ПРЯМОТОЧНЫЙ ЦИКЛОН И МУЛЬТИЦИКЛОННЫЙ ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬ Российский патент 2002 года по МПК B04C3/00 B04C3/04 

Предложенное техническое решение относится к устройствам механической очистки воздуха и может быть использовано в транспортных средствах и в промышленности.

Известен прямоточный циклон, состоящий из завихрителя шнекового типа в форме корабельного винта, утопленного в циклонной камере и закрепленного в отверстии верхней крышки и трубки для отвода очищенного воздуха, соосно установленной в основании воздухоочистителя.

(а.с. N 766653, В 04 С 5/28, от 17.11.1978 г.)
Недостатками этого циклона являются недостаточная эффективность очистки, большой вес, что затрудняет его изготовление, сборку и эксплуатацию.

Наиболее близким к заявленному техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является циклон, состоящий из завихрителя шнекового типа, установленного внутри циклонной камеры, и центральной трубы для отвода чистого воздуха, которая закреплена на основании мультициклонного воздухоочистителя.

(Пат. США N 4255174, В 01 D 45/12, от 03.10.1981 г.)
Недостатками такой конструкции являются большие габариты, что не позволяет использовать такой очиститель на транспортных средствах; низкая жесткость в осевом направлении, что при использовании в транспортных средствах ведет к уменьшению срока службы, недостаточная эффективность очистки.

Данное техническое решение направлено на устранение перечисленных недостатков.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, достигается тем, что в заявленном прямоточном циклоне, содержащем цилиндрический корпус, соосно расположенные патрубок для отвода очищенного воздуха и лопастной завихритель, патрубок для отвода очищенного воздуха выполнен в виде усеченного конуса с конусностью, равной 1,5-3^o, и установлен коаксиально внутри цилиндрического корпуса с зазором, причем большим своим основанием закреплен на основании корпуса, при этом в боковой стенке корпуса, над его основанием, равномерно по окружности выполнены сквозные окна в количестве, равном, по крайней мере 4, причем на другом конце цилиндрического корпуса установлен съемный соединительный фланец с жестко закрепленными на нем одним своим концом лопатками завихрителя, выполненного в форме усеченного конуса и содержащего их в количестве, равном 3-8, а другим своим концом лопатки жестко закреплены на шайбе.

Известен мультициклонный воздухоочиститель, содержащий корпус, верхнюю крышку, размещенные в ее гнездах циклоны с завихрителями шнекового типа, а трубы для вывода очищенного воздуха установлены в соосных гнездах основания воздухоочистителя (Пат. США N 3915679, В 01 D 45/12, от 16.04.1973 г.).

Недостатками такой конструкции являются большие габариты фильтра по высоте, низкая жесткость в осевом направлении, сложность при сборке, недостаточная эффективность очистки.

Известен мультициклонный фильтр, содержащий корпус, верхнюю крышку, в отверстиях которой размещены циклоны с завихрителями, а в соосных отверстиях основания размещены трубы для вывода очищенного воздуха.

(Пат. США N 4255174, В 01 D 45/12, от 27.09.1979 г.)
Недостатками этого фильтра являются сложность в изготовлении и сборке отдельных частей, недостаточная эффективность очистки воздуха из-за большого аэродинамического сопротивления, низкая жесткость конструкции.

Наиболее близким к заявленному техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является вихревой очиститель, содержащий корпус, верхнюю крышку, размещенные в ее отверстиях сепарационные элементы с завихрителями, а в соосных отверстиях основания которого жестко закреплены патрубки отвода очищенного воздуха.

(а.с. N 766653, В 04 С 5/28, от 17.11.1978 г.)
Недостатками известного очистителя являются сложность в изготовлении и сборке отдельных частей, большой вес и габариты конструкции, большое аэродинамическое сопротивление, что ведет к повышенным энергетическим затратам.

Данное предложение направлено на устранение перечисленных недостатков.

Технический результат достигается за счет того, что в заявленном мультициклонном воздухоочистителе, содержащем корпус, верхнюю крышку, размещенные в ее отверстиях циклонные элементы с завихрителями потока, нижнее основание, размещенные в его отверстиях соосно с циклонными элементами патрубки отвода очищенного воздуха и патрубок для вывода уловленной пыли, мультициклонный воздухоочиститель выполнен в виде двух, жестко соединенных блоков, основного и дополнительного, соединенного с патрубком отвода уловленной пыли, причем соотношение циклонных элементов, выполненных съемными, в основном и дополнительном блоках равно от 9:1 до 12: 1, а в качестве циклонного элемента используют прямоточный циклон.

На фиг. 1 представлен общий вид мультициклонного воздухоочистителя, на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1, на фиг. 3 - общий вид циклона, на фиг. 4 - вид А фиг. 3, на фиг. 5 - сечение Б-Б фиг. 3, на фиг. 6 - сечение В-В фиг. 3.

Мультициклонный воздухоочиститель состоит из двух блоков, основного 1 и дополнительного 3, жестко соединенного с патрубком для отвода уловленной пыли 2, в основном и дополнительном блоках установлены прямоточные циклоны 4 через проставочное кольцо 5 в соотношении, обеспечивающем оптимальный расход воздуха.

Прямоточный циклон включает цилиндрический корпус 6, внутри которого с зазором установлен патрубок 9 для отвода очищенного воздуха, жестко закрепленный на основании цилиндрического корпуса 10; в боковой стенке корпуса, над его основанием выполнены сквозные окна 12 (сечение В-В), а на другом конце корпуса установлен съемный фланец 7, на котором жестко закреплены одним своим концом лопатки 13 (сечение Б-Б) завихрителя 11, выполненного в форме усеченного конуса, а другим своим концом лопатки закреплены на шайбе 8. Основание патрубка 9 может быть расположено не ниже нижней кромки окон 12.

Заявленное устройство работает следующим образом.

Воздушный поток с загрязнениями, проходя между лопатками 13, получает вращательное движение и на входе в цилиндрический корпус 6 образует закрученный поток большой скорости. Движущийся воздушный поток приводит в движение частицы пыли и влаги, на которые действуют значительные центробежные силы, отбрасывающие их к стенкам трубы. При этом очищенный воздух через патрубок 9 поступает к потребителю, а частицы пыли с воздухом, движущиеся по внутренней части трубы, удаляются через окна 12. Ударяясь по стенкам корпуса, частицы пыли являются автоматическим очистителем циклона. Благодаря самоочищающему действию пыли, предотвращается ее скопление в окнах, боковые стенки которых могут быть выполнены под углом 45-60^o по потоку, что способствует быстрому и своевременному удалению уловленной пыли через окна и исключает засорение выхлопного тракта. Далее эта уловленная пыль с 10% воздуха от основного блока мультициклонного воздухоочистителя 1 поступает в дополнительный блок 3, подвергается очистке и вместе с основным потоком очищенного воздуха поступает к потребителю, а 1% от общего объема воздуха выводится вместе с уловленной пылью.

Изменение соотношения циклонов в основном и дополнительном блоках позволяет изменять производительность мультициклонного воздухоочистителя и энергозатраты на удаление пыли. Заявленное соотношение циклонов в основном и дополнительном блоках от 9:1 до 12:1 является оптимальным, т.к., если взять меньше заявленного диапазона, то уменьшится производительность установки, если больше, то увеличатся энергозатраты на удаление пыли.

Оптимальным является конусность патрубка для вывода очищенного воздуха 2, т. к. обеспечивается оптимальное удаление уловленной пыли. Конусность больше и меньше заявленного диапазона не обеспечивает требуемого качества очистки воздуха.

Заявленное количество окон является оптимальным, т.к. уменьшение количества окон уменьшает прочность конструкции, а увеличение их снижает эффективность очистки.

Угол между продольной осью лопатки и осью циклона α = 5-15^o является оптимальным, т.к. позволяет получить оптимальную закрутку потока.

Угол установки лопаток, т.е. угол между хордой корневого сечения лопатки и радиусом, проведенным из центра окружности основания рассекателя к входной кромке лопатки (корневого сечения лопатки) β = 20-25^o, что позволяет получить эффективную очистку воздушного потока.

Циклоны можно устанавливать в любом положении (вертикально, горизонтально, наклонно) без ухудшения его характеристик.

Изготавливать их можно литьем или штамповкой из легких металлов, сплавов, полимерных материалов, например композита, полиэтилена, пропилена, капрона.

Основание циклона 10, цилиндрический корпус 6, патрубок для отвода очищенного воздуха 2 выполнены за одно целое.

Циклоны могут быть расположены в блоке рядами, кустами, в шахматном порядке в зависимости от конструкции блоков мультициклонного фильтра.

Предложенный воздухоочиститель позволяет увеличить полезный выход очищенного воздуха до 99%, увеличить срок службы транспортных средств за счет качественной очистки потребляемого воздуха. Упрощает процесс изготовления, сборки и обслуживания данной конструкции.

Изобретение предназначено для механической очистки воздуха и может быть использовано в транспортных средствах и в промышленности. Прямоточный циклон содержит цилиндрический корпус, патрубок для отвода очищенного воздуха которого выполнен в виде усеченного конуса с конусностью, равной 1,5-3^o, и установлен коаксиально внутри цилиндрического корпуса с зазором, причем большим своим основанием закреплен на основании корпуса. В боковой стенке цилиндрического корпуса, над его основанием, равномерно по окружности выполнены сквозные окна в количестве, равном, по крайней мере, 4, а на другом конце цилиндрического корпуса установлен съемный соединительный фланец с жестко закрепленными на нем одним своим концом лопатками завихрителя, выполненного в форме усеченного конуса и содержащего их в количестве, равном 3-8, а другим своим концом лопатки жестко закреплены на шайбе. Прямоточные циклоны устанавливают в мультициклонном воздухоочистителе, выполненном в виде жестко соединенных блоков, основного и дополнительного, соединенного с патрубком отвода уловленной пыли. Соотношение циклонов в основном и дополнительном блоках от 9:1 до 12:1. Предложенное техническое решение позволяет увеличить полезный выход очищенного воздуха до 99%, увеличить срок службы транспортных средств. 2 с.п. ф-лы, 6 ил.

1. Прямоточный циклон, содержащий цилиндрический корпус, соосно расположенные патрубок для отвода очищенного воздуха и лопастной завихритель, отличающийся тем, что патрубок для отвода очищенного воздуха выполнен в виде усеченного конуса с конусностью, равной 1,5-3^o, и установлен коаксиально внутри цилиндрического корпуса с зазором, причем большим своим основанием закреплен на основании корпуса, при этом в боковой стенке корпуса, над его основанием, равномерно по окружности, выполнены сквозные окна в количестве, равном, по крайней мере, 4, причем на другом конце цилиндрического корпуса установлен съемный соединительный фланец с жестко закрепленными на нем одним своим концом лопатками завихрителя, выполненного в форме усеченного конуса и содержащего их в количестве 3-8, а другим своим концом лопатки жестко закреплены на шайбе. 2. Мультициклонный воздухоочиститель, содержащий корпус, верхнюю крышку, размещенные в ее отверстиях циклонные элементы с завихрителями потока, нижнее основание, размещенные в его отверстиях соосно с циклонными элементами патрубки отвода очищенного воздуха и патрубок для вывода уловленной пыли, отличающийся тем, что воздухоочиститель выполнен в виде двух жестко соединенных блоков, основного и дополнительного, соединенного с патрубком отвода уловленной пыли, причем соотношение циклонных элементов, выполненных съемными, в основном и дополнительном блоках равно от 9 : 1 до 12 : 1, а в качестве циклонного элемента используют прямоточный циклон для очистки воздуха по п. 1.