УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ВОЗДУХА Российский патент 2015 года по МПК B01D45/08 B01D46/52 B01D53/26 F02C7/52 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к устройствам 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).

Важным требованием, предъявляемым к судовым устройствам очистки воздуха, является обеспечение требуемой степени очистки больших объемов воздуха с гостированной равномерностью поля скоростей и давлений воздушного потока на входе ГТД. Требуется также высокая надежность работы устройства очистки воздуха, низкая его материалоемкость и умеренные эксплуатационные расходы. Этим требованиям наиболее полно удовлетворяют устройства очистки воздуха на основе инерционных сепараторов (например, патент GB №2136313, МПК B01D 45/08, 1984; патент ЕР №2243533, МПК B01D 45/08, 2010; заявка на изобретение RU №2010138084, МПК B01D 45/08, 2010).

Наиболее близким из известных технических решений к предлагаемому устройству очистки воздуха является принятое за прототип устройство очистки воздуха (патент RU №2272668, МПК B01D 45/08, 2006), включающее корпус, инерционный сепаратор, состоящий, по крайней мере, из одного пакета зигзагообразных вертикально ориентированных профилей с влагоулавливающими элементами, коагулятор и устройство для сбора и отвода выделенных из воздуха частиц аэрозоля.

Недостатком известного технического решения является вибрация в потоке воздуха вертикально ориентированных разрезных профилей большого удлинения.

Задачей заявленного изобретения является повышение жесткости пакета зигзагообразных вертикально ориентированных профилей инерционного сепаратора.

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

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что в устройстве очистки воздуха, содержащем корпус, инерционный сепаратор, состоящий, по крайней мере, из одного пакета зигзагообразных вертикально ориентированных профилей с влагоулавливающими элементами, коагулятор и устройство для сбора и отвода выделенных из воздуха частиц аэрозоля, влагоулавливающие элементы установлены в зигзагообразных каналах инерционного сепаратора, образованных вертикально ориентированными профилями, как у вершин, так и во впадинах каждой волны профиля, зигзагообразные профили имеют переднюю и заднюю кромки в виде влагоулавливающих элементов, а коагулятор выполнен распределенным по всему объему инерционного сепаратора в виде сетчатых элементов, установленных на влагоулавливающих элементах инерционного сепаратора. Кроме того, отношение площади живого сечения сетчатых элементов коагулятора к их общей площади лежит в диапазоне от 0,4 до 0,7.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства спереди.

На фиг. 2 изображен общий вид устройства сверху.

На фиг. 3 приведен узел А фигуры 2.

Устройство очистки воздуха содержит корпус 1, в котором установлен инерционный сепаратор 2. Инерционный сепаратор 2 собран в корпусе 1 с помощью пластин 3 в виде пакета зигзагообразных вертикально ориентированных профилей 4 с влагоулавливающими элементами 5. В нижней части корпуса 1 размещено устройство 6 для сбора и отвода в общую дренажную систему выделенных из очищаемого потока воздуха 7 жидких и твердых частиц аэрозоля. Влагоулавливающие элементы 5 сформированы профилями 4 и изогнутыми пластинами 8 и 9. Зигзагообразные вертикально ориентированные профили 4 имеют переднюю 10 и заднюю 11 кромки в виде карманов 12 влагоулавливающих элементов 13. Коагулятор 14 выполнен распределенным по всему объему инерционного сепаратора 2 в виде сетчатых элементов 15, установленных на влагоулавливающих элементах 5 инерционного сепаратора 2. При этом отношение площади живого сечения F_ж.c к общей площади сетчатых элементов 15 выдерживают в диапазоне от 0,4 до 0,7.

Устройство очистки воздуха работает следующим образом.

При запуске судового газотурбинного двигателя его компрессор создает разрежение воздуха на входе в двигатель. За счет возникшей относительно атмосферы разности давлений формируется поток очищаемого воздуха 7 через инерционный сепаратор 2. Поток очищаемого воздуха 7 проходит по криволинейным каналам, образованным пакетом зигзагообразных вертикально ориентированных профилей 4 с влагоулавливающими элементами 5. Ускоряясь и замедляясь при изменении направления движения более тяжелые частицы двигаясь по инерции, попадают в специально подготовленные ловушки, а молекулы воздуха, как более легкие частицы, изменяют свое прежнее движение под действием приложенных внешних сил и формируют новое течение в заданном направлении. Сетчатые элементы 15 коагулятора 14 электризуют мелкодисперсные частицы очищаемого потока воздуха 7, ускоряют их коагуляцию и выделение из очищаемого потока воздуха 7 на входе судового газотурбинного двигателя.

В предлагаемом устройстве очистки воздуха при необходимости может быть установлена после инерционного сепаратора 2 жалюзийная решетка, которая автоматически открывается и закрывается с запуском и остановкой ГТД. Между инерционным сепаратором 2 и жалюзийной решеткой при необходимости возможна также дополнительная установка тканевого фильтра тонкой очистки.

Выполненный анализ, расчетные исследования течения очищаемого воздуха в каналах инерционного сепаратора с использованием программного комплекса FLUENT и экспериментальные исследования характеристик опытного образца устройства очистки воздуха показали, что для выбранной конфигурации профилей инерционного сепаратора отсутствуют вибрации в рабочем диапазоне скоростей потока воздуха на входе от 5 до 10 м/с, гидравлические потери не превышают 1000 Па, а степень очистки воздуха составляет 99%.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к устройствам 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. Устройство очистки воздуха содержит корпус, инерционный сепаратор, коагулятор и устройство для сбора и отвода выделенных из воздуха частиц аэрозоля. Инерционный сепаратор состоит, по крайней мере, из одного пакета зигзагообразных вертикально ориентированных профилей с влагоулавливающими элементами. Влагоулавливающие элементы установлены в зигзагообразных каналах инерционного сепаратора, образованных вертикально ориентированными профилями, как у вершин, так и во впадинах каждой волны профиля. Зигзагообразные вертикально ориентированные профили имеют переднюю и заднюю кромки в виде влагоулавливающих элементов, а коагулятор выполнен распределенным по всему объему инерционного сепаратора в виде сетчатых элементов, установленных на влагоулавливающих элементах инерционного сепаратора. Технический результат заключается в устранении вибраций и повышении степени очистки воздуха. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство очистки воздуха, содержащее корпус, инерционный сепаратор, состоящий, по крайней мере, из одного пакета зигзагообразных вертикально ориентированных профилей с влагоулавливающими элементами, коагулятор и устройство для сбора и отвода выделенных из воздуха частиц аэрозоля, отличающееся тем, что влагоулавливающие элементы установлены в зигзагообразных каналах инерционного сепаратора, образованных вертикально ориентированными профилями, как у вершин, так и во впадинах каждой волны профиля, зигзагообразные вертикально ориентированные профили имеют переднюю и заднюю кромки в виде влагоулавливающих элементов, а коагулятор выполнен распределенным по всему объему инерционного сепаратора в виде сетчатых элементов, установленных на влагоулавливающих элементах инерционного сепаратора.

2. Устройство очистки воздуха по п. 1, отличающееся тем, что отношение площади живого сечения сетчатых элементов коагулятора к их общей площади лежит в диапазоне от 0,4 до 0,7.