ВИХРЕВОЙ АППАРАТ ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ НАЛИПАЮЩИХ ПЫЛЕЙ Российский патент 1995 года по МПК B04C5/22 

Изобретение относится к механической очистке газов, в частности к пылеуловителям, основанным на принципах центробежной сепарации, и может быть использовано в химической, пищевой, горнодобывающей и других отраслях промышленности, где требуется проводить очистку газов от пылей, обладающих повышенной адгезионной способностью, например в производстве минеральных удобрений, синтетических моющих средств.

Известны циклонные аппараты для улавливания налипающих пылей, в которых налипшая пыль периодически очищается с помощью упругого стержня, расположенного по оси циклона и закрепленного одним концом в бункере. При этом стержень может быть гладким [1] или с надетой на него винтовой пружиной [2 и 3] он может быть жестко закреплен [1] либо на эластичной втулке [2] либо на опоре в виде шарового подшипника с эластичной манжетой [3]
Однако подобные технические решения не могут быть раализованы в вихревых аппаратах [4] необходимым элементом конструкции которых является установленный в нижней части корпуса осевой ввод закрученного потока газа с размещенной на нем отбойной шайбой, разделяющей корпус аппарата на сепарационную и пылесборную камеры. Кроме того, в установкaх [1, 2 и 3] проблема налипания решается в ущерб эффективности очистки, так как стержень в них движется в пристенной области, создавая возмущения в периферийном потоке газа, что усиливает действие радиального стока на унос частиц пыли из периферийного потока в область центрального вихря, вместе с которым они выносятся из аппарата через выхлопную трубу.

Известен циклон [5] для улавливания налипающей пыли, состоящий из корпуса с патрубками для ввода и вывода газа и устройства для снятия налипающей пыли в виде рамки с крыльчаткой, установленной по оси циклона, которая приводится во вращение закрученным потоком отходящего газа.

Недостатком данной конструкции является нарушение аэродинамики входного потока, и, как следствие, снижение эффективности очистки газа, увеличение гидродинамического сопротивления и низкая надежность в эксплуатации.

Известен также циклон для улавливания налипающей пыли, содержащий корпус, входной и выходной патрубки, бункер и устройство для снятия, выполненное в виде свободно подвешенной цепи, расположенной по оси циклона [6] Увлекающаяся вращающимся потоком цепь нижним своим участком касается поверхности корпуса и соскребает налипшую пыль.

Данная конструкция сохраняет в себе недостатки "стержневых" аппаратов [1, 2 и 3] так как удаление пыли со стенок аппарата достигается скольжением цепи по поверхности корпуса аналогично скольжению стержня. Кроме того, хаотическое движение цепи вносит возмущение в гидродинамику вихревого потока в центральной зоне аппарата, уменьшая сепарационный эффект и увеличивая гидравлическое сопротивление. При этом область антиадгезионного воздействия цепи ограничена нижней частью корпуса аппарата.

Известно устройство [7] в котором цепь дополнительно снабжена лопастным закручивателем, частично погруженным в выхлопную трубу.

Данная конструкция не устраняет полностью недостатков конструкции [6]
Антиадгезионный эффект также достигается скольжением нижней части цепи по поверхности корпуса аппарата при несколько большей хаотичности его перемещения по образующей конуса. Однако, этот фактор в сочетании с лопастным закручивателем вносит еще большее возмущающее воздействие в центральный вихревой поток, нарушая гидродинамику аппарата в целом и снижая эффективность очистки.

Наиболее близкой к предлагаемому является конструкция вихревого сепаратора [8] содержащего цилиндрический корпус, в верхней части которого расположен тангенциальный ввод закрученного периферийного потока газа и осевой выходной патрубок, а в нижней пылесборник с выгрузным патрубком, осевой ввод закрученного центрального потока с размещенной на нем отбойной шайбой, по оси которого установлена уравнительная труба с коническим насадком на нижнем конце, расположенном в пылесборнике, с пластинами на кромке для подкрутки потока и устройство для предотвращения забивания пылью уравнительной трубки и выгрузочного патрубка в виде установленной с возможностью вращения крыльчатки с цепью, нижний конец которой расположен в пылевыгрузном патрубке, а верхний прикреплен к уравнительной трубке так, что крыльчатка находится внутри конического насадка.

Следует отметить, что в указанном прототипе, во-первых, никак не решается проблема налипания в самой сепарационной камере, а, во-вторых, проблема налипания в пылесборной камере решается в ущерб эффективности очистки, а именно: через уравнительную трубку неизбежно будет происходить унос частиц пыли из пылесборной камеры в центральную зону осевого потока и далее вместе с ним в выхлопную трубу, поскольку:
а) в коническом насадке центробежный фактор очень мал из-за невысокой тангенциальной скорости газа, так как основная доля газового потока в пылесборнике будет всасываться в уравнительную трубку не через зазоры между наклонными пластинами насадка, а через его открытый нижний срез (т.е. доочистка слабая);
б) частицы пыли, все-таки попавшие на стенку конического насадка, удаляются с ее поверхности (внутренней и наружной) крыльчаткой, но при этом они не могут осесть на дно пылесборника, так как неизбежно будут уноситься всасывающимся потоком газа через уравнительную трубу;
в) вращающаяся цепь приводит во взвешенное состояние частицы, уже осевшие в пылесборнике, часть которых также будет всасываться через уравнительную трубку в центральную зону осевого потока и осевой выходной патрубок в атмосферу.

Таким образом, отличительные элементы прототипа, способствующие устранению налипания частиц в пылесборной камере, способствует также увеличению проскока частиц примеси через осевую зону аппарата, что означает снижение эффективности очистки газовзвесей.

Целью изобретения является повышение эффективности улавливания налипающих пылей.

Цель достигается вихревым пылеуловителем, который содержит цилиндрическую сепарационную камеру, в верхней части которой расположен тангенциальный ввод закрученного периферийного потока газа и осевой выходной патрубок, а в нижней осевой ввод закрученного центрального потока с размещенной на нем отбойной шайбой, и пылесборную камеру, диаметр которой больше диаметра сепарационной камеры. Сепарационная камера содержит подвесной груз в виде шара, закрепленный на стенке камеры, создающий ударно-вибрационное воздействие практически на всей поверхности сепарационной камеры, не позволяя частицам пыли налипать и в то же время покидать пристенную зону аппарата.

На чертеже схематично представлен предлагаемый вихревой пылеуловитель.

Вихревой пылеуловитель содержит цилиндрический корпус 1, включающий в себя сепарационную камеру 2 и пылесборную камеру 3, патрубок 4 центрального осевого ввода закрученного газового потока с вытеснителем 5 и кольцевой отбойной шайбой 6, тангенциальный ввод закрученного периферийного потока газа 7 и осевой патрубок для вывода очищенного газа 8. Внутри сепарационной камеры 2 размещен подвесной груз 9 на шпагате, свободный конец которого жестко закреплен в стенке камеры. Длина шпагата 10, на котором подвешен груз 9, равна диаметру D сепарационной камеры, а точка крепления шпагата 10 в стенке камеры 2 расположена на высоте H D, считая от уровня плоскости кромки патрубка 4 центрального осевого ввода.

Аппарат работает следующим образом.

Запыленный газ поступает через патрубок 4 центрального осевого ввода и тангенциальный ввод 7, в результате чего в сепарационную камеру 2 поступают два закрученных в одну сторону потока центральный и периферийный, движущихся навстречу друг другу. Под действием центробежных сил частицы пыли перемещаются в пристенную зону сепарационной камеры 2 и транспортируются периферийным газовым потоком в сторону пылесборной камеры 3. Дойдя до отбойной шайбы 6, периферийный поток изменяет свое поступательное движение сверху вниз на противоположное и вместе с центральным потоком выносится из аппарата через патрубок вывода очищенного газа 8, а частицы пыли, транспортируемые периферийным потоком под действием сил инерции, попадают в пылесборную камеру 3 через кольцевой зазор между отбойной шайбой и корпусом аппарата.

Движение подвешенного на шпагате груза определяется, с одной стороны, равнодействующей F сил реакции шпагата F_R и движущей силы периферийного потока F_D, с другой стороны, центробежной силой F_C. Равнодействующая стремится переместить груз в центральную зону, где он попадает в сферу влияния центрального вихревого потока, где центробежная сила больше. Последняя вновь перемещает шарик к стене, в зону влияния периферийного потока. Таким образом, шарик движется по траектории изогнутой "восьмерки" 11, испытывая на всем ее протяжении периодические соударения со стенкой сепарационной камеры 2. Под действием этих ударов стенка сепарационной камеры испытывает вибрационные колебания, посредством чего и достигается антиадгезионный эффект. Благодаря длине шпагата, равной диаметру сепарационной камеры, антиадгезионным воздействием шарика равномерно охватываются обе половины камеры, т.е. практически вся ее поверхность испытывает ударно-вибрационное воздействие.

К достоинствам предлагаемого аппарата относится то, что частоту, силу и характер соударений груза со стенкой можно регулировать путем изменения веса, формы поверхности и материала, из которого изготовлен шарик, исходя из особенностей налипающей пыли. Кроме того, предлагаемое техническое решение не создает помех и не вызывает существенных изменений гидродинамики в аппарате, обеспечивая равномерное удаление налипающей пыли со стенки аппарата в пылесборную камеру, повышая тем самым его эксплуатационную надежность.

Использование: в химической, пищевой, горнодобывающей и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: приспособление для очистки стенок вихревой камеры выполнено в виде груза шарообразной формы, закрепленного на шпагате, второй конец которого прикреплен к стенке сепарационной камеры, при этом длина шпагата и расстояние от уровня кромки осевого патрубка центрального ввода до точки крепления шпагата к стенке камеры равны ее диаметру. 1 ил.

ВИХРЕВОЙ АППАРАТ ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ НАЛИПАЮЩИХ ПЫЛЕЙ, содержащий цилиндрическую сепарационную камеру, в верхней части которой расположен тангенциальный ввод периферийного закрученного потока и цилиндрический выходной патрубок, а в нижней части цилиндрический осевой патрубок ввода центрального закрученного потока с отбойной шайбой, пылесборную камеру и подвесное приспособление для снятия пыли, отличающийся тем, что подвесное приспособление прикреплено к стенке сепарационной камеры на расстоянии от верхней кромки осевого патрубка ввода центрального закрученного потока, равном диаметру сепарационной камеры, и выполнено в виде шпагата, имеющего длину, равную диаметру сепарационной камеры, с грузом шарообразной формы на свободном конце.