Воздухоочистительное устройство Советский патент 1983 года по МПК B01D45/04 

Изобретение относится к вохдухоочистительным устройствам, предназначенным для забора воздуха из атмосферы с одновременной очисткой его от содержащихся в нем частиц песка, пыли, прочих посторонних продметов и подачи очищенного воздуха к газотурбинному двигателю вертолета, у которого входные устройства нахо.п дятся под плоскостью вращения несущего винта.. По основному авт. св. N известно воздухоочистительное устройство, содержащее первую ступень очистки, выполненную в виде криволинейного канала, образованного внеш ней и внутренней криволинейны стен кайи, последующую ступень очист. ки, выполненную в виде инерционных сепараторов, канал для отвода чистого воздуха и канал для отвода пыле вого концентрата.. В указанном устройстве инерционны сепараторы выполнены в виде элементов с искривленными стенками с перепускны «4 каналами между ними, размеще ны на выходе криволинейного канала пе вой ступени и образуют с внешней криволинейной стежкой первой ступени канэл для отвода пылевого концентрата, а с внутренней - канал для отвода чистого воздуха, Площадь входного сечения канала пылевого концентрата составляет не менее 0,15 от площади сечёния криволинейного канала первой сту пени в выходной зоне,а минимальная суммарная площадь проходных (ний перепускных каналов составляет не менее 0,75 от площади входного сечеНИИ канала отводапылеерго концентрат Инерционные сепараторы образуют сужающийся канал яылевого концент :рата и установлены вдоль движения воздуха таким образом,- что минимальная площадь каждого последующего канала не больше, чем .минимальная ппощадь предыдущего. С целью предотвращения обледенения и возможности обогрева теплоноси телем, инерционные сепараторы выполнены полыми til. Известное устройство имеет допуст мые потери давления за счет гидравлических сопротивлений, но недостаточную степень очистки воздуха.... Цель изобретения- повышение степе ни очистки воздуха без увеличения гидравлических потерь, Поставленная цель достигается тем, что воздухоочистительное устройство снабжено плоскими перегородками, выполненными с толщиной (0,0060,009) R и с закругленными выходной и входной кромками и установленными в горизонтальной, диаметральной плоскости криволинейного канала, перт вой ступени, причем выходная кромка перегородки расположена перпендикулярно к центральной оси воздухоочистительного устройства на расстоянии (С,«9-0,1)1) R от выхода криволинейного канала первой ступени в сторону входа, а входная кромка выполнена в виде.дуги окружности радиусом, равным (0,35-0,37 ) R, направленной выпуклой частью в сторону входа в криволинейный канал первой ступени, с центром в точке, расположенной на расстоянии (1,08-1,1) R от выхода криволинейного канала первой ступени и от центральной оси воздухоочистительного устройства на расстоянии (1,48-1,50) R , где R - внутренний радиус выходного отверстия канала для отвода чистоJ-O воздуха. На фиг. 1 изображено устройство, вид сверхуi разрез; на фиг. 2 - одна из гюследующих ступеней очистки; фиг. 3 график изменения степени очистки () в зависимости от удаления выходной кромки от выхода криволинейного канала первой ступени (2); на фиг. 4 - графики изменения степени очистки в зависимости от радиуса входной кромки перегородки (г); на фиг.5 -график изменения степени, очистки в зависимости от удаления центра окружности входной , кромки от выхода криволинейного канала первой ступени (z); на фиг. 6 - график изменения степени очистки в Зависимости от удаления центра окружности входной кромки от центральной оси воздухоочистительного устройства (}; нaфиг.7гpaфик изменения гидравлических потерь перегородки (лр), в зависимости от ее толщины (С); на фиг.ВГрафик изменения напряжений в перегородке (d) в зависимости от ее толщи ы. Устройство содержит первую ступень очистки 1, образованную внешней 2 и внутренней 3 криволинейными стенками, которые формируют между собой искривленный канал со входом 4 (сечение А-А и вьг(одом 5 (сечение Б-Б), угол поворота 8 канале составляет величину . В горизонтальной диаметральной плоскости криволинейного канала первой ступени установлены плоские перегородки 6 толщиной {0,006-9,009) R, где R - внутренний радиус выходного отрерстия для отвода чистого в духа, с закругленными выходной 7 и входной 8 кромками.Перегородки могут быть выполнены полыми с це лью обогрева теплоносителем в уелоВИЯХ низких температур. Выходная кр ка 7 перегородки 6 перпендикулярна центральной оси устройства и удалена от выхода 5.криволинейного , канала первой ступени на (0,490,51) R в сторону входа . Входйая кромка 8 представляет собой дугу ок(эужностй радиусом (0,35-0,37 направленную выпуклой стороной в ст;орону входа в криволинейный канал первой ступени, с центром а точке, удалённой от выхода 5 криволинейного канала первой ступени на (1,08-t,1) R и от центральной оси воздухоочистительного устройства на (1,8-1,5) и. Указанные параметры получены при моделировании как оптймальнь)е, 1) Так, согласно фиг. 3, уменьше ние удаления выходной кромки от выхсща криволинейного канала первой ступени менее 0,49 R не повышает степени очистки так как все частицы, попавшие ранее в двигateль, уже соударяются с перегородкой, но веде к увеличению веса конструкции и пов шению гидравлических потерь из-aia трения. I 2) Согласно фиг. 4.размеры ра:диуса входной кромки в&бранУ из тех же соображений, что и на фиг.3. 3)Согласно фиг. 5 удаление центра окружности входной кромки ОТ выхода криаопинейного канала пер вой ступени обусловлено получением максимально возможной стетни очист ки. 4)Согласно фиг. 6 удаление цент ра окружности входной кромки от цен раяьной оси воздухоочистительного устройства выбрано из тех же сообра жений, что и на фиг. 3. 5).Согласно фиг. 7 и 8 толщина перегородок выбрана наименьшей из условия получения минимальных гидравлических потерь с учетом допусти 24 мых (с запасом прочности) напряжеНИИ в конструкции.. , Последовательно с первой ступенью, т.е. за выходом 6., установлены четыре последующие сепарирующие .сту-г пени с перепускными каналами 9 -между ними. Сепарирующие,ступени образованы элементами лылесборником 14 и продолжением внешней криволинейной стенки 2. Элементы формируют совместно с продолжением внешней криволинейной стенки 2 сужа- . ющийся канал пылевого концентрата 15, а совместно с продолжением внутренней криволинейной стенки3 - расширяющийся выходной канал 16 для oTf вода чистого воздуха.. Разделение выхода 5 rta каналы 15 и 16 осуществляется первым элементом 10 такрм образом, что площадь входа в канал пылевого концентрата составляет величину не 0,15 от общей площади выхода 5. Элементы 10-13 и пылесборник 14 установлены на некотором расстоянии друг-от друга и образуют между собой перепускные каналы 9 которые канал пылевого Концентрата 15 с выходным каналом 1б. Форма элементов U)-13 такова, чтО направление входа в перепускные каналы составляет с направлением riotOKa 15 в канале пылевого концентрата угол /J« 45 -90° а направление хода из перепускного канала совпадает с направлением потока в выходном канале 16, Участки пе1 еходных каналов, на которых происходит . поворот потока, имеют радиусы скруглений. Каждый перепускной канал имеет по своей длине примерно постоянжле площади проходных сечений. Минимш ьная (шощадБ проходного сечения каждого последующего перепускного канала не больше, чем соответствующая площадь предыдущего перепускного канала,а минимальная суммарная площадь, проходных се«4ений перепускных каналов приблизительно площади входа в канал лылеаого концентрата. Каждая из последующих ступеней очистки представляет собой инерционный сепаратор (фиг. 2) и включает в себя участок входа пылевого концентрата a-fi- (располагается в канале пылевого концентрата 15) . участок сепарации углом поворота потока на участке сеЛарачии 45 - 90 , участок выхода очищенного воздуха В-с;. (перепускной кан.ал 9) и участок отвода пылевого концентрата 2-7-(акжб располагается в канале пылевого концентрата 15), приче 1 участок отвода пылевого концентрата из предыдущей ступени одновременно является участком входа в последую|1чую ступень. Участок отвода пылевого концентрата из последнего сепарато ра примыкает к пылеприемной щели 17, образованной пространством между пылесборником k и продолжением внеш ней криволинейной стенки 2. Устройст во содержит средства удаления пылевого концентрата в виде канала 18 и эжектдра 19. Устройство работает следующим образом. При работе газотурбинного двигате ля вертолета в условиях повышенной запыленности воздуха твердые частицы пыли и песка под воздействием воздушного потока и инерционных сил попадают на вход Ц первой ступени очистки 1. Часть частиц после соудар ний с перегородками 6 и под действием воздушного потока концентриру ется у внешней криволинейной стенки 2. Затем вместе с частью воздуха () частицы поступают в канал 15 пьшевого концентрата, а основная часть воздуха 85%), очистившись отзагрязняю(дих частиц, поступает в вы19.2 ходной канал 1б. Разделение потока осуществляется У передней кромки перч вого элемента 10. Двигаясь по каналу пылевого концентрата 15, загрязненный воздух поступает в первь1й сепаратор из числа последующих ступеней очистки, здесь поток воздуха разделяется на две части, одна из которых перед вхрдомв перепускной канал 9 совершает поворот на участок сепарации на угол /-90°, за счет чего загрязняющие частицы выводятся из потока и в перепускной канал 9 воздух поступает очищенным. Другая часть загрязненного воздуха поступает в следующую ступень и так далее. Окончательно пылевой концентрат поступает в пылеприемную щель 17, откуда отводится по каналу 1В и выбрасы,вается за борт эжектором 19. Таким образом, предлагаемое йоздухоЬчистительное устройство за счет использования перегородок 6 при попадании частиц размером 1ЗД180 мкм имеет степень с истки 98,899,3%, в то время как ,у известного б ,5-69, Установленные перегородки 6 отражают эти частицы, направляя их к внешней криволинейной стенке 2 , с последующим попаданием во вторую ступень очистки.

ВОЗДУХООЧИСТИТРЛЬНОе УСТРОЙСТВО, по авт. св., l 2535, о т .-г ли ц а К) щ ее с я тем, что, с целью пов| |шения степени очистки воздуха без увеличе я гидравлических потерь f, оио С1+:абжено плоскими перегородками выполненными с тсайциной

Ф14г.2

95

S5

fl4 US 0.6 Z/p Фик..

fl.% 3$

90

9$

UZf ОУГ

Фи&

e,%

0 т w /я

Й/г.5

0.005 0.01 С/р

Л w«4

OM5 0.1

С/К ФигЛ fpUi.B