СИСТЕМА ОЧИСТКИ ВОЗДУХА Российский патент 2014 года по МПК B01D45/08 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к системам очистки воздуха, и может быть использовано для судовых энергетических установок при очистке воздуха от морской воды, соли и твердых частиц на входе судовых газотурбинных двигателей (ГТД).

Очистка воздуха на входе ГТД необходима для надежной работы двигателя и обеспечения его высокого КПД и ресурса. Имеется широкий спектр систем очистки многофазных сред, которые могут обеспечить необходимую степень очистки воздуха (например, Биргер М.И. и др. Справочник по пыле- и золоулавливанию. М.: "Энергоиздат", 1983, патент GB №2136313, МПК В01D 45/08, 1984; патент RU №2275229, МПК В01D 45/08, 2006; патент ЕР №2243533, МПК В01D 45/08, 2010; заявка на изобретение RU №2010138084, МПК В01D 45/08, 2010). Вместе с тем жесткие требования стандарта (OCTSP.4040-2001. Стандарт отрасли. Система подачи воздуха судовых газотурбинных двигателей. Правила и нормы проектирования. 2001) к равномерности поля скоростей и давлений в потоке воздуха на входе ГТД существенно ограничивают выбор. Кроме того, материалоемкость конструкции, технологичность ее изготовления и приемлемые эксплуатационные расходы также во многом определяют выбор системы очистки воздуха.

Известны способ очистки газов и электрофильтр для его реализации (патент RU №2303487, МПК В01D 45/08, 2007), включающий пропускание очищаемого газа через инерционный сепаратор с объемной решеткой профилей, электризацию частиц аэрозоля и выделение их из потока очищаемого газа. При этом электрофильтр для очистки газов включает корпус, воздуховод, инерционный сепаратор с объемной решеткой профилей, ионизатор и устройство для сбора и удаления частиц аэрозоля.

Недостатком известного технического решения является повышенная опасность работы с источниками тока высокого напряжения в условиях корабля.

Известна также система очистки воздуха (патент RU №2272668, МПК В01D 45/08, 2006), включающая корпус, инерционный сепаратор, коагулятор и устройство для сбора и отвода выделенных из воздуха частиц аэрозоля.

Недостатками известного технического решения являются малая жесткость разрезных профилей большого удлинения, их вибрация в потоке воздуха и низкий ресурс работы.

Наиболее близким из известных технических решений к предлагаемой системе очистки воздуха является принятая за прототип труба Вентури (а.с. СССР №480430, МПК В01D 45/08, 1975), включающая корпус, сепаратор с конфузором, горловиной, диффузором и капле-пылеуловителем и устройство для сбора и отвода выделенных из воздуха частиц аэрозоля.

Недостатком известного технического решения является невысокая степень очистки.

Задачей заявленного изобретения является организация течения очищаемого воздуха в сепараторе, коагуляция мелких частиц аэрозоля и выделение их из очищаемого потока воздуха под действием сил инерции и гравитации.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении степени очистки воздуха.

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что в системе очистки воздуха, содержащей корпус, сепаратор с конфузором, горловиной, диффузором и капле-пылеуловителем и устройство для сбора и отвода выделенных из воздуха частиц аэрозоля, в горловине сепаратора установлены направляющий аппарат из плоских профилей и решетка полых аэродинамических профилей с разрезной задней кромкой и перфорированной выпуклой аэродинамической поверхностью, а диффузор плавно переходит в осадительную камеру с боковой стенкой, закрытой сеткой, а капле-пылеуловитель выполнен в виде перфорированной пластины, размещенной на стенке осадительной камеры.

На фиг.1 приведен общий вид системы очистки воздуха.

Сепаратор 1 системы очистки воздуха закреплен непосредственно в воздуховоде 2 с помощью захватов на упорах 3. Корпус сепаратора 1 интегрирован с конфузором 4, горловиной 5 и диффузором 6. В горловине 5 сепаратора 1 установлены направляющий аппарат 7 из плоских профилей 8 и решетка 9 аэродинамических профилей 10. Диффузор 6 плавно переходит в осадительную камеру 11 с закрытой сеткой 12 боковой стенкой. Капле-пылеуловитель выполнен в виде перфорированной пластины 13, размещенной на стенке осадительной камеры 11. В нижней части осадительная камера 11 имеет устройство для сбора и отвода выделенных из воздуха частиц аэрозоля 14. Вход 15 воздуховода 2 имеет жалюзийную решетку 16 и закрыт крышкой люка 17. Зазоры между сепаратором 1 и стенками воздуховода 2 закрыты гофрами 18. Сепаратор 1 может быть извлечен из воздуховода 2 при необходимости через люк 17.

Система очистки воздуха работает следующим образом.

При запуске ГТД открывается жалюзийная решетка 16 входа 15 воздуховода 2. В сепараторе 1 за счет возникшего перепада давления формируется течение воздуха. Поток очищаемого воздуха 19 ускоряется в конфузоре 4 и попадает на решетку 9 аэродинамических профилей 10 под углом атаки 3÷10°. Пройдя решетку 9, поток очищаемого воздуха 19 ускоряется до скорости 25÷30 м/с и отклоняется аэродинамическими профилями от оси в сторону капле-пылеуловителя 13, размещенного на боковой стенке осадительной камеры 11. При этом более тяжелые частицы продолжают двигаться по инерции и под действием силы тяжести в сторону капле-пылеуловителя 13, а легкие частицы воздуха тормозятся в диффузоре 6 и осадительной камере 11. Возникший градиент давления формирует течение воздуха в сторону боковой стенки осадительной камеры 11, закрытой сеткой 12.

Вода и соль, попавшие в устройство для сбора и отвода выделенных из воздуха частиц аэрозоля 14, поступают в дренажную систему корабля.

В решетке 9 установлены полые аэродинамические профили 10 с разрезной задней кромкой 20 и перфорацией 21 на выпуклой стороне аэродинамических профилей 10. Возникающие на них при обтекании потоком очищаемого воздуха 19 области пониженного давления интенсифицируют процесс конденсации влаги из потока очищаемого воздуха 19. Влага попадает через перфорацию внутрь полых аэродинамических профилей 10 и под действием силы тяжести стекает через разрезные задние кромки 20 в устройство для сбора и отвода выделенных из воздуха частиц аэрозоля 14.

Исследования характеристик опытных образцов подтвердили эффективность системы очистки воздуха от твердых частиц, морской воды и соли. Гидравлические потери всего тракта сепаратора 1 не превышают 200 Па и обеспечивают низкий уровень эксплуатационных расходов.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к системам очистки воздуха на входе судовых газотурбинных двигателей. Система очистки воздуха включает сепаратор с конфузором, горловиной, диффузором и капле-пылеуловителем, установленные в воздуховоде, и устройство для сбора и отвода выделенных из воздуха частиц аэрозоля. В горловине сепаратора установлены направляющий аппарат из плоских профилей и решетка аэродинамических профилей с разрезной задней кромкой и перфорированной их выпуклой аэродинамической поверхностью. Технический результат: высокая надежность, гидравлические потери не превышают 200 Па и низкий уровень эксплуатационных расходов. 1 ил.

Система очистки воздуха, содержащая корпус, сепаратор с конфузором, горловиной, диффузором и капле-пылеуловителем и устройство для сбора и отвода выделенных из воздуха частиц аэрозоля, отличающаяся тем, что в горловине сепаратора установлены направляющий аппарат из плоских профилей и решетка полых аэродинамических профилей с разрезной задней кромкой и перфорированной выпуклой аэродинамической поверхностью, диффузор плавно переходит в осадительную камеру с боковой стенкой, закрытой сеткой, а капле-пылеуловитель выполнен в виде перфорированной пластины, размещенной на стенке осадительной камеры.