Фильтр для очистки воздуха

 

Использование: для очистки сжатого воздуха, в особенности от туманов, в различных отраслях народного хозяйства, особенно на крупных компрессорных станциях со значительным суточным расходом сжатого воздуха. Сущность изобретения: фильтр для очистки воздуха состоит из корпуса с коническим днищем, штуцера вывода очищенного воздуха, обтянутого проволочной сеткой и имеющего коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности. Фильтр имеет штуцера ввода очищаемого воздуха в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющих со стороны входа атмосферного воздуха металлические сетки. В отверстии днища расположен конденсатоотводчик. Отражательная перегородка свободно установлена на направляющих стержнях и фиксируется пружинами в положении, образующем полость, заключенную между сечением штуцера ввода очищаемого воздуха и отражательной перегородкой. Изобретение решает задачу снижения энергозатрат на производство сжатого воздуха, путем поддержания постоянного резонансного объема в корпусе воздушного фильтра в изменяющихся погодно-климатических и технологических условиях эксплуатации компрессорных станций. 1 ил.

Изобретение относится к очистке сжатого воздуха, в особенности от туманов, в различных отраслях народного хозяйства, преимущественно на крупных компрессорных станциях со значительным суточным расходом сжатого воздуха.

Известно устройство для очистки газов от аэрозии [1] содержащее корпус с патрубком подвода и отвода газа и слива жидкости, входной и выходной камерами и пористой перегородкой.

Недостатком данного изобретения является невозможность тепловлажностной обработки газа, проходящего через устройство, т.е. узкая специализация с недостаточной эффективностью при использовании в изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации.

Известен фильтр для очистки воздуха [2] содержащий корпус с коническим днищем, выполненным с отверстием в нижней части, штуцер вывода очищенного воздуха, обтянутого проволочной сеткой и имеющего коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности, штуцера ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие со стороны входа металлические сетки, конденсатоотводчик, расположенный в отверстии днища, и отражательную перегородку.

Недостатком данного изобретения является недостаточная эффективность из-за невозможности использования газодинамического наддува всасываемого через воздушный фильтр компрессора атмосферного воздуха.

В основу изобретения поставлена задача снижения энергозатрат на производство сжатого воздуха, путем поддержания постоянного резонансного объема в корпусе воздушного фильтра в изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации компрессорных станций.

Поставленная задача решается тем, что фильтр для очистки воздуха имеет такое пространственное расположение штуцера ввода очищаемого воздуха и отражательной перегородки, которое обеспечивает возникновение газодинамического наддува всасываемого атмосферного воздуха, при этом подпружиненное состояние отражательной перегородки и возможность ее перемещения по направляющим стержням, определяет постоянство резонансного объема при изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации воздушного фильтра компрессора.

Преимущество предлагаемого изобретения заключается в том, что оно позволяет снижать энергоемкость производства сжатого воздуха за счет увеличения массовой пропускной способности воздушного фильтра путем использования эффекта резонанса (газодинамического наддува).

Снижение энергоемкости производства сжатого воздуха достигается увеличением производительности поршневых компрессоров путем резонансного наддува использования резонансных колебаний столба воздуха во всасывающем тракте. Известно, что возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре поршневого компрессора и периодическое открывание и закрывание клапанов, соединяющих полость цилиндра с воздушными коммуникациями, вызывает колебания столба воздуха в фильтре компрессора между выходным отверстием штуцера ввода очищаемого воздуха и отражательной перегородкой. Эти колебания являются вынужденными при совпадении их частоты с частотой собственных колебаний столба воздуха наступает явление резонанса со значительными амплитудами колебаний давления. Если подобрать объем полости между выходным отверстием штуцера ввода очищаемого воздуха и отражательной перегородкой таким, чтобы к моменту закрытия всасывающих клапанов в цилиндре был максимум давления, то это увеличивает массовый заряд в цилиндре и повышает производительность компрессора (см. стр. 69. В.М.Курчавин, А.П.Мезенцев. Экономия тепловой и электрической энергии в поршневых компрессорах. Ленинград, 1985).

Роль резонатора в предлагаемом изобретении выполняет полость, образованная корпусом воздушного фильтра и определенным расстоянием между выходным сечением штуцера ввода очищаемого воздуха и отражательной перегородкой. При этом данное расстояние определяется экспериментальным путем, в зависимости от погодно-климатических условий эксплуатации компрессорной станции.

На чертеже представлена принципиальная схема фильтра для очистки воздуха. Он состоит из корпуса 1 с коническим днищем 2, выполненным с отверстием в нижней части, штуцера вывода очищаемого воздуха 3, обтянутого проволочной сеткой 4 и имеющего коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности, штуцеров ввода очищаемого воздуха 5 в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками 6 на внутренней поверхности и имеющих со стороны входа атмосферного воздуха металлические сетки 7, расположенного в отверстии днища корпуса 1 конденсатоотводчика 8, отражательной перегородки 9, свободно установленной на направляющих стержнях 10 и фиксируемой пружинами 11 и образует полость 12, заключенную между сечением штуцера ввода очищаемого воздуха 5 и отражательной перегородкой 9.

Фильтр работает следующим образом.

Атмосферный воздух, определенной плотности, характеризуемой, наряду с давлением атмосферного воздуха и его температурой, загрязнениями капельной влагой и твердыми частицами пыли при положительных температурах окружающей среды или влагой в твердом и жидком состоянии при отрицательных температурах, поступает в виде многокомпонентной смеси в штуцера 5 корпуса 1. Частицы загрязнений, проходящие через металлические сетки 7, в результате уменьшения проходного сечения штуцера 5, выполненного в виде суживающегося сопла и возрастания скорости всасываемого потока, оттесняются к стенке и пропадают в криволинейные канавки 6, где, сталкиваясь с другими частицами, укрупняются и становятся "ядрами" конденсации водяного пара. Закручивание в криволинейных канавках более плотного потока пограничного слоя приводит к вращательному движению всего потока всасываемого воздуха перед выходным отверстием суживающегося дозвукового сопла, в виде которого выполнены штуцера 5, что приводит к более интенсивной коагуляции легких мелких частиц и в конечном итоге улучшает работу фильтра. Это приводит к дополнительной коагуляции мельчайших частиц влаги, которая с твердыми частицами пыли, а при отрицательных температурах и с твердой фазой жидкости поступает в полость 12 и ударяясь об отражательную перегородку 9, попадает на коническое днище 2, где скапливается конденсат. В результате этого осуществляется смачивание упавших частиц, тем самым предотвращается их унос к проволочной сетке 4.

Полость 12 представляет собой объем, заключенный между выходным сечением суживающегося сопла 5 и отражательной перегородкой 9, при этом размеры выбраны так, что он соответствует объему резонатора. В связи с тем, что плотность воздуха, поступающего в полость 12, изменяется в зависимости от погодно-климатических и технологических условий эксплуатации компрессорной станции, резонатор должен иметь переменный объем. За начальное положение объема резонатора принимаются размеры полости 12 воздушного фильтра компрессора, образованной выходным сечением суживающегося сопла 5 и отражательной перегородки 9, которая фиксируется пружинами 11 в свободном (разжатом) состоянии на направляющих стержнях 10. В этом случае воздействие оказываемое атмосферным всасываемым воздухом, определяется наименьшей плотностью, соответствующей максимальной температуре окружающей среды (известно, что чем выше температура воздуха тем ниже его плотность) и минимальному количеству загрязнений, поступающих в воздушных фильтр компрессора. Все это определяется экспериментальным путем, согласно условиям эксплуатации компрессорной станции.

По мере снижения температуры атмосферного воздуха или увеличения количества загрязнений в нем, плотность всасываемого воздуха увеличивается, в результате энергия удара потока смеси (атмосферного воздуха и загрязнений в нем) об отражательную перегородку 9 увеличивается и последняя перемещается по направляющим стержням 10, сжимая пружину 11. При перемещении отражательной перегородки 9 объем воздушного столба в полости 12 увеличивается, сохраняя постоянство резонатора при изменяющихся погодно-климатических и технологических загрязнениях. В случае последующего уменьшения плотности потока всасываемого воздуха (увеличилась температура атмосферного воздуха или уменьшилось количество загрязнений в нем) отражательная перегородка 9 под действием разжимающего усилия пружины 11 перемещаются в сторону выходного сечения суживающегося сопла 5, что уменьшает объем воздушного столба в полости 12. В результате, наблюдаемое пульсирующее перемещение отражательной перегородки 9 на направляющих стержнях 10 под действием пружины 11, что обеспечивает постоянство объема резонатора и, соответственно, оптимальное воздействие резонансного наддува на величину наполнения цилиндра компрессора.

Оригинальность конструктивного решения предлагаемого изобретения подтверждается простотой технического исполнения, гарантирующего как эксплуатационную, так и технологическую надежность получения резонансного наддува при изменяющихся погодно-климатических и технологических условиях эксплуатации компрессорных установок.

Формула изобретения

Фильтр для очистки воздуха, содержащий корпус с коническим днищем, выполненным с отверстием в нижней части, штуцер вывода очищаемого воздуха, обтянутый проволочной сеткой и имеющий коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности, штуцера ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде суживающихся дозвуковых сопл с криволинейными направляющими на внутренней поверхности и имеющие со стороны входа атмосферного воздуха металлические сетки, конденсатоотводчик, расположенный в отверстии днища, и отражательную перегородку, отличающийся тем, что фильтр снабжен направляющими стержнями, расположенными в верхней и нижней частях отражательной перегородки, установленной с возможностью свободного перемещения, при этом отражательная перегородка подпружинена со стороны штуцера вывода очищаемого воздуха установленными на направляющих стержнях пружинами.