СЕПАРАТОР

Полезная модель относится к технике очистки газа от сухой, малой, средне - и крупнодисперсной пыли и может быть использовано в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.
Для сухой очистки газа от пыли широко применяются инерционные пылеуловители, к основным недостаткам которых относятся высокое аэродинамическое сопротивление, сложность в изготовлении, недостаточная надежность и низкая степень очистки.
Известен струйно-инерционный пылеуловитель (патент RU 2102115, МПК B01D 45/06, 20.01.98), содержащий расположенное под углом к горизонтальной оси щелевое сопло подачи газового потока, ориентированное вниз тангенциально к выпуклой криволинейной поверхности, расположенной с прилеганием к верхней части сопла, камеру осаждения, стенка которой размещена вертикально напротив выходного сечения сопла с возможностью образования разделительной линии тока в потоке, и направляющий щиток, расположенный ниже разделительной линии тока с образованием щели по отношению к нижней кромке стенки и под углом к последней.
Пылеуловитель работает следующим образом. Запыленный газ поступает в приемное устройство и истекает из сопла. Поток газа «прилипает» к выпуклой криволинейной поверхности и распространяется по ней в окруженном направлении. Под действием центробежных сил частицы пыли вылетают из струи и попадают в камеру осаждения. После отрыва от криволинейной поверхности поток распространяется по законам обычной затопленной струи на вертикальную стенку под произвольным углом, при этом в потоке устанавливается разделительная линия тока. Очищенный газ с низкой концентрацией пыли, расположенной выше этой линии, поступает в устройство для отвода очищенного газа. Поток с высокой концентрацией пыли растекается вниз от разделительной линии по поверхности вертикальной стенки и через щель из него удаляется часть пыли. Для создания циркуляционной зоны течения и устранения прорыва этого потока в камеру осаждения на стенке установлен направляющий щиток, стекая с которого запыленный газ сталкивается с периферийной частью основной струи. При этом образуется вторичная низко импульсная струя, с которой уходит часть загрязненного потока в камеру осаждения и выносится значительное количество пыли.
Как показали испытания, основным недостатком данной конструкции является невысокая степень очистки газа от пыли, а также осаждение пыли на щитке, ее постепенное накапливание и последующее прекращение сепарации через прилегающую щель.
Известно также устройство для очистки газового потока, (патент на ПМ №104087, МПК B01D 45/02, 11.10.2010 - прототип), содержащее ступенчатый корпус, газоход с патрубком входа запыленного потока, аэроканал для очищенного воздуха с выходным патрубком и пылеосадительный бункер с пылевыпускным патрубком, расположенный в нижней части корпуса и дополнительным, соосным корпусу аэроканалом для атмосферного воздуха.
Однако данное устройство обладает недостаточной эффективностью очистки.
Предлагаемый сепаратор направлен на достижение технического результата, заключающегося в снижении аэродинамического сопротивления и увеличении степени очистки газа от пыли при эксплуатации.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в сепараторе, содержащем ступенчатый корпус, газоход с патрубком входа запыленного воздуха, аэроканал для очищенного воздуха с выпускным патрубком, дополнительный, соосный корпусу аэроканал для атмосферного воздуха, сообщающийся с поворотной камерой, связанной с аэроканалом для очищенного воздуха, конусообразный обтекатель запыленного воздуха, установленный соосно корпусу, причем поверхность обтекателя и стенка нижнего участка газохода запыленного воздуха образуют выходное сопло для запыленного воздуха, сообщающееся с поворотной камерой, и пылеосадительный бункер с пылевыпускным патрубком, расположенный в нижней части корпуса, согласно заявляемому техническому решению, аэроканал для очищенного воздуха разделен продольно на две части заслонкой, установленной соосно аэроканалу с возможностью качения и перекрытия одной из частей аэроканала попеременно, причем площадь поверхности верхней части заслонки больше площади поверхности нижней части заслонки.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен продольный разрез сепаратора; на фиг. 2 - разрез по A-A на фиг. 1.
Сепаратор содержит ступенчатый корпус 1, расположенный соосно корпусу газоход запыленного воздуха 2, аэроканал для очищенного воздуха 3, образованный внутренней стенкой 4 верхней ступени корпуса 1. Аэроканал 3 снабжен патрубком выхода очищенного воздуха 5. Соосно корпусу 1 и газоходу запыленного воздуха 2 расположен дополнительный аэроканал для атмосферного воздуха 6, сообщающийся с поворотной камерой 7. Струйно-инерционный пылеуловитель снабжен также конусообразным обтекателем 8 запыленного воздуха, установленным соосно корпусу 1, причем поверхностью конусообразного обтекателя 8 и нижним участком 9 газохода запыленного воздуха 2 образовано выходное сопло 10 для запыленного воздуха, сообщающееся с поворотной камерой 7, связанной с аэроканалом для очищенного воздуха 3.
Для обеспечения возможности осаждения взвешенных частиц запыленного воздуха, основание конусообразного обтекателя 8 выполнено с отверстиями 11, сообщающими поворотную камеру 7 с пылеосадительным бункером 12, снабженным пылевыпускным патрубком 13. В аэроканале для лучшего очищения воздуха находится качающаяся заслонка 14, снижающая дисперсность частиц пыли.
Сепаратор работает следующим образом.
Поток запыленного воздуха, двигаясь по стрелке A через газоход 2, ударяется о поверхность конусообразного обтекателя 8 и направляется в сопло 10, образованное поверхностью конусообразного обтекателя 8 и нижним участком 9 газохода запыленного воздуха 2. Далее поток запыленного воздуха попадает через сопло 10 в поворотную камеру 7, где пересекается с потоком атмосферного воздуха, поступающим по дополнительному аэроканалу 6, в результате чего происходит торможение взвешенных частиц и их выпадение из запыленного потока, благодаря гравитационным силам. Через отверстия 11, выполненные в основании конусообразного обтекателя 8, либо через отверстие между торцем конусообразного обтекателя 8 и стенкой корпуса 1, взвешенные частицы попадают в пылеосадительный бункер 12 с пылевыпускным патрубком 13, вследствие разности давления в поворотной камере 7 и пылеосадительном бункере 12 (давление в бункере меньше давления в поворотной камере). Из поворотной камеры 7 воздух поступает в аэроканал 3 разделенный на две части заслонкой 14. Заслонка 14 может находиться в двух положениях: крайнем левом и крайнем правом благодаря тому, что поверхность верхней части заслонки 14 больше площади поверхности нижней части заслонки 14. Ось заслонки 14 имеет возможность поворачиваться на подшипниках 15. Когда заслонка 14 находится в левом крайнем положении воздух из поворотной камеры 7 начнет поступать в левую часть аэроканала 3. На нижнюю и верхнюю часть заслонки 14 будут действовать силы давления воздуха. Давление воздуха на обе части заслонки 14 будет одинаковым, но так как площадь верхней части заслонки больше, чем площадь нижней части заслонки 14, то и сила давления воздуха на верхнюю часть заслонки будет больше. Заслонка 14 под действием разности сил на верхнюю и нижнюю часть начнет поворачиваться по часовой стрелке. Дойдя до правого упора заслонка 14 перекроет движение воздуха в левую часть аэроканала 3 и откроет движение воздуха в правую часть аэроканала 3. Под действием гравитационных сил частицы пыли меньшей дисперсности будут осаждаться в бункер 12 из левой части аэроканала 3.
Воздух, двигаясь в правую часть аэроканала 3, воздействует на заслонку 14. Так как площадь верхней части заслонки 14 больше нижней части, то заслонка 14 начнет перемещаться против часовой стрелки и перекроет подачу воздуха в правую часть аэроканала 3. Под действием гравитационных сил частички пыли малой дисперсности будут осаждаться в бункер 12 из правой части аэроканала 3.
Далее процесс повторится. Воздух с пылью попеременно будет поступать в правую или левую часть аэроканала 3, а в противоположной части воздух будет тормозиться и будет происходить осаждение пыли в бункер 12.
3
3
Для обеспечения возможности осаждения взвешенных частиц запыленного воздуха основание обтекателя выполнено с отверстиями, сообщающими поворотную камеру с пылеосадительным бункером. Масса осаждаемых частиц пыли пропорциональна кубу диаметра частицы (m=ρV=ρπR=0,125πρd), а сила аэродинамическая, поднимающая частицу пыли, пропорциональна квадрату миделевого (наибольшего) сечения частицы . Следовательно, минимальный размер осаждаемой частицы пыли определяется скоростным напором воздушного потока.
Для уменьшения размера осаждаемых частиц пыли установлена заслонка 14 Верхняя часть заслонки 14 имеет площадь больше, чем площадь нижней части заслонки. Следовательно, из-за статической неустойчивости заслонки может находиться в крайнем левом или крайнем правом положении. Находясь в крайнем левом положении заслонка 14 пропускает запыленный воздух по левому каналу к патрубку выхода охлажденного воздуха 5. Воздух в правой части канала будет находиться в состоянии покоя и под действием силы тяжести частицы пыли будут осаждаться в бункер.
Движение воздуха по левому каналу приведет к появлению сил гидродинамического давления на нижнюю и верхнюю части заслонки 14. Так как площадь верхней части заслонки 14 больше, чем площадь нижней части заслонки 14, то это приведет к повороту заслонки в крайнее правое положение. Воздух пойдет по правому каналу, а левый канал для выхода воздуха в атмосферу будет перекрыт.Это приведет к остановке воздуха в левом канале и под действием гравитационных сил частички пыли в левом канале опустятся в бункер.
Далее процесс повторяется и заслонка 14 будет попеременно перекрывать правый и левый выхлопные каналы, из которых под действием сил гравитации частицы пыли будут осаждаться в пылесборный бункер.
Применение заслонки 14 позволит уменьшить дисперсность частиц пыли, осаждаемых в пылесборный бункер.
Благодаря наличию дымососа (на чертеже не показан) на выходе из патрубка 5, очищенный воздух поступает попеременно в правую или левую часть аэроканала 3. Эффективность очистки от взвешенных частиц любой фракции составляет 99,95%. При этом обеспечивается значительное снижение аэродинамического сопротивления и эрозионная безопасность.