Пылеуловитель Советский патент 1993 года по МПК B01D47/02 

Изобретение относится к устройствам по улавливанию пыли мокрым способом и может быть использовано при любых технологических процессах, сопровождающихся пылевыделением, например, при добыче строительных материалов и в горнодобывающей промышленности.

Цель изобретения - повышение эффективности улавливания пыли, снижение аэродинамического сопротивления, упрощение конструкции и поддерживания оптимального режима работы импеллеров.

Пылеуловитель, включающий корпус с входными патрубками, переходящими в жалоба равномерной раздачи воздуха и выходным патрубками, а внутреннее пространство пылеуловителя разделено перегородками на камеры запыленного и очищенного воздуха; при этом обе камеры по всей длине связаны профилированными плоскими каналами - импеллерами, которые состоят из верхних и нижних элементов, импеллеры изготовлены из сортаментной профилированной стали, при этом верхние элементы импеллеров выполнены П-образ- ными, нижние Г-образными и расположены попарно друг относительно друга с углом наклона к горизонту верхнего П-образного элемента а 40°, нижнего Г-образного - 30°, и на расстояниях друг относительно

друга I 66 - . С 72 - , где а - ширина

Э3

00

о

00

Сл)

ся VJ

верхнего элемента, b - нижнего; при этом желоба равномерной раздачи воздуха выполнены телескопическими.

Сочетание в одном устройстве ротокло- на и барботажного пылеуловителя обеспечивает новое свойство - возникновение второй ступени очистки при слиянии воздушно-водяных потоков исходящих из импеллера и под Г-образным элементом импеллера, что обеспечивает высокую эффективность очистки при значительно меньшей потере давления.

Конструктивно импеллер выполняется более просто относительно прототипа из профилированной стали П-образного элемента из швеллера и Г-образного из уголка.

На фиг. 1 приведен общий вид пылевло- вителя; на фиг. 2 поперечный разрез импеллера совмещенного с перегородкой. Предложенный пылеуловитель состоит из продольной камеры 1, в которой монтируются желоба равномерной раздачи воздуха 2, примыкающие к подводящим патрубкам 3, на нижние кромки которых привариваются элементы импеллера: П-образный элемент 4, Г-образный элемент - 5; выходной патрубок - 6;

На фиг. 2 приведен поперечный разрез импеллера, состоящего из верхнего элемента, представляющего собой швеллер № 7 и, нижний элемент, представляющий равно- полочный уголок № 3. Размеры элементов импеллера и их взаимное расположение приведены на фиг. 2.

Перечисленные выше конструктивные элементы, выполнены следующим образом: к нижней части желобок равномерной раздачи воздуха 2 герметично прикреплены швеллеры № 7 под углом 40°, к которому на вертикальных пластинах крепится уголок № 3 - нижний элемент 5 импеллера. Желоба равномерной раздачи 2, верхний 4 и нижний 5 элементы импеллеров выполнены телескопическими, т.е. регулируемой длины.

Описанный выше пылеуловитель работает следующим образом.

Поддон заливается водой до уровня верхнего среза Г-образного элемента. Максимальный уровень воды поддерживается при помощи поплавкового запорного механизма. Режим движения воздуха регулируется таким образом, что половина его. проходит через импеллер между швеллером и уголком, и другая часть под уголком. Такой режим поддерживается при вышеуказанных параметрах импеллера и уровне воды за счет регулирования длины желобов равномерной раздачи, верхнего и нижнего импеллеров, путем поддержания таким образом перепада давления на выходе и

входе воздуха 1250Па. Очистка воздуха в импеллере происходит на принципе роток- лона, а проходящего под уголком по принципу барботажного фильтра. При выходе

воздуха из-под Г-образного элемента и межэлементного пространства импеллера 4 и 5 происходит смешение этих потерь потоков при интенсивной турбулизации в результате чего получается эффект очистки выше суммерного как в ротоклоне так и в барботаж- ном фильтре (до 98%) при меньшей потере давления (на 28%) за счет образования второй ступени очистки зоны слияния струй. Испытание пылеуловителя производилось на стенде, представляющем собой отдельный элемент натуральной высоты, и ограниченный двумя взаимоперпендикулярными плоскостями. Поэтому физические процессы в модели (стенде) происходили

так же как и в натуральном пылеуловителе. Поперечный разрез стенда пылеуловителя приведен на фиг. 3, на которой 1 - камера для воды; 5 - нижний Г-сбразный элемент импеллера; 4 - верхний П-образный, элемент импеллера, 2 - продольный желоб равномерной раздачи воздуха, 3 - воздухоподводящий патрубок, 7 - каплеуло- витель, 6 - выходной патрубок.

С целью визуального наблюдения за

процессами, происходящими при контакте воздуха с водой, емкость для воды выполнена из прозрачного стекла, а импеллеры уплотнялись с боковыми стенками при помощи герметика. Конструкция модели позволяла легко заменить импеллер или переводить ее в режим барботера.

Вентиляторе электродвигателем позволял плавно регулировать расход воздуха. Запыление воздуха производилось перед

вентилятором с целью равномерного распределения пыли в потоке. Пыль гранита для опытов собиралась из рукавов матерчатых фильтров и имела дисперсность 0-20 мкм. Пылевой питатель позволял поддерживать запыленность воздуха в пределах до 10 г/м3. Уровень воды в поддоне регулировался методом сообщающихся сосудов.

Для сравнительной оценки эффективности различных типов импеллеров мокрых

пылеуловителей в качестве эталонного был использован импеллер серийного ротокло- на типа N фиг. 4, что позволило сравнивать эффективность различных аппаратов при той же дисперсности пыли и идентичных

режимах работы.

. Эффективность работы пылеуловителя с импеллером типа ротоклон N, т.е. эффективность очистки колеблется от 92 до 96,7%, т.е. соответствует данным серийных ротоклрнов. Потеря давления при проведении

опытов составляла 1330-2000 Па. Аэродинамическая характеристика ротоклона приведена на графике фиг. 5. Так как импеллер ротоклона имеет очень сложную геометрическую форму, то его ремонт в условиях гор- ных предприятий практически исключен.

Эффективность барботажного пылеуловителя, исследовалась на том же стенде ротоклона, но после его реконструкции фиг. 6. Преобразование ротоклона в барботаж- ный пылеуловитель осуществлялось за счет установки герметичной перегородки 8 между П-образным и Г-образным элементами импеллера.

Исследование комбинированного лы- леуловителя-ротоклона и барботажного производилось на стенде (фиг. 3), При последующих опытах 50% воздуха проходило через импеллер и 50% под Г-образным элементом. Зависимость эффективности очист- ки пылеуловителя при угле установки П-образного элемента 40° и Г-обрззного 30° от соотношения размеров их полок b/а приведена на фиг. 7. Из зависимости видно, что оптимальным соотношением размеров по- лок b/а следует считать 0,4-0,45.

С целью выбора оптимальных (минимальных) геометрических размеров полок профилей была определена зависимость эффективности очистки пылеуловителя при угле установки П-образного элемента 40° и Г-образного 30° от ширины полки П-образного элемента (см.график, фиг. 8). Из зависимости видно, что начиная с ширины полки 70 мм эффективность пылеуловителя не воз- растает, поэтому для дальнейших исследований был принят швеллер с шириной полки 70 мм и такой же размер швеллера рекомен- дуется для промышленного образца. Таким образом размер полки уголка будет равен: b (0,4-0,45) а- 28 - 31,5 мм. Принимаем стандартный типоразмер уголка 30 мм.

Наиболее эффективный угол наклона П- образного элемента импеллера определялся экспериментально методом его позорота вокруг продольной оси через 10°. Зависимость эффективности очистки пылеуловителя от угла наклона П-образного элемента приведена на фиг. 9. Оптимальным углем наклона П-образного элемента следует счи- тать угол 40°.

Аналогично подбирался угол установки Г-образного элемента. Зависимость эффективности очистки пылеуловителя от угла установки Г-образного элемента приведена на фиг. 10, из которой можно судить, что оптимальный угол наклона Г-образного элемента 30°.

Было также установлено оптимальное расстояние между П-образным и Г-образным элементом. Эта зависимость приведена на фиг. 11, из которой видно, что оптимальным расстоянием между полками следует считать 0,35. Это расстояние выражается зависимостью I 66 b/а, где а - ширина полки верхнего элемента, a b - нижнего. Второй герметический размер между элементами из импеллера П-образным и Г- образным С выражается графической зависимостью представленной на фиг. 12. Оптимальным соотношением с/а следует считать 0,4, Исходя из этого расстояние С

выражается зависимостью С 72 -.

3

Таким образом, пылеуловитель обладает преимуществами перед прототипом: коэффициент эффективности очистки воздуха в ротоклоне N в среднем равен 93,8%, в барботажном - 86,4% тогда как в пылеуловителе 9.8%, соответственно потери давления в ротоклоне равны 1700 Па, в барботажном - 1800 Па, тогда как в комбинированном пылеуловителе (сочетание ротоклона и барботера) 1250 Па. Т.е. совокупность известных признаков ротоклона и барботажного позволяет достигнуть сверхсуммарный эффект как по эффективности пылеулавливания так и по уменьшению потерь давления, т.е. эксплуатационным затратам.

Пылеуловитель обладает следующими техническими преимуществами перед прототипом (см. таблицу).

Формула изобр етения

1. Пылеуловитель, содержащий камеру, частично заполненную жидкостью с входными патрубками и выходным патрубком, разделенный перегородками на камеры за-, пыленного и очищенного воздуха, снабжен- ные желобами раздачи воздуха и сообщенные между собой профилированными каналами-импеллерами, .каждый из которых выполнен из верхнего и нижнего элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса улавливания пыли, снижения аэродинамического сопротивления и упрощения конструкции, импеллеры выполнены из сортаментной профилированной стали, при этом верхние элементы импеллеров имеют П-образную форму и наклонены к горизонту под углом 40°, нижние элементы имеют Г-образную форму, наклонены к горизонту под углом 30° и размещены по отношению к верхним на расстояниях, определяемых в первом и втором последовательных проходных сечениях как I 66 b/а; с 72 b/а, где а - ширина верхнего элемента, b - ширина нижнего элемента.

2. Пылеуловитель по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса улавливания пыли

в широком диапазоне производительности по газу, желоба и импеллеры выполнены телескопическими.

Фие.1

Использование: улавливание пыли в различных технологических процессах. Сущность изобретения; при подаче запыленного воздуха уровень воды под желобом равномерной раздачи воздуха понижается от верхнего среза. Режим движения воздуха регулируется телескопическим желобом таким образом, что половина его проходит через импеллер между швеллером - П-рб- разным элементом и уголком - Г-образным элементом, а другая часть под уголком. При выходе воздуха из-под Г-образного элемента и межэлементного пространства импеллера происходит смешивание этих потоков при интенсивной турбулизации в результате чего получается эффект очистки выше суммарного как в ротоклоне, так и в барботаж- ном фильтре (до 98%) при меньшей потере давления (на 28%) за счет образования второй ступени очистки - зоны влияния струй. 1 з.п.ф-лы, 12 ил., 1 табл. ел С

Фи&З

&QO 40О вОО 60О Q Ј

4/ о,з о,з 0,4 qs qe I/a

Фиг.7

50 I/O 50 6070 QO Q.JK

Фиг.8