Устройство центробежное для очистки газов от пыли и капель жидкостей



Устройство центробежное для очистки газов от пыли и капель жидкостей
Устройство центробежное для очистки газов от пыли и капель жидкостей
Устройство центробежное для очистки газов от пыли и капель жидкостей
Устройство центробежное для очистки газов от пыли и капель жидкостей

 


Владельцы патента RU 2534090:

Общество с ограниченной ответственностью "ИннЭко-ЮУрГУ" (ООО "ИннЭко-ЮУрГУ") (RU)

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для очистки воздуха и газов от частиц пыли и капель жидкости, а именно к ротационным устройствам для очистки воздуха и газов от частиц пыли и капель жидкости. Устройство содержит создающий движение газа вентилятор, фланец, разделяющий между собой области грязного и очищенного газа, в котором выполнено отверстие для прохода газа, в которое установлен пустотелый ротор с возможностью свободного вращения и с уплотнением во фланце. Торец и стенки ротора, установленные в области очищенного газа, имеют одно или более отверстие для прохода газа, другой торец ротора в области грязного газа имеет дно, препятствующее проходу газа. В стенках ротора выполнены протяженные щели или отверстия, расположенные радиально к оси вращения ротора и имеющие криволинейную или зигзагообразную форму в радиальном направлении. Ротор установлен во фланец в газовом подшипнике, выполняющем одновременно функцию уплотнения между областями грязного и очищенного газа. В качестве уплотнения используется создание повышенного давления в подшипнике. Техническим результатом изобретения является снижение удельного расхода энергии на очистку воздуха и повышение эффективности пылеулавливания, упрощение конструкции. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для очистки воздуха и газов от частиц пыли и капель жидкости, а именно к ротационным устройствам для очистки воздуха и газов от частиц пыли и капель жидкости.

Известна конструкция пылеуловителя (патент RU 2122462 «Поперечно-поточный ротационный пылеуловитель», МПК B01D 45/14, опубл. 27.11.1998), содержащая вращающийся ротор, выполненный в виде рабочего колеса поперечно-поточного вентилятора, корпус, входной и выходной патрубки, пылесборник.

Недостатком указанной конструкции является невысокая степень очистки газов. Полости пылеуловителя для удаляемой из газа пыли сообщаются с магистралью очищенного газа, и летучие фракции пыли попадают в очищенный газ.

Также известна конструкция пылеуловителя (патент US 1420665 «Центробежный сепаратор», МПК A47L 5/24; A47L 9/16, опубл. 27.06.1922), выбранная в качестве прототипа и содержащая центробежный сепаратор, имеющий общие с заявляемой конструкцией признаки, а именно разделительный элемент со сквозными проемами для прохода через них очищенной среды (газа или жидкости).

Данная конструкция имеет недостаток: для того чтобы обеспечить необходимую степень разделения газа и пыли, сепаратор должен вращаться с большой угловой скоростью (более 10000 об/мин), что требует повышенного качества применяемых в конструкции материалов, технологий изготовления и увеличенного удельного расхода энергии на очистку среды.

Технической задачей заявляемого технического решения является снижение удельного расхода энергии на очистку воздуха и повышение эффективности пылеулавливания, упрощение конструкции.

Поставленная задача решена с помощью предлагаемого устройства центробежного для очистки газов от пыли и капель жидкостей, содержащего вентилятор или иной механизм, создающий поток газа, фланец, разделяющий между собой области грязного и очищенного газа, в котором выполнено отверстие для прохода газа. В отверстие установлен пустотелый ротор с уплотнением и с возможностью свободного вращения. Торец и стенки ротора, установленные в области очищенного газа, имеют одно или более отверстие для прохода газа, а другой его торец в области грязного газа имеет дно, препятствующее проходу газа.

Согласно изобретению в стенках ротора выполнены протяженные щели или отверстия, расположенные радиально к оси вращения ротора.

Поставленная задача достигается также тем, что щели или отверстия имеют криволинейную или зигзагообразную форму в радиальном направлении.

Также задача достигается тем, что ротор может быть установлен во фланец в газовом подшипнике, выполняющем одновременно функцию уплотнения между областями грязного и очищенного газа.

Наличие вентилятора в устройстве позволяет обеспечить движение газа из области грязного газа в область очищенного газа.

Сущность изобретения поясняется следующим. В области грязного газа А создается избыточное давление относительно области очищенного газа Б. Грязный газ под действием перепада давления двигается внутрь ротора через щели, выполненные в стенках ротора. Движение газа создает скоростной напор, действующий на частицы пыли и капли жидкости. Под влиянием скоростного напора газа на частицы пыли действует сила:

Ra = CRa ρ V2/2 S , (1)

где Ra - полная аэродинамическая сила, Н;

CRa - безразмерный коэффициент полной аэродинамической силы;

ρV2/2 - скоростной напор, Па;

S - характерная площадь обтекаемого тела, м2;

ρ - плотность воздуха, кг/м3;

V - скорость потока, м/с.

Полная аэродинамическая сила прямо пропорциональна кинетической энергии потока, которая при обтекании тела трансформируется в энергию трения в пограничном слое и в потенциальную энергию давления. Этот фактор учитывается в формуле величиной ρV2/2. Влияние размеров обтекаемого тела учитывается характерной площадью S, причем в качестве характерной площади принималась наибольшая площадь сечения частиц пыли. Безразмерный коэффициент полной аэродинамической силы CRa определяется опытным путем в процессе аэродинамических экспериментов или теоретическими расчетами.

Одновременно пыль и капли жидкости, попадающие в щель, раскручиваются вместе с ротором. На двигающиеся по кругу частицы пыли и капли жидкости в щели действует центробежная сила. Параметры и расположение щелей (длина, ширина, высота, форма канала) выбираются такими, чтобы на определенном расстоянии от входа в щель центробежная сила, действующая на загрязнения, становилась больше силы от скоростного напора газа.

Для материальной точки центробежная сила выражается формулой:

F = m r ω 2   (2)

где:

F - центробежная сила, приложенная к телу,

m - масса тела,

ω - угловая скорость вращения,

r - радиус.

Центробежная сила, действующая на частицы пыли в щели ротора при скорости его вращения 3000 об/мин и диаметре 300 мм, на три порядка (в тысячу раз) превосходит силу, возникающую от скоростного напора, рассчитанную для средних значений скоростей очищаемого газа.

При этом центробежная сила, действующая на молекулы газа, в десятки или сотни раз меньше, чем сила, действующая на частицы пыли и капли жидкости, из-за их разной плотности. Поэтому частицы с большей плотностью преодолевают скоростной напор газа, вылетают за пределы ротора и падают вниз. А очищенная среда,, перемещаемая вентилятором, проходит через внутреннюю полость ротора и выходит через открытый торец ротора в область очищенного газа (на фиг.1 - вверх).

Существует широкий диапазон: перепадов давлений между наружной и внутренней частями ротора, геометрических размеров отверстий в стенках ротора, таких, что газ из-за меньшей плотности пойдет внутрь ротора и далее через открытый торец ротора в область очищенного газа Б, а пыль и капли жидкости под действием центробежной силы будут выброшены из отверстия (щели) наружу в область А. Например: плотность воздуха 1.29 кг/куб.м, а насыпная плотность легкой графитовой пыли 80 кг/куб.м. 80/1.29=62 раза. Плотность воды 1000 кг/куб.м, что в 775 раз больше плотности воздуха. Во столько же раз центробежная сила, действующая на пыль и капли воды, будет больше, чем действующая на воздух.

Основное преимущество предлагаемой конструкции состоит в том, что даже при относительно невысоких оборотах ротора (3000 об/мин) и перепадах давлений, реально создаваемых существующими промышленными вентиляторами, можно подобрать геометрические параметры щелей, обеспечивающие проход во внутреннюю полость ротора только очищенного газа или газа, содержащего пыль определенного дисперсного состава и плотности.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, где на фиг.1, 2, 3, 4 представлена схема устройства.

Центробежный фильтр состоит из: вентилятора 3 или иного механизма, создающего поток газа из объема А в объем Б, фланца 2, разделяющего между собой области грязного и очищенного газа. Во фланце 2 установлен ротор 1 (например, с подшипником 4 или с газовым подшипником 5) с возможностью вращения относительно фланца 2. Между ротором 1 и фланцем 2 выполнено уплотнение 6, препятствующее проходу газа. Пустотелый ротор 1 имеет форму тела вращения. Один из торцов ротора имеет дно 7, препятствующее входу и выходу газа. Второй торец 8 ротора 1 имеет отверстия (отверстие 9) для выхода газа. В стенках 10 ротора 1 выполнены отверстия 11 (щелевидной, круглой или иной формы) для входа газа во внутреннюю полость ротора 1, стенки которых располагаются примерно радиально к оси вращения ротора.

1. Устройство центробежное для очистки газов от пыли и капель жидкостей, содержащее создающий движение газа вентилятор, фланец, разделяющий между собой области грязного и очищенного газа, в котором выполнено отверстие для прохода газа, в которое установлен пустотелый ротор с возможностью свободного вращения и с уплотнением во фланце, торец и стенки ротора, установленные в области очищенного газа, имеют одно или более отверстие для прохода газа, другой торец ротора в области грязного газа имеет дно, препятствующее проходу газа, отличающееся тем, что в стенках ротора выполнены протяженные щели или отверстия, расположенные радиально к оси вращения ротора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что щели или отверстия имеют криволинейную или зигзагообразную форму в радиальном направлении.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ротор установлен во фланец в подшипнике.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве уплотнения используется создание повышенного давления в подшипнике.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ротор установлен во фланец в газовом подшипнике, выполняющем одновременно функцию уплотнения между областями грязного и очищенного газа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сепаратору и, более конкретно, к центробежному сепаратору, предназначенному для очистки газообразной текучей среды. Сепаратор (2') содержит кожух (4'), образующий внутреннее пространство, и роторный узел (78', 84', 86') для придания вращательного движения смеси разделяемых веществ.

Группа изобретений относится к центробежному компрессору и, в частности, к каплеуловителям для удаления жидкости из компрессора, а также к способу повышения эффективности работы центробежного компрессора в газотурбинных двигателях.

Изобретение относится к способу сборки газоочистного сепаратора и сепаратору и, более конкретно, к центробежному сепаратору, предназначенному для очистки газообразной текучей среды.

Изобретение предназначено для отделения древесных волокон от потока пара. Сепаратор включает корпус, включающий первую камеру, определяющую изогнутую траекторию потока пара, проходящего через сепаратор, и вторую камеру, причем первая камера прилегает ко второй камере и камеры разделены разделительной стенкой; ротор в сборе, расположенный в первой камере, которая включает внешнюю радиальную зону, которая продолжается радиально между ротором в сборе и внутренней поверхностью первой камеры; входной порт потока в первую камеру и выходной порт волокон из первой камеры, причем входной и выходной порты выровнены по отношению к внешней зоне первой камеры, при этом отверстие прохода для пара в первой цилиндрической камере находится радиально внутри от наружной радиальной зоны, ротор в сборе включает лопатки ротора, ширина которых проходит по существу по всей ширине первой камеры, так что по существу нет пустот между боковыми краями лопаток и соответствующей боковой стенкой первой камеры для предотвращения накопления волокон на боковой стенке и краях лопаток.

Изобретение относится к сепаратору, в частности к центробежному сепаратору, предназначенному для очистки газообразной текучей среды. Центробежный сепаратор (2') включает кожух (4') и роторный узел (78', 84', 86').

Изобретение относится к сепаратору и, более конкретно, но не исключительно, к центробежному сепаратору, предназначенному для очистки газообразной текучей среды. Центробежный сепаратор содержит кожух, образующий внутреннее пространство, и роторный узел для придания вращательного движения смеси разделяемых веществ.

Сепаратор // 2477647

Изобретение относится к центробежному сепаратору, предназначенному для очистки газа, содержащего жидкие примеси. .

Изобретение относится к очистке газа, содержащего жидкие примеси. .

Настоящее изобретение относится к устройству для очистки картерного газа из двигателя внутреннего сгорания. Устройство для очистки картерного газа из двигателя внутреннего сгорания содержит центробежный ротор, расположенный с возможностью вращения вокруг оси вращения и приспособленный для очистки картерного газа в разделительной камере. При этом центробежный ротор содержит приводной вал, проходящий в приводной камере устройства, в котором турбина соединена с приводным валом и сопло расположено с возможностью принимать жидкость под давлением из двигателя внутреннего сгорания и направлять жидкость под давлением в струе из отверстия сопла на турбину для вращения центробежного ротора. При этом устройство содержит переходный элемент, позволяющий установку устройства на двигателе внутреннего сгорания. Переходный элемент содержит опорную поверхность, примыкающую к соответствующей опорной поверхности двигателя внутреннего сгорания. При этом опорная поверхность переходного элемента содержит отверстие для приводной жидкости, выполненное с возможностью принимать сжатую жидкость из отверстия подачи в опорной поверхности двигателя внутреннего сгорания. Переходный элемент содержит канал для приводной жидкости, соединяющий отверстие для приводной жидкости с соплом. Сопло образовано за одно целое с переходным элементом с сопловым каналом, имеющим коническую форму, которая сходится в направлении потока к отверстию сопла, при этом отверстие сопла расположено на расстоянии 0,5 ÷ 5 мм от турбины. Техническим результатом является повышение эффективности очистки картерного газа. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх