ВИХРЕВОЙ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ Российский патент 2002 года по МПК B01D45/12 B04C3/06 

Изобретение относится к устройствам сухой инерционной очистки от пыли в попутных вихревых потоках газовых сред и может быть использовано в производстве строительных материалов и любых других технологических процессах, сопровождающих выделение сухой пыли.

При проектировании устройств сухой инерционной очистки одним из основных и важнейших вопросов является снижение уноса пыли.

Конструктивно вихревой пылеуловитель - ВПУ состоит из сепарационной камеры, патрубка ввода первичного и вторичного потоков, патрубка очищенного газа, подпорной шайбы, стабилизатора и пылевого бункера.

Исследования по распределению статических давлений и скоростей в различных сечениях сепарационной камеры показали, что в некоторых местах ВПУ возникают нежелательные вихри и жгуты, способствующие уносу отсепарированной пыли в поток очищенного газа.

Такие явления наблюдаются в местах вокруг входа запыленного первичного газа, где происходит спуск отсепарированной пыли в надтрубное пространство под ограничительной шайбой вокруг выхода очищаемого газа.

Известны конструкции ВПУ, в которых снижение уноса пыли при поступлении первичного потока газа осуществляется его стабилизацией перед завихрителем (патент Российской Федерации 2090268, кл. В 04 С 3/06, 1997 г. [1]; авторское свидетельство СССР 1627219, кл. В 01 D 45/12, 1991 г. [2]; патент Российской Федерации 2096070, кл. В 04 С 3/06, 1997 г. [3]).

Наиболее близким техническим решением является вихревой пылеуловитель [3] , состоящий из цилиндрического корпуса, в верхней части которого располагаются патрубок вторичного потока, лопаточный завихритель ("розетка") и патрубок выхода очищенного газа. В нижней части: входной патрубок первичного потока со стабилизирующим каналом его подвода, завихритель, подпорная шайба и цилиндрический обтекатель, расположенный коаксильно осевому входному каналу.

Известен тангенциальный подвод вторичного воздуха через отдельное сопло, формирующее трехмерную турбулентную струю, кинетическая энергия которой (в силу незначительности массового расхода) проявляется в снижении интенсивности закручивания вторичного потока. Это можно устранить, повышая давление в сопле, что увеличит расход вторичного газа, но в этом случае еще в большей степени начинают проявляться нежелательные факторы: вихревые образования, жгуты, способствующие уносу отсепарированной пыли. Они проявляются как следствие неравномерности поля скоростей особенно по вертикали.

Раздача вторичного потока через ряд сопел, располагаемых наклонно вниз по траектории спирали, не позволяет выровнять поле скоростей, т.к. каждое сопло ведет себя как независимый источник формирования 3-мерного поля скоростей и концентрации турбулентной струи.

При сопловой раздаче давление в канале подачи вторичного воздуха весьма значительно и снижено оно может быть только за счет увеличения количества сопел. Это и упомянутые выше недостатки были (стали) причиной отказа от сопловой раздачи в пользу "розетки", раздача через которую хотя и оказалась более эффективной, но не ликвидировала проблему уноса пыли при сопловой раздаче. С увеличением диаметра сопловой камеры (габаритов аппарата) падает эффект очистки в силу упомянутых выше причин.

Однако сам факт применения вместо одного нескольких (линейно) расположенных в один ряд сопел по сути дела являет собой стремление к созданию единого линейного источника, в котором в силу (его) двухмерного поля скоростей легче регулировать (выравнивать) их профиль.

Аэродинамические взаимодействия вихревых течений даже в простейшем случае, когда в нем участвуют два потока, чрезвычайно сложно и описать закономерности их поведения практически невозможно.

Однако можно с весьма высокой степенью вероятности утверждать, что при слиянии двух сопутных вихревых потоков возникновению паразитарных вихрей, способствующих уносу пыли, будут сильно способствовать турбулентные пульсации, при этом, очевидно, чем выше (больше) масштаб этих пульсаций, тем выше будет степень уноса пыли.

В силу сложности физических явлений не исключено, что турбулентные пульсации играют не последнюю, а может быть даже решающую роль в образовании вихревых шнуров, особенно в местах слияния двух вихревых течений.

Очевидно для устранения или хотя бы "смягчения" условий, вызывающих вихревые возмущения при слиянии первичного и вторичного потоков газа, следует в первую очередь "стабилизировать" их скоростные поля и максимально снизить масштаб турбулентности (в особенности в отношении вертикальной составляющей), т.е., по сути дела, следует стремиться к спокойному формированию основных вихревых потоков по контуру сепарационной камеры.

Стабилизация должна осуществляться как для первичного, так и для вторичного потоков.

В данном случае рассматривается второй вопрос.

Здесь следует отметить, что в основу создания ВПУ была заложена идея тангенциального подвода вторичного газа.

В силу этого становится целесообразным тангенциальный подвод вторичного газа в камеру сепарации через линейный (плоский) источник с максимальной стабилизацией поля скоростей на выходе, что позволяет добиться спокойного слияния спутных потоков. Именно только спокойное слияние двух спутных потоков позволит обеспечить условия максимальной ликвидации вихревых шнуров. Кроме того, у щелевого приточного насадка больше возможностей, чем у "розетки" по снижению масштаба турбулентных пульсаций.

Задачей изобретения является повышение эффективности пылеулавливания за счет ликвидации паразитных вихрей в камере сепарации и уменьшение габаритных размеров ВПУ.

Указанная задача решается за счет того, что устройство для закручивания вторичного потока газа выполняется в виде короба равномерной тангенциальной раздачи с щелевым насадком со спрямляющими поток пластинами. Щелевой насадок выполнен при l/b≥0,5, где l - длина насадка, a b - ширина насадка. Расстояние между спрямляющими поток пластинами S≥0,5b. Угол наклона пластин в нашем случае составлял 30^o и был определен опытным путем.

Такое конструктивное решение позволяет практически полностью стабилизировать поле скоростей вторичного потока на входе в камеру сепарации и "сгладить" влияние турбулентных пульсаций на формирование паразитарных вихрей.

Реализация предлагаемых мероприятий позволит уменьшить унос пыли с очищенным газом и, следовательно, повысит эффективность очистки.

Сопоставимый анализ с прототипом [3] показывает, что заявленный вихревой пылеуловитель имеет следующие отличия: патрубок для ввода вторичного газа выполнен в виде короба равномерной тангенциальной раздачи с щелевым насадком со спрямляющими поток пластинами.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявленное решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлено продольное сечение вихревого пылеуловителя, на фиг. 2 - сечение А-А фиг.1, на фиг.3 - узел Б фиг.1, на фиг.4 - сечение В-В фиг.3.

Вихревой пылеуловитель содержит цилиндрический корпус 1, в верхней части которого расположены осевой патрубок 2 для вывода очищенного газа, патрубок 3 для ввода вторичного газа в виде короба равномерной тангенциальной раздачи с щелевым насадком 8 и спрямляющими поток (стабилизирующими) пластинами 9. В нижней части корпуса 1 находятся патрубок для ввода первичного запыленного газа (прямоточный канал с диффузором 6), лопаточный закручиватель 5, цилиндрический обтекатель 4 и пылевой бункер 7 с нижнебоковым отводом уловленной пыли.

Запыленный поток газа поступает в корпус 1 через диффузор 6 и лопаточный закручиватель 5, который формирует в камере корпуса 1 внутренний восходящий вихревой поток. Сверху через короб равномерной раздачи тангенциально формируется нисходящий поток газа. При взаимодействии этих циклонирующих в одном направлении потоков взвешанные частицы выпадают в бункер 7 через кольцевой зазор между отбойной шайбой и стенкой корпуса 1, а очищенный газ поступает в выходной патрубок 2.

Источники информации
1. Патент Российской Федерации 2090268, кл. В 04 С 3/06, 1997 г.

2. Авторское свидетельство СССР 1627219, кл. В 01 D 45/12, 1991 г.

3. Патент Российской Федерации 2096070, кл. В 04 С 3/06, 1997 г.

Изобретение предназначено для сухой инерционной очистки в спутных закрученных газовых потоках. Вихревой пылеуловитель содержит цилиндрический корпус, в верхней части которого расположены осевой патрубок для вывода очищенного газа, патрубок для ввода вторичного газа, выполненный в виде короба равномерной тангенциальной раздачи с щелевым насадком со спрямляющими пластинами. В нижней части корпуса находятся патрубок для ввода первичного запыленного газа, лопаточный завихритель, цилиндрический обтекатель и пылевой бункер с нижнебоковым отводом уловленной пыли. В устройстве обеспечивается повышение эффективности процесса пылеулавливания путем снижения уноса пыли за счет ликвидации паразитарных вихрей в зоне поступления вторичного газа. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Вихревой пылеуловитель, содержащий цилиндрический корпус с расположенным в нижней части патрубком для ввода первичного запыленного газа с цилиндрическим обтекателем и лопаточным закручивателем, и с расположенным в верхней части патрубком для ввода вторичного газа, отличающийся тем, что патрубок для ввода вторичного газа выполнен в виде короба равномерной тангенциальной раздачи с щелевым насадком со спрямляющими поток пластинами. 2. Вихревой пылеуловитель по п. 1, отличающийся тем, что щелевой насадок выполнен при l/b ≥ 5. 3. Вихревой пылеуловитель по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между спрямляющими поток пластинами S ≥ 0,5b.