ПРЯМОТОЧНЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 1997 года по МПК B01D45/04 

Изобретение относится к устройствам очистки газовых потоков от взвесей и может быть использовано в системах очистки деревообделочных, металлургических, текстильных и других производств, а также в системах очистки воздуха бытовых и служебных помещений.

Известен способ сепарации жидкости из газожидкостного потока и устройство для его осуществления [1] путем разгона газожидкостного потока в сужающейся части канала до скорости, близкой к критической, и последующим торможением до скорости газовой фазы, меньшей скорости начала уноса капель жидкости, выпадающих в силу инерции на центральном теле, размещенном в расширенной части канала.

Известно, также устройство разделения многокомпонентных потоков [2] содержащее усеченный конический корпус, сужающийся в направлении движения очищаемого потока, внутри которого коаксиально расположены кольца, отделенные друг от друга в осевом направлении, причем наибольшего диаметра кольцо расположено на входе, а кольцо наименьшего диаметра соединено с пылеуловителем, закрепленном на корпусе со стороны наименьшего кольца.

Известно устройство для очистки в виде сборника пыли [3] содержащего корпус с соплом и разделительный патрубок, размещенный в корпусе ниже по потоку сопла.

Ближайшим аналогом может быть принят инерционный сепаратор [4] содержащий корпус с соплом и разделительный патрубок. Сопло, корпус и разделительный патрубок размещены коаксиально относительно друг друга, корпус выполнен в виде трубы с открытым противоположным соплу торцом.

Предлагаемый прямоточный сепаратор по сравнению с аналогами обеспечивает возможность использовать его для очистки газов с любыми видами взвесей, отличается повышенной эффективностью очистки, удобством и надежностью в эксплуатации, простотой и технологичностью конструкции.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом и состоит из следующих основных элементов: корпуса 1, сопла 2 и разделительного патрубка 3, расположенного в корпусе 1 ниже по потоку относительно сопла 2. Сопло 2, корпус 1 и разделительный патрубок 3 размещены относительно друг друга коаксиально. Входное отверстие 4 разделительного патрубка обращено к выходному отверстию 5 сопла 2. Соотношение проходных диаметров корпуса и выходного сечения сопла 5 составляет 1,5.10,0, а проходного сечения сопла к входному отверстию 4 разделительного патрубка составляет 1,0.1,5. Сопло 2 может иметь горловину 6 цилиндрической формы. Разделительный патрубок 3 выполнен из двух участков: прямого 7, имеющего цилиндрическую или слабо сужающуюся форму под углом образующей этого участка к оси устройства не более 15^o, и плавно изогнутый выходной участок, выходное отверстие 8 которого проходит через стенку корпуса, причем место их соединения выполнено герметичным. Расстояние между выходным отверстием сопла и входным отверстием 4 разделительного патрубка должно быть в пределах 0,25.4,0 диаметра выходного отверстия 5.

Прямоточный сепаратор функционирует следующим образом.

Поток газа со взвесями под давлением подается на вход сопла 2, где ускоряется, а в горловине 6 которого скорость упорядоченного движения взвесей становится равной скорости потока газа, а скорость из беспорядочного движения существенно уменьшается по сравнению со скоростью движения молекул газа. Попадая в корпус 1 газ расширяется благодаря высокой скорости беспорядочного движения молекул и заполняет все проходное сечение корпуса 1. В то же время взвеси, так как их скорость беспорядочного движения существенно меньше, не стремятся к расширению, в силу инерции сохраняют свой вектор движения и благодаря этому вместе с частью потока газа поступают во входное отверстие 4 разделительного патрубка и через него в бункер (на чертеже не показан). Наличие прямого 7 успокаивающего участка в разделительном патрубке и форма его исполнения исключают завихрения потока и столкновение взвесей со стенками под углами, близким к прямым, что уменьшает износ патрубка. Очищенный газ из корпуса 1 через его открытый торец направляется по назначению.

Испытания опытного образца прямоточного сепаратора с конструктивными параметрами:
внутренний диаметр корпуса, мм 61
диаметр сопла, мм 20
диаметр входного отверстия разделительного патрубка, мм 30
расстояние между выходным отверстием сопла и входным отверстием разделительного патрубка, мм 24
и при характеристиках газового (воздушного) потока:
расход воздуха на входе сопла, м³/мин 1,1
расход воздуха через разделительный патрубок, м³/мин 0,03
концентрация воды в воздушном потоке, г/м³ 10,0
в том числе, частицы 30.20 мк, 50,0
частицы 20.10 мк, 45,0
частицы 10.1 мк, 5,0
показали, что средняя эффективность очистки, определенная на основании десяти опытов, составила 99,4±0,1%
Вышеприведенные результаты испытаний свидетельствуют об эффективности предложенного прямоточного сепаратора. Соударение взвесей со стенками устройства под малыми углами обеспечивают его износостойкость, а отсутствие "затененных" участков исключает его засорение, что определяет его высокие эксплуатационные качества. Возможность его использования для очистки газовых потоков с любыми видами взвесей и в широком диапазоне давлений указанного потока позволяет его применять для широкого круга задач.

Использование: при разработке устройств для очистки газов от извесей любого вида, отличающихся повышенной эффективностью очистки, удобством и надежностью в эксплуатации, простотой и технологичностью. Сущность изобретения: устройство состоит из коаксиально расположенных корпуса, выполненного в виде трубы, с соплом, с одного торца и открытым другим торцом, и разделительного патрубка, расположенного внутри трубы ниже по потоку сопла, при этом распределительный патрубок выполнен в виде цилиндра с плавно изогнутым выходным участком, герметически закрепленным в отверстии стенки корпуса. 1 з. п. ф-лы. 1 ил.

1. Прямоточный сепаратор, содержащий корпус в виде трубы с соплом и разделительный патрубок, размещенный ниже по потоку сопла и коаксиально ему, при этом выходное отверстие разделительного патрубка выведено через стенку трубы корпуса, отличающийся тем, что сопло выполнено с цилиндрической горловиной, длина которой составляет 1-3 диаметра сопла, соотношение диаметров корпуса и выходного сечения сопла составляет 1,5-10, разделительный патрубок выполнен в виде цилиндра с плавно изогнутым выходным участком, при этом соотношение сечений выходного отверстия сопла и входного отверстия патрубка составляет 1,0-1,5, а расстояние между ними должно быть в пределах 0,25-4,0 диаметра выходного отверстия сопла. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что образующая прямого участка разделительного патрубка выполнена под углом 0-15^o к оси устройства с сужением в сторону выходного отверстия разделительного патрубка.