Фазовый разделитель Советский патент 1982 года по МПК G01N15/00 B29H3/02 B05B7/00 

(54) ФАЗОВЫЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬ

1

Изобретение относится к устройствам для разделения и сбора частиц и может найти применение для очистки воздуха и для определения запыленности атмосферного воздуха, для нанесения аэрозоля на изделия (например, ворса или талька на перчатки из латекса), а также для пневмопередачи частиц аэрозоля в электростатическое поле.

По основному авт. св. № 845065 известен фазовый разделитель, содержащий сопло, подложку, систему подвода и систему отвода воздуха. Ось .сопла на участке дозвукового конфузора перед критическим сечением представляет собой ломаную или кривую линию, причем касательная линия к ломаной или. кривой линии не пересекает ось дозвукового конфузора, а напротив среза сопла с зазором установлен сверхзвуковой диффузор, сообщающийся с системой отвода воздуха, причем подложка установлена вне этого зазора и пересекается касательной линией к оси дозвукового конфузора. Критическое сечение сверхзвукового диффузора должно быть не меньще критического сечения соплаСО.

Известная конструкция характеризуется недостаточным использованием кинематической энергии сверхзвукового потока в целях вытеснения из потока мелких частиц аэрЬзоля, что уменьшает эффективность отделения частиц от газа.

5 Цель изобретения - повышение эффективности разделения фаз дисперсного потока.

Указанная цель достигается тем, что в фазовом разделителе сверхзвуковой диффу,Q зор выполнен многоскачковым с внешним сжатием, причем поверхность, образующая косые скачки, обращена в сторону подложки, кроме того, между соплом и многоскачковым сверхзвуковым диффузором с внешним сжатием установлена с возможностью

15 перемещения поверхность одностороннего торможения и разгона сверхзвукового потока, выполненная в виде одного или нескольких последовательно расположенных сопел Лаваля, ось которых совпадает с под2Q ложкой, кроме того, для нанесения аэрозоля на поверхность трубчатой формы сопло и многоскачковый сверхзвуковой диффузор выполнены кольцевыми, а также тем, что многоскачковый сверхзвуковой диффузор и дополнительная поверхность одностороннего торможения и разгона сверхзвукового потока выполнены кольцевыми.

На фиг. 1-5 схематично изображен фазовый разделитель, варианты.

Фазовый разделитель состоит из сопла 1 и сверхзвукового диффузора 2, которые между собою связаны кронштейном 3 и болтами 4, при помощи которых расстояние h между соплом 1 и сверхзвуковым,диффузором 2 может регулироваться. К сверхзвуковому диффузору подсоединяется эластичный воздушный тракт 5, к которому через трубопровод б подсоединена система отвода воздуха (не показана). К соплу 1 подсоединена также система подвода воздуха (не показана). Подложка 7, на которой нанесен, слой адгезина, устанавливается вне зазора на всем пути воздушного потока между соплом 1 и сверхзвуковым диффузором 2. Вместо подложки 7 может быть лента рулонного материала (фиг. .2) или зеркало жидкости, в которую импактируют частицы аэрозоля для их сбора (не показано).

На фиг. 2 показан вариант, когда за подложкой 7 установлен электрод 8, при этом к соплу 1 также подсоединен электрод (электрод может быть установлен в дозаторе аэрозоля, где аэрозоль заряжается при подаче его в поток воздуха, идуш,его в сопло ). У сопла 1 дозвуковой конфузор имеет ось, которая идет перед критическим сечением 10 по ломаной линии или кривой линии, причем в сопле 1 касательная линия (или плоскость) А-А к линии оси дозвукового конфузора нигде не пересекает линию оси дозвукового конфузора. За критическим сечением 10 у сопла 1 может быть расширение, как у сопла Лаваля или козырек как у сверхзвукового сопла с косым срезом (на фиг. 1 изображен этот случай), а также сопло 1 может заканчиваться только критическим сечением.. Касательная линия А-А пересекает подложку 7 (или ту область, куда импактируются частицы аэрозоля). Стенки П сопла 1 перпендикулярны кривым- поверхностям, образуюш,им аонфирацию сопла 1.

Сверхзвуковой диффузор 2 имеет критическое сечение 12, которое не меньше критического сечения 10. Его поверхность 13 организующая косые скачки сверхзвукового диффузора 2, обращена в сторону импактирования. Противоположная поверхность 14 сверхзвукового диффузора 2, как у всех сверхзвуковых диффузоров с внешним поджатием в сверхзвуковой ч&сти значительно короче поверхности 13. Стенки 15 сверхзвукового диффузора перпендикулярны поверхностям 14 и 13. В случаях, когда импактор используется как проботборник, работак)щий .под разрежением, сопло 1, сверхзвуковой диффузор 2 и подложка 7 или емкость с жидкостью (на фиг. не показано) заключены в герметичную камеру 16 (как показано на

фиг. 1). Когда импактор, применен для напыления (фиг. 2) аэрозоля на рулонный материал или на изделия, в камере 16 имеются отверстия 17, через которые при помощи конвейера проходят изделияили рулонный материал. На фиг. 3 изображен вариант, когда между соплом 1 и сверхзвуковым диффузором 2 установлена на кронштейне 3 при помощи, болтов с возможностью осевого регулирования зазоров 18 к 19 поверхность 20 одностороннего торможения и разгона сверхзвукового потока, которая спрофилирована по образующей одного или нескольких последовательных друг за другом сопел Лаваля, у которых воображаемая ось находится в зоне импактирования.

На фиг. 4 изображен импактор, в котором сопло 1 и сверхзвуковой диффузор 2 выполнены кольцевыми. К соплу 1 подсоединен кольцевой коллектор подвода воздуха 21с патрубком 22. К сверхзвуковому диффузору 2 подсоединен кольцевой коллектор отвода воздуха 23 с патрубком 24. Форма подложки 7 выполнена в виде трубы. Подложка, например, может представлять собой экструдируемый резиновый шланг, который проходит через импактор.

На фиг. 5 изображен импактор, в котором сопло 1, сверхзвуковой диффузор 2 и поверхность 20 одностороннего торможения и разгона сверхзвукового потока выполнена кольцевыми. Подложка 7 выполнена в виде трубы. К соплу 1 подсоединен патрубок 25 для подвода воздуха. К сверхзвуковому диффузору 2 подсоединен патрубок 26 для отвода воздуха. Подложка 7 снабжена коллектором 27 с патрубком 28 для подвода воды, а также коллектором 29 с патрубком 30. Подложка 7 установлена на патрубке 26 через спицы 31 (или днище). Кронштейн 3 вьЕПОлнен в виде штыря, на котором устанавливаются поверхность 13 и цилиндры 32, регулирующие зазоры 18 и 19, поверхность 20 и сопло 1 с патрубком 25, которые крепятся с помощью кронштейна 33. Кронштейн 3 установлен на кронштейне 34, который укреплен в патрубке 26.

Устройство работает следующим образом.

Б сопле 1 под действием сверхзвукового перепада давления в дозвуковом конфузоре поток разгоняется до критической скорости. При этом на участок криволинейной или ломаной оси дозвукового конфузора перед критическим сечением 10 производит поворот потока на дозвуковой скорости около критического сечения. В результате действия инерционных сил на частицы до критического сечения происходит концентрирова-. ние аэрозоля, а так как поворот происходит непосредственно перед критическим сечением в бок по отношению движения потока газов за критическим сечением 10. За критическим сечением воздух разгоняется до сверхзвуковой скорости, так как пере5пад давления сверхзвуковой. Это может происходить в расширяющейся части сопла Лаваля, в сверхзвуковом сопле с косым срезом (как показано на фиг. 1) или прос,то за критическим сечением 10 по закону Прантля-Майера. Поток, разогнанный до s сверхзвуковой скорости, имеет способность сохранять свое направление по инерции-. А так как силы инерции частиц аэрозоля не. совпадают с силами инерции газового потока, то происходит выброс частиц из потока. Более крупные частицы отделяются от потока сразу же. Мелкие частицы должны еще проделать некоторый путь в сверхзвуковом разреженном потоке прежде, чем они успеют выделиться из него. Очень мелкяе частнцы аэрозоля на участке,зазора между соплом 1 и входной кромкой поверхности 14 сверхзвукового диффузора 2 испытывают косые скачки уплотнения, которые организуются поверхностью 13 и которые мелким частицам мешают следовать за потоком газов. В результате они скатываются 2° по этим скачкам уплотнения к периферийным потока в сторону подложки 7, обладая силой инерции, отличной по направлению от направления потока газов. Таким образом за счет внешнего поджатия сверхзвукового ,, потока на косых скачках уплотнения повышается эффективность импатора по выбросу частиц из потока воздуха. На пути частиц аэрозоля, которое отделились от пОтока газов установлена подложка 7, на которой нанесен слой адгезива. Вместо под- зо ложки 7 может быть просто зеркало жидкости, в которую улавливаются частиць. Роль подложки 7. может играть рулонный материал или изделия, устано1вленные на конвейере, которые проходят через камеру 16. Устройство может быть применено 3S в качестве пневмоподачи аэрОзоля в электростатическое поле. В этом случае на электроды 8 и 9 подается ток противоположного заряда (фиг. 2). Сверхзвуковой поток обладает инертностьк) и способностью сжиматься при его торможении с увеличением статического давления в нем ,и если, это статическое давление оказывается выше давления окружающей среды опять разгоняться. При торможении сверхзвукового потока на поверхнос- 45 ти 20 (фиг. 3), которая спрофилирована по образующей одного или нескольких последовательно. расположенных друг за другом сопел Лаваля, у которых воображаемая ось находится в зоне импактирования, образуются косые скачки уплотнения, направленные в сторону импактирования. При этом сверхзвуковой поток поджш«ается,. и поджатие происходит до самого узкого места, соответствующего критическим сечениям воображаемых сопел Лаваля, а за ним про- 55 исходит расширение воздушного тракта, где поток оп.ять разгоняется. . 9204 68 6 Следует отметить, что профиль сопел Лаваля, по образующим которых спрофилирована поверхность 20 организуют косые скачки уплотнения, расположенные под углом по отношению к набегающему потоку, который не превышает 60°, что обеспечивает исключение сильных косых скачков, за которыми сверхзвуковой поток перешел бы в дозвуковой. На всем пути следования от сопла 1 до сверхзвукового диффузора 2 мы имеем сверхзвуковой поток, в котором образовываются косые скачки уплотнения, работающие как отражатели, по которым из сверхзвукового потока соскальзывают на подложку наиболее мелкие частицы аэрозоля, чем обеспечивается повышение эффективности отделения частиц от потока воздуха. Для нанесения аэрозоля на подложку, выполненную в виде трубы (фиг. 4 и 5) сопло 1, сверхзвуковой диффузор 2 и поверхность 20 выполняются кольцевыми, В случае, когда подложка 7 орошается водой, которая подается через коллектор 27, и отводится в патрубок 30 (фиг. 5), импактор работает как устройство для пылеулавливания. Изобретение позволяет повысить эффективность анализа воздуха по опеределению фракционно-дисперсного состава находящегося в нем аэрозоля при одновременном увеличении диапазона улавливаемых частиц. Наиболее эффективно использовать материал аэрозоля при напылении за Счет повышения эффективности отделения частиц от воздуха, а также повысить эффективность очистки воздуха от аэрозолей промыленных выбросов, обеспечить высокоэффективную пневмоподачу аэрозоля в электрическое поле, обеспечить высокоэффективное напыление аэрозоля на подложку, выполненную в виде трубы, Формула изобретения 1. Фазовый разделитель по авт. св. № 845065, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разделения фаз дисперсного потока, сверхзвуковой диффузор выполнен многоскачковым с внещним сжатием, причем поверхность, образующая косые скачки, обращена в сторону подложки, 2. Разделитель по п. 1, отличающийся тем, что междусоплом и многоскачковым сверхзвуковым диффузором с внещним сжатием установлена с возможностью перемещения поверхность одностороннего торможения и разгона сверхзвукового потока, выполненная в виде одного или нескольких последовательно расположенных сопел Лаваля, ось которых совпадает с подложкой, 3. Разделитель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью нанесения аэрозоля на

поверхность трубчатой формы, сопло и многоскачковый сверхзвуковой диффузор выполнены кольцевыми.

4. Разделитель по п. 2, отличающийся тем, что, с целью нанесения аэрозоля на поверхность трубчатой формы, сопло, многоскачковый сверхзвуковой диффузор и дополнительная поверхность одностороннего

торможения и разгона сверхзвукового потока выполнены кольцевыми.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Авторское свидетельство СССР № 845065, кл. G 01 N 15/00, 1979 (прототип) .