Устройство для очистки газообразных и жидких сред от взвешенных частиц

 

Изобретение относится к очистке газов и жидкостей от взвешенных частиц. Устройство содержит корпус с входным и выходным штуцерами, жалюзийные элементы, выполненные в виде конусных насадок, поверхности которых расположены под углом к оси устройства, конусные насадки направлены узкой частью в сторону движения потока очищаемой среды, кольцевые перегородки, бункер для сбора взвешенных частиц с выпускным штуцером, завихритель потока, выполненный в виде стержня с направляющим элементом в форме многовитковой пространственной спирали и установленный по вертикальной оси устройства внутри конусных насадок, корпус выполнен разъемным и состоит из цилиндрической части, верхней крышки и нижней крышки с опорным элементом, кольцевые перегородки расположены между кольцевыми насадками, причем каждая кольцевая перегородка, кроме нижней, установлена с соприкосновением своей внутренней кромкой с внешней боковой поверхностью нижерасположенной по отношению к ней конической насадки, которая установлена с соприкосновением своей нижней кромкой с внешней боковой поверхностью нижерасположенной по отношению к ней кольцевой перегородки, бункер для сбора взвешенных частиц выполнен в виде камеры, расположенной в нижней части корпуса и ограниченной сверху нижней кольцевой перегородкой, установленной с соприкосновением своей внутренней кромкой с поверхностью опорного элемента нижней крышки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам очистки газов и жидкостей от взвешенных частиц и может быть использовано в химической, строительной и других отраслях промышленности.

Известны устройства для очистки газообразной среды от пыли, например, типа циклонов [1] содержащие корпус, входной тангенциальный патрубок для ввода запыленной газовой среды, патрубок для отвода очищенного газа и бункер для сбора пыли, расположенный в нижней части корпуса.

Работа циклона основана на использовании центробежных сил, возникающих при вращении газопылевого потока внутри корпуса циклона. В результате действия центробежных сил взвешенные в потоке частицы пыли отбрасываются на стенки корпуса и выпадают из потока в бункер. Очищенный поток газообразной среды, продолжая вращаться, поворачивает на 180^o и выходит из циклона через выходной патрубок.

Недостатком такого устройства являются большие энергетические затраты на создание высокого давления для закручивания потока и низкая эффективность при удалении частиц размером <5 мкм.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является известный инерционный воздухоочиститель [2] содержащий размещенные в корпусе под углом α к оси устройства плоские жалюзи, набранные из параллельных друг другу пластин, внутренние продольные и поперечные перегородки и пылеотводящую щель, причем жалюзи выполнены в виде шеврона, вершина которого направлена в сторону движения воздушного потока, а воздухоочиститель снабжен плоским экраном, установленным при вершине шеврона и примыкающим к поперечной перегородке, а также бункер для сбора взвешенных частиц и элементы подвода очищаемой и очищенной среды и удаления взвешенных частиц (например, штуцера или патрубки).

Недостатками такого устройства являются недостаточная эффективность очистки воздуха от взвешенных частиц, т.к. конструкция устройства не позволяет удалять мелкодисперсные частицы пыли, ограниченная область применения, обусловленная невозможностью очистки жидких сред от взвешенных частиц из-за свободного их прохождения между пластинами жалюзи.

Технический результат, заключающийся в устранении указанных недостатков, достигается в предлагаемом устройстве для очистки газообразных и жидких сред от взвешенных частиц, содержащем корпус с входным и выходным штуцерами, жалюзийные элементы, поверхности которых расположены под углом a к оси устройства, перегородки, бункер для сбора взвешенных частиц с выпускным штуцером, тем, что оно содержит завихритель потока, корпус выполнен разъемным и состоит из цилиндрической части, верхней крышки и нижней крышки с опорным элементом, жалюзийные элементы выполнены в виде конусных насадок, направленных узкой частью в сторону движения потока очищаемой среды и установленных по вертикальной оси устройства с шагом h, завихритель потока в виде стержня с направляющим элементом в форме многовитковой пространственной спирали и установлен по вертикали оси устройства внутри конусных насадок, внешний диаметр D_нас. которых меньше внутреннего диаметра d_корп. цилиндрической части корпуса, перегородки выполнены кольцевыми, внешний диаметр D_пер. которых равен внутреннему диаметру d_корп. цилиндрической части корпуса, а внутренний диаметр d_пер. указанных перегородок удовлетворяет соотношению: кольцевые перегородки расположены между конусными насадками, причем каждая кольцевая перегородка, кроме нижней, установлена с соприкосновением своей внутренней кромкой с внешней боковой поверхностью нижерасположенной по отношению к ней конусной насадки, которая в свою очередь установлена с соприкосновением своей нижней кромкой с поверхностью нижерасположенной по отношению к ней кольцевой перегородки, бункер для сбора взвешенных частиц выполнен в виде кольцевой камеры, расположенной в нижней части корпуса и ограниченной сверху нижней кольцевой перегородкой, установленной с соприкосновением своей внутренней кромкой с поверхностью опорного элемента нижней крышки, в центре которой расположен входной штуцер, а выходной штуцер расположен в центре верхней крышки, при этом на внутренней поверхности цилиндрической части корпуса на уровне нижней кольцевой перегородки выполнен опорный кольцевой буртик, а в кольцевых перегородках выполнены отверстия, расположенные по двум окружностям, причем диаметр d₁ первой окружности удовлетворяет выражению: d_пер.<d<D, а диаметр d₂ второй окружности удовлетворяет выражению: D_нас.<d<d.

На фиг. 1 изображена конструкция предлагаемого устройства в разрезе; на фиг. 2 чертеж конусной насадки; на фиг. 3 кольцевая перегородка.

Устройство (фиг. 1) содержит корпус, выполненный разъемным и состоящим из цилиндрической части 1, верхней крышки 2 и нижней крышки 3 с опорным элементом 4, соединенных между собой, например, с помощью фланцевых соединений 4 и 5.

Опорный элемент 4 может быть выполнен заодно с крышкой 3 или как самостоятельный конструктивный элемент, связанный с ней посредством резьбового соединения, показанного на фиг. 1.

В центре нижней крышки 3 расположен входной штуцер 7, а в центре верхней крышки 2 расположен выходной штуцер 8.

В цилиндрической части 1 корпуса установлены жалюзийные элементы 9, выполненные в виде конусных насадок (фиг. 2), направленных узкой частью в сторону движения потока очищаемой среды (показано двойной стрелкой) и установленных по вертикальной оси устройства с шагом h, при этом их боковые поверхности расположены под углом α к оси устройства.

Внешний диаметр D_нас. конусных насадок 9 меньше внутреннего диаметра d_корп. цилиндрической части 1 корпуса.

Между конусными насадками 9 расположены перегородки 10, выполненные в виде плоских колец, внешний диаметр D_пер. которых равен внутреннему диаметру d_корп. цилиндрической части 1 корпуса.

Внутренний диаметр d_пер. перегородок 10 удовлетворяет соотношению: .

Каждая кольцевая перегородка 10, кроме нижней, установлена с соприкосновением своей внутренней кромкой с внешней боковой поверхностью нижерасположенной по отношению к ней конической насадки 9, которая в свою очередь установлена с соприкосновением своей нижней кромкой с поверхностью нижерасположенной по отношению к ней кольцевой перегородки 10.

В нижней части корпуса расположен бункер для сбора взвешенных частиц, выполненный в виде кольцевой камеры 11, ограниченной сверху нижней кольцевой перегородкой 10, установленной с соприкосновением своей внутренней кромкой с поверхностью опорного элемента 6 нижней крышки 3, на которой установлен выпускной штуцер 12, предназначенный для удаления взвешенных частиц пыли или грязи, накопленных при работе устройства.

По вертикальной оси устройства внутри конусных насадок 9 установлен завихритель потока, выполненный в виде стержня 13 с направляющим элементом 14 в форме многовитковой пространственной спирали.

Завихритель потока закреплен в устройстве с помощью штифтов 15, не препятствующих прохождению потока среды на входе и выходе устройства.

Кроме того, на внутренней поверхности цилиндрической части 1 корпуса на уровне нижней кольцевой перегородки 10 выполнен опорный кольцевой буртик 16, предназначенный для обеспечения устойчивого положения нижней кольцевой перегородки 10.

В кольцевых перегородках 10 выполнены отверстия 17 и 18, расположенные по двум окружностям (фиг. 3), причем диаметр d₁ первой окружности удовлетворяет выражению: d_пер.<d<D, а диаметр d₂ второй окружности удовлетворяет выражению: D_нас.<d<d.

В собранном состоянии устройство представляет собой закрытую камеру, в которой конусные насадки 9 и кольцевые перегородки 10 образуют устойчивую конструкцию, поскольку последовательно опираются друг на друга и поджаты сверху крышкой 2 через нажимные элементы 19, выполненные из упругого материала (например, мягкой резины) и представляющие собой полоски соответствующей толщины, приклеенные к нижней поверхности верхней крышки 2. Нажимные элементы 19 не препятствуют прохождению взвешенных частиц в зазоре между верхней конусной насадкой 9 и нижней конической поверхностью крышки 2.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Устройство предназначено для предварительной очистки жидких и газообразных сред от взвешенных частиц и реализует инерционный способ очистки.

В исходном состоянии входной штуцер 7 посредством резьбового соединения подсоединен к системе подачи загрязненной жидкости или загрязненной газообразной среды (на чертеже не показана), выходной штуцер является выходом устройства (если степень очистки соответствует поставленным требованиям для конкретной задачи) или подсоединен к системе окончательной (тонкой) очистки (на чертеже не показана).

Загрязненная жидкая или газообразная среда под давлением подается в устройство через штуцер 7.

Подаваемая в устройство загрязненная взвешенными частицами среда (обозначенная стрелками 20) поступает в рабочий канал завихрителя потока, образованного стержнем 13 и направляющим элементом 14, и закручивается по спирали, перемещаясь мимо конусных насадок 9 к выходу устройства.

В начальный период работы устройства пространство между конусными насадками заполняется очищаемой средой, а затем движение происходит преимущественно по рабочему каналу завихрителя потока.

Преимущественное движение среды по рабочему каналу завихрителя потока обеспечивается определенным соотношением значений сопротивления движения среды в осевом направлении устройства (к выходному штуцеру 8) и радиальных направлениях (к насадкам 9).

Необходимое соотношение аэродинамического или гидравлического сопротивлений в указанных направлениях движения среды обеспечивается конструктивными параметрами устройства (шагом расположения насадок h, диаметром насадок D_нас., углом α, количеством и диаметром d₁ и d₂ расположения отверстий 17 и 18 в кольцевых перегородках 10 и др.), а также давлением среды на входе устройства и физическими параметрами среды (например, вязкостью жидкости).

Поскольку завихрение среды происходит с малым радиусом, то на взвешенные частицы воздействует большая центробежная сила, которая отбрасывает их в сторону конусных насадок 9 и они попадают в зазоры между насадками (стрелки 21 на фиг. 1) и далее продолжают движение под действием сил гравитации к периферии насадок 9, опускаясь к кольцевым перегородкам 10.

Достигнув перегородок 10, взвешенные частицы "проваливаются" вниз через отверстия 17 и 18 (стрелки 22 и 23 на фиг. 1) последовательно от верхних перегородок 10 к нижним, заполняя пространство кольцевой камеры бункера 11 в виде осадка 24), после чего он удаляется (стрелка 25 на фиг. 1) через выпускной штуцер 12, подсоединенный к системе транспортировки осадка (на чертеже не показана).

Через выходной штуцер 8 отводится поток 26 очищенной среды (стрелка 26 на фиг. 1).

После длительной работы устройства, а также в случае "забивки" загрязняющими частицами зазоров между конусными насадками 9 или отверстий 17 и 18 в перегородках 10 работоспособность устройства легко восстанавливается путем его промывки водой, подаваемой в устройство через штуцер 8 и отводимой через штуцеры 7 и 12.

При использовании устройства для очистки конкретной физической среды (загрязненная жидкость или газообразная среда) конструктивные параметры элементов устройства должны быть рассчитаны с учетом указанных выше физических параметров сред и загрязняющих их взвешенных частиц.

Формула изобретения

1. Устройство для очистки газообразных и жидких сред от взвешенных частиц, содержащее корпус с входным и выходным штуцерами, жалюзийные элементы, поверхности которых расположены под углом к оси устройства, перегородки, бункер для сбора взвешенных частиц с выпускным штуцером, отличающееся тем, что оно содержит завихритель потока, корпус выполнен разъемным и состоит из цилиндрической части, верхней крышки и нижней крышки с опорным элементом, жалюзийные элементы выполнены в виде конусных насадок, направленных узкой частью в сторону движения потока очищаемой среды и установленных по вертикальной оси устройства с шагом h, завихритель потока выполнен в виде стержня с направляющим элементом в форме многовитковой пространственной спирали и установлен по вертикальной оси устройства внутри конусных насадок, внешний диаметр D_нас которых меньше внутреннего диаметра d_корп цилиндрической части корпуса, перегородки выполнены кольцевыми, внешний диаметр D_пер которых равен внутреннему диаметру d_корп цилиндрической части корпуса, а внутренний диаметр d_пер указанных перегородок удовлетворяет соотношению кольцевые перегородки расположены между конусными насадками, причем каждая кольцевая перегородка, кроме нижней, установлена с соприкосновением своей внутренней кромкой с внешней боковой поверхностью нижерасположенной по отношению к ней конусной насадки, которая, в свою очередь, установлена с соприкосновением своей нижней кромкой с поверхностью нижерасположенной по отношению к ней кольцевой перегородки, бункер для сбора взвешенных частиц выполнен в виде кольцевой камеры, расположенной в нижней части корпуса и ограниченной сверху нижней кольцевой перегородкой, установленной с соприкосновением своей внутренней кромкой с поверхностью опорного элемента нижней крышки, в центре которой расположен входной штуцер, а выходной штуцер расположен в центре верхней крышки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на внутренней поверхности цилиндрической части корпуса на уровне нижней кольцевой перегородки выполнен опорный кольцевой буртик.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в кольцевых перегородках выполнены отверстия, расположенные по двум окружностям, причем диаметр d₁ первой окружности удовлетворяет выражению
d_пер <d <D,
а диаметр d₂ второй окружности удовлетворяет выражению
D_нас< d₂< d_корп.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3