ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 1997 года по МПК B04C1/00 

Изобретение относится к устройствам для очистки воздуха от твердых частиц, в частности к инерционно-фильтрационному сепаратору, который может быть использован в химической, металлообрабатывающей, керамической, лакокрасочной, пищевой промышленностях.

Известен центробежный сепаратор [1] принятый за ближайший прототип, содержащий корпус со спиральным каналом, ограниченный изогнутыми по цилиндрической поверхности перегородками, смещенными одна относительно другой с образованием между их смежными краями пылеотводящих щелей, на корпусе тангенциальный входной патрубок и осевой выходной патрубок, пылесборник, присоединенный снизу к боковой поверхности корпуса.

Недостаток прототипа сложность разборки сепаратора для очистки его в случае использования для порошковых красок, частицы которых заряжены и оседают на стенках.

Задача в обеспечении легкости, простоты очистки каналов при смене цвета и типа краски при сохранении высокой степени сепарации порошка для его вторичного использования.

Задача решена благодаря конструкции сепаратора так, что после отделения пылесборника все элементы легкодоступны и обеспечивают требуемую степень сепарации благодаря выполнению сепарационного канала в виде желоба, открытой частью ориентированного вниз, к пылесборнику.

Сущность предлагаемого центробежного сепаратора, содержащего корпус со спиральным каналом, ограниченным изогнутыми по цилиндрической поверхности перегородками, смещенными одна относительно другой с образованием между их смежными краями пылеотводящих щелей, тангенциальный входной патрубок на корпусе и осевой выходной патрубок (входной патрубок одной стороной соединен с боковой поверхностью корпуса по касательной, а противолежащей стороной сопряжен с цилиндрической перегородкой наибольшего диаметра с образованием пылеотводящей щели), пылесборник, присоединенный снизу к боковой поверхности корпуса, заключается в том, что оси корпуса и спирального канала вертикальны, параллельны (т.е. смещены), перегородки закреплены на торце и образуют канал в форме желоба, а две стороны входного патрубка перпендикулярны плоскости осей корпуса и спирального канала.

Центробежный сепаратор снабжен средством изменения направления течения газа на выходе спирального канала, выполненным, например, в виде усеченного конусного многогранника с образованием продольных щелей между гранями и установленного в цилиндре в центре спирального канала, причем суммарная площадь сечения щелей равна площади сечения спирального канала.

Сепаратор снабжен также средством гашения вихрей газопорошковой смеси в пылесборнике, выполненным в виде радиальных перегородок, расположенных по радиусам корпуса и установленных на входе в пылесборник.

Соединение пылесборника с корпусом выполнено разъемным.

Сепаратор снабжен средством регулировки размера пылеотводящих щелей, выполненным посредством разъемного крепления цилиндрических перегородок с возможностью их перемещения в горизонтальной плоскости.

На фиг. 1 изображен заявляемый сепаратор, где: 1 пылесборник, 2 - спиральный канал, 3 перегородки цилиндрические, 4 щели пылеотводящие, 5 - входной патрубок, 6 выходной патрубок, 7 корпус, 8 щель между входным патрубком и цилиндрической перегородкой наибольшего диаметра; на фиг. 2 изображено сечение сепаратора по А-А, где O_к положение оси корпуса и пылесборника, O₁ положение оси перегородок, образующих спиральный канал нечетных номеров по ходу движения газа, O₂ положение оси перегородок, образующих спиральный канал четных номеров по ходу движения газа, В-В положение плоскости осей корпуса и спирального канала; на фиг. 3 изображено сечение сепаратора по А-А в случае снабжения его средством изменения направления течения газа, установленным на выходе спирального канала, где 9 усеченный конусный многогранник, 10 продольные щели; на фиг. 4 изображен сепаратор, снабженный средством торможения газового потока на входе пылесборника, где 11 радиальные перегородки.

Предлагаемый центробежный сепаратор изображен на фиг. 1 и состоит из пылесборника 1, спирального канала 2, состоящего из ряда секций, образованных изогнутыми по цилиндрической поверхности перегородками 3 с убывающими радиусами, смещенными друг относительно друга на величину пылеотводящих щелей 4, тангенциальный входной патрубок 5 и по оси спирали выходной патрубок 6. Сепаратор снабжен цилиндрическим корпусом 7, внутри которого размещен спиральный канал 2 так, что оси последнего и корпуса 7 вертикальны, параллельны и смещены. Выходной патрубок 6 размещен на торце корпуса 7, нижняя кромка которого герметично соединена с пылесборником 1. Входной патрубок 5 установлен на боковой поверхности корпуса 7 с образованием зазора 8 (щели) с плоскостью цилиндрической перегородки с наибольшим радиусом. Перегородки 3 закреплены на торце цилиндрического корпуса 7.

Сепаратор снабжен средством изменения направления течения газа на выходе спирального канала 2 в виде усеченного конусного многогранника с образованием продольных щелей 10 между гранями и установленного внутри спирального канала 2, причем суммарная площадь щелей 10 равна площади сечения входного патрубка 5.

Сепаратор снабжен средством 11 торможения вращения газопорошковой смеси, выполненным в виде радиальных перегородок, расположенных по радиусам корпуса 7 и установленных на входе пылесборника 1.

Соединение пылесборника 1 с корпусом 7 выполнено разъемным.

В сепараторе предусмотрена возможность регулировки размера пылеотводящих щелей 4 посредством разъемного крепления с возможностью перемещения перегородок 3 в горизонтальном направлении.

Работа заявляемого центробежного сепаратора состоит в следующем.

Запыленный газовый поток по входному патрубку 5 поступает в спиральный канал 2. Вследствие движения по криволинейной траектории, задаваемой перегородками 3, частицы пыли смещаются и концентрируются к внутренним поверхностям перегородок 3 и выводятся через щели 4 в предыдущий по ходу движения потока отрезок спирального канала 2 до первого его отрезка. Этот отрезок спирального канала 2, образованный частью внутренней поверхности корпуса 7 и одной из перегородок 3, сужается в радиальном сечении. Газовый поток при этом упрощается (увеличивается в вертикальном сечении). Часть частиц пыли приобретает направление движения в сторону пылесборника 1. На частицы пыли действует также гравитационная сила. Сконцентрированный у внутренней поверхности корпуса 7 пылевой поток поступает в первую по ходу движения щель 4, за которой канал 2 расширяется, скорость частиц пыли падает и они подвергаются более интенсивному выпадению в пылесборник. В зависимости от массы взвешенные частицы циркулируют на той или иной равновесной орбите, а под действием гравитационных сил имеют возможность выпадать в пылесборник 1 на любом отрезке спирального канала 2. Вновь поступающие на сепарацию частицы фильтруются через слои циркулирующей взвеси, укрупняются в результате коагуляции и, вследствие увеличения массы, переходят на орбиты с меньшей кривизной и в итоге под дополнительным действием гравитационных сил выпадают в пылесборник. Пройдя последовательно все каналы и, освободившись от взвешенных частиц, газ выходит через патрубок 6.

Для увеличения эффективности очистки в сепаратор введено средство изменения направления течения газа на выходе спирального канала 2. Наиболее легкие, мелкие фракции доводят до конца спирального канала 2. Газовый поток при вхождении в щели 10 средства изменяет направление движения на 90^o и более, некоторые частицы по инерции продолжают круговое движение вокруг средства.

Так как средство выполнено конусным, нижняя часть спирального канала 2 расширяется, скорость движения газа в этой части уменьшается и происходит более интенсивное выпадение частиц в пылесборник 1.

В центробежный сепаратор введено средство торможения вращения газа в пылесборнике 1 для уменьшения влияния вращающегося газового потока в корпусе 7 на образование вихрей и восходящих потоков, которые в пылесборнике 1 могли бы поднимать мелкие фракции в верхнюю часть сепаратора. Средство выполнено в виде радиальных перегородок на входе в пылесборник 1.

Соединение пылесборника 1 с корпусом 7 выполнено разъемным. При разъединении и снятии пылесборника 1 вместе со средством 11 обеспечивается доступ ко всем внутренним частям сепаратора. Это позволяет легко и быстро очистить последний от осевшей на стенки пыли или частиц порошковой краски, что необходимо делать достаточно часто при смене цвета краски. Поскольку частицы порошковой краски электрически заряжены, то держатся на элементах конструкции очень прочно, и ударами по корпусу их невозможно снять.

Сепаратор снабжен средством регулировки размера пылеотводящих щелей 4. Для газопылевых потоков с различными гранулометрическими составами, степенями зараженности частиц, влажности воздуха и т.п. наиболее эффективны те или иные размеры щелей 4. Чтобы обеспечить наибольшую эффективность работы, перегородки 3 укреплены на торце корпуса 7 с возможностью перемещения их в горизонтальной плоскости. Это обеспечивает подстройку максимальной плоскости. Это обеспечивает подстройку максимальной эффективности работы сепаратора в различных условиях среды и для различных свойств газопылевого материала потока.

Преимущества предложенного сепаратора в повышенной эффективности очистки, так как к фильтрации через слои циркулирующей взвеси добавляется постоянно действующая гравитационная составляющая, которая выводит частицы в пылесборник, а также в простоте конструкции и легкости очистки пыли со стенок корпуса и других элементов.

Дополнительное преимущество, повышающее эффективность очистки за счет изменения направления течения газа на выходе спирального канала, которое предотвращает попадание наиболее легких частиц в выходной патрубок и заставляет их находится в циркулирующем потоке более длительное время.

Дополнительное преимущество в том, что он имеет средство торможения вращения газа в пылесборнике и выброс частиц из пылесборника в выходной патрубок, что позволяет сделать сепаратор более компактным.

Преимущество сепаратора также в том, что соединение пылесборника с корпусом предпочтительно выполнить разъемным, при этом открывается доступ ко всем внутренним частям, что позволяет быстро очистить сепаратор, даже от электрически заряженных и прилипших к стенкам частиц краски, пыли и т.д.

Преимущество также в том, что можно изменять размер пылеоотводящих щелей, то есть настраивать сепаратор на эффективную работу для газопылевых потоков с различными физическими свойствами в процессе его работы.

У прототипа и аналогов сечение входного патрубка строго определено сечением спирального канала и не согласовывается со стандартными сечениями воздуховодов и применяемых циклонов. В предложенном сепараторе форма сечения входного патрубка не ограничена, так как формирование газового потока необходимого сечения обеспечивается на первом витке спирального канала.

У прототипа и аналогов при больших размерах щелей через верхнюю (среднюю) часть пылесборника проходит достаточно большая (до 50%) часть газового потока, которая препятствует эффективному оседанию частиц в пылесборнике. В предложенном сепараторе этот недостаток устранен изменением оси вращения газового потока и применением средств, препятствующих возникновению восходящих вихрей в пылесборнике.

В прототипе и аналогах изменение размера щелей и сечения входного патрубка приводит к изменению сечения спирального канала и, соответственно, к изменению коэффициента гидравлического сопротивления и коэффициента улавливания, что ограничивает возможности применения конкретного устройства.

В предложенном сепараторе указанный недостаток отсутствует, так как сечение входного патрубка и спирального канала может быть различно и не взаимосвязано. Их плавное сопряжение обеспечивается на первом участке спирального канала. При этом легко выполняется достижение больших величин соотношения где B высота перегородки, ΔR ширина спирального канала по радиусу, при которых коэффициент улавливания максимален, а конструкция легко реализуется при любых величинах ΔR.

Использование: устройство для очистки воздуха от твердых частиц. Сущность изобретения: центробежный сепаратор, содержащий корпус со спиральным каналом, ограниченным рядом изогнутых по цилиндрической поверхности перегородок, смещенных одна относительно другой с образованием между их смежными краями пылеотводящих щелей, на торце корпуса установлен выходной патрубок, входной патрубок на корпусе размещен так, что одна из его сторон соединена с боковой поверхностью корпуса, а противоположная - сопряжена с образованием щели с цилиндрической перегородкой наибольшего радиуса, пылесборник, присоединенный снизу к корпусу и при этом оси корпуса и спирального канала вертикальны и параллельны, перегородки закреплены на торце корпуса с образованием спирального канала с сечением в форме желоба, боковые стороны входного патрубка перпендикулярны плоскости осей корпуса и спирального канала. Преимущества предложенного сепаратора в легкости и удобстве при эксплуатации благодаря выполнению желоба, обращенного открытой стороной вниз, в сторону пылесборника, что дает возможность легко менять объекты сепарации, чистить сепаратор и собирать отсепарированные частицы. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Центробежный сепаратор, содержащий корпус со спиральным каналом, ограниченным рядом изогнутых по цилиндрической поверхности перегородок, смещенных одна относительно другой с образованием между их смежными краями пылеотводящих щелей, на торце корпуса установлен выходной патрубок, входной патрубок размещен на корпусе так, что одна из его сторон соединена с боковой поверхностью корпуса, а противоположная сопряжена с образованием щели с цилиндрической перегородкой наибольшего радиуса, пылесборник, присоединенный снизу к корпусу, отличающийся тем, что оси корпуса и спирального канала вертикальны и параллельны, перегородки закреплены на торце корпуса с образованием спирального канала с сечением в форме желоба, а боковые стороны входного патрубка перпендикулярны плоскости осей корпуса и спирального канала. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен средством изменения направления течения газа, установленным на выходе спирального канала. 3. Сепаратор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что средство изменения направления течения газа на выходе спирального канала выполнено в виде усеченного конусного многогранника с образованием продольных щелей между гранями, установленного внутри корпуса соосно с выходным патрубком, причем суммарная площадь щелей равна площади сечения входного патрубка. 4. Сепаратор по пп.1 3, отличающийся тем, что он снабжен средством торможения вращения газа в пылесборнике. 5. Сепаратор по пп.1 4, отличающийся тем, что средство торможения вращения газа в пылесборнике выполнено в виде радиальных перегородок, расположенных по радиусам корпуса и установленных под спиральным каналом на входе в пылесборник. 6. Сепаратор по пп.1 5, отличающийся тем, что соединение пылесборника с корпусом выполнено разъемным. 7. Сепаратор по пп.1 6, отличающийся тем, что он снабжен средством регулировки размера пылеотводящих щелей, выполненным посредством разъемного крепления цилиндрических перегородок с возможностью перемещения их в горизонтальной плоскости.