Циклонный элемент Российский патент 2025 года по МПК B04C5/02 

Изобретение относится к области пылеулавливания и может быть применено в элементах батарейного циклона (мультициклона) для сухой очистки запыленного газа или воздуха в строительной, химической, металлургической, энергетической и других отраслях промышленности.

Одним из наиболее распространенных видов оборудования для сухой очистки газов являются батарейные циклоны (мультициклоны), основными составляющими которых являются циклонные элементы. [Страус В. Промышленная очистка газов: Пер. с англ. - М.: Химия, 1981. - стр. 291-295].

Известны циклонные элементы с тангенциальным либо спиральным вводом газов с улиточными завихрителями. [Д.И. Мисюля, В.В. Кузьмин, В.А. Марков, Сравнительный анализ технических характеристик циклонных пылеуловителей, УДК 621.928.37+621.928.93. Труды БГТУ. 2012. №3. Химия и технология неорганических веществ, стр. 154-162]; [авт. свид. RU №2112602 кл. В04С 5/28, 1998].

Несмотря на их довольно широкое использование в промышленности, они практически не применяются в конструкциях батарейных циклонов из-за сложности обеспечить равномерное распределение газовых потоков к входным патрубкам при большом количестве циклонных элементов, что приводит к резкому снижению эффективности пылеулавливания. Кроме того, монолитная конструкция таких циклонных элементов не позволяет производить замену его отдельных изношенных частей, а требует полного демонтажа и замены всей конструкции.

Известен также циклонный элемент с осесимметричным вводом по направляющим лопаткам, содержащий цилиндроконический корпус, установленную в трубной решетке выхлопную трубу, образующую с корпусом кольцевой зазор и установленный в нем лопастной завихритель, лопасти которого имеют неразъемное соединение с выхлопной трубой [авт. свид. СССР №423515 кл. В04С 5/12, 1972]; [авт. свид. SU №1005931 кл. В04С 5/12,1981]; [Алиев Г. М-А. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов. Металлургия. Москва. 1986. - стр. 110-125].

Очевидно, что такая конструкция циклонных элементов позволяет применять их в конструкциях батарейных циклонов значительно большей производительности в сравнении с циклонными элементами с улиточными завихрителями.

Несмотря на преимущества описанного выше циклонного элемента, конструкция лопастного завихрителя с лопастями, совмещенными с выхлопной трубой приводит к сближению пограничных слоев нисходящего (грязного) и восходящего (чистого) газовых потоков и, как следствие, к увеличению вторичного пылеуноса и снижению эффективности пылеулавливания. Кроме того, неразъемное соединение завихрителя с выхлопной трубой не позволяет производить замену изношенных частей по отдельности, что значительно снижает ремонтопригодность всей конструкции.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является циклонный элемент, содержащий цилиндроконический корпус, установленную в трубной решетке выхлопную трубу, образующую с корпусом кольцевой зазор и установленный в нем лопастной завихритель выполненный в виде съемного элемента, обечайка которого выполнена в виде усеченного конуса с углом наклона относительно выхлопной трубы 6…8 градусов, а выхлопная труба снабжена опорами, опирающимися на верхнюю плоскость корпуса и съемными упорами для фиксации лопастного завихрителя в рабочем положении и уплотнительным фланцем, который обеспечивает разъемное газоплотное соединение выхлопной трубы с трубной решеткой [Патент на изобретение РФ №2762975 «Циклонный элемент» кл. В04С 5/00, от 11.11.2020 г.].

Исполнение лопастного завихрителя в виде съемного элемента значительно повышает ремонтопригодность циклонных элементов и сокращает затраты на их ремонт и обслуживание, а исполнение обечайки лопастного завихрителя в виде усеченного конуса с углом наклона относительно выхлопной трубы 6…8 градусов позволяет обеспечить более высокую степень пылеулавливания.

Несмотря на преимущества описанного выше циклонного элемента, принятого в качестве прототипа, расположение опор выхлопной трубы на уровне входа газов в кольцевой зазор корпуса создает дополнительное препятствие движению газового потока, что снижает пропускную способность циклонного элемента и эффективность улавливания пыли. Конструкция узла крепления завихрителя на выхлопной трубе со съемными упорами требует выполнения дополнительных операций при монтаже и замене, что значительно увеличивает время и затраты на сборку циклонных элементов.

В основу заявляемого изобретения поставлена задача создания циклонного элемента, обеспечивающего более высокую эффективность пылеулавливания и сокращение затрат на монтажные работы и ремонты.

Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в следующем:

- увеличение эффективности улавливания пыли;

- исключение дополнительных операций при установке завихрителей; значительное сокращение времени и затрат на сборку циклонных элементов при монтаже и ремонтах.

Это обеспечивается тем, что в результате установки опор выхлопной трубы в верхней части над трубной решеткой с опиранием на уплотнительный фланец устраняется влияние опор на вход газового потока в кольцевой зазор между корпусом и выхлопной трубой и далее на завихритель, что повышает равномерность подачи газов в циклонный элемент.

Конструкция выхлопной трубы выполнена с проточкой, образующей ступеньку для верхней фиксации завихрителя в рабочем положении, и внутренней полостью завихрителя с цилиндрической обечайкой, образующей ступеньку для нижней фиксации завихрителя в рабочем положении и пазами для прохода упоров при сборке и ограничителей для поворотной фиксации.

Поставленная задача решается тем, что предложен циклонный элемент, содержащий цилиндроконический корпус, установленную в трубной решетке выхлопную трубу, образующую с корпусом кольцевой зазор и установленный в нем лопастной завихритель, выполненный в виде съемного элемента, обечайка которого выполнена в виде усеченного конуса с углом наклона относительно выхлопной трубы 6…8 градусов, а выхлопная труба снабжена опорами, опирающимися на верхнюю плоскость корпуса и съемными упорами для фиксации лопастного завихрителя в рабочем положении и уплотнительным фланцем, который обеспечивает разъемное газоплотное соединение выхлопной трубы с трубной решеткой, при этом с целью повышения эффективности пылеулавливания и сокращения затрат на монтажные работы и ремонты опоры выхлопной трубы установлены в верхней части над трубной решеткой с опиранием на уплотнительный фланец, выхлопная труба выполнена с проточкой, образующей ступеньку для верхней фиксации завихрителя в рабочем положении, а внутренняя полость завихрителя имеет цилиндрическую обечайку, образующую ступеньку для нижней фиксации завихрителя в рабочем положении с пазами для прохода упоров при сборке и ограничителей для поворотной фиксации завихрителя относительно выхлопной трубы в радиальном направлении.

Краткое описание фигур:

Фиг. 1 - изображен общий вид заявляемого циклонного элемента в плане;

Фиг. 2 - изображен общий вид заявляемого циклонного элемента в разрезе (разрез «А-А» на фиг. 1);

Фиг. 3 - изображен узел установки съемного лопастного завихрителя на выхлопной трубе (узел «В» на фиг. 2);

Фиг.4 - изображен общий вид циклонного элемента в аксонометрической проекции с разрезом;

Фиг. 5 - изображен общий вид лопастного завихрителя в аксонометрической проекции.

Описание элементов устройства:

Заявляемый циклонный элемент содержит цилиндроконический корпус 1, установленную в трубной решетке 2 выхлопную трубу 3, образующую с корпусом кольцевой зазор и установленный в нем лопастной завихритель 4. Лопастной завихритель 4 выполнен в виде отдельного съемного элемента, обечайка которого выполнена в виде усеченного конуса с углом наклона относительно выхлопной трубы 6…8 градусов. Внутренняя полость завихрителя 4 имеет цилиндрическую обечайку 5, образующую ступеньку 6 для нижней фиксации завихрителя в рабочем положении с пазами 7 для прохода упоров 11 при сборке и ограничителей 8 для поворотной фиксации завихрителя 4 относительно выхлопной трубы 3 в радиальном направлении. Выхлопная труба 3 выполнена с проточкой, образующей ступеньку 12 для верхней фиксации завихрителя 4 в рабочем положении, снабжена упорами 11 для фиксации лопастного завихрителя 4 в рабочем положении, опорой 10, установленной в верхней части выхлопной трубы 3 над трубной решеткой 2 с опиранием на уплотнительный фланец 9, который обеспечивает разъемное газоплотное соединение выхлопной трубы 3 с трубной решеткой 2.

Монтажная сборка заявляемого циклонного элемента осуществляется следующим образом.

Выхлопная труба 3 через отверстие в трубной решетке 2 опускается на некоторое расстояние к корпусу 1 циклонного элемента. Завихритель 4 через проточенную часть выхлопной трубы 3 совмещается пазами 7 с упорами 11 и вставляется до упора со ступенькой 12, а затем проворачивается в радиальном направлении до ограничителей 8, что позволяет зафиксировать его в рабочем положении и исключить самопроизвольное смещение завихрителя 4 относительно выхлопной трубы 3 во всех направлениях. Далее выхлопная труба 3 с установленным завихрителем 4 опускается в полость корпуса 1 циклонного элемента до опирания опор 10 на уплотнительный фланец 9 трубной решетки 2. Демонтаж и замена изношенных циклонных элементов осуществляется в обратной последовательности.

Конструкция выхлопной трубы с проточкой, образующей ступеньку для верхней фиксации завихрителя в рабочем положении, а внутренней полости завихрителя с цилиндрической обечайкой, образующей ступеньку для нижней фиксации завихрителя в рабочем положении и пазами для прохода упоров при сборке и ограничителей для поворотной фиксации, позволяет исключить дополнительные операции при установке завихрителей и значительно сокращает время и затраты на сборку циклонных элементов при монтаже и ремонтах.

Заявляемый циклонный элемент работает следующим образом.

Запыленный газовый поток поступает в кольцевой зазор между корпусом 1 и выхлопной трубой 3, где с помощью завихрителя 4 приобретает вращательное движение. Более плотные частицы пыли под действием инерционных сил (центробежной, кориолисовой и др.) сепарируются на внутренние стенки корпуса 1. Отсепарированная к стенкам корпуса 1 пыль движется вместе с вращающимся нисходящим газовым потоком к пылевыпускному отверстию корпуса, а очищенный от пыли газовый поток меняет направление движения на 180 градусов и переходит в восходящий поток, направленный к выхлопной трубе 3.

Важным условием для эффективной работы циклонного элемента по улавливанию пыли является отсутствие конструктивных препятствий движению газового потока на входе в кольцевой зазор между корпусом 1 и выхлопной трубой 3. В циклонных элементах аналогов и прототипа таким препятствием газовому потоку являются опоры выхлопной трубы, опирающиеся на верхнюю плоскость корпуса 1, что существенно снижает пропускную способность циклонного элемента и эффективность улавливания пыли. Установка опор 10 в верхней части выхлопной трубы 3 над трубной решеткой 2 с опиранием на уплотнительный фланец 9 устраняет влияние опор на вход газового потока в кольцевой зазор между корпусом 1 и выхлопной трубой 3 и далее на завихритель 4, что повышает равномерность подачи газов в циклонный элемент и, как следствие, увеличивает эффективность улавливания пыли.

Изобретение относится к области пылеулавливания и может быть применено в элементах батарейного циклона (мультициклона) для сухой очистки запыленного газа или воздуха в строительной, химической, металлургической, энергетической и других отраслях промышленности. Циклонный элемент содержит цилиндроконический корпус, установленную в трубной решетке выхлопную трубу, образующую с корпусом кольцевой зазор, и установленный в нем лопастной завихритель, выполненный в виде съемного элемента, обечайка которого выполнена в виде усеченного конуса с углом наклона относительно выхлопной трубы 6–8 градусов, а выхлопная труба снабжена съемными упорами для фиксации лопастного завихрителя в рабочем положении и уплотнительным фланцем, который обеспечивает разъемное газоплотное соединение выхлопной трубы с трубной решеткой. Опора выхлопной трубы установлена в верхней части над трубной решеткой с опиранием на уплотнительный фланец. Выхлопная труба выполнена с проточкой, образующей ступеньку для верхней фиксации завихрителя в рабочем положении, а внутренняя полость завихрителя имеет цилиндрическую обечайку, образующую ступеньку для нижней фиксации завихрителя в рабочем положении, с пазами для прохода упоров при сборке и ограничителей для поворотной фиксации завихрителя относительно выхлопной трубы в радиальном направлении. Технический результат: увеличение эффективности улавливания пыли; исключение дополнительных операций при установке завихрителей; значительное сокращение времени и затрат на сборку циклонных элементов при монтаже и ремонтах. 5 ил.

Циклонный элемент, содержащий цилиндроконический корпус, установленную в трубной решетке выхлопную трубу, образующую с корпусом кольцевой зазор, и установленный в нем лопастной завихритель, выполненный в виде съемного элемента, обечайка которого выполнена в виде усеченного конуса с углом наклона относительно выхлопной трубы 6–8 градусов, а выхлопная труба снабжена съемными упорами для фиксации лопастного завихрителя в рабочем положении и уплотнительным фланцем, который обеспечивает разъемное газоплотное соединение выхлопной трубы с трубной решеткой, отличающийся тем, что опора выхлопной трубы установлена в верхней части над трубной решеткой с опиранием на уплотнительный фланец, выхлопная труба выполнена с проточкой, образующей ступеньку для верхней фиксации завихрителя в рабочем положении, а внутренняя полость завихрителя имеет цилиндрическую обечайку, образующую ступеньку для нижней фиксации завихрителя в рабочем положении, с пазами для прохода упоров при сборке и ограничителей для поворотной фиксации завихрителя относительно выхлопной трубы в радиальном направлении.