ГАЗООЧИСТИТЕЛЬ Российский патент 2015 года по МПК B01D47/02 

Изобретение относится к очистке газов мокрым способом от пыли, паров жидкости, химических примесей и может быть использовано в металлургической, химической, энергетической и других отраслях промышленности.

Известен гаситель энергии потока газов - автомобильный глушитель, содержащий корпус, внутри которого установлены перфорированная труба и расширительные камеры. Расширительные камеры разделены перегородкой, в которой выполнены мелкие отверстия. Перфорированная труба переходит в диффузор, соединенный с третьей расширительной камерой, которая через патрубок связана с атмосферой (см. Руководство по материальной части и эксплуатации колесного бронетранспортера БТР-60ПБ. М.: Воениздат, 1967, ст.131-132, рис.76)

Недостатком этого гасителя энергии потока газа является высокое гидравлическое сопротивление, вследствие чего при малых расходах газа гашения энергии газа не происходит.

Известен глушитель-нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, включающий секцию подавления шумов и нейтрализации выхлопных газов, ограниченную с двух сторон фланцами с входным и выходным патрубками, содержащую корпус в виде цилиндра, в котором размещен каталитический реактор с газопроницаемыми стенками, заполненный каталитическим веществом, и элементы для завихрения и направления потока выхлопных газов, причем отверстие выходного патрубка расположено на оси цилиндрического корпуса, каталитический реактор выполнен в виде диска диаметром, равным диаметру корпуса, и установлен посреди корпуса перпендикулярно его оси, по обеим сторонам каталитического реактора симметрично относительно него установлены элементы для завихрения и направления потока газов, выполненные в виде конуса и двух усеченных конусов, размещенных вдоль оси корпуса глушителя последовательно от отверстий патрубков таким образом, что вершины конусов направлены в сторону отверстий патрубков и соосны с ним, а вершина каждого последующего усеченного конуса входит в основание предыдущего с зазором в виде кольцевого канала (SU, №2007591, приоритет 15.02.94).

Известное устройство позволяет снижать скорость, уровень пульсаций и кинетическую энергию потока, поступающего на входной патрубок.

Недостатком известного устройства является недостаточное снижение скорости и кинетической энергии потока газа и конструктивная сложность устройства.

Наиболее близким к заявляемому техническим решением по достигаемому результату является устройство мокрой очистки газа (SU, №1318264, приоритет 26.11.85). Устройство включает корпус с поддоном, частично заполненный жидкостью, входной и выходной патрубки для газа, мешалку, снабженную шатуном, и фильтроэлемент. Фильтроэлемент выполнен в виде стакана, жестко закрепленного в корпусе. В стакане соосно с ним установлена винтовая направляющая, на которой размещен с возможностью возвратно-поступательного движения по ней шарнир с крыльчаткой. Причем крыльчатка связана посредством шатуна с мешалкой, а лопасти крыльчатки касаются внутренней поверхности стакана. Дополнительная ступень очистки в виде стакана, оснащенного устройством для регенерации его внутренней поверхности, позволяет производить очистку от мелкодисперсных фракций пыли.

Недостатком предложенного устройства является низкая степень очистки при значительных скоростях входных потоков, а именно скорости входного потока, близкой скорости звука.

Задачей настоящего изобретения является создание газоочистителя для эффективной работы при входных скоростях, близких к скорости звука.

Достигаемый технический результат заявляемого технического решения заключается в повышении степени очистки потока газа за счет полного погашения кинетической энергии (скоростной напор) и уменьшении скорости входящего потока газа.

Указанный технический результат достигается тем, что газоочиститель содержит герметичный корпус с входным и выходным патрубком, разделенный герметичной перегородкой на входную и выходную камеры. Входной патрубок расположен на стенке входной камеры и тангенциально по отношению к ней. Выходная камера частично заполнена жидкостью и выходной патрубок расположен на стенке выходной камеры выше уровня жидкости и перпендикулярно стенке выходной камеры. Внутри герметичного корпуса последовательно расположены и герметично соединены между собой первое и второе сопло Лаваля, которые закреплены в отверстии герметичной перегородки. Ось первого сопла Лаваля не совпадает с осью входного патрубка. Выход второго сопла Лаваля погружен в жидкость выходной камеры.

В частном случае герметичный корпус газоочистителя выполнен цилиндрическим.

В частном случае входной диаметр первого сопла Лаваля газоочистителя меньше входного диаметра второго сопла Лаваля.

Конструктивные особенности заявляемого технического решения позволили сформировать направленный поток газа с постепенным замедлением скорости потока и погашением его кинетической энергии, в результате при вхождении газового потока в жидкую среду не происходит удара и отражения потока в обратном направлении, вспенивания жидкой среды. Благодаря этому при прохождении газового потока через жидкую среду на малой скорости происходит полная очистка его от примесей.

В дальнейшем предложенное техническое решение поясняется примером конкретного выполнения и прилагаемым чертежом, на котором приведен газоочиститель в разрезе.

Газоочиститель содержит герметичный корпус 1 с входным патрубком 2 и выходным патрубком 3. В примере, приведенном на чертеже, герметичный корпус 1 выполнен в виде цилиндра, торцы которого закрыты. Внутри герметичный корпус 1 разделен герметичной перегородкой 4 на входную камеру 5 и выходную камеру 6. Входной патрубок 2 расположен на стенке входной камеры 5 и тангенциально по отношению к ней, то есть ось входного патрубка 2 параллельна касательной к цилиндрической поверхности герметичного корпуса 1. Выходная камера 6 в нижней своей части заполнена жидкостью, в данном примере такой жидкостью является, например, минеральное вакуумное масло. На стенке выходной камеры 6 выше уровня жидкости, в ее верхней части, расположен выходной патрубок 3. Выходной патрубок 3 располагается перпендикулярно стенке выходной камеры, в нашем случае ось выходного патрубка 3 располагается вдоль радиуса цилиндрической поверхности герметичного корпуса 1. Внутри герметичного корпуса 1 последовательно на одной оси расположены первое сопло 7 Лаваля и второе сопло 8 Лаваля. Оба сопла Лаваля герметично соединены между собой таким образом, что выход первого сопла 7 Лаваля является входом второго сопла 8 Лаваля. Внутри герметичного корпуса 1 оба сопла Лаваля закреплены в отверстии герметичной перегородки 4. Выход второго сопла 8 Лаваля погружен в масло, которой заполнена нижняя часть выходной камеры 6. Как видно из чертежа, ось первого сопла 7 Лаваля не совпадает с осью входного патрубка 2.

Рассмотрим пример работы устройства, когда оно установлено на выходе вакуумной печи перед вакуумным насосом. Устройство работает следующим образом.

Поток газов (на чертеже показан стрелкой), возникший в вакуумной печи (на чертеже не показана) вследствие разложения или испарения пластификатора, через входной патрубок 2 попадает внутрь герметичного корпуса 1 во входную камеру 5. Входной патрубок 2 расположен на стенке входной камеры 5 тангенциально (на чертеже видно, что входное отверстие имеет овальную форму) и ниже уровня входного отверстия первого сопла 7 Лаваля. Такое расположение позволяет, с одной стороны, при попадании потока газа из узкого патрубка 2 в широкое пространство входной камеры 5 расширяться, теряя часть кинетической энергии, скорость потока газа уменьшается и наиболее крупные частицы пластификатора осаждаются на герметичную перегородку 4. С другой стороны, позволяет организовать направленный поток газа к входному отверстию первого сопла 7 Лаваля. При прохождении потоком газа первого сопла 7 Лаваля потенциальная энергия газа возрастает, возникает избыточное давление и поток газа проходит во второе сопло 8 Лаваля. Второе сопло 8 Лаваля имеет на выходе значительное расширение. Диаметр выходного отверстия второго сопла 8 Лаваля таков, что между стенкой выходной камеры 6 и стенкой второго сопла 8 Лаваля остается только зазор для прохождения газа внутрь выходной камеры 6. Поток газа на выходе второго сопла 8 Лаваля значительно расширяется, и его энергия теряется еще больше. Поскольку выходное отверстие второго сопла 8 Лаваля погружено в масло, то в верхнем слое масла происходит окончательное и полное гашение энергии потока газа. Как показали экспериментальные установки, заявляемое устройство способно на выходе в 50-60 раз снизить скорость потока газа.

Проходя через слой масла, поток газа с низкой кинетической энергией и небольшой скоростью эффективно очищается от нежелательных частиц, и через выходной патрубок 3 в вакуумный насос попадет абсолютно чистый поток газа без продуктов деструкции и испарений пластификаторов.

Вследствие того, что герметичный корпус 1 разделен герметичной перегородкой 4 на две независимые полости - входную камеру 5 и выходную камеру 6, гашение энергии потока газа во входной камере 5 не влияет на ход гашения энергии потока газа в выходной камере 6.

Выполнение входного отверстия второго сопла 8 Лаваля большего диаметра, чем входное отверстие первого сопла 7 Лаваля позволяет плавно уменьшать кинетическую энергию и плавно снижать скорость потока газа, что предотвращает образование ударной волны, которая приводит к вспениванию масла и снижению степени очистки потока газа при прохождении его через верхний слой масла.

Заявляемое техническое решение просто в изготовлении и эффективно решает поставленную задачу и может быть использовано в различных областях промышленности.

Изобретение относится к очистке газов мокрым способом от пыли, паров жидкости, химических примесей. Газоочиститель содержит герметичный корпус 1 с входным патрубком 2 и выходным патрубком 3. Внутри герметичный корпус 1 разделен герметичной перегородкой 4 на входную камеру 5 и выходную камеру 6. Входной патрубок 2 расположен на стенке входной камеры 5 и тангенциально по отношению к ней, то есть ось входного патрубка 2 параллельна касательной к цилиндрической поверхности герметичного корпуса 1. Выходная камера 6 в нижней своей части заполнена жидкостью. На стенке выходной камеры 6 выше уровня жидкости, в ее верхней части, на стенке расположен выходной патрубок 3. Выходной патрубок 3 располагается перпендикулярно стенке выходной камеры 6, в нашем случае ось выходного патрубка 3 располагается вдоль радиуса цилиндрической поверхности герметичного корпуса 1. Внутри герметичного корпуса 1 последовательно на одной оси расположены первое сопло 7 Лаваля и второе сопло 8 Лаваля. Оба сопла Лаваля герметично соединены между собой, таким образом, что выход первого сопла 7 Лаваля является входом второго сопла 8 Лаваля. Внутри герметичного корпуса 1 оба сопла Лаваля закреплены в отверстии герметичной перегородки 4. Выход второго сопла 8 Лаваля погружен в жидкость, которой заполнена нижняя часть выходной камеры 6. Общая ось первого сопла 7 Лаваля и второго сопла 8 Лаваля не совпадает с осью входного патрубка 2. Технический результат - повышение степени очистки потока газа 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Газоочиститель, содержащий герметичный корпус с входным и выходным патрубком, разделенный герметичной перегородкой на входную и выходную камеры, входной патрубок расположен на стенке входной камеры и тангенциально по отношению к ней, выходная камера частично заполнена жидкостью и выходной патрубок расположен на стенке выходной камеры выше уровня жидкости и перпендикулярно стенке выходной камеры, внутри герметичного корпуса последовательно расположены и герметично соединены между собой первое и второе сопло Лаваля, которые закреплены в отверстии герметичной перегородки, при этом ось первого сопла Лаваля не совпадает с осью входного патрубка, выход второго сопла Лаваля погружен в жидкость выходной камеры.

2. Газоочиститель по п.1, отличающийся тем, что герметичный корпус выполнен цилиндрическим.

3. Газоочиститель по п.1, отличающийся тем, что входной диаметр входного отверстия первого сопла Лаваля меньше диаметра входного отверстия второго сопла Лаваля.