показано на фиг. 15, отверстие для впуска воды на центральном элементе 302 может быть выполнено смещенным от центра для обеспечения концентрированного удара впускаемой воды о наклонные поверхности 305 колеса для распределения промывочной воды. В то же время для обеспечения достаточной площади контакта впускаемой воды с наклонными поверхностями 305 колеса для распределения промывочной воды на конце отверстия для впуска воды, из которого выходит вода, можно выполнить расширенное отверстие 310, при этом расширенное отверстие 310 расширяется только по направлению наружу к наклонным поверхностям 305, и образуется расширенное отверстие в виде раструба с поперечным сечением овальной формы; диаметр в направлении малой оси указанного овала совпадает с диаметром колеса для распределения промывочной воды, а место, обращенное к колесу для распределения промывочной воды, не расширяется, как показано на фиг. 16. Указанный центральный элемент 302 в нижней части, на обращенной к потоку стороне снабжен конусом для направления потока, при этом указанный конус для направления потока также может представлять собой кривой конус с постепенно увеличивающейся кривизной.
Для обеспечения удобства установки комплекта лопаток каждая лопатка внешним краем соединена с горизонтальной кривой монтажной планкой 308, при этом посредством удерживающих монтажных планок 308 можно обеспечить прочную установку комплекта лопаток на периферийных элементах и одновременно путем сварки можно обеспечить усиленное соединение.
Согласно этому решению комплект лопаток для улавливания тумана и удаления пыли состоит из двух частей, верхней и нижней, выполненных с возможностью соединения, при этом указанный центральный элемент 302 выполнен разъемным в месте полости для распределения промывочной воды и, соответственно, состоит из двух частей, верхней и нижней; к верхней части центрального элемента 302 прочно прикреплено кольцо лопаток, к нижней части центрального элемента также прочно прикреплено кольцо лопаток, при этом прикрепленные к верхней части центрального элемента лопатки расположены в шахматном порядке, и после скрепления верхней и нижней частей центрального элемента 302 два кольца лопаток образуют один ряд.
Решение 4
Как показано на фиг. 24, указанный опорный элемент содержит центральное кольцо 402 в виде цилиндра, выполненного сквозным вверху и внизу, все лопатки 401 по кругу прикреплены к указанному центральному кольцу 402, и центральное кольцо 402 со стороны комплекта лопаток, обращенной к потоку (нижняя часть лопаток), выступает на определенную длину относительно места отверстия для забора воздуха лопатками.
В устройстве для улавливания тумана один или более комплектов лопаток согласно этому решению с целью применения можно установить позади любого комплекта лопаток согласно другому решению.
В каждом указанном выше решении лопатки плотно расположены в центральной области, и для исключения слишком большого сопротивления в центральной области комплекта лопаток лопатки можно выполнить широкими снаружи и узкими внутри или уменьшить лопатки в области хвостовика рядом с центром.
Кривая линия, имеющая отношение к поперечному сечению искривленных пластин указанных лопаток и образующей конуса для направления потока, может быть соответствующим отрезком в виде любой линии, например, закрученной линии, спирали (логарифмической спирали, золотой спирали, гиперболической спирали), эвольвенты и эволюты, эпициклоиды (кардиоиды), вьющейся линии, циссоиды, цепной линии, проходящей розой линии, эпитрохоиды, проходящей улиткой линии и т.п., применимым после коррекции. Предпочтительным решением является следующая эвольвента после коррекции, уравнение кривой которой является следующим:
где ϕ - угол развертывания, r - радиус основной окружности, k - коэффициент коррекции.
Выше были показаны и описаны основные принципы и основные особенности настоящего изобретения, а также преимущества настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники должно быть понятным то, что настоящее изобретение не ограничивается вышеизложенными вариантами осуществления и что представленное в вышеизложенных вариантах осуществления и описании предназначено исключительно для описания принципов настоящего изобретения, поэтому без отклонения от идеи и объема настоящего изобретения в настоящее изобретение также можно внести изменения и модификации, при этом объем правовой защиты настоящего изобретения определяется посредством прилагаемой формулы изобретения, описания и их эквивалентов.