Инерционный сепаратор пыли Российский патент 2004 года по МПК B02C23/08 

Изобретение относится к устройствам сепарации (классификации) пыли в пылеприготовительных установках котельных агрегатов тепловых электрических станций, работающих на углях, сланцах, торфе и может быть применено в строительной, горнодобывающей и других отраслях промышленности для разделения материалов.

Известна установка для размола топлива с S-образной задней стенкой сепарационной камеры [1].

В такой установке происходит многократное рекошетирование частиц в объеме сепаратора: от передней стенки к регулирующему шиберу, от шибера к задней стенки, от задней стенки к другому регулирующему шиберу, от шибера вновь к передней стенке. При этом увеличивается количество мельничного продукта в объеме сепаратора, что ухудшает эффективность сепарации.

Наиболее близким к изобретению является инерционный сепаратор пыли с задней стенкой поворотной камеры, установленной под углом 20-25° к вертикали, верхней стенкой - под углом 5-10° к горизонтали [2].

Недостатком такой установки является рекошетирование частиц навстречу вновь поступающему потоку топлива, приводящему к изменению траекторий мельничного продукта для выравнивания и рассредоточения которого установлены направляющие шибера. При этом увеличивается количество мельничного продукта, находящегося в поворотной камере, а за счет поворотных шиберов увеличивается аэродинамическое сопротивление сепаратора, что ухудшает эффективность сепарации.

Целью изобретения является повышение эффективности сепарации.

Указанная цель достигается тем, что в сепараторе верхняя стенка поворотной камеры и отражательная стенка сепарационной камеры выполнены в виде участков архимедовой спирали либо близкой к ней эвольвенты круга, а задняя стенка в виде нормали к верхней стенке и касательной к внутреннему радиусу размольной камеры. Такая конфигурация поворотной камеры обеспечивает гашение кинетической энергии частиц мельничного продукта под прямым либо близким к нему углом и отвод частиц, потерявших скорость, в поток под углом, близким к прямому по горизонтали. Прямому рекошетирование частиц в выходной патрубок препятствует форма верхней стенки. Угол между касательной к архимедовой спирали либо эвольвенты круга и прямой, пересекающей архимедову спираль через начало спирали, а эвольвенту круга - через центр окружности эвольвенты, увеличивается в направлении, противоположном движению архимедовой спирали и соответственно в направлении, противоположном движению эвольвенты круга. Частицы, направленные в сторону, противоположную движению архимедовой спирали либо эвольвенты круга, рикошетируют с тем большим углом, направленным к касательной относительно перпендикуляра к прямой, чем меньше угол поворота архимедовой спирали либо эвольвенты круга.

Такое принудительное движение мельничного потока в одном и том же объеме обеспечивает эффективное гашение энергии частиц и их отвод из зоны сепарации.

Полярное уравнение архимедовой спирали:

где ρ - расстояние;

ϕ - угол поворота;

a - шаг спирали;

Положительным значениям ϕ - соответствует правая ветвь спирали, отрицательным значениям - левая.

Уравнение архимедовой спирали можно записать в виде

соответствует внутреннему радиусу R размольной камеры сепаратора,

отсюда

Полярное уравнение эвольвенты окружности

где ρ - расстояние;

ϕ - угол поворота;

К - радиус окружности;

|K| - соответствует внутреннему радиусу R размольной камеры сепаратора.

Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявляемый инерционный сепаратор пыли отличается тем, что верхняя стенка поворотной камеры и отражательная стенка сепарационной камеры выполнены в виде участков архимедовой спирали либо эвольвенты круга, а задняя стенка в виде нормали к верхней стенки и касательной к внутреннему радиусу размольной камеры. Таким образом, заявляемый инерционный сепаратор пыли 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 заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг.1 и 2 изображены инерционные сепараторы пыли.

Каждый сепаратор имеет размольную камеру 1, нижнюю входную часть 2 поворотной камеры, заднюю стенку 3 поворотной камеры, верхнюю стенку 4 поворотной камеры, верхнюю часть поворотной камеры 5, регулирующий шибер 6, выходной патрубок 7, отражательную стенку 8 сепарационной камеры, сепарационную камеру 9, разделительную стенку 10, течку возврата с мигалкой 11.

На фиг.1 профиль верхней стенки поворотной камеры и отражательной стенки сепарационной камеры выполнен в виде участков архимедовой спирали. На фиг.2 профиль верхней стенки и отражательной стенки выполнен в виде участков эвольвенты круга.

Задняя стенка каждого сепаратора выполнена в виде участка нормали к верхней стенке и к касательной к внутреннему радиусу размольной камеры.

Каждый инерционный сепаратор работает следующим образом.

Из размольной камеры 1 мельничный продукт поступает в нижнюю входную часть 2 поворотной камеры. За счет центробежных сил мельничный продукт отжимается к задней стенке 3 поворотной камеры и поступает к верхней стенке 4. Профиль верхней стенки 4, выполненный в виде участка архимедовой спирали либо эвольвенты круга, перпендикулярен к касательным внутреннего радиуса камеры размола. Кинетическая энергия частиц мельничного продукта, двигающегося по касательным либо близким к ним траекториям от внутренней окружности камеры размола, гасится при ударе о верхнюю стенку 4 под прямым либо близким к нему углом, что обеспечивает отвод частиц в поток под прямым либо близким к нему углом относительно горизонтали.

Профиль верхней стенки препятствует прямому рикошетированию частиц в выходной патрубок, меняя их траекторию с тем большим углом к горизонтали, чем ближе рикошет к выходному патрубку 7.

Регулирующим шибером 6 поток отклоняется в сепарационную камеру 9.

При движении потока по направлению к отражательной стенке 8 происходит перераспределение фракций мельничного продукта. Часть потока, содержащая тонкие фракции готовой пыли, выносится вверх и поступает в выходной патрубок 7, другая часть, содержащая крупные частицы пыли, рикошетирует от отражательной стенки 8 и меняет свою траекторию движения с тем большим углом к течке возврата 11, чем больше отклонение частиц вниз от горизонтального направления движения.

Взаимное расположение задней и верхней стенки поворотной камеры, а также профиль верхней и отражающей стенки сепаратора повышают эффективность отделения крупных частиц от готового продукта в одном и том же объеме, улучшают стабильность (беспульсационный режим) работы сепаратора, препятствуют забиванию размольного устройства готовой пылью и ее переизмельчению.

Таким образом, за счет взаимного расположения задней и верхней стенки поворотной камеры, а также профиля верхней и отражающей стенки сепаратора повышается эффективность сепарации в инерционном сепараторе.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР № 570395. М.кл. В 02 С 23/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР № 961774. М.кл. В 02 С 23/08; В 02 С 23/16, 1987.

Инерционный сепаратор пыли содержит размольную, поворотную и сепарационную камеру. Верхняя стенка поворотной камеры и отражательная стенка сепарационной камеры сепаратора выполнены в виде участков архимедовой спирали или эвольвенты круга. Абсолютное значение параметра К полярного уравнения архимедовой спирали или эвольвенты круга для верхней стенки поворотной камеры может быть равно внутреннему радиусу размольной камеры сепаратора. Задняя стенка поворотной камеры сепаратора может быть выполнена в виде участка нормали к касательной верхней стенки и к радиусу размольной камеры. Конфигурация поверхностей сепаратора обеспечивает эффективное гашение кинетической энергии крупных частиц и их отвод в течку возврата, что повышает эффективность сепарации. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Инерционный сепаратор пыли, содержащий размольную, поворотную и сепарационную камеру, отличающийся тем, что стенка поворотной камеры и отражательная стенка сепарационной камеры выполнены в виде участков архимедовой спирали либо эвольвенты круга.2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что для верхней стенки поворотной камеры абсолютное значение параметра К полярного уравнения архимедовой спирали либо эвольвенты круга равно внутреннему радиусу размольной камеры.3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что задняя стенка поворотной камеры выполнена в виде участка нормали к касательной верхней стенки и к радиусу размольной камеры.