ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ ВИХРЕВОЙ С СИСТЕМОЙ ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ
DUST COLLECTOR WITH FIRE AND EXPLOSION SAFETY SYSTEM

Изобретение относится к технике пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является вихревой пылеуловитель по патенту РФ №2260470, содержащий цилиндрический корпус с коническим бункером и расположенным в его нижней части осевым входным патрубком, на выходе которого установлены завихритель, обтекатель и отбойная шайба, а также размещенные в верхней части патрубок для ввода вторичного потока и выходной патрубок очищенного газа установленный по оси камеры и снабженный приводом вращения ротор в виде тела вращения, который снабжен лопастью, укрепленной на его поверхности, имеющей направление навивки, совпадающее с направлением вращения газа (прототип).
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет отсутствия фильтра тонкой очистки.
Технически достижимый результат - повышение эффективности и безопасности пылеулавливания за счет подключения фильтра тонкой очистки со встроенной системой пожаровзрывобезопасности.
Это достигается тем, что в пылеуловителе вихревом с системой пожаровзрывобезопасности, содержащим цилиндрическую камеру, размещенные в ее нижней части пылесборный и осевой ввод запыленного газа с отбойной шайбой, расположенные в верхней части камеры периферийный ввод вторичного потока и осевой патрубок для вывода очищенного газа, установленный по оси камеры и снабженный приводом вращения ротор в виде тела вращения, который снабжен лопастью, укрепленной на его поверхности, имеющей направление навивки, совпадающее с направлением вращения газа, свободный конец ротора размещен в осевом вводе, являясь завихрителем и обтекателем для первичного потока запыленного газа, а в осевом патрубке для вывода очищенного газа размещен фильтрующий элемент, выполненный в виде шайбы, закрепленной своей наружной поверхностью на внутренней поверхности патрубка, при этом пылеуловитель соединен с фильтром тонкой очистки со встроенной системой пожаровзрывобезопасности процесса пылеулавливания, содержащим корпус рамной конструкции с ограждениями, опорную часть с бункером для сбора пыли и пылесборной тележкой, установленной на основании, а также входной и выходной короба фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа, соответственно с входным и выходным патрубками, при этом во входном коробе устройства пылеулавливания установлен коллектор с форсунками системы пожаровзрывобезопасности с блоком управления, связанным электронной связью с общим микропроцессором, систему регенерации рукавных фильтров с механизмом импульсной продувки, которая снабжена блоком управления каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления регенерацией, связанного электронной связью с общим микропроцессором, при этом во входном коробе фильтровальной секции установлен датчик температуры, в бункере для сбора пыли - аварийный датчик уровня пыли, а в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель, выходы с которых соединены с общим микропроцессором, расположенном в шкафу управления, а каждая из форсунок системы обеспечения пожаровзрывобезопасности работы устройства содержит корпус с камерой завихрения и сопло, корпус выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием, и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой с внутренней резьбой и расширительной камерой, соосной корпусу, при этом соосно корпусу, в его нижней части подсоединено к гильзе посредством резьбы сопло, выполненное в виде перевернутого стакана, в днище которого выполнен турбулентный завихритель потока жидкости с, по крайней мере двумя, наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий, расположенных в торцевой поверхности сопла, где также выполнено центральное цилиндрическое дроссельное отверстие, соединенное со смесительной камерой сопла, последовательно соединенной с диффузорной выходной камерой, в диффузорной выходной камере установлен рассекатель, выполненный в виде, по крайней мере, трех спиц, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - в поверхности тела вращения, например шара, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры, а само тело вращения расположено в нижней части за срезом диффузорной выходной камеры, к торцевой поверхности цилиндрической гильзы, соосной с корпусом, соосно диффузорной камере, прикреплен диффузор.
На фиг. 1 изображен общий вид пылеуловителя вихревого; на фиг. 2 - схема фильтра тонкой очистки со встроенной системой пожаровзрывобезопасности процесса пылеулавливания, на фиг. 3 представлена схема вихревой форсунки системы взрывопожаробезопасности, на фиг. 4 - вариант выполнения тела вращения 44 форсунки с резонансными выемками.
Пылеуловитель вихревой с системой пожаровзрывобезопасности состоит из цилиндрической вихревой камеры 3, пылесборника 4, осевого патрубка 5 ввода запыленного газа и отбойной шайбы 6. В верхней части камеры 3 расположен осевой патрубок 7 вывода очищенного газа и камера выхода с боковым патрубком. В кольцевом пространстве между патрубком 7 и камерой 3 установлен завихритель периферийного ввода вторичного потока 2, подаваемого в это пространство через патрубок 1. Вдоль оси пылеуловителя расположен ротор 8, выполненный в виде тела вращения с винтовой лопастью. В верхней части пылеуловителя на крышке 9 установлено устройство для привода ротора во вращение. Направление навивки лопасти совпадает с направлением вращения газа. Свободный конец ротора 8 размещен в осевом вводе 5, являясь одновременно завихрителем и обтекателем для первичного потока запыленного газа, а в осевом патрубке 7 для вывода очищенного газа размещен фильтрующий элемент 10, выполненный в виде шайбы, закрепленной своей наружной поверхностью на внутренней поверхности патрубка 7.
Пылеуловитель вихревой работает следующим образом.
Запыленный газ поступает по вводу 5 и закручивается ротором 8 с винтовой лопастью, которая способствует формированию вихря и оттеснению его в сторону периферийной части камеры 3. Под действием центробежных сил частицы пыли перемещаются к стенкам камеры 3, где попадают в зону действия вторичного вращающегося потока, подаваемого в аппарат через ввод вторичного закрученного потока 1. Вращающийся вторичный поток вместе с уловленной и движущейся вдоль стенки камеры 3 пылью движется вниз. У отбойной шайбы 6 он объединяется с первичным потоком и движется в центральной части пылеуловителя вверх. Там, встречаясь с винтовой лопастью ротора 8, частицы пыли получают преимущественное направление движения вниз вдоль винтовых направляющих лопасти и стенок ротора 8. Успешному протеканию этих процессов способствует привод ротора во вращение. При вращении ротора 8 в направлении, противоположном направлению вращения потока очищаемого газа в аппарате, винтовая лопасть движется навстречу циркулирующей части потока. За счет этого ускоряется процесс выпадения частиц на поверхность лопасти и увеличивается скорость их движения вниз вдоль этой поверхности при одновременном увеличении скорости нисходящего движения газового циркулирующего потока. Тем самым все большая часть газового потока из центральной зоны аппарата, где концентрация частиц мелких фракций пыли наибольшая, увлекается в циркуляционное движение, которое возвращает мелкие частицы снова в зону выхода первичного потока из завихрителя, т.е. в зону эффективной сепарации.
Пылеуловитель вихревой является аппаратом предварительной очистки системы пылеулавливания, который соединен с фильтром тонкой очистки со встроенной системой пожаровзрывобезопасности процесса пылеулавливания.
Фильтр тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности (фиг. 2) включает в себя корпус 12 рамной конструкции с ограждениями, опорную часть 16 с бункером 14 для сбора пыли и пылесборной тележкой 15. установленной на основании 30, а также входной 11 и выходной 13 короба фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа, соответственно с входным 17 и выходным 18 патрубками. Во входном коробе 11 устройства пылеулавливания установлен коллектор 26 с форсунками 27 системы пожаровзрывобезопасности с блоком 28 управления, связанным электронной связью с общим микропроцессором 29. Система 19 регенерации рукавных фильтров с механизмом 20 импульсной продувки снабжена блоком управления 21 каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления 22 регенерацией, связанного электронной связью с общим микропроцессором 29. Во входном 11 коробе фильтровальной секции также установлен датчик 23 температуры, в бункере 14 для сбора пыли - аварийный датчик 25 уровня пыли, в выходном коробе 13 фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 24, выходы с которых соединены с общим микропроцессором 29, расположенном в шкафу управления (на чертеже не показан).
Очистку запыленного газового потока осуществляют посредством его подачи через входной 17 патрубок во входной короб 11 фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа. При этом запыленный газовый поток поступает через внешние поверхности рукавных фильтров во внутреннюю их полость, освобождаясь при этом от частиц пыли и попадает в полость выходного короба 13 фильтровальной секции. Для оптимизации процесса пылеулавливания и его безопасной работы во входном коробе 11 устройства пылеулавливания установлен датчик 23 температуры и коллектор 26 с форсунками 27 системы пожаровзрывобезопасности с блоком 28 управления, связанного электронной связью с общим микропроцессором 29. В бункере для сбора пыли установлен аварийный датчик 25 уровня пыли, а в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 24, при этом выходы с датчиков соединяют с общим микропроцессором 29. Во входном коробе 11 фильтровальной секции пылеуловителя устанавливают систему регенерации рукавных фильтров с механизмом 20 импульсной продувки, которая связана с блоком управления 21 каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления 22 регенерацией, связанного электронной связью с общим микропроцессором 29.
Тепловой датчик-извещатель 24 соединен с системой пожаровзрывобезопасности, которая является выходным звеном в общей системе безопасного пылеулавливания, и способна предотвратить распространение пламени, в случае его возникновения, через выходной 18 патрубок дальше по вентиляционным каналам, что повышает надежность и безопасность всего комплекса системы безопасного пылеулавливания. Работа коллектора 26 с форсунками 27 осуществляется по принципу открытия аварийного электромагнитного клапана подачи воды, при подачи на клапан управляющего сигнала от общего микропроцессора 29, обрабатывающего сигнал с теплового датчика-извещателя 24, который в свою очередь реагирует на увеличение температуры в выходном коробе, вплоть до самовоспламенения пылевых аэрозолей и фильтрующих материалов.
На фиг. 3 представлена схема вихревой форсунки, на фиг. 4 - вариант выполнения тела вращения 44 с резонансными выемками.
Вихревая форсунка включает в свой состав корпус 31, который выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием 33, и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой 32 с внутренней резьбой 35. В цилиндрической гильзе 32 расположена расширительная камера 34, соосная корпусу. При этом соосно корпусу, в его нижней части подсоединено к гильзе 32 посредством резьбы 35 сопло 36, выполненное в виде перевернутого стакана, в днище 37 которого выполнен турбулентный завихритель потока жидкости с, по крайней мере двумя, наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий 39 и 40, расположенных в торцевой поверхности сопла 36, образованной его днищем 37. В торцевой поверхности сопла 36 также выполнено центральное цилиндрическое дроссельное отверстие 38, соединенное со смесительной камерой 41 сопла, последовательно соединенной с диффузорной выходной камерой 42. Причем эффективные площади проходных сечений наклонных цилиндрических отверстий 39 и 40, взятые в совокупности, и центрального отверстия 38 равны между собой.
В выходной диффузорной камере установлен рассекатель, выполненный в виде, по крайней мере, трех спиц 43, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры 42, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - в поверхности тела вращения 44, например шара, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 42, а само тело вращения 44 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры.
Возможен вариант, когда поверхность тела вращения 44, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 42, а само тело вращения 44 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры, выполнена в виде эллипсоида, малая ось которого осесимметрична оси диффузорной выходной камеры 42 (на чертеже не показано).
Возможен вариант, когда к торцевой поверхности цилиндрической гильзы 32, соосной с корпусом 31, соосно диффузорной камере 42, прикреплен диффузор 45. поверхность среза которого лежит в плоскости, находящейся ниже поверхности тела вращения 44 рассекателя.
Возможен вариант, когда рассекатель выполнен в виде двух спиц 43, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры 42, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - на оси 46, на которой, с возможностью вращения, установлено тело вращения 44, выполненное в виде шара, центр которого лежит на оси диффузорной выходной камеры 42. Возможен вариант, когда поверхность тела вращения 44, выполненного в виде шара, установленного на оси 46, с возможностью вращения, выполнена перфорированной. Возможен вариант, когда к поверхности тела вращения 44, выполненного в виде шара, установленного на оси 46, с возможностью вращения, установлены элементы, осуществляющие его вращение, например в виде отрезков винтовых лопастей (на чертеже не показано). Возможен вариант, когда на внутренней поверхности центрального цилиндрического дроссельного отверстия 38, расположенного в торцевой поверхности сопла 36, выполнены винтовые канавки для осуществления дополнительного закручивания потока жидкости (на чертеже не показано).
Вихревая форсунка работает следующим образом.
Распыляемая жидкость поступает в корпус 31 через центральное отверстие 33, затем в расширительную камеру 34, соосную корпусу 31. После камеры 34 жидкость направляется к соплу 36, где распределяется по нескольким направлениям: первое - по центральному цилиндрическому дроссельному отверстию 38 в смесительную камеру 41, а второе - в турбулентный завихритель потока жидкости с наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий 39 и 40, также соединенных со смесительной камерой 31 сопла, где при взаимодействии этих встречающихся потоков происходит их дробление с образованием турбулентного потока, направляющегося к диффузорной выходной камере 42, где происходит дополнительное дробление капель жидкости при их столкновении друг с другом за счет расширяющегося турбулентного потока жидкости.
В выходной диффузорной камере 42 происходит столкновение выходного вихревого потока с рассекателем, его спицами 43, и поверхностью тела вращения 44, что приводит к дополнительному дроблению капель жидкости, образованию тонкораспыленных струй.
Возможен вариант, когда в теле вращения 44, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 42, а само тело вращения 44 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры, выполнены резонансные выемки 47 по форме в виде цилиндрической поверхности разного диаметра и длины, выполняющие функции резонаторов Гельмгольца, размеры которых определяются необходимой частотой пульсации потока жидкости (фиг. 4) для увеличения мелкодисперсности распыляемого факела.