УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ВОЗДУХА "ОТПО-11" Российский патент 1994 года по МПК B04C5/26 

Изобретение относится к вентиляционной технике и может быть использовано в любых отраслях народного хозяйства для очистки воздуха от пыли и рассеивания остаточной пыли в атмосфере.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки воздуха от полидисперсной пыли за счет последовательной сепарации полидисперсного пылевого аэрозоля с поэтапной очисткой воздуха от частиц каждой фракции при наиболее благоприятных для этого условиях, а также путем разделения зон: улавливания пыли из потока, удаления пыли и удаления очищенного воздуха.

На фиг. 1 изображено устройство, вид сбоку с местным разрезом; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

П р и м е р. Устройство "ОТПО-11" включает корпус, образованный элементами поверхностей последовательно установленных друг в друга пяти сферических сегментов 1. Центры сегментов 1 расположены на одной вертикальной центральной оси устройства. Радиус (R_i+1) каждого последующего книзу сегмента 1 в 1,35 раза превышает радиус предыдущего (R_i). На боковой поверхности каждого сегмента 1, кроме нижнего, по окружности большого круга, перпендикулярного вертикальной центральной оси устройства, выполнены вертикальные прорези-воздухозаборники 2. Сегменты 1 установлены таким образом, что каждый последующий сегмент перекрывает прорези-воздухозаборники 2 предыдущего. В верхней части сегмента 1 с наименьшим радиусом (R₁) установлена центральная выхлопная труба 3. Так же однонаправленно вокруг трубы 3 по касательной к ней в горизонтальной плоскости установлены два входных тангенциальных патрубка 4,5 так, что углы между их осями равны и составляют 180^о. В нижней части сегмента 1 с наименьшим радиусом (R₁) по оси устройства расположена вершина конического пылесборника 6. Бункер-пылесборник 6 расположен по центральной оси устройства и без зазора пронизывает все сферические сегменты 1, оканчиваясь вне корпуса устройства крышкой 7. Угол при вершине его конуса составляет 20-30^о. У оснований сферических сегментов 1, отсекаемых 3 бункером-пылесборником 6, выше их уровней на поверхности последнего выполнены кольцевые отверстия 8 с жесткими ребрами 9. Внутри бункера-пылесборника 6 максимально установлены цилиндрические разделительные перегородки 10 так, что каждая из них своим верхним срезом упирается в верхнюю кромку соответствующего кольцевого отверстия 8 бункера-пылесборника 6. Все сферические сегменты 1, кроме верхнего, имеют дополнительные выхлопные патрубки 11, расположенные приемной частью в полости соответствующих сферических сегментов 1 тангенциально к бункеру-пылесборнику 6 под нижним основанием каждого предыдущего сферического сегмента.

Устройство работает следующим образом. Запыленный воздух через входные тангенциальные патрубки 4, 5 попадает в полость сферического сегмента 1 с наименьшим радиусом (R₁), где за счет тангенциальной подачи закручивается и движется по спирали вниз вдоль стенок этого сегмента. Пылевые частицы, находящиеся в потоке воздуха, за счет центробежных сил концентрируются у внутренней поверхности упомянутого сегмента. Более мелкие фракции пылевого материала в силу большей степени увлечения их воздушным потоком движутся непосредственно вблизи стенок сегмента, в то время, как крупные фракции - на некотором расстоянии от стенок. Крупные фракции, в основном минуя зону расположения прорезей воздухозаборников 2, продолжают двигаться по спирали, концентрируясь к оси устройства у конического отражателя 5. Здесь пылевые частицы оседают на поверхности сферического сегмента и через кольцевое отверстие 8 попадают в бункер-пылесборник 6. Часть воздушного потока, освобождающаяся при этом от крупных пылевых частиц, обтекая верхнюю часть конического пылесборника 6, выходит из устройства через центральную выхлопную трубу 3.

Остальные фракции пылевого материала, попадая в зону расположения прорезей-воздухозаборников 2 с отогнутыми кромками, проходят через них в полость следующего сферического сегмента 1. Увеличение радиуса (R₂) следующего сферического сегмента 1 приводит к уменьшению значений линейной и тангенциальной составляющих скорости воздушного потока, а следовательно, к созданию условий для концентрации и выпадения следующей мелкой фракции пыли у оси рассматриваемого сферического сегмента 1. Эти фракции пыли, двигаясь по спирали вдоль поверхности бункера-пылесборника 6, оседают в нижней части сегмента 1 и через соответствующее кольцевое отверстие 8 попадают в бункер-пылесборник 6. Освободившаяся от этих фракций пыли часть воздушного потока, тангенциально обтекая поверхность бункера-пылесборника 6, удаляется из устройства через соответствующий выхлопной патрубок 11, обращенный своим приемным (входным) сечением навстречу потоку. Попадая в зону расположения прорезей-воздухозаборников 2, остальные фракции пылевого материала с оставшимся воздушным потоком проходят через них в полость сферического сегмента 1. В полости каждого последующего сегмента 1 протекают аналогичные процессы, когда последовательно (от более крупной к более мелкой) выделяются из воздуха и удаляются фракции пылевого материала. В каждом сегменте 1 удаление воздуха организовано их зоны с минимальным содержанием пылевых частиц, которые расположены в полости данного сферического сегмента 1, в месте пересечения поверхностей предыдущего сферического сегмента 1 и бункера-пылесборника 6. Накоплению очищенного от пыли воздуха в упомянутой зоне способствует также форма бункера-пылесборника 6. Форма бункера-пылесборника 6 (коническая) обеспечивает при этом наиболее благоприятные условия для поэтапного осаждения из пылевоздушного потока частиц различных фракций за счет сглаживания скачкообразного увеличения рабочих объемов устройства (между поверхностями сегментов 1, радиус возрастает при переходе к каждому последующему в 1,35 раза, и бункера-пылесборника 6), что обеспечивает стабилизацию аэродинамических характеристик пылевоздушного потока и, в частности, скорости движения. Кроме того, коническая форма бункера-пылесборника 6 способствует формированию восходящих потоков очищенного от пыли воздуха, которые, двигаясь снизу-вверх вдоль его боковой поверхности, попадают в зону действия выхлопных патрубок 11 и удаляются из устройства.

Уловленная в каждом сферическом сегменте 1 пыль через соответствующие кольцевые отверстия 8 с жесткими ребрами 9 попадает во внутреннюю полость бункера-пылесборника 6, а затем - в соответствующее кольцевое пространство между разделительными цилиндрическими пеpегоpодками 10. Последнее обеспечивает раздельный по фракциям сбор уловленной пыли за пределами устройства.

Перечисленные выше признаки устройства "ОТПО-11" обеспечивают в конечном счете увеличение эффективности очистки воздуха от пыледисперсной пыли.

Разнонаправленность в пространстве выходных сечений дополнительных выхлопных патрубков 11 обеспечивает помимо этого снижение концентрации пыли в приземном слое атмосферы благодаря созданию лучших условий рассеивания пыли оставшейся в удаляемом из устройства воздухе.

В ходе лабораторных испытаний определяли общую (интегральную) эффективность пылеочистки, изменяя соотношение радиусов R_i сферических сегментов и угол при вершине конического отражателя α. При этом расход аспирируемого воздуха составлял 2500 м³/ч, начальная запыленность - 1000 мг/м³. Использовали пыль песка, содержащую пять фракций со следующим дисперсным составом:
до 63 мкм -10% ;
от 63 мкм до 100 мкм - 20% ;
от 100 мкм до 160 мкм - 25% ;
от 160 мкм до 200 мкм - 30% ;
от 200 мкм до 315 мкм - 15% .

Радиус R первого походу воздуха сферического сегмента составлял 300 мм.

Результаты испытаний сведены в таблицу.

Из результатов, представленных в таблице, видно, что предлагаемое устройство "ОТПО-11" обеспечивает высокую общую (интегральную) эффективность очистки воздуха от полидисперной пыли - 94,8% , и повышение эффективности по сравнению с прототипом на 2,4% .

Кроме того, устройство "ОТПО-11" может быть использовано в качестве насадка на выхлопе вентиляционной системы, обеспечивая эффективное рассеивание оставшейся после очистки пыли в атмосфере, а также в качестве сепаратора пылевого материала по фракциям (после выделения его из пылевоздушного потока).

Использование: для очистки воздуха от пыли и рассеивания остаточной пыли в атмосфере. Сущность изобретения: корпус устройства выполнен в виде набора сферических сегментов так, что их центры находятся на одной вертикальной центральной оси и радиус каждого последующего книзу сегмента в 1,3 - 1,4 раза превышает радиус предыдущего и перекрывает его прорези-воздухозаборники 2 по их верхнему уровню. Вершина конического пылесборника 6 с углом при ней 20 - 30находится на центральной оси по нижнему уровню прорезей-воздухозаборников 2 первого сферического сегмента. Бункер-пылесборник вплотную пропущен через нижние основания сферических сегментов, выше уровня которых на бункере-пылесборнике прорезаны кольцевые отверстия 8 с жесткими ребрами 9. В полости каждого сферического сегмента, начиная со второго, тангенциально к бункеру-пылесборнику под нижнем онованием предыдущего сферического сегмента расположены дополнительные выхлопные патрубки 11. 2 з. п. ф-лы, 2 ил. , 1 табл.

1. Устройство для очистки вентиляционного воздуха, содержащее соосные сепарационные камеры увеличивающегося от верхней камеры к нижней диаметра, сообщающиеся между собой и с пылесборником кольцевыми отверстиями, выхлопные патрубки, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса очистки воздуха от полидисперсной пыли, камеры выполнены в виде входящих более чем на половину одна в другую сфер, отверстия, сообщающие камеры, расположены в каждой камере, кроме нижней, по периметру круга наибольшего сечения, перпендикулярного вертикальной оси, пылесборник выполнен в виде соосно установленного конуса, вершина которого расположена в полости верхней камеры, а основание - под нижней камерой, щели, сообщающие камеры с пылесборником, выполнены в стенке пылесборника над линией пересечения его поверхности с нижним краем каждой камеры, при этом угол при вершине конуса пылесборника равен 20 - 30^o, а увеличение диаметра каждой последующей нижележащей камеры составляет 1,3 - 1 , 4 диаметра предыдущей, выхлопные патрубки нижележащих камер расположены тангенциально к поверхности конуса пылесборника под линией пересечения его поверхности с нижним краем вышележащей камеры. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью равномерного рассеяния неуловленной пыли в атмосфере, выходные концы выхлопных патрубков камер имеют различную ориентацию в пространстве. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что оно снабжено цилиндрическими перегородками, размещенными концентрично в пылесборнике от верхнего края отверстия, сообщающего пылесборник с соответствующей камерой, до нижней части пылесборника.