УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА Российский патент 2004 года по МПК B04C5/103 B04C7/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к сухим пылеулавливающим устройствам, которые могут быть использованы для улавливания мелких и грубых сыпучих материалов как в пищевой промышленности, так и при производстве строительных материалов, в металлургии и в других отраслях, требующих очистки воздуха или газа.

Известен циклон для очистки воздуха (см. RU пат. №2175577, кл. В 04 С 5/12, от 10.11.2001 г.), содержащий цилиндроконический-цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком, выходной трубой и выхлопным патрубком, выполненным в виде диффузора, образующего с конусной частью корпуса кольцевой канал, ширина которого находится в соотношении 1,0-1,2 к ширине входного патрубка, при этом входной патрубок установлен на верхней цилиндрической части корпуса циклона под углом 58-62° к оси корпуса.

Недостатком известного циклона является то, что его конструктивное выполнение не позволяет использовать его для очистки воздуха, имеющего высокую дисперсность частиц, это объясняется тем, что

- во-первых, упомянутый кольцевой канал образуется не между конической частью и диффузором, а между верхней цилиндрической частью корпуса и диффузором;

- во-вторых, угол раскрытия диффузора очень мал;

- в третьих, тангенциальное размещение под углом 58-62° входного патрубка представляет собой большой угол, что нежелательно при очистке.

Таким образом, это приводит к тому, что уменьшается путь движения частицы и время ее прохождения в циклоне, снижая этим эффект очистки.

За прототип выбран циклон СИОТ-М (см. книгу Старк С.Б. Пылеулавливание и очистка газов в металлургии. - М.: Металлургия, 1977, с. 20-22), содержащий удлиненный конический корпус, цилиндрический выхлопной патрубок и выходную трубу треугольной формы.

Недостатком прототипа является то, что выхлопной патрубок выполнен цилиндрическим, поэтому пылевой поток максимально приближен к его выходному отверстию, способствуя уносу неочищенного воздушного потока в атмосферу, при этом нижняя зауженная конусная поверхность корпуса способствует вторичному выносу пыли, что снижает эффективность пылеулавливания.

Кроме того, цилиндрическая поверхность выхлопного патрубка способствует эффекту рикошета пыли, которая разрушает поверхность корпуса, снижая его срок службы.

Задача изобретения состояла в разработке конструкции устройства, имеющего высокую эффективность очистки воздушного потока.

Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве для очистки воздуха, содержащем конический корпус с тангенциальным входным патрубком, выходной трубой и выхлопным патрубком, оно выполнено в виде трех конических элементов, размещенных один в другом, основанием вверх по одной вертикальной оси, при этом верхний элемент представляет собой выхлопной патрубок с углом раскрытия 20°, средний основной корпус и нижний дополнительный корпус имеют одинаковые углы раскрытия не более 18°, причем элементы между собой жестко связаны, выдерживая при этом условие, что установочные размеры между нижними основаниями элементов находятся в зависимости

l₂ ≥ l₁,

где l₁ - установочное расстояние между нижними основаниями выхлопного патрубка и основного корпуса, мм;

l₂ - установочное расстояние между нижними основаниями основного корпуса и дополнительного, мм.

При этом выходные отверстия конических элементов находятся в следующей зависимости:

D₀ ≤ D₁ ≤ D₂,

где D₀ - внутренний диаметр входного отверстия выхлопного патрубка, мм;

D₁ - внутренний диаметр входного отверстия основного корпуса, мм;

D₂ - внутренний диаметр выходного отверстия дополнительного корпуса, мм.

Кроме того, входной тангенциальный патрубок основного корпуса размещен к горизонтальной плоскости под углом в пределах 12-14°.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид устройства для очистки воздуха; фиг.2 - вид А на фиг.1; фиг.3 - схема движения потока воздуха.

Устройство состоит (см. фиг.1) из жестко связанных между собой трех конических элементов, два из которых выполнены в виде основного корпуса 1 и дополнительного корпуса 2, имеющие одинаковый угол раскрытия α₁, равный не более 18°. На одной вертикальной оси с корпусами 1, 2 закреплен третий элемент, представляющий собой выхлопной патрубок 3, состоящий также из конической части с углом раскрытия α₂=20°, который смонтирован с цилиндрической трубой корпуса улитки 4 (см. фиг.2). Нижняя, зауженная часть выхлопного патрубка размещена внутри основного корпуса 1 на величину l₁ от его основания. Основной корпус 1 установлен внутри дополнительного корпуса 2 таким образом, что расстояние между нижними основаниями корпусов 1 и корпуса 2 составляют величину l₂. Для выполнения технологии очистки должно соблюдатся условие

l₂ ≥ l₁,

где l₁ - установочное расстояние между нижними основаниями выхлопного патрубка и основного корпуса;

l₂ - установочное расстояние между нижними основаниями основного корпуса и дополнительного.

При этом, так как конусные элементы размещены основанием вверх, их нижние диаметры для исключения эффекта рикошета пыли о корпус выполнены соответственно разных диаметров, выполняя условие

D₀ ≤ D₁ ≤ D₂,

где D₀ - внутренний диаметр входного отверстия выхлопного патрубка;

D₁ - внутренний диаметр выходного отверстия основного корпуса;

D₂ - внутренний диаметр выходного отверстия дополнительного корпуса.

Основной корпус 1 снабжен тангенциальным входным патрубком 5, угол установки которого выбирают в пределах 12-14° к горизонтальной плоскости. При этом основной 1 и дополнительный 2 корпуса имеют крышки соответственно 6, 7, причем крышка 6 выполнена с наклоном под углом 12° к горизонтальной плоскости. Нижняя часть корпуса 2 переходит в выходную трубу 8, на конце которой закреплен двойной обратный клапан 9 из прорезиненной ткани, через последний производят сброс пыли в бункер 10.

Устройство работает следующим образом.

Запыленный воздух (газ) поступает благодаря разрежению, которое создают вентилятором (на чертеже не показано) через входной патрубок 5 в основной корпус 1 (см. фиг.1). Тангенциальность входного патрубка и заданная конусность выхлопного патрубка 3 дает возможность закручивать поток воздуха и двигаться по спирали Архимеда внутри корпуса 1 (см. фиг.3). Укрупненные частицы пыли сносит к конусной поверхности корпуса 1, по которой они опускаются к выходному отверстию диаметром D₁. В этом месте образуется зона разрежения, создающая при выходе вихревого потока пыли из корпуса 1 в корпусе 2 закрученный пылевой жгут. Последний, продолжая движение в дополнительном коническом корпусе 2, осуществляет вторичную очистку пылевого потока, отбрасывая частицы пыли на коническую поверхность корпуса 1, с последующим ее сползанием к выходному отверстию с диаметром D₂.

Следовательно, под воздействием центробежных сил в основном корпусе 1 осуществляется каогуляция пылевого потока. Разность углов раскрытия выхлопного патрубка 3 и корпуса 1 позволяют направлять пылевой поток таким образом, что создают из него воронку (см. фиг.3), не мешая отводу очищенного воздуха через выхлопной патрубок 3 в улитку, (см. фиг.2) и далее в атмосферу. В дополнительном корпусе 2 производится непосредственное пылеотделение, так как, благодаря увеличению длины центрального вихревого потока, не происходит повторного возноса пыли. Кроме того, в зависимости от дисперсности пыли, возможна регулировка установочных расстояний l₁ и l₂. При этом достигается наивысший эффект очистки.

Из корпуса 2 пыль стекает через выходное отверстие диаметром D₂ в выходную трубу 8, где под действием тяжести клапан 9 приоткрывается и производит сброс пыли, например, в бункер 10.

Использование предложеной конструкции для очистки воздуха позволяет за счет его выполнения в виде трех конусных элементов, два из которых являются соответственно основным и дополнительным корпусами устройства, увеличивать высоту вихревого потока, призводя повторную очистку его в дополнительном корпусе, а одинаковые углы раскрытия дают возможность производить в основном корпусе каогуляцию пылевого потока, а в дополнительном - пылеотделение мелкодисперсных частиц.

При этом заданные углы раскрытия выхлопного патрубка и корпусов, а также расчетные выходные отверстия конусных элементов резко снижают унос мелкодисперсной пыли, достигая высоких результатов в эффективности очистки, и исключают возможность в возникновении эффекта зависания пылевого потока, что увеличивает срок службы устройства.

Промышленные испытания установки показали, что очистка воздуха, например, при производстве муки осуществляла улавливание частиц от 1 до 5 мкм, что составило эффект очистки 92-95%, а при очистке воздуха с частицами пыли более 5 мкм получен эффект очистки 98-99,9%.

Изобретение предназначено для сухого пылеулавливания и относится к устройствам, которые могут быть использованы для улавливания мелких и грубых сыпучих материалов как в пищевой промышленности, так и при производстве строительных материалов, в металлургии и других отраслях, требующих очистки воздуха или газа. Устройство для очистки воздуха выполнено в виде трех конических элементов, размещенных один в другом основанием вверх по одной вертикальной оси, при этом верхний элемент представляет собой выхлопной патрубок с углом раскрытия 20°, средний основной корпус и нижний дополнительный корпус имеют одинаковые углы раскрытия не более 18°, причем элементы между собой жестко связаны, выдерживая при этом условие, что установочные размеры между нижними основаниями элементов находятся в зависимости l₂ ≥ l₁, где l₁ - установочное расстояние между нижними основаниями выхлопного патрубка и основного корпуса, мм; l₂ - установочное расстояние между нижними основаниями основного корпуса и дополнительного, мм. При этом выходные отверстия конических элементов находятся в следующей зависимости: D₀ ≤ D₁ ≤ D₂, где D₀ - внутренний диаметр входного отверстия выхлопного патрубка, мм; D₁ - внутренний диаметр выходного отверстия основного корпуса, мм; D₂ - внутренний диаметр выходного отверстия дополнительного корпуса, мм. Кроме того, входной тангенциальный патрубок основного корпуса размещен к горизонтальной плоскости под углом в пределах 12-14°. В устройстве обеспечивается высокая эффективность очистки воздушного потока. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для очистки воздуха, содержащее конический корпус с тангенциальным входным патрубком, выходной трубой и выхлопным патрубком, отличающееся тем, что оно выполнено в виде трех конических элементов, размещенных один в другом, основанием вверх по одной вертикальной оси, при этом верхний элемент представляет собой выхлопной патрубок с углом раскрытия 20°, средний основной корпус и нижний дополнительный корпус имеют одинаковые углы раскрытия не более 18°, причем элементы между собой жестко связаны, выдерживая при этом условие, что установочные размеры между нижними основаниями элементов находятся в зависимости где - установочное расстояние между нижними основаниями выхлопного патрубка и основного корпуса, мм; - установочное расстояние между нижними основаниями основного корпуса и дополнительного, мм.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходные отверстия конических элементов находятся в следующей зависимости:

D₀ ≤ D₁ ≤ D₂,

где D₀ - внутренний диаметр входного отверстия выхлопного патрубка, мм;

D₁ - внутренний диаметр выходного отверстия основного корпуса, мм;

D₂ - внутренний диаметр выходного отверстия дополнительного корпуса, мм.