ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 2005 года по МПК B01D45/14 

Изобретение относится к устройствам для очистки газов от пыли с помощью центробежной силы. Данное изобретение может применяться везде, где идет выделение пыли. В металлургической промышленности имеется множество переделов, где имеется пылевынос, и на этих переделах данное устройство может быть с успехом использоваться.

Известен центробежный сепаратор, содержащий корпус, размещенный в нем на приводном валу вентилятор и два концентрично установленных усеченных конуса с размещенными между ними радиальными лопатками (Патент США №2104683, кл.55-403, 04.01.38).

Недостатком конструкции является недостаточно полная очистка воздуха от пыли.

Наиболее близким является устройство центробежного действия для очистки газа от пыли [Авторское свидетельство СССР №703123, Кл. В 01 D 45/14, 1979], оно представляет собой корпус, верхняя часть которого образует спиральный кожух центробежного вентилятора и нижняя - кожух сепаратора. Внутри корпуса, в нижней его части на валу концентрично установлены два усеченных конуса с размещенными между ними радиальными лопатками, снизу у большего основания внутреннего конуса имеется диск. Стенки меньшего конуса выполнены с продольными гофрами и зубчатой кромкой, выступающей за наружный край диска. В верней части корпуса - кожухе центробежного вентилятора на одном валу с усеченными конусами установлено колесо центробежного вентилятора, которое соединено с большим конусом, и пространство внутри колеса центробежного вентилятора соединяется с внутренним пространством большего конуса.

У устройства имеются следующие недостатки:

1. Так как устройством аппарата предусмотрено перемещение пыли, к основанию конусов, по внутренней поверхности стенок усеченных конусов, то в зависимости от свойств пыли требуется определенный угол наклона боковой поверхности усеченных конусов. При очистке газа от пыли, обладающей свойством слипаться, применение данного устройства может стать неэффективным, так как внутренние поверхности стенок конусов окажутся залепленными пылью.

2. Подшипниковая опора, в которой установлен один из подшипников, удерживающих вал, находится внутри трубы для ввода запыленного газа. Нахождение подшипника в данном месте затрудняет его обслуживание и увеличивает вероятность выхода подшипника из строя вследствие нарушения герметичности уплотняющих устройств и попадания пыли внутрь подшипника.

3. Возможно неполное отделение пыли от газа, так как при сочетании движения газового потока вблизи внешней поверхности внутреннего цилиндра в камере тонкой очистки и размера пылинок величина центробежной силы может оказаться не достаточной для притягивания пыли к внутренней поверхности большого конуса. Увеличение частоты вращения конусов может не дать эффекта улучшения очистки газа, так как с увеличением частоты вращения конусов возрастает и скорость движения газового потока вследствие увеличения частоты вращения центробежного вентилятора.

Задачей изобретения является повышение эффективности отделения очищаемого газа от пыли.

Поставленная задача решается следующим образом, в центробежном сепараторе содержащем корпус с размещенным в нем на приводном валу вентилятором, причем согласно изобретению на одном валу установлены два жестко спаренных и сообщающихся между собой внутренним пространством основных центробежных вентилятора, имеющих разную высоту и расположенных один над другим, и имеющих общую торцовую стенку, к которым с внешней стороны отверстий для вала, т.е. к верхней части верхнего вентилятора и к нижней части нижнего вентилятора прикреплены два дополнительных центробежных вентилятора, внутри корпуса установлена диафрагма, делящая последний на две секции, верхнюю и нижнюю, при этом верхний край диафрагмы прикреплен выше уровня общей торцовой стенки основных центробежных вентиляторов, а нижний край расположен ниже уровня общей торцовой стенки, над диафрагмой в верхней секции корпуса тангенциально установлен патрубок для отвода очищенного газа, а под диафрагмой, в нижней секции корпуса тангенциально установлен патрубок для ввода запыленного газа, к торцу нижнего основного вентилятора прикреплена юбка, к корпусу снизу, по периметру, прикреплены карманы для сбора пыли;

- диафрагма выполнена в форме воронки;

- лопасти основных центробежных вентиляторов выполнены в форме фрагмента спирали, закрученной в сторону вращения вентилятора;

- внутри патрубка для отвода очищенного газа установлена дроссельная заслонка.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен общий вид центробежного сепаратора, в разрезе; на фиг.2 - общий вид центробежного сепаратора; на фиг.3 - разрез Б-Б; на фиг.4 - разрез А-А.

Центробежный сепаратор состоит из неподвижного цилиндрического корпуса 1, в котором на валу 2 установлены два жестко спаренных основных центробежных вентилятора 3 и 4, имеющих одну ось вращения. Вентиляторы 3 и 4 имеют общую торцовую стенку 5, в центре которой выполнено круглое отверстие для прохода газа. У торцовых стенок 6 и 7 вентиляторов 3 и 4, противоположных стенке 5, выполнены отверстия в центре, с помощью которых вентиляторы 3 и 4 плотно насаживаются на вал 2. Диаметр вентилятора 3 меньше диаметра вентилятора 4, а высота вентилятора 3 значительно больше высоты вентилятора 4.

Чем больше площадь боковой поверхности вентилятора 3, тем выше эффективность работы сепаратора, так как скорость движения газа падает. Скорость движения газа при входе во внутреннее пространство центробежного вентилятора определяется из выражения:

где U - скорость движения газа, м/с;

V - объем прокачиваемого газа в единицу времени, м³/с;

R - радиус вентилятора, м;

h - высота вентилятора, м;

α - угол между касательной к лопасти и касательной к окружности вентилятора.

Из выражения (1) видно, что при сохранении величины V неизменной увеличение h вызывает пропорциональное уменьшение скорости движения газа через периметр вентилятора.

На торцовой стенке 6, т.е. нижней стенке нижнего вентилятора 3, и на торцовой стенке 7, т.е. верхней стенке верхнего вентилятора 4, с внешней стороны отверстий для вала жестко прикреплены дополнительные центробежные вентиляторы 8 и 9, которые с вентиляторами 3 и 4 имеют одну ось вращения.

В верхней и нижней торцовых стенках корпуса 1 в центре выполнены круглые отверстия для вала 2, в которые установлены патрубки 10 и 11. Расстояние от верхнего торца патрубка 10 до торцовой стенки 6 вентилятора 3 должно быть как можно меньшим, но патрубок 10 не должен задевать за торцовую стенку 6. Разница между внутренним диаметром вентилятора 8 и внешним диаметром патрубка 10 должна быть как можно меньшей, но вентилятор 8 не должен задевать за патрубок 10. Расстояние между торцовой стенкой 12 центробежного вентилятора 8 и нижней торцовой стенкой корпуса 1 должно быть как можно меньшим, но внутренняя поверхность нижней торцовой стенки корпуса 1 не должна задевать за торцовую стенку 12 центробежного вентилятора 8. Точно такое же условие должно выполняться для расстояний между нижним торцом патрубка 11 и торцовой стенкой 7 центробежного вентилятора 4, внутренним диаметром центробежного вентилятора 9 и внешним диаметром патрубка 11, торцовой стенкой 13 центробежного вентилятора 9 и верхней торцовой стенкой корпуса 1. Разница между внутренним диаметром патрубков 10, 11 и диаметром вала 2 обеспечивает свободное вращение вала 2, не задевая стенок патрубков 10 и 11.

Внутри корпуса 1 установлена диафрагма 14, которая выполнена в форме воронки, верхний край которой прикреплен к стенке корпуса 1 выше уровня общей торцовой стенки 5 центробежных вентиляторов 3 и 4. Диафрагма 14, сужаясь, доходит до уровня ниже уровня общей торцовой стенки 5, где угол наклона стенки диафрагмы 14 меняет свое значение на 90° по отношению к валу 2, далее, сужаясь, диафрагма проходит под общей торцовой стенкой 5 и не доходит обруча 15. Обруч 15 состыкован с нижней поверхностью общей торцовой стенкой 5 и прикреплен к боковой поверхности вентилятора 3.

К торцу вентилятора 3 прикреплена юбка 16, нижний край которой уровнем ниже уровня нижней торцовой стенки корпуса 1. Внутренний диаметр юбки 16 больше внешнего диаметра вентилятора 8, это должно обеспечивать свободный выход газа из вентилятора 8.

К корпусу 1 снизу по периметру прикреплены карманы 17 для сбора пыли. Карманы 17 нижней частью соединены с бункером для сбора пыли 18.

Диафрагма 14 делит корпус 1 на две секции, в нижней секции корпуса 1, под диафрагмой 14, тангенциально установлен патрубок 19 для ввода запыленного газа, в верхней секции, над диафрагмой 14, тангенциально установлен патрубок 20 для отвода очищенного газа.

Патрубок 19 врезан таким образом, чтобы направление движения загрязненного газа при входе в сепаратор совпадало с направлением вращения вентилятора 3 фиг.4. Патрубок 19 врезан в верхней части нижней секции, под диафрагмой 14.

Патрубок 20 врезан так, что направление вращения вентилятора 4 совпадает с направлением движения очищенного газа в патрубке 20 (фиг.3). Внутри патрубка 20 установлена дроссельная заслонка 21.

У центробежных вентиляторов 3 и 4 имеются лопасти 22 и 23 фиг.3, фиг.4, которые выполнены в форме фрагмента спирали, закрученной в сторону вращения вентилятора, что способствует более полному очищению газа.

Работает центробежный сепаратор следующим образом. При включении привода начинает вращаться вал 2 с центробежными вентиляторами 3 и 4, закрепленными на нем. Внутри вентиляторов 3 и 4 возникает разрежение, но, так как радиус вентилятора 4 больше радиуса вентилятора 3, равновесие смещается в сторону вентилятора 4 и происходит прокачка газа. Запыленный газ поступает через патрубок 19 в полость корпуса 1 ниже диафрагмы 14, и, попадая в полость вентилятора 3, в пространство меду лопастями 22, испытывает действие центробежных сил. При этом под действием центробежных сил пылинки, находящиеся в газе, выбрасываются из вентилятора 3, прижимаются к стенке корпуса 1 и, оседая, попадают в карманы 17, пройдя которые скапливаются в бункере для сбора пыли 18. Очищенный от пыли газ через отверстие в общей торцовой стенке 5 попадает в полость вентилятора 4, откуда через пространство между лопастями 23 выбрасывается в полость корпуса 1 выше диафрагмы 14 и через патрубок 20 удаляется из аппарата.

С помощью дроссельной заслонки 21 можно регулировать скорость протяжки газа через сепаратор, при этом можно повысить степень очистки газа. Прикрывая дроссельную заслонку 21, скорость протяжки газа через аппарат уменьшится, при этом, сохраняя высокую частоту вращения вентиляторов, будет обеспечиваться высокое значение центробежной силы, что повысит качество очистки газа.

Диафрагма 14 препятствует попаданию загрязненного газа в область внутреннего пространства корпуса 1, расположенного над диафрагмой 14. Это достигается тем, что давление над диафрагмой 14 больше давления под диафрагмой 14. Происходит небольшой подсос очищенного газа из области, расположенной выше диафрагмы 14 корпуса 1, в область, расположенную ниже диафрагмы 14 корпуса 1, через небольшой зазор между диафрагмой 14 и обручем 15.

При работе с пылью использование сальников, для предотвращения выхода пыли из внутреннего пространства корпуса 1 через отверстия для вала 2 наружу, затруднительно, так как пыль может вывести сальник из строя. Для предотвращения выхода пыли из корпуса 1 наружу, через отверстия в корпусе 1, для вала 2, служат вентиляторы 8 и 9. Вентилятор 8, вращаясь, создает разрежение в области между вентилятором 8 и патрубком 10, благодаря чему происходит небольшой подсос газа внутрь аппарата через зазор между патрубком 10 и валом 2. Аналогично действует и вентилятор 9, который создает разрежение в области между вентилятором 9 и патрубком 11, из-за чего происходит подсос газа снаружи через зазор между валом 2 и патрубком 11.

Юбка 16, прикрепленная к низу вентилятора 3, и служит для предотвращения попадания пыли в полость между вентилятором 8 и торцовой поверхностью корпуса 1.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в следующем.

1. Повышается эффективность отделения очищаемого газа от пыли.

2. Устройство позволяет регулировать качество и степень очистки газа.

3. В устройстве предусмотрено более простое удаление отделившихся частиц от газа.

Изобретение предназначено для очистки газов от пыли и капелек жидкости с помощью центробежной силы. Центробежный сепаратор содержит корпус с размещенными в нем на приводном валу двумя жестко спаренными и сообщающимися между собой внутренним пространством основными центробежными вентиляторами, имеющими разную высоту и расположенными один над другим, и имеющими общую торцовую стенку. К верхней части верхнего вентилятора и к нижней части нижнего вентилятора прикреплены два дополнительных центробежных вентилятора. Внутри корпуса установлена диафрагма, делящая последний на две секции, верхнюю и нижнюю, при этом верхний край диафрагмы прикреплен выше уровня общей торцовой стенки основных центробежных вентиляторов, а нижний край расположен ниже уровня общей торцовой стенки. Над диафрагмой в верхней секции корпуса тангенциально установлен патрубок для отвода очищенного газа, а под диафрагмой в нижней секции корпуса тангенциально установлен патрубок для ввода запыленного газа. К торцу нижнего основного вентилятора прикреплена юбка. К корпусу снизу, по периметру, прикреплены карманы для сбора пыли. Диафрагма может быть выполнена в форме воронки. Лопасти основных центробежных вентиляторов выполнены в форме фрагмента спирали, закрученной в сторону вращения вентилятора. Технический результат: повышение эффективности отделения очищаемого газа от пыли, возможность регулирования качества и степени очистки газа. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Центробежный сепаратор, содержащий корпус с размещенным в нем на приводном валу вентилятором, отличающийся тем, что на одном валу установлены два жестко спаренных и сообщающихся между собой внутренним пространством основных центробежных вентилятора, имеющих разную высоту, расположенных один над другим и имеющих общую торцовую стенку, к которым с внешней стороны отверстий для вала, т.е. к верхней части верхнего вентилятора и к нижней части нижнего вентилятора, прикреплены два дополнительных центробежных вентилятора, внутри корпуса установлена диафрагма, делящая последний на две секции, верхнюю и нижнюю, при этом верхний край диафрагмы прикреплен выше уровня общей торцовой стенки основных центробежных вентиляторов, а нижний край расположен ниже уровня общей торцовой стенки, над диафрагмой в верхней секции корпуса тангенциально установлен патрубок для отвода очищенного газа, а под диафрагмой в нижней секции корпуса тангенциально установлен патрубок для ввода запыленного газа, к торцу нижнего основного вентилятора прикреплена юбка, к корпусу снизу по периметру прикреплены карманы для сбора пыли, соединенные с бункером.2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что диафрагма выполнена в форме воронки.3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что лопасти основных центробежных вентиляторов выполнены в форме фрагмента спирали, закрученной в сторону вращения вентилятора.4. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что внутри патрубка для отвода очищенного газа установлена дроссельная заслонка.