ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ И ВЫХОДНОЕ УСТРОЙСТВО ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЯ
DUST ARRESTER AND OUTPUT DEVICE OF DUST ARRESTER

Группа изобретений относится к устройствам для отделения дисперсных частиц от газов или паров с использованием гравитационных инерционных или центробежных сил изменением направления потока.
Наиболее часто пылеуловители с использованием инерционных сил выполняются с использованием циклона.
В циклонных пылеуловителях дисперсные частицы летят под действием сил инерции и, встречая препятствия, например стенки циклонов, теряют энергию и под действием сил гравитации собираются в пылесборники. Такие пылеуловители неплохо улавливают крупные дисперсные частицы, но мелкая пыль, имеющая небольшую массу, как правило, увлекается выходящим потоком газа.
В патенте DE 247339, опубл. 20.05.1912 описана конструкция пылеуловителя с тангенциальным, относительно внутренней поверхности корпуса пылеуловителя, вводом загрязненного газа, выходное устройство очищенного газа выполнено в виде нескольких цилиндров с уменьшающимися диаметрами, которые формируют кольцевые каналы для входа очищенного газа, который поднимается вверх и выходит из пылеуловителя. Такое устройство достаточно эффективно для улавливания не только крупных дисперсных частиц, но и мелких фракций небольшой массы.
Известно устройство пылеуловителя по заявке на изобретение ЕР 0231931, опубл. 12.08.1987 с тангенциальным вводом загрязненного газа, спиральной направляющей, направляющей поток очищаемого газа вниз, и выходным устройством, выполненным в виде нескольких цилиндров с уменьшающимися диаметрами, которые формируют кольцевые каналы для входа очищенного газа.
Данное устройство также эффективно для улавливания не только крупных дисперсных частиц, но и мелких фракций небольшой массы, однако, как и предыдущее, не может обеспечить улавливание легких частиц, легко планирующих в потоке газа.
Известно устройство по патенту на полезную модель RU 89988, опубл. 27.12.2009, которое является ближайшим аналогом. Пылеуловитель содержит корпус, в верхней цилиндрической части которого тангенциально к внутренней поверхности корпуса установлено щелевое сопло для ввода загрязненного газа. Нижняя часть корпуса выполнена в виде усеченного конуса, обращенного вершиной вниз, к нижней части корпуса присоединен бункер для сбора пыли. Выходной воздуховод очищенного газа расположен внутри корпуса соосно его вертикальной оси и выполнен в виде нескольких цилиндров с уменьшающимися диаметрами, которые формируют кольцевые каналы для входа очищенного газа.
Кроме того, за упомянутым щелевым соплом для ввода загрязненного газа на внутренней поверхности цилиндрической части корпуса выполнены карманы, ближайшая, в направлении входящего потока газа, стенка каждого из карманов выполнена в виде уступа.
Данная конструкция достаточно эффективна, но и она не может обеспечить улавливание легких частиц, которые легко планируют в потоке газа.
Таким образом, создание конструкции, в которой эффективно улавливалась крупнодисперсная и мелкодисперсная фракции пыли, в том числе легкие частицы пыли, является непростой и актуальной задачей.
В предлагаемом изобретении решается задача повышения эффективности улавливания фракции легких, легко планирующих частиц пыли, с одновременным улавливанием крупнодисперсных и мелкодисперсных частиц.
Заявляемый пылеуловитель содержит корпус, в верхней цилиндрической части которого выполнено входное устройство, содержащее щелевое сопло для ввода загрязненного газа, установленное тангенциально к внутренней поверхности корпуса. Нижняя часть корпуса выполнена в виде усеченного конуса, обращенного вершиной вниз; под входным устройством, внутри корпуса, соосно его вертикальной оси, расположено выходное устройство очищенного газа. Корпус выходного устройства выполнен конусным, с вершиной, направленной вниз, и включает камеру сбора очищенного газа и входы очищенного газа в упомянутую камеру, выполненные в виде множества кольцевых каналов, расположенных последовательно по образующей конусного корпуса. В верхней части выходного устройства расположено устройство отвода очищенного газа, включающее затвор, выполненный с возможностью регулировки прохода очищенного газа между камерой сбора очищенного газа и устройством отвода очищенного газа, при этом диск затвора содержит проходные отверстия, сообщающие объем камеры сбора очищенного газа с устройством отвода очищенного газа. Между корпусом выходного устройства очищенного газа и корпусом пылеуловителя установлена конусная обечайка. К нижней части корпуса пылеуловителя присоединен бункер для сбора пыли.
Входной поток загрязненного газа поступает через щелевое сопло, направленное тангенциально, по касательной к внутренней стенке корпуса. Благодаря такой конструкции, поток запыленного газа все время располагается у внутренней стенки корпуса, совершая спиралевидное движение, опускаясь вниз корпуса.
Во время движения загрязненного потока газа крупные и мелкодисперсные частицы загрязнений трутся о стенки корпуса, теряют механическую энергию и оседают вниз, собираясь в бункере для сбора пыли. Движущийся у стенок пылевой поток отделен от входов выходного устройства очищенного газа конусной обечайкой. Она разделяет пространство внутри корпуса на центральную часть и пространство у стенок корпуса. У стенок корпуса оседает пыль, а из центральной части происходит выход очищенного газа. При этом скорость движения газового потока в этой зоне невелика, так как воздух, поднимаясь вверх, попадает в пространство между внутренней поверхностью обечайки и выходным воздуховодом, которое шире. Восходящий поток играет роль своеобразной преграды, воздушного фильтра, замедляющего скорость мелкодисперсных частиц, что способствует их осаждению.
Выходное устройство, содержащее конический корпус с множеством кольцевых каналов и камеру внутри корпуса, выполняет не только функцию отвода воздуха, но и функцию селекции легких, легко планирующих частиц пыли от чистого газа. Это происходит за счет расположения множества кольцевых каналов, которые обеспечивают малую скорость потоков в каналах и за счет перемены направления этих потоков. Даная конструкция уже применялась. Однако в предлагаемой конструкции пылеуловителя достигается новый эффект за счет конструкции затвора, выполненного с возможностью регулировки прохода очищенного газа между камерой сбора очищенного газа и устройством отвода очищенного газа. Данный затвор позволяет регулировать скорость потока очищенного газа путем регулировки зазора между диском затвора и седлом затвора. Но основной эффект достигается за счет того, что в диске затвора выполнены проходные отверстия. Это позволяет обеспечить забор очищенного газа по всему верхнему объему камеры сбора очищенного газа и, кроме того, обеспечить плавный, ламинарный восходящий поток газа в камере. Все эти свойства, обеспечивающие ламинарные потоки газа с небольшой скоростью во всем объеме выходного устройства, позволяют отделять и улавливать легкие частицы, легко планирующие в потоке газа.
Данное изобретение обеспечивает достижение цели изобретения всей совокупностью приведенных признаков. Новым и неочевидным в данной конструкции является применение новой конструкции затвора в выходном устройстве очищенного газа.
В частном случае выполнения пылеуловителя во входном устройстве за упомянутым щелевым соплом для ввода загрязненного газа на внутренней поверхности цилиндрической части корпуса выполнены карманы, ближайшая, в направлении входящего потока газа, стенка каждого из карманов выполнена в виде уступа. За каждым уступом возникает зона пониженного давления, поэтому плоский основной вертикальный поток, согласно эффекту Коанда, отклоняется к стенке корпуса, как бы "прилипает" к нему. За каждым уступом, в зоне пониженного давления, возникает вихревой циркуляционный поток. Благодаря такой конструкции, поток запыленного газа эффективнее тормозится и ближе располагается у внутренней стенки корпуса, совершая спиралевидное движение, опускаясь вниз корпуса.
Помимо этого, множество кольцевых каналов в корпусе выходного устройства могут быть образованы посредством множества цилиндрических колец, при этом диаметр каждого кольца, расположенного ниже по объему корпуса, меньше, чем верхнего.
Кроме того, затвор может быть выполнен с возможностью прохода очищенного газа через регулируемый зазор между диском затвора и седлом затвора и через проходные отверстия диска.
Для более тонкой регулировки скорости выходного потока газа проходные отверстия диска затвора могут быть выполнены регулируемыми по размеру проходного отверстия. Это позволяет повысить эффективность улавливания легких фракций пыли.
В частном случае проходные отверстия диска затвора распределены примерно равномерно по площади диска, что позволяет добиться ламинарности потока.
Другим объектом изобретения, которое может использоваться в других конструкциях циклонных пылеуловителей, является выходное устройство.
Выходное устройство очищенного газа циклонного пылеуловителя содержит корпус, выполненный конусным, с вершиной, направленной вниз. Устройство включает камеру сбора очищенного газа и входы очищенного газа в упомянутую камеру, выполненные в виде множества кольцевых каналов, расположенных последовательно по образующей конусного корпуса. В верхней части выходного устройства расположено устройство отвода очищенного газа, включающее затвор, выполненный с возможностью регулировки прохода очищенного газа между камерой сбора и устройством отвода очищенного газа, при этом диск затвора содержит проходные отверстия, сообщающие объем камеры сбора очищенного газа с устройством отвода очищенного газа.
Выходное устройство данной конструкции может обеспечить в циклонных устройствах других типов эффективный забор очищенного газа с малой скоростью движения, что препятствует прохождению мелкодисперсной и легкой, планирующей пыли на выход пылеуловителя.
В частности, множество кольцевых каналов могут быть образованы посредством множества цилиндрических колец, при этом диаметр каждого кольца, расположенного ниже по объему корпуса, меньше, чем верхнего.
Кроме того, затвор может быть выполнен с возможностью прохода очищенного газа через регулируемый зазор между диском затвора и седлом затвора и через проходные отверстия диска.
При этом проходные отверстия диска затвора могут быть выполнены регулируемыми по размеру проходного отверстия.
Помимо этого, проходные отверстия диска затвора могут быть распределены примерно равномерно по площади диска.
Изобретение поясняется чертежами.
На Фиг. 1 приведен разрез пылеуловителя.
На Фиг. 2 показано сечение А-А верхней части корпуса.
На Фиг. 3 показан разрез В-В выходного устройства очищенного газа пылеуловителя.
На Фиг. 4 приведен вертикальный разрез выходного устройства очищенного газа пылеуловителя.
На Фиг. 5 приведено вертикальное сечение клапана выходного устройства в двух положениях a) и b).
На Фиг. 6 показан вид снизу на диск клапана.
На Фиг. 7 - Фиг. 9 показана конструкция клапана с отверстиями, регулируемыми по размеру отверстия, при этом на Фиг. 7 - сечение клапана, на Фиг. 8 - поворотные диски клапана на видах снизу и на Фиг. 9 - диски клапана в сборе.
На Фиг. 10 показана схема воздушных потоков пылеуловителя.
Пылеуловитель (Фиг. 1 - Фиг. 3) содержит корпус 1, в верхней цилиндрической части которого выполнено входное устройство 2. Входное устройство 2 включает щелевое сопло 4 для ввода загрязненного газа, установленное тангенциально к внутренней поверхности корпуса 1. На внутренней поверхности цилиндрической части корпуса 1 выполнены карманы 5 (Фиг. 2), ближайшая, в направлении входящего потока газа, стенка каждого из карманов 5 выполнена в виде уступа 6. Нижняя часть корпуса 1 выполнена в виде усеченного конуса, обращенного вершиной вниз. К нижней части корпуса 1 присоединен бункер 14 для сбора пыли. Корпус выходного устройства 3 очищенного газа выполнен конусным, с вершиной, направленной вниз, и включает камеру 7 сбора очищенного газа (Фиг. 4) и входы очищенного газа в камеру 7, выполненные в корпусе устройства 3 в виде множества кольцевых каналов 8. Множество кольцевых каналов 8 в корпусе выходного устройства 3 (Фиг. 1, Фиг. 3 и Фиг. 4) образованы посредством множества цилиндрических колец 15, при этом диаметр каждого кольца 15, расположенного ниже по объему корпуса, меньше, чем верхнего. Кольца закреплены между собой посредством вставок 16 (показаны только на Фиг. 3). Между выходным устройством 3 очищенного газа и внутренней стенкой корпуса 1 пылеуловителя установлена конусная обечайка 13 (фиг. 1).
В верхней части выходного устройства 3 расположено устройство 10 отвода очищенного газа, включающее затвор 9, выполненный с возможностью регулировки прохода 22 очищенного газа между камерой 7 сбора очищенного газа и устройством 10 отвода очищенного газа (Фиг. 4, Фиг. 5). Затвор 9 включает диск 11 и седло затвора 21. Диск 11 затвора 9 (Фиг. 6) содержит проходные отверстия 12, примерно равномерно распределенные по площади диска 11, предназначенные наряду с зазором 22 для прохода очищенного воздуха из камеры 7 в устройство 10 отвода очищенного газа.
Проходные отверстия 12 диска затвора 9 могут быть выполнены регулируемыми по размеру проходного отверстия, как это показано на Фиг. 7 - Фиг. 9. Затвор 9 (Фиг. 7) может быть выполнен в виде двух дисков 17 и 18, установленных соосно относительно друг друга с возможностью поворота. Механизм поворота может быть выполнен в воде поворотных штанг, или поворот дисков может осуществляться с помощью рычагов (на фигурах не показаны). Верхний диск 17 (Фиг. 8 a)) и нижний диск 18 (Фиг. 8 b)) могут содержать прорези 19 и 20 соответственно. При повороте дисков вокруг оси на угол (угол а) (Фиг. 9) может выставляться различный размер проходного отверстия 12. Прорези 19 и 20 в дисках 17 и 18 могут быть выполнены другой формы.
Для регулировки размера отверстий, в частности, может использоваться лепестковый механизм.
Пылеуловитель работает следующим образом. Загрязненный газ подается через щелевое сопло 4 внутрь корпуса 1 с помощью нагнетающего вентилятора. Поток газа закручивается внутри верхней части корпуса 1 в спираль, при этом в зоне уступов 6 создается разряжение. Вихревые потоки в карманах 5 способствуют снижению скорости пылевых частичек, которые по образующим карманов 5, а затем по стенке нижней части 3 корпуса 1 падают в бункер 14. За счет расширения объема в нижней части корпуса 1 поток газа снижает свою скорость, и мелкодисперсная пыль также осаждается в бункер 14. Загрязнения, в основном, попадают в бункер по промежутку между корпусом 1 и обечайкой 13 (Фиг. 10). Однако легкая пыль может быть взвешена по всему объему. Для того чтобы только очищенный газ, в основном, попадал в камеру 7 сбора очищенного газа и выполнено множество кольцевых каналов 8, расположенных последовательно по образующей конусного корпуса выходного устройства 3 очищенного газа. Множество каналов 8 позволяют установить минимальную скорость прохода очищенного газа через каналы 8, причем газ медленно поднимается вверх, не увлекая частички пыли. В камере 7 происходит окончательная очистка потока от легкой пыли, которая оседает вниз и попадает в бункер 14. Это происходит потому (Фиг. 1 - Фиг. 6, Фиг. 10), что подъем воздуха в камере 7 медленный и практически ламинарный за счет проходных отверстий 12 в диске 11 затвора и зазору 22 между диском 11 и седлом 21 затвора 9. Далее очищенный газ попадает в устройство 10 отвода очищенного газа и может быть выведен в атмосферу. Если конструкция затвора 9 пылеуловителя предусматривает регулировку размера проходных отверстий 12, это позволяет настраивать пылеуловитель на более эффективную очистку.
Пылеуловитель может использоваться в различных областях техники, где необходимо очищать достаточно большие объемы запыленного газа.
Заявленная конструкция пылеуловителя позволяет улавливать, как крупные и средние фракции пыли, мелкодисперсную пыль и даже легко планирующие частицы пыли, например пепел. Конструкция эффективна, проста в изготовлении и технологична.