ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 1999 года по МПК B04C1/00 

Изобретение относится к устройствам для очистки газов от твердых частиц, в частности к центробежному сепаратору, работающему, преимущественно в условиях высоких температур, который может быть применен в установках для сжигания твердых и жидких бытовых отходов, использованного медицинского материала и т.п.

Известны вихревые пылеуловители, содержащие цилиндрический корпус, цилиндрическо-коническую пылеобразующую камеру, центральный вход с завихрителем для подачи вторичного энергоносителя, в основном воздуха (Кузнецов И.Е. и др. Оборудование для санитарной очистки газов. Справочник. Киев: Техника, 1968, с. 272-273).

Недостатком этих пылеулавливателей является то, что количество вспомогательного энергоносителя составляет 50% расхода очищаемого газа, что приводит к большим затратам энергии.

Известен вихревой пылеулавливатель, содержащий цилиндрический корпус с осевыми входной и выхлопной трубами, пылесборник, снабженный двумя кольцевыми перегородками, экранирующую вставку, выполненную с прорезями и снабженную упругими пластинами, и завихритель, установленный на входной трубе (авт. св. 965526, кл. B 04 C 5/16, 1982)
Известен пылеулавливатель для очистки горячих газов (патент ФРГ N 1671889, кл. B 04 C 3/02, 1977), содержащий корпус с размещенными внизу пылесборной камерой, газоход подвода горячего загрязненного газа, соединенный с нижним осевым входом корпуса, периферийный вход вспомогательного закрученного потока, соединенный с трубопроводом подачи воды, верхний вывод очищенного газа.

Известен центробежный сепаратор, включающий корпус со спиральным сепарационным каналом, ограниченным рядом изогнутых по цилиндрической поверхности перегородок, смещенных одна относительно другой с образованием между их смежными краями пылеотводящих щелей, входной патрубок, а также пылесборник, присоединенный снизу к боковой поверхности корпуса. Сепарационный канал выполнен постоянного поперечного сечения, перегородки имеют форму половины кругового цилиндра, при этом соблюдено определенное отношение между радиусом верхнего и нижнего полуцилиндра, площадями поперечного сечения входного патрубка и поперечного сечения выходного патрубка (Патент РФ 2016665, кл. B 04 C 1/00, 1994).

Недостатками устройства являются невысокая эффективность улавливания, что объясняется повышенным уносом уже отсепарированных частиц с отходящим воздухом. Кроме того, устройство отличается сложностью конструкции, трудоемкостью изготовления и монтажа.

Прототипом изобретения выбран 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, входной патрубок, размещенный на корпусе, выходной патрубок, установленный на торце корпуса, пылесборник, присоединенный снизу к корпусу. Перегородки закреплены на торце корпуса с образованием спирального канала с сечением в форме желоба. Сепаратор снабжен средством изменения движения газа, установленным на выходе спирального канала (патент РФ N 2100099, з. N 96108839, кл. B 04 C 1/00, публ. 1997).

Недостатки устройства - прототипа: центробежный сепаратор не работоспособен в условиях высоких температур, т.к. средство, установленное на выходе спирального канала, например выполненное в форме лопаток, деформируется при температуре поступающего из инсинератора (устройства для сжигания мусора, бытовых отходов и т.д.) газового потока и не обеспечивает изменение направления течения газа. Использование сепаратора без средства, изменяющего направление движения газового потока, приводит к значительному снижению эффективности улавливания твердых веществ.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в расширении функциональных возможностей сепаратора, в частности, очистки горячих газов от твердых веществ при одновременном обеспечении высокой степени очистки. Решение данной задачи является особенно важной при очистке газов, образующихся при сжигании мусора и бытовых отходов в печах-инсинераторах.

Кроме того, предлагаемое изобретение направлено на упрощение конструкции и трудоемкости ее изготовления.

Сущность изобретения заключается в том, что предложена конструкция центробежного сепаратора для очистки горячих газов, содержащая корпус с сепарационным каналом, входной и выходной патрубки, размещенные на корпусе, пылесборник. Сепарационный канал выполнен переменного сечения и сформирован рядом пластин, изогнутых по цилиндрической поверхности. Последняя образована движением направляющей по концентрическим дугам разного радиуса, при этом вертикальные оси дугообразных пластин смещены относительно друг друга и относительно оси корпуса, а пластина наименьшего радиуса снабжена ограничивающей (тупиковой) поверхностью, обеспечивающей уменьшение горизонтальной скорости газового потока на выходе сепарационного канала до нуля. Между смежными краями пластин образованы каналы.

Ограничивающая тупиковая поверхность может быть выполнена в виде плоскости.

Входной патрубок может быть расположен под углом к вертикальной оси корпуса сепаратора.

Выполнение сепарационного канала из ряда пластин, изогнутых по цилиндрической поверхности, образованной движением направляющей по концентрическим дугам разного радиуса, приводит к рассечению газового потока, движущегося по сепарационному каналу. По ходу движения газовый поток разделяется каждой последующей пластиной на два потока, имеющих различные скорости. Крупные твердые частицы, движущиеся в газовом потоке по периферии, оседают и выводятся через каналы, образованные между смежными краями дугообразных пластин. Мелкие частицы твердых веществ размером ≈ 5 мк, захваченные газовым потоком, продолжают двигаться по каналу, между изогнутыми по цилиндрической поверхности пластинами.

Введение в конструкцию сепаратора ограничивающей тупиковой поверхности, расположенной на пластине наименьшего радиуса, обеспечивает снижение горизонтальной скорости газового потока на выходе сепарационного канала до нуля, что приводит к оседанию мелких твердых веществ, повышая, тем самым, степень очистки горячего газового потока.

Под действием центробежных сил мелкие частицы стремятся соприкоснуться с ограничивающей тупиковой поверхностью и сталкиваются с ней. Горизонтальная составляющая скорости газового потока стремится к нулю. Газовый поток закручиваясь, поднимается вверх, а твердые частицы падают вниз, в пылесборник.

На фиг. 1 изображен в вертикальном разрезе центробежный сепаратор; на фиг.2 - горизонтальный разрез сепаратора.

Сепаратор содержит корпус 1 с сепарационным каналом 2. Канал 2 сформирован рядом пластин 3, изогнутых по цилиндрической поверхности, образованной движением направляющей по концентрическим дугам разного радиуса. Между смежными краями пластин образованы каналы 4. Пластина 3, расположенная по дуге наименьшего радиуса, снабжена ограничивающей (тупиковой) поверхностью 5. В нижней части корпуса 1 размещен пылесборник 6. Входной патрубок для газового потока 7 и выходной патрубок для очищенного газового потока 8 расположены на корпусе 1 сепаратора.

Устройство работает следующим образом.

Газовый поток с температурой до 600^oC поступает в канал 2 корпуса 1 через входной патрубок 7. Вследствие движения газового потока по криволинейной траектории вдоль цилиндрической поверхности пластин 3 частицы, находящиеся в газовом потоке, концентрируются и выделяются через щели 4 из сепарационного канала 2, попадая в пылесборник 6. Горизонтальная скорость газового потока на выходе сепарационного канала практически равна нулю. Освободившись от взвешенных частиц, газовый поток выходит из устройства через патрубок 8.

Предложенная конструкция позволяет эффективно очищать горячий газовый поток от твердых веществ размером до 5-6 мкм.

Конструкция проста в изготовлении.

Изобретение предназначено для очистки газов от твердых частиц и относится, в частности, к центробежному сепаратору, работающему преимущественно в условиях высоких температур, который может быть применен в установках для сжигания твердых и жидких бытовых отходов, использованного медицинского материала и т.п. Для расширения функциональных возможностей сепаратора, в частности очистки горячих газов от твердых веществ при одновременном обеспечении высокой степени очистки, предложена конструкция центробежного сепаратора, содержащая корпус с сепарационным каналом. Канал сформирован рядом пластин, изогнутых по цилиндрической поверхности. Между смежными краями пластин образованы каналы, пластина наименьшего радиуса снабжена ограничивающей тупиковой поверхностью. В нижней части корпуса размещен пылесборник. Входной патрубок для газового потока и выходной патрубок для очищенного газового потока расположены на корпусе сепаратора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Центробежный сепаратор, содержащий корпус, входной и выходной патрубки, размещенные на корпусе, пылесборник, сепарационный канал, выполненный переменного сечения и сформированный рядом пластин, изогнутых по цилиндрической поверхности, при этом вертикальные оси дугообразных пластин смещены относительно друг друга и оси корпуса сепаратора, отличающийся тем, что пластина, расположенная на выходе сепарационного канала, снабжена ограничивающей поверхностью, выполненной в виде плоскости и обеспечивающей уменьшение горизонтальной скорости газового потока на выходе сепарационного канала до нуля. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что входной патрубок расположен под углом к вертикальной оси корпуса сепаратора.