УЛАВЛИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК B01D45/04 

Изобретение относится к устройствам для отделения дисперсных частиц от газов и паров и может быть использовано для защиты турбокомпрессоров от попадания в них инородных частиц с подводимыми газами.

Известно улавливающее устройство, выполненное в виде плоской решетки, устанавливаемой перед входом в турбокомпрессор /1/.

Недостаток этого устройства высокое аэродинамическое сопротивление, что вызывает существенное повышение температуры выпускаемых газов и, следовательно, ухудшает условия эксплуатации двигателя и снижает ресурс его работы.

Известно также улавливаеющее устройство, содержащее газонаправляющий корпус и закрепленную внутри него фильтрующую решетку из несущих ребер, одни концы которых связаны с корпусом, а свободные концы связаны друг с другом и фильтрующих элементов с нецентросимметричным профилем поперечного сечения, выполненных в виде кольцеобразных элементов, размещенных соосно, таким образом, что каждый элемент меньшего периметра ближе к входному отверстию корпуса, чем соседний с ним элемент большего периметра /2/.

Недостаток этого технического решения повышенная жесткость конструкции, что не позволяет обеспечить прочность ловушки, достаточную для удержания крупных (порядка 0,5-0,8 кг) инородных частиц, без потери аэродинамических свойств улавливающего устройства.

Техническая задача, на решение которой направлено заявленное решение выражается в увеличении максимально допустимых ( по условию прочности) весовых параметров улавливаемых частиц.

Технический результат, получаемый в результате решения поставленной задачи выражается в обеспечении податливости улавливающего устройства и упрощении технологии его изготовления.

Для решения поставленной задачи, улавливающее устройство, содержащее газонаправляющий корпус и закрепленную внутри него фильтрующую решетку из несущих ребер, одни концы которых связаны с корпусом, а свободные концы связаны друг с другом и фильтрующих элементов с нецентросимметричным профилем поперечного сечения, выполненных в виде кольцеобразных элементов, размещенных соосно, таким образом, что каждый элемент меньшего периметра ближе к входному отверстию корпуса, чем соседний с ним элемент большего периметра, отличается тем, что каждый фильтрующий элемент связан с соседними с ним фильтрующими элементами, для чего фильтрующая решетка выполнена из лентовидной заготовки в виде винтовой конической пружины сжатия, шаг которой не превышает ширины лентовидной заготовки и не меньше половины ее ширины, и скреплена с газонаправляющим корпусом своим витком, имеющим максимальные размеры. Кроме того, остальные витки конической пружины свободно охватывают несущие ребра с возможностью перемещения вдоль них, при этом несущие ребра размещены в полости пружины.

Кроме того, кромки витков конической пружины, обращенные к входному отверстию газонаправляющего корпуса, выполнены обтекаемыми.

Сравнительный анализ совокупности признаков заявленного и известных решений свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признаки первого пункта обеспечивают решетке возможность работы в податливом режиме, что позволяет решетке "гасить" кинетическую энергию при ударе тяжелых частиц об нее, за счет увеличения времени прохождения ударной волны, возникающей при ударе. При этом продольная сила уравновешивается противоположно-направленным внутренним усилием пружины, а вращающий момент уравновешивается внутренним моментом пружины.

Признаки второго пункта формулы, обеспечивают возможность использования упругости самой пружины, при этом обеспечивается продольная устойчивость пружины в случае удара частиц не по центру пружины. Кроме того, за счет того, что пружина, перемещаясь под действием удара вдоль ребер, "вынуждена" увеличивать размеры витков, обеспечивается более эффективное использование упругости пружины для "гашения" ударных нагрузок.

Признаки третьего пункта формулы изобретения обеспечивают снижение аэродинамического сопротивления решетки.

На фиг. 1 показано устройство, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А.

Устройство содержит фильтрующий элемент, выполненный в виде винтовой конической пружины сжатия 1 из плоской металлической ленты. При этом, обращенные друг к другу поверхности витков "пружины" 1 параллельны друг другу и продольной оси газонаправляющего корпуса 2, внутри которого размещена пружина 1.

Необходимым условием для обеспечения работоспособности устройства является такой шаг витков пружины, при котором передняя (ближняя к входному отверстию) кромка витка была по меньшей мере на уровне задней кромки соседнего с ним витка меньшего диаметра, а его задняя кромка была на уровне передней кромки соседнего витка большего диаметра (в противном случае проходной зазор пружины будет превышать ширину поперечного зазора между витками). Одновременно нахлест витков друг на друга должен быть таким, чтобы в каждой секущей поперечной плоскости было не более двух витков, что обеспечивается при условии размещения передней и, соответственно, задней кромок витка с нахлестом не большим половины ширины соседних меньшего и большего витков. В плоскости пружины 1 свободно, т.е. без связи с пружиной, размещены несущие ребра 3, концы 4 которых скреплены с фланцем 5, а свободные концы 6 скреплены друг с другом таким образом, что их проекция на плоскость, перпендикулярную продольной оси улавливающего устройства, имеет звездообразную форму. При этом число и размеры ребер 3 определяются по условиям прочности. Газонаправляющий корпус устройства выполнен в виде телескопически входящих друг в друга кожухов 7 и 8. Кожух 7, размещенный у выпускного отверстия газонаправляющего корпуса, скреплен с фланцем 5, а кожух 8 снабжен фланцем 9.

Улавливающее устройство размещено внутри компенсатора 10, выполненного в виде сильфона.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При работе в среде выхлопных газов ребра 3 фиксируют пружину против раскачивания, снижая циклические напряжения. Пружина 1 (рассчитанная предварительно на гашение максимально возможной кинетической энергии) при ударе металлических частиц осаживается (снимается), скользя по ребрам 3 как по направляющим. Внутренние силы и внутренний момент пружины гасят наибольшую часть энергии в верхней части пружины, разгружая основание. Меньшая часть энергии воспринимается основанием, имеющим необходимый запас прочности.

Ребра 3, кроме того, что способствуют раскручиванию пружины при ударе об нее частиц и увеличению внутреннего противодействующего момента, могут выполнить роль предохранителя, исключая попадание в турбокомпрессор (на чертежах не показан) пружины 1 в случае ее обрыва в слабом месте.

Использование: для отделения дисперсных частиц от газов и паров при защите турбокомпрессоров от попадания в них инородных частиц с подводимыми газами. Сущность изобретения: фильтрующая решетка выполнена из лентовидной заготовки в виде винтовой конической пружины сжатия, шаг которой не превышает ширины лентовидной заготовки и не меньше половины ее ширины и которая скреплена с газонаправляющим корпусом посредством витка, имеющего наибольший периметр. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Улавливающее устройство, содержащее газонаправляющий корпус и закрепленную внутри него фильтрующую решетку из несущих ребер, одни концы которых связаны с корпусом, а свободные концы связаны друг с другом, и фильтрующих элементов с нецентросимметричным профилем поперечного сечения, выполненных в виде кольцеобразных элементов, размещенных соосно таким образом, что каждый элемент меньшего периметра ближе к входному отверстию корпуса, чем соседний с ним элемент большего периметра, отличающееся тем, что каждый фильтрующий элемент связан с соседними с ним фильтрующими элементами, для чего фильтрующая решетка выполнена из лентовидной заготовки в виде винтовой конической пружины сжатия, шаг которой не превышает ширины лентовидной заготовки и не меньше половины ее ширины, и скреплена с газонаправляющим корпусом своим витком, имеющим максимальные размеры, витки конической пружины свободно охватывают несущие ребра с возможностью перемещения вдоль них, при этом несущие ребра размещены в полости пружины. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кромки витков конической пружины, обращенные к входному отверстию газонаправляющего корпуса, выполнены обтекаемыми.