Инерционный воздухоочиститель Советский патент 1985 года по МПК B01D45/04 

лом участке относительно фроктальной плоскости решетки составляет у 20-110.

3 Воздухоочиститель по п.1, о т личающийся тем, что щелевые каналы отвода очищенного воздуха выполнены конфугюрн,1ми и криволинейными, нричем угол оси конфузорных каналог на выходном участке относительно фронтальной плоскости решетки составляет

. Ь у с arcsin -т-

1 .l-mEPUHOHliblft ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬ, Содержащий корпус с патрубками подвода загрязненного воздуха и . отвода очищенного воздуха и загрязнений, установленную в корпусе инерционную решетку из профилированных элементов преимущественно треугольного поперечного сечения, сужающихся в направлении отвода очищенного воздуха, при этом фронтальная плоскость решетки расположена под острым углом к направлению входа загрязненного воздуха с образованием в корпусе канала, сужающегося в направлении патрубка отвода загрязнений, верхние грани профилированных элементов, обращенные к входу загрязненного воздуха, выполнены плескимк и наклонены под острым углом к фронтальной плоскости решетки, входные кромки элементов выполнены скругленными, а боковые грани элементов образуют щелевые каналы отвода очищенного воздуха, отличающийся тем, что, с целью уменьшения гидравлических потерь при сохранении высокой степени очистки воздуха путем обеспечения безотрьшногр обтекания элементов решетки, радиус R скругления передней по потоку входной кромки Элементов выполнен равным 0,2-0,35 минималь. ного расстояния Ь ме;кду соседними элементами, радиус В скругления задней входной кромки составляет 0,73-0,8 минимального расстояния между соседними элементами и сопряжен с верхней наклонной гранью элемента переходным радиусом Кз , 1,0-1,05) t sin В,причем центр радиуса R, размещен ниже центра ра.-, диуса относительно фронтальной плоскости на величину радиуса R , а величина минимального расстояния Ь между элементами в решетке определяется из соотношения inoCSinfj (Л Ь

Изобретение относится к средствам для очистки потока воздуха или газа от пыли или других загрязняющих взвешенных частиц и предназначено, в частности, для использования в качестве воздухоочистителя или первой предварительной ступени воздухоочистителя в силовых установках с газотурбинными двигателями или двигателями внутреннего сгорани а также в промьшшениых газоочистных установках любых других типов. Известен инерционный воздухоочис титель, содержащий корпус с патрубками входа потока загрязненного воз духа и отвода очищенного воздуха и концентрата загрязнений с установ ленными в корпусе инерционными реше ками, составленными из плоских или изогнутых тонких пластин, между которыми образованы щели отбора очи щенного воздуха. При этом решетки установлены во внутреннем канале корпуса так, что их фронтальная плоскость расположена наклонно под острым углом к направлению входа потока загрязненного воздуха, а пылеотбойные поверхности пластин наклонены в свою очередь под острым углом к фронтальной плоскости решет ки 1 . Однако в инерционных воздухоочистителях этого типа при повороте вокруг тонких обрезанных кромок пла тин на угол почти 180 возникают значительные отрывы потока и связан ное с этим вихреобразование, что приводит к увеличению гидравлически потерь и к ухудшению очистных харак теристик воздухоочистителя. Известен также инерционный воздухоочиститель, являюпщйся наиболее близким по технической сущности к предлагаемому, содержащий корпус с патрубками подвода загрязненного i воздуха и отвода очищенного воздуха и загрязнений,, установленную в корпусе инерционнлго решетку из профилированных элементов треугольного поперечного сечения, сужающихся в направлении потока отвода очищенного воздуха, при этом фронтальная плос.кость решетки расположена под острым углом к направлению входа потока загрязненного воздуха с образованием в корпусе канала, сужающегося в направлении патрубка отвода загрязнений, а верхние грани профилироганных элементов, обращенные к потоку загрязненного воздуха выполнены плоскими и наклонены под острым углом к фронтальной плоскости решетки, входные кромки элементов скруглены, а между боковыми гранями соседних элементов образованы щелевые каналы отвода очищенного воздуха 2 . Однако и при применении инерционной решетки из профилированных элементов с произвольными соотношениями размеров и радиусов скруглений отрывы потока в зоне сепарации пыли в основном не устраняются в свлзи с чем также имеет место увеличение потерь и ухудшение очистных характеристик воздухоочистителя. Целью изобретения является уменьшение гидравлических потерь при сохранений высокой степени очистки воздуха путем обеспечения безотрывного обтекания элементов решетки. Поставленная цель достигается тем, что в инерцрюнном воздухоочистителе, содержащем корпус с патрубками подвода загрязненного воздуха и отвода очищенного воздуха и загрязнений,ус- . тановленную в корпусе инерционную решетку из профилированных элементов

преимущественно треугольного попереч него сечения, сужающихся в направлегнии отвода очищенного воздуха, при этом фронтальная плоскость решетки расположена под острым углом к направлению входа загрязненного воздуха с образованием в корпусе канала, сужающегося в направлении патрубка отвода загрязнений, верхние грани профилированных элементов, обращенные к входу загрязненного воздуха, выполнены плоскими и наклонены под

острым углом к фронтальной плоскости решетки, входные кромки з лементов вьтолнены скругленными, а боковые . грани элементов образуют щелевые каналы отвода очищенного воздуха,

радиус RI скругления передней по потоку входной кромки элементов выполнен равным 0,2-0,35 от величины минимального расстояния Ь между соседними элементами, радиус R2скругления задней по потоку входной кромки элементов составляет 0,75-0,8 от минимального расстояния Ь между соседними элементами и сопряжен с верхней наклонной гранью элемента переходным радиусом Кз равным

RJ (1,0-1,05) t sin/1, причем центр радиуса RI размещен ниже центра радиуса 1 относительно фронтальной плоскости на величину радиуса R, а величина минимального расстояния k между элементами в решетке определяется из соотношения

Ь (2,0-2,1) t

Sinot sin(oLi fj)

минимальное расстояние меж

у соседними элементами в 40 решетке, определенное в направлении , параллельном фронтальной плоскости решетки; шаг размещения элементов

в инерционной решетке; 45 угол наклона направления потока загрязненного воздуха в сужающемся канапе к фронтальной плоскости решетки;. угол наклона верхних граней so элементов, обращенных к потоку :загрязненного воздуха к фронтальной плоскости решетки.

ые каналы отвода очищенного 55 выполнены в виде щелевых ов, причем угол у оси дифна выходных участках отно- «,

сительио фронтальной плоскости решетки составляет

С 20-1 10 ,

|Делевые каналы отвода очищенного воздуха выполнены конфузориыми и криволинейными , при этом угол оси конфузорньгх каналов на выходном участке относительно фронтальной плоскости решетки составляет. ъ.

Y ir arcsin -

i t

На фиГо1 представлен инерционный воздухоочиститель, общий вид; на - профиль элементов решетки, поперечное сечение; на фиг.3 - вариант инерционного воздухоочистителя с диффузорными каналами отвода очищенного воздуха; н.а фиг.4 - вариант инерционного воздухоочистителя с конфузорными каналами отвода очищенного воздуха; на фиг.5 - вариант инерционного воздухоочистителя с цилиндрической кольцевой формой инерционной решетки и с внутренним расположением канала подвода загрязненного воздуха; на фиг,6 - вариант инерционного воздухоочистителя с цилиндрической кольцевой формой инерционной решетки и с кольцевым каналом подвода загрязненного воздуха, расположенным снаружи инерционной решетки; на фиг.7 - вариант инерционного воздухоочистителя с конической кольцевой формой инерционной решетки и с каналом подвода загрязненного воздуха, расположенным внутри инерционной решетки; на фиг.8 - вариант инерционного воздухоочистителя с конической кольцевой формой инерционной решетки и с каналом подвода загрязненного воздуха, расположенным снаружи решетки; на фиг.9 - вариант инерционного воздухоочистителя с кольцевой инерционной решеткой, .с фронтом решетки,расположенным в плоскости, нормальной к оси цилиндрического корпуса, и с каналом подвода загрязненного воздуха, имеющим кольцевой вход, расположенный по окружности корпуса

Инерционный воздухоочиститель содержит корпус I с каналом 2 подвода загрязненного воздуха, сужаюЩ11мся в направлении от входа к выходу, патрубком 3 отвода очищенного воздуха и патрубком 4 отвода загрязнений вместе с частью потока воздуха, расположенным на выходе канала 2. Внутри корпуса 1 установлена инерционная peraeTifa, составленная из профилированных элементов 5, расложенных в ряд с шагом t вдоль фронтальной плоскости 6 решетки. При этом фрон-ральная плоскость 6 решетки образует с направлением потока загрязнённого воздуха в кана ле 2 острый угол ct. Профилированные элементы 5 решетки имеют пpeи fyщecт веяно треугольное поперечное стечение, сужающееся в направлении потока отвода очищенного воздуха к патрубку 3с При необходимости ограничения габаритов элементов решетки их выходные кромки могут быть срезаны, притуплены. Верхние грани профилиро ваиньк элементов, обращенные к потоку загрязненного воздуха, выполнены плоскими и наклонены под острым ; углом 1 к фронтальной плоскости 6 решетки. Между двумя другими боковыми гранями соседних элементов решетки образуются щелевые каналы 7 отвода очищенного воздуха, средние оси которых составляют с фронтальной плоскостью 6 решетки угол Jj . Ширина входной щели каналов 7 отвода очищенного воздуха равна минимальному расстоянию Ь между соседними элементами в решетке. Входные кромки элементов 5 решетки при входе в щели отбора очищенного воздуха скруглены. Радиус скругления R передней по потоку воздуха входной кромки элементов выполнен равным 0,2-0,35 величины минимального расстояния Ь между соседними элементами в решетке,

R, 0,2-0,35 Ь„

Радиус скругления задней входной кромки элемента выполнен равным

Кг 0,75-0,8 Ь

и сопряжен с верхней наклонной гран элемента переходным.радиусом, равньм

Ц (1,0-1,05) t sin/.

При этом центр радиуса (, расположен ниже центра радиуса R2 относительно фронтальной плоскости 6 решетки на величину радиуса |.

Минимальное расстояние Ь между соседними элементами в решетке выполняется, равным . ,,

Ь-(2 0-2,2),

einOi- 5in{(t fi)

При использовании инерционного воздухоочистителя в качестве первой

предварительной ступени очистки, воздуха совместно е второй фильтрующей ступенью тонкой очистки или в других ан.злогичных случаях щелевые каналы 7 отвода очищенного воздуха на выходе из воздухоочистителя выпоняются диффузорными с прямолинейной (фиг.1) или криволинейной (фиг.З) с(сью каналов

Причем в зависимости от условий компоновки угол If оси каналов 7 ртносительно фронтальной плоскости решетки на выходном участке может быть равен

20-110 .

При использовании инерционного воздухоочистителя в качестве единственной ступени очистки требуется сохранение; высокой скорости потока на входе Е:. потребитель очищенного воздуха, например на входе в газотурбинный двигатель. В Этом варианте использования щелевые каналы 7 Отвода очищенного воздуха вьтолняются конфузорными и криволинейными (фиг.4) , причем угол 2 их оси относительно фронтальной плоскости 6 решетки принимается равным

. Ь

y«arc5inj.

Схемы вариантов инерционного воздухоочистителя, показанные на фиг. 1,3 и 4, соответствуют исполнению с плоской инерционной решеткой и плоским щелевым каналом 2.

Однако возможно вьтолнение инерционного в оздз/тсоочистителя с другими конструктивными фopмa Iи инерционных решеток при сохранении описанног выше профи-пирования элементов решеток.

Для улучшения компоновочных и эксплуатационных качеств воздухоочистителя инерционная решетка может быть выполиена кольцевой цилиндрической , сужающийся канал подвода загрязненного воздуха может быть размещен внутри решетки и сформирован мезщу решеткой и внутренним коническим обтекателем, а снаружи решетки размещен сборник очищенного воздуха с ВЫХОДНМУ1 патрубком (фиг„5)

В этом варианте канал 2 подвода загрязненного воздуха расположен внутри кольцевого цилиндра решетки, причем сужение этого канала 2 в направлении патрубка 4 отвода загрязнений обеспечивается установкой 7I ннугри решетки конического прс филированпого обтекателя 8. При выполнении инерционной решетки кольцевой цилиндричвч .кой формы сужающийся канал подвода загрязненного воздуха может быть также размещен снаружи решетки и снабжен закручивающим потоком.входным лопаточным аппаратом, а выходной цилиндрический патрубок отвода очищенного .воздуха расположен внутри решетки (фиг.б)„. В этом варианте инерционного воздухоочистителя с цилиндрической формой инерционной решетки сужающийся канал 2 подвода загрязненного воздуха расположен снаружи инерционной решеткио При этом для предварительной сепарации крупных частиц загрязнений может быть использован циклонный эффект, для чего на входе в канал 2 устанавливается лопаточны аппарат 9, закручивающий поток на входе на небольшой угол до 20-40 . Для формирования потоков На входе в канал 2 и на выходе в патрубок 3 в центре корпуса установлен также цен ральный обтекатель 10, Кроме того инерционная решетка может быть выполнена кольцевой кони ческой формы, при этом сужающийся канал подвода загрязненного воздуха образуется внутренней полостью корпуса решетки и должен быть снабжен противорикошетной пластиной-разделителем потока, а патрубок отвода очищенного воздуха выполнен охватьшающим решетку снаружи (фиг,7 В этом варианте инерционного воз духоочистителя с.кольцевой коническо формой инерционной решетки, состоя- щей из профилированных кольцевых элементов 5 с диаметрами, уменьшающ мися от входа к яыходу в патрубок канал 2 расположен внутри конуса : решетки и снабжен цротивррикошетной разделительной пластиной 11, расположенной по оси канала 2 в диаметральной плоскости. При выполнении инерционной решет ки кольцевой конической формы сужающийся канал подвода загрязненног воздуха может быть также размещен между наружной конусной поверхность решетки и цилиндрической стенкой ко пуса и снабжен закручивающим потоко вкодным лопаточным аппаратом, цилин рический патрубок отвода очищенного 4 воздуха соединен с пиутреиией полостью конуса решетки (фиг.в), В этом варианте инерционного воздухоочистителя с кольцевой конической формой инерционной решетки, состоящей из профилированных кольцевых элементов 5 с диаметрами, увеличивающимися от входа к выходу в кольцевой патрубок 4 отвода загрязнений, сужающийся канал 2 расположен в этом варианте снаружи конуса решетки и - снабжен на входе допаточным аппаратом 9 с углом закрутки пото0ка до 20-40 для дополнительного использования циклонного эффекта. В центре корпуса по оси реше.тки установлен обтекатель 10 Инерционная решетка может быть также выполнена кольцевой с фронтом решет1 и, расположенным в плоскости, нормальной к оси цилиндрического корпуса, а сужающийся канал подвода загрязненного воздуха снабжен кольцевым входом, расположенным по окружности корпуса, и образован между плоскостью решетки и конической торцовой сТенкой корпуса с вершиной конуса, обращенной к фронту решетки (фиг.9). В этом варианте инерционного воздухоочистителя с инерционной решеткой, состоящей из кольцевых профилированных элементов 5 с диаметрами, уменьшающимися от периферии к центру корпуса 1, где расположено выходное отверстие в патрубок 4 отвода загрязнений, решетка образует фронтальнз) плоскость 6, нормальную к оси цилиндрического корпуса I. Канал 2 подвода загрязненного воздуха имеет в этом варианте кольцевой вход, расположенный по периферии корпуса 1, причем сужающийся канал 2 образован между фронтальной плоскостью 6 решетки и конической торцовой стенкой корпуса 1 с вершиной конуса, обращенной к фронтальной плоскости Устройство работает следующим образом. Очистка воздуха в инерционном воздухоочистителе происходит за счет инерционной сепарации пыли в момент поворота потока загрязненного воздуха от направления оси канала 2 в щелевые каналы 7 отвода очищенного воздуха с шириной входных щелей, равной о ,вокруг задних по потоку i входных кромок профилированных зле9ментов 5, профиль которых очерчен радиусами R- с заданными относи тельными размерами. На передних по потоку кромках профилированных элементов 5, очерченных радиусом R, , при этом располагается критическая точка развет ления струй потока,. Поворот потока во входные щели каналов 7 отвода очищенного воздуха происходит на угол, равный (90 -oi). При вьтрлнении размеров радиусов Rj и R скругления входных кромо профилированных элементов 5 и размеров о входных щелей каналов 7 реш ки в соответствии с данными соотношениями в зависимости от шага расположения элементов в решетке и величин углов ы и / форма профиля входных кромок щелей оказывается близкой к форме расчетной границы свободной струи в решетке из плоских пластин с теми же значениями углов ( и (Ь Существование такой . гоаницы установлено экспериментально Благодаря этому обтекание входных кромок элементов при повороте потока во входные щели каналов 7 происходит безотрывно, чем обеспечи ваются низкий уровень потерь и высо кая эффективность последующего торможения потока в выходных щелевьк диффузорных каналах 7 отвода очищен ного воздуха. Гидравлические потери уменьшаютс при этом в несколько раз по сравнен с уровнем потерь в инерционных воздухоочистителях с решетками из плос ких пластин при сохранении высокой степени очистки Этот полезный эффектдо и

проверен и подтвержден при экспериментальных испытаниях опытных инерционных воздухоочистителей

В случаях применения инерционного воздухоочистителя в качестве единст- 45

полноразмерном воздухоочистителе при оптимальном числе щелей 2040 степень очистки должна быть еще выше при же низком уровне сопротивления. 54 венной ступени очистки, например в вертолетньи газотурбинных силовых установках, торможение потока в каналах 7 и патрубке 3 отвода очищенного воздуха нецелесообразно, и эти каналы и патрубок должны выполняться конфузорными. Варианты устройства с кольцевыми цилиндрическими, кольцевыми коническими и кольцевыми плоскими инерционными решетками целесообразно применять для улучшения компоновочных, и эксплуатационных качеств воздухоочистителя в соответствии с конкретньми условиями его соединения с потребителями очищенного воздуха. При экспериментальных исследованиях опытны : образцов данного устройства установлено, что применение воздухоочисгителя позволяет уменьщить сопротивление воздухоочистителя в 5-6 раз по сравнению с воздухоочистителем с рещеткой. из плоских пластин, При сохранении допустимого для потребителя очищенного воздуха, уровня сопротивления этот полезный эффект может быть использован для, повышения степени очистки за счет уменьшения угловое и у и увеличения скорости потока в патрубке загрязненного воздуха воздухоочистителя или для уменьшения в -45-6 2,242,45 раза габаритов решетки воздухоочистителя о Указанные данные были получены на малогабаритных опытных воздухоочистителях, с размером: инерционной решетки по фронтальной плоскости вмего 5555 мм при шаге t 9,2 мм только шести щелях решетки. В

1 2-5,

..77.

z.8