УСТАНОВКА ОЧИСТКИ ВОЗДУХА Российский патент 2012 года по МПК B01D47/02 B01D47/06 

Область техники.

Заявляемое изобретение относится к области очистки воздуха от загрязнений в системах вентиляции производственных, торговых и сельскохозяйственных зданий, в частности животноводческих помещений, цехов предприятий пищевой промышленности и сельскохозяйственных ферм.

Предшествующий уровень техники.

Среди оборудования для очистки воздуха от загрязнений, известно, например, устройство мокрой очистки воздуха (патент РФ №2377052 на изобретение, МПК B01D 50/00, F24F 3/16, 2009 [1]), содержащее воздуховод, снабженный продольной перегородкой, барботажную трубу, контактную емкость и сепаратор. При этом контактная емкость включает канал отвода, оснащенный коллектором с форсунками. При этом сепаратор установлен перед каналом отвода.

Недостатком указанного аналога [1] является конструкция воздуховода и горизонтальной части контактной емкости, при которой часть потока воздуха не проходит через барботажную трубу, что приводит к снижению качества очистки воздуха.

Известен гидрозолоуловитель-теплоутилизатор (патент РФ №2388519 на изобретение, МПК B01D 47/02, 2010 [2]), содержащий осадительную камеру, входной газоход и винтовой насос. При этом входной газоход содержит ороситель воды, гидравлически соединенный с винтовым насосом. При этом винтовой насос соединен с осадительной камерой.

Недостатком указанного аналога является высокая влажность очищенного газа. Это приводит к нарушению температурно-влажностного режима при использовании устройства для очистки воздуха в помещениях.

Известно также устройство для мокрой очистки газов (патент РФ №2121866 на изобретение, МПК B01D 47/06, 1998 [3]), содержащее газоподводящий канал, имеющий по меньшей мере одно форсуночное устройство, водяной насос и сборник для жидкости, сообщающийся с циклонным сепаратором. При этом форсуночные устройства гидравлически связаны с выходом водяного насоса, вход которого соединен с накопительной емкостью.

Недостатком указанного аналога [3] является необходимость постоянной работы водяного насоса, что увеличивает энергопотребление устройства.

Указанное устройство для мокрой очистки газов [3] является по совокупности существенных признаков наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению. Поэтому оно принято в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Раскрытие изобретения.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является расширение диапазона условий применения устройства. При функционировании заявляемой установки в режиме барботирования происходит сокращение энергопотребления. При использовании орошения достигается повышение степени очистки воздуха.

Сущность изобретения состоит в том, что установка очистки воздуха содержит входной трубопровод, накопительную емкость, сепаратор, водяной насос и ороситель. При этом сепаратор содержит входной, выходной и сливной патрубки, причем входной патрубок сепаратора соединен с первой ветвью входного трубопровода, в которой размещен ороситель, соединенный с выходом водяного насоса, вход которого соединен с накопительной емкостью. При этом первая ветвь входного трубопровода снабжена первым запорным устройством. При этом накопительная емкость содержит барботажную трубу, выходной патрубок влажного воздуха и дренажную трубу. При этом вход барботажной трубы выведен наружу, а часть барботажной трубы с противоположного входу конца расположена в придонной области накопительной емкости и снабжена перфорацией. При этом выходной патрубок влажного воздуха снабжен вторым запорным устройством и соединен с входным патрубком сепаратора. При этом первый конец дренажной трубы выведен наружу, а второй конец размещен внутри накопительной емкости ниже барботажной трубы. При этом входной трубопровод содержит вторую ветвь, снабженную третьим запорным устройством и соединенную со входом барботажной трубы. При этом сливной патрубок сепаратора соединен с первым концом дренажной трубы.

Ороситель предпочтительно размещен во входном трубопроводе за первым запорным устройством.

Установка очистки воздуха целесообразно содержит воздушный компрессор, размещенный на входе входного трубопровода.

Установка очистки воздуха желательно содержит блок управления.

Установка очистки воздуха может содержать вихревую трубу с входным патрубком, выходным патрубком горячего воздуха и выходным патрубком холодного воздуха, при этом входной патрубок вихревой трубы соединен с выходным патрубком сепаратора.

Накопительная емкость желательно содержит люк, заливной штуцер, сливной патрубок и индикатор уровня жидкости.

Сепаратор предпочтительно выполнен в виде сепаратора газожидкостного вихревого типа.

Вход и выход водяного насоса желательно снабжены запорными устройствами.

Установка очистки воздуха может содержать тележку, на которой размещены все остальные конструктивные элементы установки.

Краткое описание чертежей.

На фигуре 1 показана схема установки очистки воздуха; на фиг.2 - схема установки очистки воздуха по примеру 2; на фиг.3 - схема установки по примеру 4.

Осуществление изобретения.

Установка очистки воздуха (фиг.1) содержит входной трубопровод 1, накопительную емкость 2, сепаратор 3, водяной насос 4 и ороситель 5.

Входной трубопровод 1 содержит первую ветвь 15 и вторую ветвь 16. При этом первая ветвь 15 снабжена первым запорным устройством 6, а вторая ветвь 16 снабжена третьим запорным устройством 11.

Накопительная емкость 2 содержит барботажную трубу 7, выходной патрубок влажного воздуха 8 и дренажную трубу 9. Перед началом работы накопительную емкость 2 полностью или частично заполняют жидкостью (например, водой).

Вход барботажной трубы 7 выведен наружу накопительной емкости 2 и соединен со второй ветвью 16 входного трубопровода 1. С целью увеличения времени и поверхности контакта загрязненного воздуха с жидкостью часть барботажной трубы 7 с противоположного входу конца расположена в придонной области накопительной емкости 2 и снабжена перфорацией.

Выходной патрубок влажного воздуха 8 снабжен вторым запорным устройством 10.

Первый конец дренажной трубы 9 выведен наружу. С целью предотвращения уноса частиц загрязнений мелкими пузырьками воздуха, прошедшими перфорацию барботажной трубы 7, второй конец дренажной трубы 9 размещен внутри накопительной емкости 2 ниже барботажной трубы 7. Размещение второго конца дренажной трубы 9 в жидкости также выполнено с целью реализации функции гидрозатвора.

Сепаратор 3 содержит входной 12, выходной 13 и сливной 14 патрубки.

Входной патрубок 12 соединен с первой ветвью 15 входного трубопровода 1 и выходным патрубком влажного воздуха 8.

Сливной патрубок 14 соединен с первым концом дренажной трубы 9.

Вход водяного насоса 4 гидравлически соединен с накопительной емкостью 2. Выход водяного насоса гидравлически соединен с оросителем 5, установленным в первой ветви 15 входного трубопровода 1.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Ороситель 5 размещен во входном трубопроводе 1 за первым запорным устройством 6.

Пример 2. С целью принудительной подачи во входной трубопровод 1 загрязненного воздуха, установка очистки воздуха содержит воздушный компрессор 17 (фиг.2), размещенный на входе входного трубопровода 1.

Пример 3. Для управления, в том числе автоматического, процессом очистки воздуха, установка очистки воздуха содержит блок управления.

Пример 4. С целью сепарации и осушки воздуха, поступающего с выходного патрубка 13 сепаратора 3, а также генерации холодного и теплого воздуха, установка очистки воздуха включает вихревую трубу 18 (фиг.3). При этом вихревая труба 18 содержит входной патрубок 19, выходной патрубок горячего воздуха 20 и выходной патрубок холодного воздуха 21. При этом входной патрубок 19 вихревой трубы 18 соединен с выходным патрубком 13 сепаратора 3. Вихревая труба может быть выполнена в виде трехпоточной вихревой трубы по патенту РФ №93299 на полезную модель.

Для принудительной циркуляции воздуха установка очистки воздуха содержит воздушный компрессор 17, размещенный на входе входного трубопровода 1.

Пример 5. С целью обеспечения возможности смены и контроля наличия жидкости накопительная емкость 2 содержит люк, заливной штуцер, сливной патрубок, патрубок забора воды и индикатор уровня жидкости.

Пример 6. С целью обеспечения высокой степени очистки воздуха, сепаратор 3 выполнен в виде сепаратора газожидкостного вихревого типа.

Пример 7. Для повышения надежности вход и выход водяного насоса 4 снабжены запорными устройствами.

Пример 8. С целью обеспечения мобильности установки очистки воздуха, все ее конструктивные элементы размещены на тележке.

Реализация конструктивных элементов заявляемого изобретения не ограничивается приведенными выше примерами.

Заявляемая установка очистки воздуха работает, преимущественно, в двух режимах.

В обоих режимах накопительную емкость 2 полностью или частично заполняют жидкостью, преимущественно водой.

В первом режиме (режиме барботирования) первое запорное устройство 6 закрыто, второе 10 и третье 11 запорные устройства открыты. Запорные устройства на входе и выходе водяного насоса 4, при их наличии, закрыты.

В барботажную трубу 7 через вторую ветвь 16 входного трубопровода 1 принудительно подают загрязненный воздух. Проходя через перфорацию барботажной трубы 7, расположенной в придонной области накопительной емкости 2, воздух разделяется на мелкие пузырьки, образуя барботажный слой. При движении пузырьков воздуха в барботажном слое создается большая межфазная поверхность соприкосновения пузырьков воздуха с жидкостью. Это создает благоприятные условия для поглощения жидкостью загрязнений. Барботажный слой неоднороден по высоте. Над перфорацией барботажной трубы 7 при достижении определенной скорости истечения образуются газовые струи, а над ними - пузырьковый слой. Последний заканчивается слоем пены. По мере подъема пузырьков воздуха на поверхность их объем увеличивается, вследствие уменьшения давления. Таким образом, в слое пены происходит разрушение пузырьков. Это сопровождается выбросом капель и высвобождением влажного, очищенного от крупных загрязнений воздуха.

Влажный очищенный воздух поступает через патрубок влажного воздуха 8 в сепаратор 3. В сепараторе 3 происходит очистка воздуха от влаги и мелких загрязнений. Отделенные от воздуха жидкость и загрязнения транспортируются в дренажную трубу 9 и затем на дно накопительной емкости 2.

Очищенный поток воздуха направляется в выходной патрубок 13.

Во втором режиме (режиме орошения) первое запорное устройство 6 открыто, второе 10 и третье 11 запорные устройства закрыты. Запорные устройства на входе и выходе водяного насоса 4, при их наличии, открыты.

Через штуцер забора воды из накопительной емкости 2 на вход водяного насоса 4 поступает жидкость, которая подается насосом с его выхода в ороситель 5.

Загрязненный воздух принудительно нагнетается в первую ветвь 15 входного трубопровода 1, проходя по которому, он орошается каплями жидкости из оросителя 5. Капли жидкости захватывают частицы загрязнений и удерживают их.

Поток воздуха с укрупненными и утяжеленными жидкостью частицами загрязнений поступает в сепаратор 3. В сепараторе 3 происходит очистка воздуха от влаги и загрязнений. Отделенные от воздуха жидкость и загрязнения транспортируются в дренажную трубу 9 и затем на дно накопительной емкости 2.

Очищенный воздушный поток воздуха направляется в выходной патрубок 13.

Дополнительно к двум описанным выше основным режимам работы установку очистки воздуха могут использовать и в совмещенном режиме. При этом накопительную емкость 2 частично заполняют жидкостью, первое запорное устройство 6 закрывают, второе 10 и третье 11 запорные устройства открывают. Запорные устройства на входе и выходе водяного насоса 4, при их наличии, открывают.

Через штуцер забора воды из накопительной емкости 2 на вход водяного насоса 4 поступает жидкость, которая подается насосом с его выхода в ороситель 5.

В барботажную трубу 7 через вторую ветвь 16 входного трубопровода 1 принудительно подают загрязненный воздух. Влажный очищенный воздух поступает через патрубок влажного воздуха 8 в сепаратор 3 и по пути орошается каплями жидкости из оросителя 5.

В сепараторе 3 происходит очистка воздуха от влаги и мелких загрязнений. Отделенные от воздуха жидкость и загрязнения транспортируются в дренажную трубу 9 и затем на дно накопительной емкости 2. Очищенный поток воздуха направляется в выходной патрубок 13.

Таким образом, в заявляемой установке очистки воздуха заявляемый технический результат: «расширение диапазона условий применения устройства» достигается за счет того, что установка очистки воздуха содержит входной трубопровод, накопительную емкость, сепаратор, водяной насос и ороситель. При этом сепаратор содержит входной, выходной и сливной патрубки, причем входной патрубок сепаратора соединен с первой ветвью входного трубопровода, в которой размещен ороситель, соединенный с выходом водяного насоса, вход которого соединен с накопительной емкостью. При этом первая ветвь входного трубопровода снабжена первым запорным устройством. При этом накопительная емкость содержит барботажную трубу, выходной патрубок влажного воздуха и дренажную трубу. При этом вход барботажной трубы выведен наружу, а часть барботажной трубы с противоположного входу конца расположена в придонной области накопительной емкости и снабжена перфорацией. При этом выходной патрубок влажного воздуха снабжен вторым запорным устройством и соединен с входным патрубком сепаратора. При этом первый конец дренажной трубы выведен наружу, а второй конец размещен внутри накопительной емкости ниже барботажной трубы. При этом входной трубопровод содержит вторую ветвь, снабженную третьим запорным устройством и соединенную со входом барботажной трубы. При этом сливной патрубок сепаратора соединен с первым концом дренажной трубы.

При этом работа заявляемой установки в режиме барботирования позволяет отказаться от использования насоса при смешивании сред. Это позволяет сократить энергопотребление установки. Однако барботирование не позволяет значительно уменьшить размеры пузырьков, что достигается при работе заявляемой установки в режимах с использованием орошения. При этом уменьшение размера капель увеличивает суммарную площадь контакта между средами. Это в свою очередь повышает качество очистки воздуха.

Автором изобретения изготовлен опытный образец заявленной установки очистки воздуха, испытания которого подтвердили достижение технического результата.

Заявляемое изобретение реализовано с применением промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на промышленном предприятии и найдет широкое применение в области очистки воздуха.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ №2377052 на изобретение, МПК B01D 50/00, F24F 3/16, опубл. 2009 г.

2. Патент РФ №2388519 на изобретение, МПК B01D 47/02, опубл. 2010 г.

3. Патент РФ №2121866 на изобретение, МПК B01D 47/06, 1998 г.

Заявляемое изобретение относится к области очистки воздуха от загрязнений в системах вентиляции. Установка очистки воздуха содержит входной трубопровод (1), накопительную емкость (2), сепаратор (3), водяной насос (4) и ороситель (5). При этом сепаратор (3) содержит входной (12), выходной (13) и сливной (14) патрубки, причем входной патрубок (12) сепаратора (3) соединен с первой ветвью (15) входного трубопровода (1), в которой размещен ороситель (5), соединенный с выходом водяного насоса (4), вход которого соединен с накопительной емкостью (2). При этом первая ветвь (15) входного трубопровода (1) снабжена первым запорным устройством (6). При этом накопительная емкость (2) содержит барботажную трубу (7), выходной патрубок влажного воздуха (8) и дренажную трубу (9). При этом вход барботажной трубы (7) выведен наружу, а часть барботажной трубы (7) с противоположного входу конца расположена в придонной области накопительной емкости (2) и снабжена перфорацией. При этом выходной патрубок влажного воздуха (8) снабжен вторым запорным устройством (10) и соединен с входным патрубком сепаратора (12). При этом первый конец дренажной трубы (9) выведен наружу, а второй конец размещен внутри накопительной емкости (2) ниже барботажной трубы (7). При этом входной трубопровод (1) содержит вторую ветвь (16), снабженную третьим запорным устройством (11) и соединенную со входом барботажной трубы (7). При этом сливной патрубок сепаратора (14) соединен с первым концом дренажной трубы (9). Заявленное изобретение позволяет уменьшить энергопотребление и повысить степень очистки воздуха. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Установка очистки воздуха, содержащая входной трубопровод, накопительную емкость, сепаратор, водяной насос и ороситель, при этом сепаратор содержит входной, выходной и сливной патрубки, причем входной патрубок сепаратора соединен с первой ветвью входного трубопровода, в которой размещен ороситель, соединенный с выходом водяного насоса, вход которого соединен с накопительной емкостью,
отличающаяся тем, что
первая ветвь входного трубопровода снабжена первым запорным устройством,
накопительная емкость содержит барботажную трубу, выходной патрубок влажного воздуха, дренажную трубу,
при этом вход барботажной трубы выведен наружу, а часть барботажной трубы с противоположного входа конца расположена в придонной области накопительной емкости и снабжена перфорацией,
при этом выходной патрубок влажного воздуха снабжен вторым запорным устройством и соединен с входным патрубком сепаратора,
при этом первый конец дренажной трубы выведен наружу, а второй конец размещен внутри накопительной емкости ниже барботажной трубы,
при этом входной трубопровод содержит вторую ветвь, снабженную третьим запорным устройством и соединенную со входом барботажной трубы,
при этом сливной патрубок сепаратора соединен с первым концом дренажной трубы.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что ороситель размещен во входном трубопроводе за первым запорным устройством.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит воздушный компрессор, размещенный на входе входного трубопровода.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит блок управления.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит вихревую трубу с входным патрубком, выходным патрубком горячего воздуха и выходным патрубком холодного воздуха, при этом входной патрубок вихревой трубы соединен с выходным патрубком сепаратора.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что накопительная емкость содержит люк, заливной штуцер, сливной патрубок и индикатор уровня жидкости.

7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что сепаратор выполнен в виде сепаратора газожидкостного вихревого типа.

8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что вход и выход водяного насоса снабжены запорными устройствами.

9. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит тележку, на которой размещены все остальные конструктивные элементы установки.