УСТРОЙСТВО СЕПАРАЦИИ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЯ И ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ

Изобретение относится к устройствам для отделения дисперсных частиц от газов или паров с использованием гравитационных инерционных или центробежных сил изменением направления потока, в частности к пылеуловителям для очистки газовых потоков от дисперсных частиц и пыли.
Среди известных устройств для очистки газов от пыли распространены конструкции, в которых очистка происходит за счет использования инерционных сил. Привлекательность таких устройств заключается в том, что они конструктивно просты, однако эффективность пылеочистки в этих устройствах не всегда достаточна.
Наиболее часто пылеуловители с использованием инерционных сил выполняются с использованием циклона. В качестве примера можно привести изобретения по патентам РФ №№2137528, 2116842, 2006291, заявке Великобритании №2284165. 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.
Наиболее близким к устройству сепарации является решение по патенту РФ №2174452 «Пылеуловитель», публикация 10.10.01, МПК В 04 С 5/103. Данный пылеуловитель имеет устройство сепарации содержащее цилиндрический корпус, в верхней части которого тангенциально установлено щелевое сопло для ввода
загрязненного газа, а по образующим внутренней поверхности корпуса, в направлении ввода потока загрязненного газа, выполнены уступы.
Для пылеуловителя наиболее близким также является устройство по патенту РФ №2174452 «Пылеуловитель». Он содержит цилиндрический корпус, в верхней части которого тангенциально установлено щелевое сопло для ввода загрязненного газа, а по образующим внутренней поверхности корпуса, в направлении ввода потока загрязненного газа, выполнены уступы. В нижней части корпуса соосно установлена обечайка, отделяющая пространство у стенок корпуса от центральной части. Пространство внутри обечайки сообщено с полостью вертикальной цилиндрической камеры, расположенной над обечайкой, и далее через выходной патрубок сообщено с устройством для отвода очищенного газа, а к нижней части корпуса присоединен бункер для сбора пыли.
Устройство сепарации пылеуловителя достаточно эффективно работает, однако имеется возможность повысить степень очистки пылевого потока.
Также и в пылеуловителе в целом возможно повысить степень очистки путем усовершенствования устройства сепарации, осуществляющего первичную очистку в пылеуловителе, так улучшить дальнейшую очистку от мелкодисперсной пыли путем введения дополнительного воздушного фильтра и изменения всей конструкции пылеуловителя.
Заявляемые изобретения решают техническую задачу очистки потока газа от крупнодисперстной и мелкодисперсной пыли, путем повышения степени очистки в устройстве сепарации так и в заявляемой пылеуловителе в целом.
Устройство сепарации пылеуловителя, содержит цилиндрический корпус, в верхней части которого тангенциально к внутренней образующей корпуса установлено щелевое сопло для ввода загрязненного газа. По образующей корпуса выполнены карманы, ближайшая стенка в направлении потока
загрязненного газа каждого из карманов в выполнена в виде уступа. В нижней части каждого кармана установлено заграждение в виде полки, препятствующее движению потока вниз по карману.
Загрязненный газ поступает внутрь корпуса через щелевое сопло, направленное тангенциально, по касательной к внутренней стенке корпуса. На пути плоского вертикального потока газа выполнены карманы. Карман по движению потока начинается уступом, за которым возникает зона пониженного давления, благодаря чему основной плоский 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. В этих циркуляционных потоках скорость движения невелика, поэтому пылевые частички все время поступающие в зону циркуляционного потока в кармане сгущаются, слипаются между собой, происходит их коагуляция. Эффект коагуляции возникает потому, что по сравнению с известной конструкцией устройства сепарации по патенту РФ №2174452 в нижней части каждого кармана установлено заграждение в виде полки, препятствующее движению потока вниз по карману. За счет эффекта коагуляции достигается дополнительная степень очистки потока в карманах.
В конструкции по патенту РФ №2174452 поток запыленного газа все время располагался у внутренней стенки корпуса, совершая спиралевидное движение, опускаясь вниз корпуса. В заявляемой конструкции поток запыленного газа все время располагался у внутренней стенки корпуса в области, где расположены карманы устройства сепарации. Далее, поток очищенный от пыли из-за заграждений, полок у нижнего края устройства сепарации, отклоняется огибая полки.
Благодаря новой конструкции устройства сепарации возникает эффект коагуляции частичек пыли, появления более крупных хлопьев, что способствует лучшей очистке пылевого потока.
В частных случаях выполнения карманы по образующей корпуса выполнены не менее высоты щелевого сопла по образующей корпуса, глубина уступа кармана выполнена не менее ширины щелевого сопла, щелевое сопло для ввода загрязненного газа расположено в стенке корпуса за ребром одного из уступов. Карман от углубления уступа до ребра следующего уступа может иметь плавный, в поперечном сечении, профиль.
На внутренней поверхности корпуса может быть выполнено от четырех до двенадцати уступов.
Все эти конструктивные меры позволяют оптимизировать конструкцию устройства сепарации с точки зрения сепарации.
Заявляемый пылеуловитель, в верхней части содержит устройство сепарации с цилиндрическим корпусом, щелевое сопло для ввода загрязненного газа, установленное тангенциально к внутренней образующей корпуса, по образующей корпуса выполнены карманы, ближайшая стенка каждого из карманов в направлении потока загрязненного газа выполнена в виде уступа, а в нижней части каждого кармана установлено заграждение в виде полки, препятствующее движению потока вниз по карману.
Корпус пылеуловителя ниже корпуса устройства сепарации выполнен в виде цилиндрической обечайки, а ниже обечайки в виде конуса, внизу корпуса пылеуловителя установлен бункер для сбора пыли, пространство в средней части обечайки через вертикальную трубу для отвода очищенного газа соединено с устройством для отвода очищенного газа, внутри вертикальной трубы для отвода
очищенного газа установлена труба дополнительного ввода воздуха, для создания воздушного фильтра у входа вертикальной трубы.
Загрязненный газ поступает внутрь корпуса через щелевое сопло, направленное тангенциально, по касательной к внутренней стенке корпуса. На пути плоского вертикального потока газа выполнены карманы. Карман по движению потока начинается уступом, за которым возникает зона пониженного давления, благодаря чему основной плоский 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. В этих циркуляционных потоках скорость движения невелика, поэтому пылевые частички все время поступающие в зону циркуляционного потока в кармане сгущаются, слипаются между собой, происходит их коагуляция. За счет эффекта коагуляции достигается дополнительная степень очистки потока в карманах.
Во время движения загрязненного потока газа крупно и сред недисперсные частицы пыли трутся о стенки корпуса, теряют механическую энергию и оседают вниз на полки карманов. Мелкодисперсные частицы пыли увлекаются в циркуляционное движение в зонах разряжения за уступами и коагулируются с другими частицами пыли. По мере накопления пылевых частиц на полках карманов они сваливаются вниз и по стенкам обечайки и конусным стенкам пылеуловителя смещаются в бункер для сбора пыли.
После этого воздух с мелко дисперсной пылью поступает в зону корпуса пылеуловителя, выполненного в виде цилиндрической обечайки. Эта зона пылеуловителя характеризуется достаточно большим объемом, поэтому скорости воздушных потоков здесь сравнительно небольшие, что дополнительно способствует выпадению в бункер мелких пылевых частиц. Кроме того,
дополнительный воздух воздушного фильтра, о работе которого смотри ниже, отжимает спиральный предварительно очищенный газовый поток из выхода устройства сепарации к стенкам обечайки. Это способствует трению оставшихся частиц пыли о стенки корпуса, потери ими кинетической энергии и осаждению в бункер. Пространство в средней части обечайки через вертикальную трубу для отвода очищенного газа соединено с устройством для отвода очищенного газа. В данной зоне поток газа содержит наименьшее число мелкодисперсных частиц пыли. Для того, чтобы они не проходили на выход, на входе трубы дополнительно действует воздушный фильтр. Очищенный газ проходит через завесу из воздуха, выходящего из трубы для ввода воздуха, а пылинки не проходят. Завеса воздуха не позволяет частицам пыли войти в трубу для отвода воздуха, чем и осуществляется воздушный фильтр. Очищенный газовый поток пронизывает область воздушной завесы, а пыль не проникает в выходную трубу.
Пыль скапливается в бункере для сбора пыли, откуда удаляется.
Таким образом, благодаря воздушному фильтру, степень очистки запыленного газового потока повышается.
Однако, как уже было указано выше, вся конструкция пылеуловителя, хоть и состоит из отдельных элементов, которые можно выделить, как то, устройства сепарации, воздушного фильтра и центральной части пылеуловителя, каждая из его отдельных частей, объединенная в общую конструкцию, позволяет получить новые, неочевидные свойства, работающие на указанный результат.
Новая конструкция устройства сепарации, позволяет более эффективно осуществлять выделение из запыленного потока как крупнодисперсных, так и мелкодисперсных частичек пыли и коагулировать их. Газовый поток, выходящий из устройства сепарации, благодаря спиралевидной структуре потока отклоняется к стенкам пылеуловителя, но воздушный поток от воздушного фильтра способствует
дополнительному отклонению потока, что способствует выводу частиц пыли из центральной части, где осуществляется вывод очищенного газа, и снижению их кинетической скорости. В центральной части пылеуловителя сходятся два потока: нисходящий, содержащий пыль поток, распространяющийся у стенок и восходящий по центру пылеуловителя поток, содержащий незначительное количество пыли, который затем дополнительно фильтруется воздушным фильтром. Организация этих потоков, является результатом совместной работы всех частей пылеуловителя, что способствует эффективной очистке запыленного газа.
Диаметр упомянутой обечайки может быть равен или более диаметра корпуса устройства сепарации внутри карманов, что обеспечивает эффективное снижение скорости спирального потока и его отклонение.
Устройство для отвода газа может быть выполнено в виде отсасывающего вентилятора.
Для формирования воздушного потока воздушного фильтра у выхода трубы дополнительного ввода воздуха установлено устройство формирования воздушного потока, которое может быть выполнено в виде конусного дефлектора.
Изобретения поясняются чертежами.
На Фиг.1 приведена общая конструкция пылеуловителя вместе с устройством сепарации в разрезе; на Фиг.2 приведен разрез устройства сепарации пылеуловителя; на Фиг.3 разрез устройства сепарации по Б-Б в диаметральной плоскости; на Фиг.4 показан вид кармана устройства сепарации, на Фиг.5 разрез пылеуловителя по А-А в диаметральной плоскости; на Фиг.6 приведена схема прохождения газовых и воздушных потоков в пылеуловителе.
Пылеуловитель (Фиг.1) содержит устройство сепарации 1, которое может использоваться в данной конструкции пылеуловителя или отдельно, в других конструкциях устройств, в которых требуется отделение пыли от газового потока, в том числе в циклонах.
Устройство сепарации 1 (Фиг.2 и Фиг.3) содержит корпус 2. В верхней части корпуса 2 тангенциально установлено щелевое сопло 3 для ввода загрязненного газа. По образующим внутренней поверхности корпуса 2, в направлении входного потока загрязненного газа, выполнены карманы 4 (Фиг.4) с уступами 5. В нижней части каждого кармана 4 установлено заграждение в виде полки 6, препятствующей движению потока вниз по карману 4 (Фиг.3, Фиг.4). Как правило, карманы 4 по образующей корпуса 2 выполнены не менее высоты щелевого сопла 3. В данном случае глубина уступа 5 кармана 4 по ширине щелевого сопла 3. Щелевое сопло 3 для ввода загрязненного газа расположено в стенке корпуса 2 за ребром одного из уступов 5. Число уступов по образующей корпуса может быть от четырех до двенадцати. Карман 4 от одного ребра 5 до другого имеет плавный профиль.
Пылеуловитель (Фиг.1) содержит устройство сепарации 1. Корпус пылеуловителя ниже корпуса 2 устройства сепарации 1 выполнен в виде цилиндрической обечайки 7. Ниже обечайки 7 корпус 8 выполнен в виде конуса. Внизу корпуса пылеуловителя установлен бункер 9 для сбора пыли. Пространство в средней части обечайки 7 через вертикальную трубу 10 для отвода очищенного газа через патрубок 14 соединено с устройством для отвода очищенного газа (на рисунке не показано). Внутри вертикальной трубы 10 для отвода очищенного газа установлена труба 11 дополнительного ввода воздуха, для создания воздушного фильтра 12 у входа вертикальной трубы 10. У выхода трубы 11 дополнительного
ввода воздуха установлено устройство 13 формирования воздушного потока воздушного фильтра 12, например в виде конусного дефлектора.
Устройство сепарации и пылеуловитель работают следующим образом.
Поток газа с пылью (Фиг.3 и Фиг.4) поступает внутрь корпуса 2 через щелевое сопло 3. Щелевое сопло 3 формирует вертикальный плоский поток, который распространяется вдоль стенки корпуса 2. Встречая уступы 5 карманов 4 поток газа отклоняется к стенке корпуса 2, а за уступом 5 возникает зона пониженного давления, в которой в свою очередь возникает циркуляционный поток. Крупные и средние частички пыли трутся о стенки корпуса 2, теряют энергию и смещаясь по стенке вниз, попадают на заграждение в виде полки 6 (Фиг.3, Фиг.4 и Фиг.5). Мелкие частички циркулируют в зоне за уступом 5 и постепенно опускаются также на полку 6. На полках 6 образуются зоны коагуляции пылевых частиц. По мере коагуляции и накопления пылевых частиц на полках 6 карманов 4 они сваливаются вниз (Фиг.6).
Поток газа распространяющийся по спирали постепенно перемещается ниже корпуса 2 в зону обечайки 7 (Фиг.6). Там он встречает воздушную завесу воздушного фильтра, который отжимает спиральный предварительно очищенный газовый поток из выхода устройства сепарации 1 к стенкам обечайки 7.
Очищенный газ пронизывает поток воздушного фильтра 12 и поступает в вертикальную трубу 10 и далее через патрубок 14 под действием устройства для отвода очищенного газа. Устройство отвода очищенного газа может быть вентилятором, или эжектором.
Воздушный фильтр 12 содержит трубу 11 дополнительного ввода воздуха или газа и конусный дефлектор 13. Воздушный поток, выходящий из трубы 11, отклоняется во все стороны благодаря дефлектору 13 и препятствует попаданию мелкодисперсных частичек пыли в выходную трубу 10. Кроме того, воздушный
поток способствует формированию потоков нисходящего и восходящего воздуха, показанных на Фиг.6.
Частицы пыли по конусному корпусу 8 и благодаря нисходящему потоку попадают в бункер 9.
Пылеуловитель эффективен в работе, хорошо очищает крупные, мелкие и мелкодисперсные частицы пыли из запыленного потока газа или воздуха.