Инерционный очиститель газа

 

Изобретение предназначено для очистки газа (воздуха) и может быть использовано в машиностроительной, химической, металлургической, строительной и других отраслях промышленности, в частности в воздухоочистительных устройствах доменных центробежных и осевых компрессоров, воздушных турбокомпрессоров химических производств, в стационарных энергетических установках и т.д. Устройство содержит цилиндрический корпус, устройство для отвода очищенного воздуха, выполненное в виде усеченного конуса, установленного коаксиально внутри цилиндрического корпуса с зазором. В цилиндрической части корпуса выше меньшего основания конуса жестко установлен завихритель, состоящий из профилированных лопаток, крепящихся на втулке обтекателя, а между устройством для отвода очищенного газа и цилиндрическим корпусом образован кольцевой канал для отвода пыли. В устройство введен раскручиватель очищенного газа, снабженный профилированными лопатками и втулкой для отвода очищенного газа. Устройство для отвода очищенного воздуха выполнено с конусностью 8-12°, частично в виде жалюзийной решетки, а профиль лопаток закручивателя газового потока выбран таким, что позволяет оптимизировать процесс закрутки пылегазового потока по оптимальному закону. Диаметр входной втулки и диаметр втулки на выходе устройства для отвода очищенного газа относятся к диаметру цилиндрической части корпуса в пределах - (0,3-0,4) и (0,2-0,3) соответственно. Технический результат: повышение эффективности очистки, уменьшение гидравлического сопротивления и габаритов устройства. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области очистки газа (воздуха) и может быть использовано в машиностроительной, химической, металлургической, строительной и других отраслях промышленности, в частности в воздухоочистительных устройствах доменных центробежных и осевых компрессоров, воздушных турбокомпрессоров химических производств, в стационарных энергетических установках и т.д.

Преимущественное применение предлагаемого изобретения на газоперекачивающих станциях, расположенных в районах с повышенной запыленностью атмосферного воздуха и в инерционных воздухоочистителях турбокомпрессоров.

Простейшим методом удаления твердых частиц из газопылевого потока является его осаждение под действием силы тяжести. Собственно на этом принципе работают все аппараты сухого инерционного обеспыливания газов: пылеосадительные камеры, жалюзийные аппараты, циклоны различных модификаций, дымососы-пылеуловители и др.

Действие инерционных пылеуловителей основано на резком изменении направления движения газопылевого потока. Частицы по инерции движутся в первоначальном направлении и попадают в сборный бункер, а очищенный от крупных частиц пылегазовый поток выходит из пылеуловителя.

Инерционные пылеуловители сложнее по конструкции, чем пылевые камеры, но имеют ряд существенных преимуществ перед последними: малые габариты, возможность улавливания частиц размером до 20 мкм. Из всей разновидности инерционных аппаратов наибольшее распространение имеют циклоны, характеризующиеся относительно высокой степенью очистки при умеренных значениях газодинамического сопротивления.

К группе инерционных пылеуловителей относятся ротационные аппараты, в которых сепарация пыли происходит вследствие вращения ротора. Эти аппараты условно можно разделить на два типа. Аппараты первого типа имеют ротор в виде вентиляционного колеса особой конструкции, который отбрасывает частицы пыли к периферии и одновременно заставляет их двигаться в радиальном направлении к кольцевой щели пылесборной улитки и далее через циклонный элемент или непосредственно в бункер. К числу таких аппаратов относится, например, кариолисовый пылеотделитель ПВК. Эффективность ПВК на грубой кварцевой пыли (средний размер частиц >50 мкм) 77%, тогда как циклон типа ЦН-11 при одинаковых условиях обеспечивает степень очистки до 90%.

Аппараты второго типа имеют ротор с отверстиями, через которые газопылевой поток просасывается в радиальном направлении к оси ротора. Частицы пыли вследствие действия центробежной и кариолисовой сил не могут пройти через отверстия ротора в нейтральную зону аппарата, отбрасываются на периферию и оседают в пылесборном бункере (Алиев Г.М-А. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов. - М.: Металлургия, 1986, с.80-88).

Циклонные аппараты вследствие дешевизны и простоты устройства и эксплуатации, относительно небольшого сопротивления и высокой производительности являются наиболее распространенным типом механического пылеуловителя. Циклонные пылеуловители имеют следующие преимущества перед другими аппаратами: отсутствие движущихся частей; надежная работа при температуре до 500°С, без конструктивных изменений; пыль улавливается в сухом виде, возможность улавливания абразивных пылей, для чего активные поверхности циклонов покрываются специальными материалами; возможность работы циклонов при высоких давлениях; стабильная величина гидродинамического сопротивления; простота изготовления и возможность ремонта; повышение концентрации пыли не приводит к снижению эффективности аппарата.

К недостаткам можно отнести высокое гидравлическое сопротивление, достигающее 1250-1500 Па, и низкую эффективность при улавливании частиц размером <5 мкм.

Работа циклона основана на использовании центробежных сил, возникающих при вращении потока внутри корпуса аппарата. При движении во вращающемся криволинейном потоке газа частицы пыли находятся под действием силы тяжести, центробежной силы и силы сопротивления. Масса частицы настолько мала, что ею пренебрегают, поэтому скорость частиц в циклоне без большой ошибки можно принять равной скорости вращения газопылевого потока.

Влияние аэродинамических процессов, геометрических размеров отдельных узлов конструкции, скорости газового потока, размера частиц и т.п. приводят к тому, что в промышленности встречается большое разнообразие конструкций инерционных пылеуловителей, т.к. они изготавливаются и эксплуатируются самими предприятиями под конкретные требования производителей.

К инерционным воздухоочистителям турбокомпрессоров предъявляются высокие требования в части продолжительности непрерывной работы, гидравлического сопротивления, эффективности очистки, а также в части удельных габаритных объемов.

В зависимости от области применения, условий эксплуатации и конструкции турбокомпрессора, перед которым установлено воздухоочистительное устройство, указанные требования варьируются в широких пределах. Так, например, ограничения по величине на гидравлическое сопротивление воздухоочистительных устройств стационарных турбокомпрессоров в зависимости от отрасли применения могут находиться в пределах от 50 до 300 мм водяного столба, а требования к эффективности очистки от эрозионно-опасных частиц могут меняться от 85 до 99,0%.

Известны воздухоочистители типа комбинированных прямоточных циклонов, предназначенных для очистки газов, имеющие корпус в виде конической тонкостенной трубы, сужающийся к выходу лопаточного закручивающего аппарата, цилиндрической выхлопной трубы, установленной концентрично в корпусе и имеющей щелевые каналы вдоль ее образующей, а также канал (отвод) для удаления загрязнителя, образованный корпусом и выхлопной трубой (Патент США №3019856, опубл. 1962 г.).

Указанные воздухоочистители не обладают достаточными параметрами по расходу воздуха, гидравлическому сопротивлению и эффективности очистки воздуха (газа).

Известен прямоточный циклон, содержащий цилиндрический корпус с лопаточным завихрителем на входе и коническим отсекателем на выходе. В корпусе между лопаточным завихрителем и коническим отсекателем размещена секция, выполненная в виде конической упругой многовитковой ленточной спирали, витки которой расположены внахлест большего витка на меньшей с изменяющимся в процессе очистки зазором друг относительно друга, причем форма многовитковой спирали в начальном состоянии описывается специальной формулой, учитывающей максимальный радиус многовитковой спирали, длину спирали, количество витков и ширину зазора между витками. Наибольший виток упругой ленточной спирали жестко закреплен на корпусе завихрителя (Патент РФ №2136349).

Основным недостатком этого циклона является сложность и нетехнологичность конструкции, не позволяющая достигнуть оптимального гидравлического сопротивления.

Известен прямоточный циклон, содержащий цилиндрический корпус, патрубок для отвода очищенного газа (воздуха), который выполнен в виде усеченного конуса с конусностью, равной 1,5-3°, и установлен коаксиально внутри цилиндрического корпуса с зазором, причем большим своим основанием закреплен на основании корпуса. В боковой стенке цилиндрического корпуса над его основанием, равномерно по окружности выполнены сквозные окна в количестве, равном, по крайней мере, 4, а на другом конце цилиндрического корпуса установлен съемный соединительный фланец с жестко закрепленными на нем одним концом лопатками завихрителя, выполненного в форме усеченного конуса и содержащего их в количестве, равном 3-8, а другим своим концом лопатки закреплены на шайбе (Патент РФ №2179072).

К недостаткам указанного прямоточного циклона следует отнести малую конусность отводящего патрубка, что значительно увеличивает габариты аппарата, тем более если учесть, что циклон устанавливается вертикально, а также недостаточная эффективность очистки. Это подтверждается и тем, что его используют в качестве первой ступени очистки газа (воздуха).

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является техническое решение, защищенное патентом РФ №2116116, B 01 D 45/12, опубл. 27.07.98 "Инерционный очиститель газа". Практически в описании указанного изобретения описаны две конструкции циклона, которые не являются равноценными по эффективности работы. Нами за прототип выбран второй вариант, как наиболее близкий по конструкции. В соответствии с описанием инерционный очиститель газа содержит цилиндрический корпус, завихритель, состоящий из профилированных лопаток, устройство для отвода очищенного газа, выполненное в виде усеченного конуса, с конусностью 2-8° и установленное коаксиально внутри цилиндрического корпуса с зазором, для отвода запыленного газа, причем площадь кольцевого канала для отвода загрязнителя (Fотв) по отношению к площади диаметрального сечения корпуса (Fкор) находится в соотношении (0,3-0,5). В устройстве для отвода очищенного газа выполнены отверстия, суммарная площадь (Fотв) которых находится по отношению к суммарной площади каналов завихрителя (Fкан) в пределах 2,5-3,5.

Однако указанное устройство обладает рядом недостатков: высоким гидравлическим сопротивлением, неоптимальной геометрией некоторых узлов, что не позволяет достигнуть оптимальной работы закручивающего аппарата, а следовательно, высокого кпд очистки газа от пыли. Конусное устройство для отвода очищенного газа выполнено из отдельных секций и является нетехнологичным решением, т.к. увеличивает гидравлическое сопротивление циклона.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание высокоэффективного инерционного очистителя газа, обладающего простой конструкцией и оптимальными параметрами, главным образом за счет улучшения процесса закрутки газового потока и оптимального соотношения скоростей на входе и выходе очистителя, позволяющей совместить его с газотурбинной или турбокомпрессорной установками.

Технический результат достигается за счет того, что в известное устройство, содержащее цилиндрический корпус, обтекатель для ввода газопылевого потока, устройство для отвода очищенного воздуха, выполненное в виде усеченного конуса, установленного коаксиально внутри цилиндрического корпуса с зазором, в цилиндрической части корпуса выше меньшего основания конуса жестко установлен завихритель, состоящий из профилированных лопаток, которые крепятся к втулке обтекателя, а между устройством для отвода очищенного газа и цилиндрическим корпусом образован кольцевой канал для отвода пыли, внесены изменения и дополнения, а именно:

- устройство для отвода очищенного воздуха выполнено с конусностью 8-12°;

- само устройство для отвода очищенного газа частично выполнено в виде профилированных жалюзи, суммарная площадь (Fж) которых относится к площади диаметрального сечения цилиндрической части корпуса (Fц), как (1,7-2,1):1;

- лопатки завихрителя имеют переменный по высоте профиль, выполненный с переменными по высоте величинами хорд и радиусами кривизны, отношение хорд периферийных сечений (bп) к хордам корневых сечений (bк), а также радиусов кривизны периферийных сечений (Rп) к радиусам корневых сечений (Rк) находятся в пределах 2,4-1,2, причем отношение угла выхода потока из завихрителя в корневом сечении (Lк°) к углу выхода потока из завихрителя на периферийном сечения (Lп°) находится в пределах 2,1-2,4;

- на выходе очищенного газа установлен лопаточный раскручиватель газового потока, снабженный втулкой для вывода очищенного газа, а профиль лопаток раскручивателя выполнен обратным профилю лопаток завихрителя;

- диаметр втулки обтекателя (dвx) и диаметра выходной втулки (dвых) раскручивателя на выходе очищенного газа относятся к диаметру цилиндрической части корпуса (Dц) в пределах - (0,3-0,4) и (0,2-0,3) соответственно.

На практике выбор типа и размера циклона производится на основании заданного расхода газов, физико-механических свойств пыли, требуемого коэффициента очистки, габаритов установки, эксплуатационной надежности и стоимости очистки.

Наиболее целесообразным считается метод обобщения и использования показателей, получаемых при испытании циклонов в промышленных условиях. При помощи этого метода по ряду циклонов различных типов были получены данные о фракционной степени улавливания для определенных скорости очищаемого газа и плотности, пыли, о коэффициенте гидравлического сопротивления и др. Для расчета или выбора циклонов необходимы следующие данные: объемный расход газов, подлежащих обеспыливанию в рабочих условиях, Q_p, м/с; плотность газов при рабочих условиях р_r, кг/м³; дисперсный состав пыли, задаваемый параметрами d_m, мкм, концентрация пыли в газах С_вх, г/м³; плотность частиц пыли р_ч, г/м³, требуемая степень очистки η, % и т.д.

На эффективность очистки и гидравлическое сопротивление инерционного очистителя газа наряду с его конструкцией существенную, а в некоторых случаях и решающую роль оказывают геометрические соотношения элементов конструкции и их геометрическая форма.

Решающее влияние на эффективность сепарации оказывает скорость потока на входе в циклон и работа закручивающего устройства, которые чаще всего выполняются в виде лопаточных закручивателей, но профиль лопаток не всегда обеспечивает оптимальное закручивание газового потока.

Величины конусности устройства для отвода очищенного газового потока выбрана исходя из того, что при конусности меньше 8° увеличиваются габариты устройства, а скорость газового потока уменьшается. При конусности более 12° скорость газового потока возрастает, а степень очистки падает.

Закон закрутки газопылевого потока выбирался исходя из следующих соображений. Практически наибольшее применение получили три закона (варианта) организации процесса закрутки, при которых силы, действующие на частицы пыли, отличаются.

Это, когда Cu·Ri=const. В этом случае с увеличением радиуса закрутки, сила, действующая на частицу уменьшается. Здесь Сu - скорость закручиваемого потока; Ri - текущий радиус сечения лопатки (промежуточный между корневым и периферийным).

Cu/Ri = const - закрутка по закону твердого тела. В этом случае сила, действующая на частицы пыли, является постоянной по радиусу от корня (места крепления нижнего основания лопатки) к периферии. Этот режим является наиболее оптимальным для розеточного завихрителя. Он и был реализован в заявляемом техническом решении.

При выборе режима закрутки из условия Cu/Ri действующая на частицы сила возрастает от корня к периферии, при этом возникает опасность обрыва газового потока от жалюзийного конуса.

Профиль лопатки образовывался с переменными по величине хордами и радиусами кривизны, которые были определены на основании экспериментальных исследований, т.к. было замечено, что при выполнении их с постоянными по величине хордами и радиусами кривизны, наблюдается унос частиц пыли.

Выполнение канала входа очищенного газа в устройство для отвода его в виде жалюзи является наиболее технологичной и выбранный профиль позволяет обеспечить оптимальное соотношение суммарной площади жалюзи по отношению к площади диаметрального сечения цилиндрической части корпуса, равному 1,7-2,1.

При меньшем соотношении увеличивается гидравлическое сопротивление жалюзи, а следовательно, эффективность очистки, а при большем - увеличивается длина конической части циклона, т.е. габариты устройства, а оптимальная конусность не выдерживается.

Соотношение углов закрутки газового потока на выходе из корневого сечения лопатки к углу закрутки газового потока на выходе из периферийного сечения лопатки должно находиться в пределах 2,1-2,4.

При нарушении заявляемого соотношения нарушается выбранный, оптимальный закон закрутки газового потока.

При отношении, большем 2,4, возникает опасность отрыва закрученного потока от жалюзийной решетки, а при отношении, меньшим 2,1, уменьшаются силы, действующие на частицы, вследствие чего они недостаточно отбрасываются к периферийной части корпуса и падает эффективность очистки.

Отношение диаметра втулки обтекателя к диаметру цилиндрической части корпуса выбрана в пределах 0,3-0,4, исходя из оптимальной начальной скорости газопылевого потока.

За оптимальную скорость потока была принята наиболее часто применяемая скорость на входе в инерционный очиститель - 8-10 м/с.

При большем отношении диаметров уменьшается расход газа (воздуха) через инерционный очиститель и увеличивается входное гидравлическое сопротивление.

При меньшем отношении увеличивается опасность отрыва закрученного потока от жалюзийного конуса.

Отношение диаметра выходной втулки раскручивателя к диаметру цилиндрической части корпуса, равное 0,2-0,3, выбрано исходя из того, что при большем, чем 0,3 - увеличивается скорость потока на выходе инерционного очистителя, а следовательно и качество очистки газа на следующей ступени, на входе в турбокомпрессор или газовую турбину.

При отношении указанных диаметров менее чем 0,2 конструктивно трудно выполнить крепление оснований лопаток к втулке раскручивателя.

Раскручиватель газового потока устанавливается для того, чтобы обеспечить осевое натекание очищенного газа к устанавливаемому за инерционным очистителем волокнистому (матерчатому) фильтру, эффективность работы которого падает при другом натекании газового потока.

Профиль лопаток раскручивателя выбирается таким, чтобы обеспечить осевое движение газа за раскручивателем на максимально возможной площади поперечного сечения. Реальный профиль лопаток определяется опытным путем.

На фиг.1 приведена конструкции инерционного очистителя газа.

На фиг.2 приведен профиль лопатки завихрителя.

На фиг.3 приведена развертка корневого сечения лопатки.

Ha фиг.4 - развертка периферийного сечения лопатки.

Инерционный очиститель газа состоит: из цилиндрического корпуса 1, лопастного завихрителя 2 с профилированными лопатками 3, которые крепятся на втулке обтекателе 4 входного газового потока, устройства (конус) для вывода очищенного газа 5 с жалюзийной решеткой 6, в нижней части цилиндрического корпуса 1 выполнены окна 7 для вывода пыли, розеточного раскручивателя 8 с выходной втулкой 9 и стяжное устройство 10.

На фиг.1, 2 показаны условными символами dвx, dвыx - соответственно диаметры входной и выходной втулок инерционного очистителя: Dц - диаметр цилиндрической части корпуса, а также другие обозначения.

На фиг.2-4 также показаны обозначения корневых и периферийных сечений, радиусы кривизны и углы выхода газового потока (bп, bк, Rп, Rк, Lп, Lк) соответственно.

Рассмотрим вариант конструкции инерционного очистителя (прямоточного циклона) и его работу на конкретном примере. Циклон состоит из следующих основных деталей: наружного цилиндрического корпуса 1, устройства для выхода очищенного газа, выполненного в виде конуса 5, причем часть его представляет жалюзийную решетку 6, а часть выходной конус. На входе циклона, по оси корпуса, установлен завихритель 2, снабженный обтекателем с втулкой 4, на которой крепятся профилированные лопатки 3. Вся эта конструкция крепится стяжкой 10. На выходе циклона установлено раскручивающее устройство, снабженное выходной втулкой 9, на которой крепятся профильные лопатки раскручивателя газового потока.

Наружный цилиндрический корпус 1 выполнен в виде полого стального цилиндра с наружным диаметром 253 мм и внутренним диаметром 250 мм. Длина корпуса – 1000 мм. Образующие инерционный очиститель детали собираются внутри наружного цилиндрического корпуса 1.

Устройство для выхода очищенного газа - конус 5, выполненный из листового проката, представляет собой усеченный полый конус с цилиндрическим центрирующим пояском по большому диаметру. Диаметр меньшей окружности - 193 мм, диаметр центрирующего пояска - 249 мм. Передняя часть конуса имеет вид жалюзийной решетки.

Конусная жалюзийная решетка 6 в свальцованном виде имеет форму полого усеченного конуса высотой 588 мм, наружный диаметр верхней окружности - 91 мм, окружности в основании конуса - 192 мм. На конусной поверхности в три яруса по высоте расположено 138 выштампованных вдоль образующей конуса жалюзийных щелей. Высота проходного канала - 3 мм. Все 138 щелей выполняются холодной штамповкой на специальном штампе, чем обеспечивается идентичность выпускаемых конусных решеток. Конусная жалюзийная решетка 6 надевается своей широкой частью на выходной конус. Высота заднего (выходного) конуса - 216 мм. Выходной конус приваривается к наружному цилиндру по центрирующему пояску. Внутрь конуса вваривается стяжное устройство 10.

Исходя из размеров конуса можно определить, что конусность его составляет около 9°.

На переднем цилиндрическом пояске жалюзийной решетки закрепляется розеточный завихритель 2 с обтекателем, который представляет собой полый цилиндр с наружным диаметром 96 мм, закрытый со стороны входа воздуха стенкой, имеющей форму, близкую шаровому сегменту. По наружному диаметру к втулке обтекателя 4 прилито восемь равноотстоящих лопаток 3, обеспечивающих закрутку потока. Наружный диаметр лопаток - 249,5 мм. Розетки изготавливаются прессованием из полиэтилена высокого давления.

Съемные детали - завихритель и жалюзийная решетка притягиваются к конусу фиксирующей гайкой со стопорной шайбой, наворачиваемыми на проходящий по оси циклона шток стяжного устройства 10.

На выходе конуса 5 закреплен раскручиватель 8, имеющий такое же количество лопаток - 8, как и завихритель. Лопатки крепятся на выходной втулке 9, выходной диаметр ее 60 мм.

Размеры, характеризующие профиль лопаток завихрителя, приведены на фиг.2-4 и выбраны следующими. В корневом сечении хорда (bк) и радиус кривизны (Rк) профильной лопатки равны 60 мм. Угол выхода газового потока в корневом сечении (Lк°) составляет 40°.

В периферийном сечении лопатка имеет хорду (bп) - 114 мм, а радиус кривизны (Rп) - 105 мм. Угол выхода воздушного потока из периферийной части (Lп°) составил ~18°.

Суммарная площадь всех каналов жалюзи (Fж) - 0,09 м², а площадь диаметрального сечения цилиндрической части корпуса (Fц) - 0,049 м².

Исходя из приведенных геометрических размеров заявляемые соотношения составят:

Суммарная площадь жалюзи к площади диаметрального сечения корпуса - Fж/Fц=0,09/0,049=1,84.

Отношение хорд периферийного сечения к хордам корневого сечения лопатки - bп/bк=114/60=1,9.

Радиусы кривизны профильного и корневого сечения лопаток -Rп/Rк=105/60=1,75.

Углы на выходе газового потока из корневого и профильного сечения лопаток - Lк°/Lп°=40/18=2,2.

Диаметры втулки завихрителя и втулки раскручивателя воздушного потока к диаметру корпуса - dвx/Dц=89,5/250=0,358; dвыx/Dц=60/250=0,24, соответственно.

Таким образом, можно убедиться, что все геометрические размеры циклона находятся в пределах заявленного диапазона.

Устройство работает следующим образом.

Под влиянием разрежения, создаваемого компрессором или вентилятором, перед которым установлен инерционный очиститель газа, атмосферный воздух вместе с содержащимися в нем аэрозольными частицами всасываются в циклон со скоростью 9 м/с, закручиваясь при этом входной розеткой. В результате закрутки аэрозольные частицы, содержащиеся в воздухе, отбрасываются к периферии инерционного очистителя, а очищенный воздух через отверстия в жалюзи внутреннего усеченного конуса, имеющего конусность, равную 9°, направляется к выходному сечению конуса, где установлен раскручиватель потока. Скорость потока на входе в раскручиватель составляет 24,3 м/с, а на выходе 9,5 м/с.

Конусная жалюзийная решетка препятствует попаданию в очищенный поток частиц пыли, рикошетирующих от лопаток закручивающего аппарата и цилиндрических стенок корпуса циклона. Отброшенные на периферию циклона аэрозольные частицы движутся вдоль наружной стенки корпуса в сторону выхода из инерционного очистителя и в смеси с отсасываемым из него воздухом через отверстие в наружном корпусе инерционного очистителя попадают в систему пылеотсоса. Расход воздуха в системе пылеотсоса составляет 10% номинального расхода через циклон.

Очищенный воздух через жалюзи попадает внутрь конической части инерционного уловителя и на выходе из него лопатками раскручивателя, имеющими профиль, противоположный профилю лопаток завихрителя, поток раскручивается и скорость его падает примерно до скорости входа в инерционный очиститель.

При работе приведенного инерционного очистителя воздуха были достигнуты следующие показатели. Эффективность очистки при номинальном расходе пыли с размером частиц менее 10 мкм - не менее 99%; (в прототипе 94%). Гидравлическое сопротивление инерционного очистителя газа (воздуха), в Па, составило при номинальных температурах 15°С и барометрическом давлении (давление входа воздуха в циклон) - 101,3 кПа и массовом расходе 0,60 кг/с - 570 Па (в прототипе 880 Па), а при большем расходе несколько увеличивается.

По сравнению с известными прямоточными циклонами, применяемыми для тех же целей, заявляемое устройство обладает рядом преимуществ, а именно:

- простотой конструкции и технологичностью изготовления;

- меньшими габаритными размерами, в заявляемом техническом решении - 1000 мм, а в прототипе 1300 мм;

- большей эффективностью очистки воздуха от частиц пыли менее 10 мкм - 99,3% по сравнению известными устройствами, у которых не более 96-98%;

- меньшим гидравлическим сопротивлением;

- хорошей совместимостью с последующим оборудованием (газовая турбина, турбокомпрессор и т.д.), т.к. скорость выходящего потока и осевая площадь потока являются оптимальными.

В настоящее время изготовлено несколько инерционных очистителей газа и проведены их испытания. Серийный выпуск предполагается осуществить в конце 2003 г.

Формула изобретения

1. Инерционный очиститель газа, содержащий цилиндрический корпус, обтекатель, устройство для отвода очищенного воздуха, выполненное в виде усеченного конуса, установленного коаксиально внутри цилиндрического корпуса с зазором, в цилиндрической части корпуса выше меньшего основания конуса жестко установлен завихритель с профилированными лопатками, крепящимися на втулке обтекателя, а между устройством для отвода очищенного газа и цилиндрическим корпусом образован кольцевой канал для отвода загрязнителя, отличающийся тем, что на выходе устройства для отвода очищенного газа дополнительно установлен лопаточный раскручиватель газового потока, снабженный втулкой для вывода очищенного газа, конусность устройства для отвода очищенного газа составляет 8-12° и оно частично выполнено в виде жалюзийной решетки, причем суммарная площадь жалюзи (F_ж) относится к площади диаметрального сечения цилиндрического корпуса (F_ц), как (1,7-2,1):1,0.

2. Инерционный очиститель газа по п.1, отличающийся тем, что лопатки завихрителя выполнены с переменными по высоте величинами хорд и радиусами кривизны профиля, отношение хорд периферийных сечений (bп) к хордам корневых сечений (bк), а также радиусов кривизны периферийных сечений (Rп) к радиусам корневых сечений (Rк) удовлетворяют величине 2,4-1,2, причем отношение геометрического угла выхода потока из завихрителя в корневом сечении (L_к°) к геометрическому углу выхода потока из завихрителя в периферийном сечении (L_п°) находится в пределах 2,1-2,4.

3. Инерционный очиститель газа по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что профиль лопаток раскручивателя газового потока выполнен обратным профилю лопаток завихрителя.

4. Инерционный очиститель газа по любому из пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что диаметры втулки обтекателя завихрителя (d_вх) и втулки раскручивателя на выходе очищенного газа (d_вых) относятся к диаметру цилиндрической части корпуса (D_ц), как 0,3-0,4 и 0,2-0,3 соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4