Центробежный аппарат

 

(19) RU (1!) (51) 5 В 01047 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРКТКНИ

К ПАТЕНТУ т й!

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4936851./26 (22) 17.05.91 (46) 15,12.93 Бюл. Иа 45-46 (76) Скачков Виктор Сергеевич (54) ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ АППАРАТ (57) Использование: тепломасообменные процессы для сисюмьi газ-жидкость, в частности в ротационных туманопылеуловитепях с взаимным диспергированием газа и жидкости, например для очистки отработавшего газа двигателя внутреннего сгорания на транспортных средствах а также в химической и пищевой промышленностях Сущность изобретенияв центробежном аппарате, включающем корпус 1, привод 3. крышку 4, насадок 5, патрубок 9 ввода-вывода жидкости, коллекторы ввода 10 и вывода 11 газа коллектор ввода 10 газа размещен в насадке 5, выполненном в виде раструба, в широкой цилиндрической части которого установлен вентилятор 16, закрепленный на конце вала 12. На конических и цилиндрических стенках раструба, образующих канал рециркуляции, выполнены сквозные отверстия 19, оси которых пересекают зону. вращения лопастей вентилятора 10. Канал 8 рециркуляции жидкости соединен с патрубком 9 880да-вывода жидкости и снабжен вентилем 20. Отверстие 21 канала связано с зазором 22 между насадком 5 и втулкой 16, снабженной винтовой канавкой23. 4ил.

2004312

Изобретение относится к аппаратурно му оформлению тепломассообменного процесса для системы газ-жидкость, в частности к ротационным туманопылеуловителям с взаимным диспер ированием газа и жидкости, и может быть использовано, например, для очистки отработавшего газа двигателя внутреннего сгорания.на транспортных средствах, а также в химической и пищевой промышленности, . 10

Известен циклон для центробежной очистки запыленных газов, нкл1очающий корпус с патрубками и каналами ввода и вывода газа и жидкости, Контактирование сред происходит на поверхности пленки жидкости, стекающей па конусной обечэйке вниз под собственным весом, Недостатком циклона является малая поверхность .контакта сред и необходи- 20 мость использования вспомогательного нагнетательного устройства для ннода сред в . циклон.

Известен центробежный аппарат для тепломассообменных процессов, содержа- 25 щий корпус, ротор на приводном валу, размещенный внутри корпуса, выполненный с радиальными ребрами, крышку с отверстием, коллекторы ввода и вывода газа, канал. рециркуллции с отверстиями, При враще- 30 нии ротора подаваемая н него жидкость последовательно протекает через нсе секции и выводится наружу аппарата, Исходный газ вводится в ротор в противотоке с жидкостью и проходя по всем его секциям вы- 5 водится через канал вывода газа наружу аппарата. Гепломэссообмен сред происходит как нэ кольцевой поверхности жидкости, так и на поверхности струй рециркулирующей жидкости. 40

Недостатком аппарата является малая поверхность контакта сред, необходимость использования вспомогательного нагнетательного устройства для ввода газа и негерметичность ротора. 45

Целью изобретения является повышение эффективности тепломассообмена, путем увеличения поверхности контакта сред эа счет дополнительного механического диспергирования жидкости на отдельные 50 капли, создания разряжения в канале ввода газа и герметизации ротора.

Поставленная цель достигается в центробежном аппарате, содержащем корпус, размещенный внутри него ротор на приводН0М валу, выполненный с радиальными ребрами, крышку с отверстием, коллекторы ввода и вывода газа, канал рециркуляции с отверстиями, л снабженный патрубком sBQда-вывода жидкости с вентилем, трубчатым насадком, выполненным с раструбом, снабженным напорным устройством и размещенным снаружи, заглубленного через втулку в полость ротора коллектора ввода газа, и вентилятором, закрепленным на KQHце вала и установленным внутри широкой цилиндрической части раструба. Втулка ротора снабжена винтовой канавкой и размещена с заэороми к насадку, канал рециркуляции сообщен с патрубками вводавынода жидкости, расположен между насадком и коллектором ввода газа и через одно из его отверстий сообщен с зазором между насадком и втулкой в зоне винтовой канавки, а остальные отверстия канала выполнены сквозными в конической и цилиндрической стенках раструба, и ориентированы в зону вращения лопастей вентилятора, На фиг, 1 изображен центробежный аппарат, общий вид; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг, 3 — сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг, 4 — сечение В-В на фиг. 1.

Центробежный аппарат содержит корпус 1 с подшипниковой опорой 2, приводом

3, крышкой 4, насадкам 5, напорным устройством в форме отборной трубки 6 с входным отверстием 7, каналом 8 рециркуляции жидкости, патрубком 9 ввода — вывода жидкости, коллекторы ввода 10 и вывода 11 газа. В опоре 2 закреплен нал 12 с ротором 13, крь|шкой 14, отверстием 15, втулкой 16, радиальными ребрами 17. Канал ввода 10 газа размещен в насадке 5, выполненном в виде раструба, в широкой цилиндрической части которого установлен вентилятор 18, закрепленный на конце вала 12. На конических и цилиндрических стенках раструба, образующих канал 8 рециркуляции жидкости, выполнены сквозные отверстия 19, оси которых пересекают зону вращения лопастей вентилятора 18. Канал 8 рециркуляции жидкости соединен с патрубком 9 ввода-вывода жидкости и снабжен вентилем 20. Отверстие 21 канала 8 связано с зазором 22 между насадкам 5 и втулкой 16, снабженной винтовой канавкой 23. В канале 8 выполнено отверстие 24, которое вместе с отверстиями 19 предназначено для диспергирования рециркулирующей жидкости в газе. Вращение от привода 3 к валу 12 передается с помощbe шкивов 25 и 26 и ремня 27. В крышке 4 имеется отверстие 28 для удобства сборки-разборки аппарата.

Центробежный аппарат работает следующим образом. Через пэтрубок 9 при открытом вентиле 20 по каналу 8 внутрь ротора 13 заливают определенную порцию жидкости до тех пор, пока она не начнет выливаться из зазора 22, что контролируетЖ04312 ся визуально через отверстие 28, При этом жидкость в роторе 13 принимает форму цилиндрического сегмента (при горизонтальной оси вращения ротора) с поверхностью, отстоящей от оси вращения ротора на расстоянии R>, равном радиусу зазора 22. После закрытия вентиля 2Q включают привод

3 и вал 12с ротором 13 и вентилятором 18 приводится во вращение. Под действием

10 центробежной силы жидкость в роторе 13 между ребрами 17 принимает форму цилиндрического слоя с внутренним радиусом R2, меньшим радиуса, на котором расположено входное отверстие 7 отборной трубки 6, В результате этого жидкость под давлением . 15 поступает в канал 8 рециркуляции, выливается струями из отверстий 19, 21 и 24, после чего транспортируется вновь к отверстию 7 и таким образом-рециркулирует. При этом, руясь на мелкие капли и увеличивая таким образом поверхность контакта с газом, Через отверстие 21 жидкость поступает в зазор 22 и заполняя винтообразную канавку

23 транспортируется внутрь ротора 13, изолируя таким образом его внутренний обьем от окружающей среды.

Вращающийся в коллекторе 10 ьентилятор 18 создает в нем разряжение, в результате чего исходный газ засасывается по

30 этому каналу внутрь ротора 13 и под напором транспортируется в пространство между насадкам 5 и цилиндрическим слоем жидкости к коллектору 11 вывода газа и по нему наружу аппарата. В результате контактирования газа s роторе 13 с каплями и струями рециркулирующей жидкости происходит интенсивный тепломассообмен. В частности, туманопылеобразные примеси в газе в ре40 зультате адгеэии на каплях диспергированной жидкости и под действием центробежной силы переходят в цилиндрический слой жидкости, накапливаясь таким образом в роторе

13, а очищенный от примесей ra3 выводится по коллектору 11.

После выключения привода 3 и остановки ротора 13 засасывание газа в коллектор

10 и рециркуля ция жидкости в канале 8 и рекращаются. а жидкость в роторе 13 вновь принимает первоначальную форму цилиндрического сегмента. Таким образом аппарат постоянно гoToB к очередному запуску, не требующему проведения каких-либо дополнительных манипуляций, Степень за- 55 грязнения рециркулирующей жидкости можно проконтролировать во время работы аппарата путем отбора определенной ее порции при открытом вентиле 20 через патрубок 9. Таким обо:.зогл имеется возмо>кструи жидкости из отверстий 19 направля- .20 ются на лопасти вентилятора 18, диспергиность без разборки аппарата полностью заменить жидкость в роторе 13. Очистка ротора 13 от накопившегося слоя твердых частиц грязи производится вручную после снятия крышек 4 и 14.

Радиусы Я1 и Рг связаны следующим соотношением: — = 1 — — агссоз — — — 1— где R — внутренний радиус ротора.

Анализ этой формулы показывает, что при увеличении R1/R от 0 до 1 величина Rg/R монотонно увеличивается от 1/ ч7 м 0,7 до

1. Таким образом для данной конструкции при горизонтальной оси вращения ротора радиус, на котором располо>кено входное отверстие 7 трубки 6 должен быть больше

0,7 R. Это обстоятельство позволяет увеличить диаметр лопастей вентилятора 18, разместив его в раструбе канала 10, увеличивая тем самым степень разряжения в этом канале.

Б канале привода 3 могут использоваться непосредственно имеющиеся у двигателя внутреннего сгорания шкив коленчатого вала с ремнем, так как ась коленчатого вала двигателя практичсски на всех транспортных средствах горизонтальна. В качестве жидкости в летнее время года используется вода, а в зимнее — та же жидкость, которая используется в системе охлаждения двигателя. Коллектор ввода 9 газа подсоединяется к выпускной трубе после глушителя, входящего в комплект двигателя, а коллектор вывода 11 газа — например, к приемному патрубку воздуха воздушнога фильтра, также входящему в комплект двигателя. При таком подсоединении центробежного àïïàрата к двигателю внутреннего сгорания за счет создания разряжения в коллекторе ввода 9 газа обеспечивается более полная очистка цилиндров двигателя от продуктов сгорания топлива в период открытия выпускного клапaна и лучшее последующее их наполнение горючей смесью, что гозволяет получить от двигателя большую мощность, Таким образом центробежный аппарат полностью приспособлен к использованию в ко лплокте с существующими двигателями внутреннего сгорания на транспортных средствах для очистки отработавших ra308 от примесей паров топлива и загpRÇIIII ощих атмосферу веществ.

Использование данной конструкции центробежного аппарата по сравне гпю с прототипом позволяет;

2004312 увеличить эффективность тепломассо1чередачи за счет увеличения поверхности контакта сред, путем дополнительного механического диспергирования жидкости на отдельные капли, исключить вспомогательное нагнетательное устройство в канале ввода газа и обеспечить герметичность ротора, Формула изобретения

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ АППАРАТ, содержащий корпус, размещенный в нем ротор на приводном валу, выполненный с радиальными ребрами, крышку с отверстием, коллекторы ввода и вывода газа, кончал рециркуляции с отверстиями, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса теплообмена путем увеличения поверхности контакта сред, дополнительного механического диспергирования жидкости, создания разоежения в коллекторе ввода газа и герметизации ротора, он снабжен патрубком ввода-вывода жидкости с вентилем, трубчатым насадком, выполненным с раструбом, снабженным

Кроме того к достоинствам предлагаемого аппарата можно отнести малое сопротивление потоку газа, низкие затраты энергии на процесс очистки, компактность

5 и низкую металлоемкость конструкции, (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1445806, кл. В 04 С 7/00, 1988, Авторское свидетельство СССР

¹ 1247063, кл. В 0143 47/18. 1986.

10 напорным устройством и размещенным снаружи, заглубленного через втулку в полость ротора коллектора ввода газа, и вен15 тилятором, закрепленным на конце вала и установленным в широкой цилиндричеСкой части раструба, при этом втулка ротора снабжена винтовой канавкой и размещена с зазором к насадку, канал рециркуляции

20 сообщен с патрубками ввода-вывода жидкости, расположен между насадком и коллектором ввода газа и через одно из его отверстий сообщен с зазором между насадкам и втулкой в зоне винтовой канавки,,25 .а остальные-отверстия канала выполнены сквозными в конической и цилиндрич4ской стенках раструба и ориентированы в зону вращения лопастей вентилятора.

2004312

Фы1

Составитель

Редактор Г.Мельникова Техред М,Моргентал Корректор M,KynyТираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

Заказ 3366

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

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

7б у