Аэродинамический циклон

 

Использование: в химической, нефтехимической , текстильной, пищевой, строительной и других отраслях промышленности , где требуется сухая очистка газов от взвешенных твердых частиц. Сущность изобретения: между корпусом вихревой камеры 7 и корпусом 1 циклона концентрично установлена обечайка 13, соединенная с кольцевой перегородкой 8, в которой выполнены проходные каналы 14, соединяющие выходной патрубок с пространством между вихревой камерой и обечайкой, а также каналы 15, соединяющие вихревую камеру с пространством между обечайкой и корпусом циклона. 2 з.п.ф-лы, 1 табл., 7 ил. ±А ff-f в-е

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) В 04 С 5/103

ГОСУДАРСТВЕН.ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4887559/26 (22) 30,1.1,90 (46) 07.05.93. Бюл.N. 17 (71) Московский текстильный институт им.А, Н. Косыгина (72) А.С.Белоусов, Б.С.Сажин и А.Б.Лапшин (56) 1. Авторское свидетельство СССР

ЬВ 915969, кл. В 04 С 3/00, 1982.

2, Авторское свидетельство СССР

М 1289555, кл. В 04 С 5/103, 1987. (54) АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ ЦИКЛОН (57) Использование: в химической. нефтехимической, текстильной, пищевой, строи„„5U 1813578 А1 тельной и других отраслях промышленности, где требуется сухая очистка газов от взвешенных твердых частиц. Сущность изобретения: между корпусом вихревой камеры 7 и корпусом 1 циклона концентрично установлена обечайка 13, соединенная с кольцевой перегородкой 8, в которой выполнены проходные каналы 14, соединяющие выходной патрубок с пространством между вихревой камерой и обечайкой, а также каналы 15, соединяющие вихревую камеру с пространством между обечайкой и корпусом циклона. 2 з.п.ф-лы, 1 табл., 7 ил.

4-,4 б-E б-В

1813578

Изобретение относится к области механической очистки газов и может быть использовано в химической, горнодобывающей, металлугической и других отраслях народного хозяйства.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки газа от твердых частиц за счет структуирования газодинамических потоков в рабочем объеме циклона.

На фиг.1 изображен аэродинамический циклон, продольный разрез; на фиг,2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — разрез Б — Б на фиг.1; на фиг.4 — разрез  — В на фиг.1, соответствующий по п.1, формулы; на фиг,5 — разрез  — В на фиг.1, соответствующий по п.3 формулы; на фиг,6 — разрезы

Б-Б на фиг. 1,соответствующие и. 3 формулы; на фиг,7 — разрез А — А на фиг.1, аналогично фиг.6. Для более ясного пояснения сущности изобретения на разрезах представлены невидимые линии вихревой камеры и обечайки циклона.

Аэродинамический циклон включает корпус 1, который в верхней части имеет патрубок 2 для выхода очищенного газа, а в нижней части соединен с конусным днищем

3, имеющим центральное отверстие 4 для непрерывного удаления уловленных твердых частиц в пылесборник 5 с затвором 6, вихревую камеру 7, расположенную в его центральной части и выполненную в виде усеченного конуса, в которой со стороны меньшего основания установлена кольцевая перегородка 8 с центральным отверстием 9, à со стороны большего основания— отражатель 10 цилиндрической формы с глухим днищем 11 в верхней части, тангенциальный патрубок 12 ввода запыленного газового потока, обечайка 13, соединенная кольцевой перегородкой 8, в которой выполнены проходные каналы 14, соединяющие выходной патрубок 2 с пространством между вихревой камерой 7 и обечайкой 13, а также каналы 15, соединяющие вихревую камеру 7 с пространством между обечайкой

13 и корпусом 1 циклона. Объем, ограниченный корпусом 1 циклона и наружной поверхностью обечайки 13, представляет собой пылеосадительную камеру 16. Объем, ограниченный внутренней поверхностью обечайки 13 и наружной поверхностью корпуса вихревой камеры 7, представляет собой выводной канал 17 для очищенного газа; выводной канал 17 соединен с проходными каналами 14, через которые очищенный газ попадает в выводной патрубок 2. Лопасти

18 в нижней части пылеосадительной камеры 16 закручивают нисходящий запылен5

55 ный газовый поток, одновременно лопасти

18 служат для концентричного закрепления обечайки 13 с корпусом циклона 1.

Разрез А — А представляет собой верхнюю часть кольцевой перегородки 8, соединенной с выходным патрубком 2; разрез

 —  — нижнюю часть перегородки 8, соединенную с вихревой камерой 7 и обечайкой

13; разрез Б — Б — внутреннюю часть кольцевой перегородки 8, состоящую иэ центрального отверстия 9, проходных каналов

14 и 15.

Для доказательства достижения цели изобретения были проведены сравнительные испытания заявляемого циклона с прототипом. Испытания проводили на аппаратах с диаметром D = 200 мм при скорости газового потока 4,5 м/с, рассчитанной на полное поперечное сечение циклона.

В качестве дисперсной фазы использовали пыль литейного производства со следующими характеристиками: медианный диаметр частиц dgo = 45 мкм; дисперсия

t-1 31; плотность вещества пыли р= 2350 кг/м . Концентрация дисперсной фазы в воздушном потоке во всех опытах составляла 5 г/м . Конструктивные соотношения в циклоне-прототипе выбирались в соответствии с (2) (характерный диаметр циклона 0 =

=200 мм). Конструктивные параметры заявляемого циклона: высота цилиндрической части 200 мм, диаметр центрального выходного отверстия в кольцевой перегородке 60 мм, верхний и нижний диаметры вихревой камеры соответственно 70 и 120 мм, диаметр обечайки 170 мм, диаметр проходных каналов 30 мм, количество этих каналов 6 штук, диаметр отражателя 10 — 100 мм.

Результаты испытания приведены в таблице

Экспериментально для доказательства п.1 и п.3 формулы принимали тот же расход через аппарат 0 = 509 м /ч и измеряли гидравлическое сопротивление ЛР (мм вод.ст.) циклона и вынос дисперсной фазы е().

При рассмотрении п.2 формулы принимали то же сопротивление аппарата Л Р = 186 мм вод,ст. и измеряли расход через аппарат и проскок пыли я. В качестве проницаемого материала испольэовали фильтровальное сукно Q 2 арт 20 ГОСТ 6986 — 69, которое надевали на каркас. В таблице приведены данные стационарного режима, т.е. когда не происходит уже изменения параметров во времени, а саморегенерация происходит за счет аэродинамических сил запыленного потока газа в вихревой камере.

Экспериментально установлено, что для достижения максимальной эффективно5 1-813578 сти работы циклона вихревая камера 7 дол- зоне вихревой камеры, и частицами, засоряжна быть заглублена относительно уровня ющимифильтрующуюперегородку8. Постенижнего торца обечайки 13 и отражатели 10 пенно возникает режим самогенерации, на три величины кольцевых зазора между когда дальнейшее засорение перегородки отражателем 10 и вихревой камерой 7. При 5 не происходит, и перепад давления на фильменьшем заглублении происходит унос дис- . трующей перегородке остается постоянным персной фазы из кольцевого зазора в вы- (при постоянном расходе запыленного газа водной канал . 17 (до 3 общей через аппарат), эффективности в зависимости от физиче- Поскольку отвод очищаемого газа осуских свойств пыли). При увеличении заглуб- 10 ществляется через верхнюю часть вихревой ления заметно увеличивается камеры, т.е. через центральное отверстие 9 гидравлическое сопротивление всего цик- кольцевой перегородки 8, то часть более лона(до8ф общего сопротивления) без уве- мелкой фракции пыли прижимается центроличения эффективности очистки rasa. бежнымисиламиквнутреннейповерхности

Таблицаэкспериментальныхданных приве- 15 камеры и увлекается потоком газа вверх. дена для циклона, где кольцевой зазор со- Через зазор между отверстием 9 и вихревой ставлял 10 мм, заглубление вихревой камерой 7 в ее верхнем сечении эта часть камеры — 30мм. запыленного газа поступает в проходные

Циклон работает следующим образом. каналы 1, а через них в пылеосадительную

Запыленный газовый поток через тан- 20 камеру 16, в нижней части которой поток генциальный патрубок 12 поступает в вих- запыленного газа закручивается с помощью ревую камеру 7, где под действием лопастей 18, отделяя дисперсную фазу. Зацентробежной силы струя газа прижимает- тем чистый газ по выводному каналу 17 и ся к внутренней поверхности камеры идеи- проходным каналам 14 поступает в выходжется вдоль нее по спирали. Вследствие 25 ной патрубок2, К этому потокучистого газа вращательного движения потока в камере присоединяется газ, профильтровавшийся создается картина, характерная для "фиэи- через проницаемую перегородку7 вихревой ческого вихря", т.е. значительное разрвже- камеры, и сообщает ему тем самым дополние в центре. камеры и резкий градиент. нительный импульс. давления в ее поперечном сечении. Одно- 30 Таким образом, заявляемый циклон по,временно поток газа движится от перифе- эволяет повысить эффективность очистки рии к центру по спирали Архимеда. Частицы газа от пыли, увеличить производительпыли, попадая в центральную зону, враща- ность циклона, снизить гидравлическое соющуюся как жесткий ротор, мгновенно вы- противление. брасываются в периферийную область, в 35 Формула изобретения которой под действием центробежных сил 1. Аэродинамический циклон, содержаэтот процесс усиливается и развивается, в щий корпус с размещенными в его нижней результате чего они полностью отбрасыва- части пылесборником и в верхней части— ются и прижимаются к стенке вихревой ка- патрубком отвода очищен ного газа, устамеры (расширяющейся книзу), под 40 ньвленную в корпусе концентрично вихредействием силы тяжести частицы пыли, по- sye камеру в форме усеченного конуса с стоянно сползают вместе с пристеночным тангенциальным патрубком ввода очищаеслоем газа вниз и через кольцевой зазор мого газа, установленный в нижней части (5-10 мм), образованный в нижней части вихревой камеры конический отражатель, камеры внутренней поверхностью ее и 45 образующийсеестенкамикольцевойканал внешней поверхностью цилиндрической ча- для отвода пыли, укрепленную на верхнем сти отражателя 10, попадают на конусное торце вихревой камеры кольцевую Oep8foднище 3. Отражатель 10 коническим дни- родку с центральным отверстием для вывощем 11 стабилизирует вихрь и служит для да очищенного газа, отл и ч а ю шийся направления пыли в кольцевой зазор, 50 тем, что, с целью повышения эффективности

Одновременно с описанным процессом очистки газа, между корпусом вихревой ка- . сепарации частиц пыли происходит фильт- меры и корпусом циклона концентрично усрация газа через пористую перегородку тановлена обечайка, соединенная с вихревой камеры 7 (п.2 формулы), и часть . кольцевой перегородкой, в которой выполгаза, фильтруясь через перегородку 8, попа- 55 нены проходные каналы, соединяющие выдает в выводной канал 17, Регенерация ходной патрубок с пространством между фильтрующей перегородки осуществляется вихревой камерой и обечайкой, а также кааэродинамическими силами потока газа и налы, соединяющие вихревую камеру с просилами, возникающими между частицами, странством между обечайкой и корпусом движущимися по спирали в пристеночной циклона.

1813578

2. Циклон по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности циклона, корпус усеченного конуса вихревой камеры выполнен из проницаемого фильтрующего материала.

3. Циклон по п.1, отличающийся тем, что, с целью снижения гидравлического сопротивления, проходные каналы кольцеeoQ перегородки ограничены плоскими и криволинейными стенками, причем плоские стенки установлены вдоль касательных к ок5 ружности верхнего торца вихревой камеры, а криволинейные стенки установлены вдоль дуг окружностей верхних торцов обечэйки и вихревой камеры.

1813578

1813578

Составитель А. Белоусов

Редактор Т, Иванова Техред М.Моргентал Корректор Н. Гунько

Заказ 1802 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэоОретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101