ВИХРЕВОЙ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ

Полезная модель относится к машиностроению, а конкретнее к устройствам для отделения дисперсных частиц от газов и может найти применение в химической, пищевой, деревообрабатывающей, строительной, железнодорожной и других отраслях промышленности, а конкретнее при очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.
Известен пылеуловитель, содержащий входной и отводящий осевой патрубки, пылевой бункер, цилиндрический корпус, имеющий возможность вращения полый цилиндр, который расположен соосно корпусу с образованием кольцевого зазора между их стенками, в котором расположено уплотнение. Полый цилиндр жестко соединен с помощью горизонтальных спиц с вертикальной осью, имеющей возможность вращения от привода [Патент РФ №20468, МПК B01D 45/00, авторы Трапезников Ю.Ф., Кудрявский Ю.П., Казанцев В.П., Глухих С.М., Беккер В.Ф., Анашкин B.C. «Циклон»].
Недостатком технического решения является низкая эффективность очистки за счет того, что поток подается только сверху, при этом быстро теряется его крутка. Поэтому тонкодисперсные частицы не успевают отделяться из потока и уносятся в выхлопной патрубок.
Известен вихревой пылеуловитель, включающий цилиндрический корпус с верхним и нижним тангенциальными патрубками ввода очищаемого газа, отбойной шайбой, осевым выходным патрубком очищенного газа и пылевым бункером, размещенную соосно корпусу перфорированную цилиндрическую вставку с образованием кольцевого зазора между ними, верхний тангенциальный патрубок выполнен в виде улиточного завихрителя, а нижний снабжен расположенными по оси корпуса коническим завихрителем и полым усеченным конусом, характеризующимся соотношением диаметров его оснований, равным 1:(1,4-1,5), на внешней поверхности которого установлена кольцевая отбойная шайба, а перфорированная цилиндрическая вставка установлена с возможностью вращения при помощи лопастей, выполненных на наружной поверхности верхней части перфорированной цилиндрической вставки, и жестко соединена посредством горизонтальных спиц с вертикальной осью, на которой расположен обтекатель, при этом лопасти установлены предпочтительно под углом 7-12° к вертикали, а в верхней части корпуса расположены сопла, служащие для подачи воздуха на лопасти [Патент РФ №2344868, МПК B01D 45/12, В04С 3/00 авторы Азаров В.Н., Грачев В.А., Крючков Г.П., Артюхин А.С., Ажгиревич А.И., Гутенев В.В., Азаров Д.В. «Вихревой пылеуловитель»].
Недостатком вихревого пылеуловителя является недостаточная очистка воздуха от мелкодисперсных частиц, большие энергозатраты на привод цилиндрической вставки и очистку полости между цилиндрической вставкой и корпусом пылеуловителя.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение эффективности очистки газа, за счет улавливания мелкодисперсных частиц.
Технический результат достигается тем, что в вихревой пылеуловитель, включающий цилиндрический корпус с бункером и крышкой, верхний и нижний тангенциальные патрубки ввода, осевой выходной патрубок, верхний тангенциальный патрубок снабжен завихрителем, а нижний снабжен расположенными по оси корпуса коническим завихрителем и полый усеченныq конус, характеризующимся соотношением диаметров его оснований, равным 1:(1,4-1,5), вал, проходящий по оси корпуса, на нем жестко закреплены обтекатель и вал в нижней его части жестко закреплен через уплотнения в пылевом бункере, в корпусе пылеуловителя жестко закреплены спицами на равном расстоянии друг от друга три кольца, крышка корпуса выполнена конусообразной и имеет осевой выходной патрубок, вал пылеуловителя выполнен составным и в верхней части полым, в пылеуловитель дополнительно введены конусный пустотелый обтекатель, емкость для воды, конусообразная воронка, улиточный завихритель, два усеченных пустотелых конуса, размещенные друг в друге, причем внутренний усеченный пустотелый конус выполнен с отверстиями в стенке и на нем в верхней части закреплен наружний полый усеченный конус, конусообразный козырек, спиралевидный очиститель, и конусообразная вставка с боковыми отверстиями, которая жестко закреплена в верхней части корпуса, причем на валу пылеуловителя жестко установлены последовательно снизу вверх пустотелый усеченный конус с зазором к коническому завихрителю, конусный обтекатель, емкость для воды, которая выполнена в виде усеченного конуса с отверстиями в стенках, которые выполнены под острым углом к вертикальной оси пылеуловителя, а в нижней части емкости для воды жестко закреплен конусный обтекатель, улиточный завихритель, усеченный пустотелый конус, конусообразный козырек, причем вход улиточного завихрителя жестко соединен с выходом конусообразной воронки, которая установлена с зазором к конусообразной вставке, а выход улиточного завихрителя соединен со входом внутреннего полого усеченного конуса, причем верхнее и среднее кольцо закреплены на конусном пустотелом обтекателе, а нижнее кольцо закреплено в нижней части полого усеченного конуса и к этим кольцам жестко закреплен спиралевидный очиститель с зазором к корпусу пылеуловителя.
Повышение качества очистки достигается многоуровневой очисткой газа, которая позволяет на первом уровне отделить крупнодисперсные частица, на втором уровне, при помощи воды, отделить мелкодисперсные частицы и на третьем уровне отделить влагу. Это обеспечивается за счет размещения всех уровней очистки на едином валу в корпусе пылеуловителя, что позволяет обеспечить на всех уровнях очистки газа значительную величину центробежной силы в ядре воздушного потока, выбрасывающей частицы пыли из потока газа.
На фиг.1 показан вихревой пылеуловитель, общий вид в разрезе, на фиг.2 изображен разрез А-А фиг.1.
Вихревой пылеуловитель состоит из корпуса 1, крышки 2 с осевым выходным патрубком, бункера 3, входного тангенциального патрубка подачи очищаемого воздуха 4, входного тангенциального патрубка подачи воды 5, вала 6, конического завихрителя 7, полого усеченного конуса 8, конусного пустотелого обтекателя 9, емкости для воды 10, конусообразной вставки 11, конусообразной воронки 12, улиточного завихрителя 13, конусообразного козырька 14, трех колец 15, спиралевидного очистителя 16, спиц 17, уплотнений вала 18, внутреннего полого усеченного конуса 19 и наружного полого усеченного конуса 20.
Вихревой пылеуловитель работает следующим образом.
Очищаемый газ подается в пылеуловитель через входной тангенциальный патрубок 4, конический завихритель 7 и полый усеченный конус 8. Конический завихритель 7 жестко закреплен на выходе входного тангенциального патрубка 4, а полый усеченный конус 8 жестко закреплен на валу 6 и установлен с зазором к коническому завихрителю 7. Вал 6 выполнен составным и в верхней части полым, а в нижней части через уплотнения 18 закреплен в бункере 3 и соединен с приводом. Полая часть вала 6 является входным тангенциальным патрубком подачи воды 5. По мере движения вверх угловая скорость пылегазового потока растет и в выходном отверстии полого усеченного конуса 8, она максимальна. Пустотелый конусный обтекатель 9 предотвращает попадание пылевых частиц в осевую зону аппарата, а за счет своего вращения придает частицам пыли дополнительную силу, отбрасывающую их к стенкам корпуса 1.
Сформированный поток газа движется к выходному патрубку пылеуловителя, а частицы пыли под действием центробежных сил отбрасываются к стенкам пылеуловителя. Для лучшего удаления частиц пыли из очищаемого газа в цилиндрическом корпусе 1 размещена емкость для воды 10, на нижней части которой установлен пустотелый конусный обтекатель 9. Вход емкости для воды 10 соединен с выходом входного тангенциального патрубка подачи воды 5, по которой направляется вода в емкость для воды 10. В стенках емкости для воды 10 имеются отверстия, которые выполнены по окружности под острым углом к вертикальной оси пылеуловителя. Через эти отверстия вода подается на стенку корпуса 1. Таким образом, создается направленный водяной поток, обладающей вязкостью, достаточной, чтобы удержать и отбросить к стенке мелкодисперсные частицы пыли (размером менее 15 мкм). Вода, стекает в бункер 3 пылеуловителя по стенке цилиндрического корпуса 1, откуда далее удаляется. Для предотвращения налипания частиц пыли на стенке корпуса 1 в пылеуловителе с зазором по окружности с возможностью вращения размещен спералевидный очиститель 16, который жестко крепится на трех кольцах 15. В свою очередь, нижнее кольцо жестко закреплено металлическими спицами 17 в нижней части полого усеченного конуса 8, среднее кольцо - в нижней части конусного пустотелого обтекателя 9, верхнее кольцо - в верхней части конусного пустотелого обтекателя 9. При вращении спералевидный очиститель 16 удаляет частички пыли и направляет их в бункер.
Далее очищенный воздух направляется в конусообразную воронку 12, которая установлена с зазором к конусообразной вставке 11, откуда попадает в конусообразный улиточный завихритель 13 и внутренний полый усеченный конус 19, который размещен внутри наружного полого усеченного конуса 20. Конусообразная воронка 12 жестко соединена со входом улиточного завихрителя 13, который, в свою очередь, жестко закреплен на полой части вала 6. Выход улиточного завихрителя 4 соединен со входом внутреннего полого усеченного конуса 19, в стенках которого выполнены многочисленные отверстия.
По мере движения вверх угловая скорость воздушного потока растет и достигает максимального значения во внутреннем полом усеченном конусе 19. Капельки воды, содержащиеся в воздухе, отбрасываются на стенки внутреннего полого усеченного конуса 19, под действием центробежной силы. Пройдя, через отверстия во внутреннем полом усеченном конусе 19 капли воды попадают на стенки наружного полого усеченного конуса 20, откуда далее стекают в низ на конусообразную воронку 12. Затем по воронке 12 вода стекает на конусообразную вставку 11, которая жестко закреплена на корпусе 1. В конусообразной вставке выполнены отверстия, по которым вода попадает на стенки корпуса 1 и далее стекает в бункер 3.
Выйдя из внутреннего полого усеченного конуса 19 воздушный поток ударяется о конусообразный козырек 14, жестко установленный на полой части вала 6, на котором остаются капли воды, не отделившиеся от воздушного потока во внутреннем полом усеченном конусе 19 и далее воздух направляется в выходной патрубок крышки 2 пылеуловителя.
Предлагаемый пылеуловитель позволяет повысить качество очистки газа от мелкодисперсных частиц в 2-3 раза, произвести осушку очищаемого газа и снизить энергозатраты на привод пылеуловителя.