УЛАВЛИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к отделению дисперсных частиц от газов или паров и может быть использовано для защиты турбокомпрессоров от попадания в них инородных частиц с подводимыми газами.
Известно улавливающее устройство, содержащее корпус и фильтрующие элементы, размещенные внутри корпуса с зазором относительно друг друга (см. Михайлов Е.И. и др. Комплексные воздухоочистительные устройства для энергетических установок. Л.: Машиностроение, 1978. с.57-61, рис.3).
Недостаток этого решения повышенное аэродинамическое сопротивление устройства, что снижает эффективность очистки газового потока.
Известно также улавливающее устройство, содержащее корпус и фильтрующие элементы, размещенные внутри него, с зазором относительно друг друга, выполненные в виде цилиндрических колец, расположенных соосно с продольной осью корпуса, с уменьшением диаметров колец к входному отверстию корпуса, при этом кромка кольца меньшего диаметра обращенная к входному отверстию корпуса, выступает за кромку непосредственно охватывающего его соседнего с ним кольца большего диаметра, кроме того устройство содержит связующие ребра охватывающие фильтрующие элементы со стороны обращенной к входному отверстию корпуса, скрепленные друг с другом и посадочным фланцем, в виде треножника, причем каждое кольцо скреплено с каждым связующим ребром (см. SU №1834684, МКИ В01D 45/00, 1991).
Недостаток известного решения - его недостаточная прочность, особенно при увеличении поперечных размерах устройства, что чревато аварией при эксплуатации устройства на главных энергетических установках судна.
Задача на решение которой направлено заявленное решение выражается в повышении прочности устройства.
Технический результат обеспечение возможности безаварийной эксплуатации устройства на главных энергетических установках судна. В том числе и за счет снижения его чувствительности к вибрационным нагрузкам, возникающим при эксплуатации судовых энергетических установок на режимах приближающихся к предельной мощности.
Для решения поставленной задачи улавливающее устройство, содержащее корпус и фильтрующие элементы, размещенные внутри него, с зазором относительно друг друга, выполненные в виде цилиндрических колец, расположенных соосно с продольной осью корпуса, с уменьшением диаметров колец к входному отверстию корпуса, при этом кромка кольца меньшего диаметра обращенная к входному отверстию корпуса, выступает за кромку непосредственно охватывающего его соседнего с ним кольца большего диаметра, кроме того устройство содержит связующие ребра охватывающие фильтрующие элементы со стороны обращенной к входному отверстию корпуса, скрепленные друг с другом и посадочным фланцем, в виде треножника, причем каждое кольцо скреплено с каждым связующим ребром, отличается тем, что фильтрующие элементы скреплены со связующими ребрами посредством электросварки с каждой стороны ребра, при этом, толщина ребра, в 1,2-2,5 раза больше толщины цилиндрических колец, причем толщина фланца, в 2-3 раза больше толщины связующего ребра, кроме того, на выходной стороне устройства, в створе с соответствующими связующими ребрами размещены ребра усиления, выполненные в виде пластин жестко связанных друг с другом по кромке совпадающей с продольной осью устройства, длина которой составляет 0,25-0,3 от длины устройства вдоль продольной оси, при этом противоположные кромки ребер усиления жестко скреплены с соответствующими фильтрующими кольцами, кроме того поперечные кромки ребер усиления жестко скреплены с соответствующим участком фланца. Кроме того, фильтрующие кольца скреплены с ребрами усиления посредством электросварки с каждой стороны ребра усиления.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".
Совокупность признаков, характеризующих заявленную полезную модель обеспечивает решение поставленной технической задачи - повышение прочности устройства.
На фиг.1 показан продольный разрез устройства; на фиг.2 дан его разрез по А-А.
На чертежах показаны фильтрующие элементы 1, связующие ребра 2, фланец 3, ребра усиления 4, продольная ось 5, Кроме того, показан газонаправляющий корпус выполненный в виде двух кожухов 6 и 7.
Улавливающее устройство размещено внутри компенсатора, который включает в себя газонаправляющий корпус, кожухи которого, 6 и 7 вставлены один в другой, и установлены внутри сильфона 8.
Кожух 6 связан с фланцем 9 (стыкуемым с фланцем турбокомпрессора - на чертежах не показан), а кожух 7, посредством своего буртика 10, связан с фланцем 11 (стыкуемым с фланцем выпускного коллектора двигателя - на чертежах не показан). Диаметр выпускного отверстия кожуха 6 больше диаметра входного отверстия кожуха 7, что также обеспечивает снижение аэродинамического сопротивления устройства.
Фильтрующие элементы 1 выполнены в виде цилиндрических колец разного диаметра, но одинаковой толщины (порядка 2-3 мм, в зависимости от мощности двигателя, связующие ребра 2, обеспечивающие фиксацию колец относительно друг друга выполняют, соответственно, толщиной в 1,2-2,5 раза больше толщины цилиндрических колец.
Кольца 1 устанавливают соосно друг с другом и продольной осью 5, со смещением меньшего кольца относительно соседнего большего, в сторону входного отверстия устройства). Величину смещения колец относительно друг друга принимают такой, "чтобы в каждом поперечном сечении устройства пересекалось не более двух колец сразу", что обеспечивается если передние кромки колец будут смещены относительно соседних с ним колец на величину большую половины высоты кольца и меньшую его высоты, т.е. передняя кромка каждого кольца должна находиться либо на уровне задней кромки соседнего с ним меньшего кольца, либо нависать над ним на величину не большую половины ширины этого меньшего кольца.
Связующие ребра 2 скреплены друг с другом, например в виде треножника (или четырехгранной пирамиды - если устройство предназначено для защиты турбокомпрессоров большой мощности и, соответственно с большим сечением входного патрубка). Фильтрующие элементы 1 (цилиндрические кольца) скреплены со связующими ребрами 2 посредством электросварки с каждой стороны каждого ребра 2. Толщина фланца 3, в 2-3 раза больше толщины связующего ребра 2.
Ребра усиления 4, выполнены в виде пластин жестко связанных друг с другом по кромке 12 совпадающей с продольной осью 5 устройства и размещены с выходной стороны 13 устройства, в створе с соответствующими связующими ребрами. При этом длина кромки 12 составляет 0,25-0,3 от длины устройства вдоль продольной оси 5, при этом противоположные (свободные) кромки 14 ребер усиления 4 жестко скреплены с соответствующими фильтрующими кольцами 1 (посредством электросварки с каждой стороны ребра усиления). Кроме того поперечные кромки 15 ребер усиления 4 жестко скреплены с соответствующим участком фланца 3. Кроме того, на чертежах показаны швы 16 электросварки.
Кроме того, возможен вариант, когда предлагаемое устройство может быть установлено в проставыше (на чертежах не показан) перед газотурбонагнетателем, а не в компенсаторе. В этом случае в качестве газонаправляющего корпуса "работает" полость проставыша.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Металлические частицы, движущиеся вместе с газовым потоком, ударяются о решетку из цилиндрических колец 2 и задерживаются, не проникая в турбину.
Газонаправляющий корпус устройства исключает прогар сильфона компенсатора. Таким образом, улавливающее устройство, не оказывая существенного аэродинамического сопротивления, обеспечивает эффективную очистку газового потока от твердых инородных частиц.
Усиление конструкции за счет увеличения толщины соответствующих ее элементов (и наличия ребер усиления) исключает разрушение устройства из-за вибраций возникающих вследствие пульсаций газового потока. Кроме того, наличие жесткой «треноги с выходной стороны устройства обеспечивает удержание фильтрующих колец при их отрыве от связующих ребер при ударе больших кусков разрушенных элементов двигателя.
Предлагаемая конструкция не требует переделок выхлопной системы дизеля, достаточно установить ее в существующий компенсатор, стоящий перед турбиной. Снижение аэродинамического сопротивления позволило снизить теплонапряженность в результате чего повышается эффективность работы дизеля.