Центробежная камера очистки газопылевых смесей

Полезная модель относится к области очистки газа от примесей, в частности к сухой инерционной очистки газопылевых смесей от полидисперсных частиц с применением центробежной силы, и может быть использована в различных отраслях промышленности при аспирации (обеспыливания) технологических процессов и оборудования, в системах пневмотранспорта различных сыпучих тонкодисперсных, среднедисперсных и крупнодисперсных материалов.
Известны устройства очистки газа с применением центробежной силы, содержащие конусообразный корпус, входной тангенциальный патрубок, выхлопную трубу, охватывающий выхлопную трубу винтовой центробежный канал с внешней стенкой, выполненной с выводными окнами, герметичное выводное устройство, связанное с корпусом (см. патент РФ №2664985 по МПК B07B 7/08, опубл. 24.08.2018. и патент на полезную модель №196083 по МПК B01D 45/12, опубл. 14.02.2020.).
Наиболее близким по технической сущности является устройство очистки газа с применением центробежной силы, содержащее конусообразный корпус, входной тангенциальный патрубок, выхлопную трубу, охватывающий выхлопную трубу винтовой центробежный канал в виде винтовой вставки с конической внешней стенкой, выполненной с выводными окнами, герметичное выводное устройство, связанное с корпусом, причем соотношение площади сечения входного канала к площади сечения выходного канала неизменно и находится в пропорции 2:1, шаг спирали винтового центробежного канала имеет постоянное значение, винтовая секция конической винтовой вставки имеет четыре витка, выхлопная труба выполнена в виде конфузора (см. патент на полезную модель №196083 по МПК B01D 45/12, опубл. 14.02.2020.).
Общим недостатком известных устройств очистки газопылевых смесей от твердых полидисперсных частиц с применением центробежной силы является сложность обеспечения сопряжения винтовой вставки с конической внешней стенкой, что отрицательно влияет на герметичность соединения деталей образующих винтовой центробежный канал при изготовлении и эксплуатации устройств, приводя к возникновению межвиткового перетока газопылевых смесей, и как следствие к снижению эффективности очистки технологического воздуха (газа) и трудоемкости изготовления конструкции.
Техническим результатом, достигаемым в заявляемой полезной модели, является повышение качества очистки газопылевых смесей от полидисперсных частиц.
Технический результат достигается тем, что в центробежной камере очистки газопылевых смесей, содержащей конусообразный корпус, входной тангенциальный патрубок, выхлопную трубу, охватывающий выхлопную трубу винтовой центробежный канал с внешней стенкой, выполненной с выводными окнами, герметичное выводное устройство, связанное с корпусом, согласно полезной модели винтовой центробежный канал выполнен с прямоугольным сечением с герметичным сварным соединением деталей, а выводные окна выполнены с тангенциальным выходным каналом, состоящим из направляющей пластины с боковыми стенками, расположенной от выводного окна по касательной от внешней стенки.
Сущность полезной модели поясняется схематичными чертежами.
На фиг. 1 представлено схематичное изображение общего вида центробежной камеры очистки; на фиг. 2 - центробежная камера очистки, вид сверху; на фиг. 3 - изображен фрагмент, поясняющий выполнение тангенциального выходного канала; на фиг. 4 - изображен фрагмент, поясняющий расположение винтового центробежного канала с прямоугольным сечением.
Центробежная камера очистки газопылевых смесей содержит конусообразный корпус (1), входной тангенциальный патрубок (2), выхлопную трубу (3), охватывающий выхлопную трубу (3) винтовой центробежный канал (4) с внешней стенкой (5), имеющей выводные окна (6), герметичное выводное устройство (7), связанное с конусообразным корпусом (1).
Винтовой центробежный канал (4) представляет собой межвитковое пространство образованное поверхностью прямого винтового коноида переменной ширины и переменного шага, ограниченного с внутренней стороны выхлопной трубой (3) и внешней стенкой (5) с наружной стороны. Винтовой центробежный канал (4) выполнен с прямоугольным поперечным сечением с герметичным сварным соединением деталей, образующих этот канал.
Выводные окна выполнены с тангенциальным выходным каналом, состоящим из направляющей пластины (8) с боковыми стенками (9), расположенной от выводного окна (6) по касательной от внешней стенки (5).
Для достижения максимальной эффективности работы винтового центробежного канала (4), увеличения скорости движения пылевого потока, как следствие увеличение центробежной силы действующей на частицы пыли, соотношение площади входного сечения к площади выходного сечения винтового центробежного канала (4) меняется постепенным уменьшением ширины центробежного канала (4) и его шага.
Центробежная камера очистки работает следующим образом на примере очистки газопылевой смеси от полидисперсных частиц.
Газопылевая смесь входит с определенной скоростью во входной тангенциальный патрубок (2) винтового центробежного канала (4).
При закручивании воздушно-пылевого потока в винтовом центробежном канале (4) возникает центробежная сила, отбрасывающая к внешней стенке (5) полидисперсные частицы, которые через выводные окна (6) выводятся во внутренний объем конусообразного корпуса (1).
При входе и дальнейшем движении воздушно-пылевого потока в постоянно сужающемся винтовом центробежном канале (4) скорость движения потока увеличивается за счет уменьшения площади поперечного сечения канала, вследствие чего увеличивается центробежная сила, действующая на полидисперсные частицы, которая отбрасывает их к внешней стенке (5). Также центробежная сила увеличивается вследствие постоянно уменьшающегося радиуса изгиба внешней стенки (5).
Количество витков винтового центробежного канала (4), отношение площади входного сечения к площади выходного сечения винтового центробежного канала (4), отношение площадей выводных окон (6) к площадям сечений винтового центробежного канала (4) в плоскостях соответствующих выводных окон (6) подбираются из условия определения оптимального ускорения воздушно-пылевого потока в винтовом центробежном канале (4) для эффективной очистки воздуха (газа) от полидисперсных частиц. Направляющие пластины (8) выводных окон (6) являются тангенциальным (касательным) продолжением внешней стенки (5) для плавного вывода из винтового центробежного канала (4) отжатых полидисперсных частиц и отбрасывания их на внутреннюю поверхность конусообразного корпуса (1).
На последнем нижнем витке винтового центробежного канала (4) осуществляется окончательное отделение наиболее тонких примесей.
Очищенный воздух в винтовом центробежном канале (4) разворачивается, выводится через выхлопную трубу (3) и в дальнейшем поступает в магистральный трубопровод для потребителя, а прижатые, к внутренней поверхности конусообразного корпуса (1), полидисперсные частицы по нисходящим потокам опускаются в нижнюю часть конусообразного корпуса (1) к герметичному выводному устройству (7).
За счет применения прямоугольного винтового центробежного канала с герметичным (сварным, паяным) соединением деталей, образующих этот канал, и плавного вывода полидисперсных частиц через тангенциальные выводные каналы достигается более полное рациональное использование энергии потока газа, повышая качество очистки.
Применение предлагаемой центробежной камеры очистки газопылевых смесей позволяет осуществить увеличение технологической эффективности очистки от примесей, обеспечить расширение сферы использования вследствие высокой степени дифференцированного отделения крупных и мелких частиц, увеличить производительность без потерь в эффективности очистки, а также позволяет расширить арсенал устройств центробежной очистки.
Предлагаемая центробежная камера очистки газопылевых смесей может применяться самостоятельно или использоваться в качестве аппарата предварительной очистки газов и воздуха перед установками тонкой очистки (рукавными фильтрами, картриджными фильтрами, электрофильтрами), что позволяет существенно снизить пылевую нагрузку на них.
Применение в предлагаемой центробежной камере очистки газопылевых смесей прямоугольного винтового центробежного канала с герметичным (сварным, паяным) соединением деталей, образующих этот канал, обеспечивает надежную работу камеры с высокой эффективностью очистки на протяжении всего срока службы без проведения ремонтных работ и дорогостоящего технического обслуживания, что значительно снижает эксплуатационные издержки.