PL88061B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest cyklon osiowy oddzielajacy pyl lub czasteczki cieczy od gazu, zwlaszcza pyl od powietrza w podziemiach kopaln.

Znane sa cyklony oddzielajace pyl od gazu. W cyklonach tych zapalony gaz tloczony jest do czesci odpylajacej, w której zabudowany jest nieruchomo element zawirowujacy zapylony gaz, a wskutek wirowania zapylonego gazu na dlugosci tego elementu nastepuje wytracanie pylu z gazu. Elementem zawirowujacym jest slimak spiralny lub slimak tangensjonalny o znacznej dlugosci, celem uzyskania na jego dlugosci skutecznego wytracenia pylu.

Znany jest z patentu polskiego 76694 cyklon, w którym element zawirowujacy jest wprowadzony w ruch obrotowy. Element ten pelni podwójne zadanie: elementu przetlaczajacego zapylony gaz oraz elementu zawiro- wujacego struge zapylonego gazu.

Pomimo uzyskania zwiekszonej sprawnosci hydraulicznej i skutecznosci odpylania w kolejnych konstruk¬ cjach, wymienione wskazniki byly nadal niezadowalajace. Przeprowadzone badania znanych cyklonów wykaza¬ ly, ze glównymi przyczynami ich niskiej sprawnosci jest wzajemne mieszanie sie strug na skutek niezachowania równowagi promieniowej strug gazu przeplywajacych po powierzchniach cylindrycznych o róznych srednicach.

Z budowy wentylatorów znana jest metoda konstrukcji lopatek wirnika zapewniajacych zachowanie wa¬ runku równowagi promieniowej gazu oraz warunku stalego cisnienia calkowitego wzdluz wysokosci lopatki, czyli warunków, które gwarantuja optymalna sprawnosc hydrauliczna wentylatora.

Zastosowanie tej metody do konstrukcji lopatek slimaka lub lopatek wirnika o dlugosci wymaganej dla uzyskania wysokoskutecznego wytracania pylu jest prawie niemozliwe, gdyz lopatka ta bylaby bardzo zwichro¬ wana, a ponadto, na skutek znacznej dlugosci lopatki, wystepowaloby odrywanie sie strugi gazu od powierzchni tej lopatki, co prowadziloby do zwiekszenia strat hydraulicznych. Równiez istnieja straty hydrauliczne zwiazane z nie odzyskaniem energii wirujacej strugi gazu na wylocie z cyklonu.

W przypadku znanych cyklonów majacych element zawirowujacy bedacy w ruchu obrotowym, ze wzgledu na duzy wymiar osiowy wirnika, jaki jest wym^ny dla uzyskania wysokoskutecznego wytracania pylu z gazu, zachodzila koniecznosc specjalnego lozyskowania tego wirnika, które jak sie okazalo w praktyce, bylo dosc czesto awaryjne.2 88061 Celem wynalazku jest zwiekszenie sprawnosci hydraulicznej cyklonu osiowego i zwiekszenie skutecznosci odpylania przez wyeliminowanie zjawiska mieszania sie strug gazu przeplywajacych po powierzchniach cylin¬ drycznych o róznych srednicach.

Cel ten uzyskano w cyklonie osiowym wedlug wynalazku, którego czesc przeplywowa podzielono na szereg wienców lopatkowych, których zadaniem jest zawirowanie strugi zapylonego gazu, utrzymania tego zawi¬ rowania do chwili wytracenia pylu oraz wyprostowanie strugi oczyszczonego gazu, a którego zawirowujacy lopatkowy wieniec, zwany dalej kierownica wlotowa, odwirowujacy lopatkowy wieniec, zwany dalej kierownica wylotowa oraz szereg wienców lopatkowych odpylajacych, osadzonych pomiedzy kierownica i kierownica wylo¬ towa maja lopatki tak uksztaltowane, ze na calej swej dlugosci spelniaja zaleznosc l l=Si dla m*0 [I] sin2aj m 2m n i 1 vi2 • e^in^r=S2 dla m=0 [II] gdzie m — dowolnie zalozona liczba rzeczywista rj — biezacy promien cyklonu a{ - kat odchylenia strugi gazu od kierunku osiowego odpowiadajacy promieniowi biezacemu rj e — podstawa logarytmu naturalnego Si;S2 -liczby stale Takie uksztaltowanie lopatek cyklonu zapewnia zawirowanie strugi zapylonego gazu z kierunku a wlot (naj¬ czesciej ciwlot = 0) na wlocie do kierownicy wlotowej do kierunku aj na wylocie z tej kierownicy, natomiast za czescia odpylajaca cyklonu kierownica wylotowa zapewnia wyprostowanie strugi gazu z kierunku aj na wylocie do kierunku G^yylot = 0 na wylocie. Aby pyl zdazyl sie przemiescic na srednice zewnetrzna wzdluz dlugosci cyklonu pomiedzy kierownice wlotowa i wylotowa, zabudowano szereg wienców lopatkowych, dla których awlot = ai oraz awylot = ai a wiec równiez spelniajacych warunek I lub II. Warunek I lub II spelnia lopatka, której powierzchnia utworzona ze szkieletowych ma te wlasciwosc, ze styczna do szkieletowej na wlocie oraz styczna do szkieletowej na wylocie z lopatki tworzy z osia cyklonu kat a\ okreslony wzorem I lub II; inaczej mówiac, na powierzchni o wlasciwosci jak wyzej nie ma dwóch prostych przechodzacych przez os odpylacza i tworzacych z ta osia ten sam kat. Taka konstrukcja odpylacza pozwala na utrzymanie zawirowania na calej dlugosci cyklonu bez zjawiska mieszania sie strug przeplywajacych wzdluz powierzchni cylindrycznych o róznych promieniach oraz realne jest wykonanie takiej lopatki.

Cyklon osiowy wedlug wynalazku przedstawiony jest w przykladzie wykonania na zalaczonych rysun¬ kach, na których fig. 1 przedstawia osiowy przekrój cyklonu, fig. 2 przekrój wzdluz powierzclini cylindrycznej cyklonu z nieruchoma kierownica wlotowa wedlug linii A-A zaznaczonej na fig. 1, fig. 3 przekrój cyklonu z wirnikiem wlotowym jednowiencowym, a fig. 4 przekrój cyklonu z wirnikiem wlotowym dwuwiencowym.

W pierscieniowej prowadnicy 1 strugi zapylonego gazu zbudowanej z zewnetrznego cylindra 2 oraz wewne¬ trznego cylindra 3 zabudowane sa wience lopatek, przy czym kierownica 4 wlotowych lopatek zawirowujacych oraz kierownica 5 wylotowych lopatek odwirowujacych, maja lopatki tak uksztaltowane, ze spelniaja warunek I lub II a wiec na powierzchni utworzonej ze szkieletowych lopatki nie moga lezec dwie proste tworzace taki sam kat z powierzchnia cylindra, którego os pokrywa sie z osia odpylacza. Pomiedzy kierownicami 4 i 5 osadzony jest szereg wienców 6 lopatek, których zadaniem jest utrzymanie zawirowania. Lopatki wienca 6 sa tak skonstruo¬ wane, ze równiez spelniaja zaleznosc I lub II a kat wlotowy awi0t = a[ lopatek wienca nastepnego jest równy katowi wylotowemu aWyi0t = a\ wienca poprzedniego, przy czym korzystnym jest aby na calej dlugosci odpyla¬ nia, a wiec na calej dlugosci zajmowanej przez wience 6 lopatki tych wienców mialy stale katy wlotowe i wylotowe. Zewnetrzny cylinder 2 u wylotu z zespolu wienców 6 przechodzi w stozek 7 rozszerzajacy sie, zakonczony pierscieniowa zbiorcza komora 8 pylu, wewnatrz której wspólsrodkowo osadzony jest cylindryczny czlon 9 stanowiacy dalszy ciag pierscieniowej prowadnicy 1, przy czym wewnetrzny cylinder 3 za kierownica 5 wylotowa przechodzi w stozek zbiezny.Dla zwiekszenia skutecznosci odpylania korzystnym moze byc zwieksze¬ nie ilosci wylotowych stopni. W takim przypadku cylindryczny czlon 9 zakonczony jest stozkiem rozszerzajacym sie zakonczonym pierscieniowa zbiorcza komora 8 pylu jak w poprzednim czlonie, przy czym wydluza sie88061 3 wtedy czesc odpylajaca to jest ilosc wienców 6. Kazda zbiorcza komora 8 pylu zaopatrzona jest w króciec 10 do odprowadzania pylu na zewnatrz. Tak wiec tloczone przez odpylacz zapylone powietrze zostaje zawirowane przez kierownice 4 i zawirowanie to utrzymywane jest na calej dlugosci czesci odpylajacej przez lopatki wien¬ ców 6, a w tym czasie czastki pylu przemieszczaja sie promieniowo w kierunku zewnetrznego cylindra 2 i osiowo w kierunku zbiorczej komory 8 pylu, zas w kierownicy 5 oczyszczone powietize zostaje odwirowane tak, ze przyjmuje osiowy kierunek u wylotu.

Przedstawiony odpylacz wymaga stosowania dodatkowego wentylatora nadajacego zapylonemu powietrzu ruch osiowy. Mozna wyeliminowac koniecznosc stosowania wentylatora przez zastapienie kierownicy 4 lopatek zawirowujacych wirnikiem 11 wentylatorowym o lopatkach skonstruowanych w sposób znany z teorii wentyla¬ torów osiowych, pizy zachowaniu warunku awj0t = 0 oraz aby odchylenie aj strugi od osi odpylacza na wylocie z lopatki zmienialo sie wzdluz promienia wedlug zaleznosci I lub II. Ze wzlgedu na skutecznosc odpylania korzystnym byloby aby kat a\ wylotowy z wirnika byl duzy. Praktycznie prowadzi to jednak do nadmiernego zwichrowania lopatki wirnika i jest trudne technologicznie oraz prowadzi do zwiekszenia strat przeplywowych.

W tym celu nalezy wirnik 11 zaopatrzyc w dwa wience 12 i 13 lopatek spelniajacych zaleznosc aw]0t = 0 dla pierwszego wienca 12 aawyi0t drugiego wienca 13 wzdluz promienia winien spelniac zaleznosc I lub II nato¬ miast kierunek strugi na wylocie z pierwszego wienca 12 powinien byc równy kierunkowi wlotu wienca 13.

Uzyskac mozna wtedy silne zawirowanie zapylonego powietrza a tym samym duza skutecznosc odpylania przy stosunkowo prostej konstrukcji lopatek wirnika pod wzgledem technologicznym. Ponadto w odpylaczu kazda zbiorcza komore 8 polaczono przewodem 14 z czescia ssawna odpylacza. Korzystnym jest równiez zraszanie zapylonego powietrza woda, przy czym w przypadku stosowania kierownicy zawirowujacej, korzystnym jest umiescic dysze przed kierownica wlotowa, a gdy elementem wlotowym jest wirnik, korzystnym jest zraszac za pomoca dysz zamocowanych na wirniku.

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Cyklon osiowy oddzielajacy pyl lub czastki cieczy od gazu, zwlaszcza pyl od powietrza w podziemiach kopaln, skladajacy sie z szeregu wienców lopatkowych, których zadaniem jest zawirowanie strugi zapylonego gazu, utrzymywanie tego zawirowania do chwili wytracenia pylu oraz wyprostowanie strugi oczyszczonego gazu i przemieszczenia wytraconego pylu w kierunku pierscieniowej komory zbiorczej skad odprowadzony jest do zbiorników zewnetrznych, znamienny tym, ze ma zawirowujaca lopatkowa kierownice (4) oraz od¬ wirowujaca lopatkowa kierownice (5) a pomiedzy nimi szereg lopatkowych wienców (6) odpylajacych, przy czym lopatki kierownic (4, 5 i 6) sa tak uksztaltowane, ze spelniaja zaleznosc = Si dla m=c0 r2 . esin2ai = S2 dla m = 0 gdzie m — dowolnie zalozona liczba rzeczywista q — promien biezacy cyklonu oj — kat odchylenia strugi gazu od kierunku osiowego odpowiadajacy promieniowi rj e — podstawa logarytmu naturalnego Si;S2 —liczby stale a wiec na powierzchni utworzonej ze szkieletowych lopatki nie moga lezec dwie proste tworzace taki sam kat z powierzchnia cylindra, którego os pokrywa sie z osia odpylacza, przy czym kat wlotowy aw]Qt lopatek nastepne¬ go wienca (6) jest równy katowi a WylQt = aj wylotowemu poprzedniej lopatki wienca (6) czesci odpylajacej a korzystnym jest aby przy zachowaniu tego samego promienia biezacego rj na calej dlugosci czesci odpylajacej, tj. na calej dlugosci wienców (6) lopatki tych wienców mialy staly kat wlotowy i wylotowy, a ponadto zbiorcze komory (8) pylu polaczone sa przewodem (14) z czescia ssawna odpylacza.

2. Cyklon wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wlotowa kierownica (4) ma ksztalt co najmniej jednowiencowego obrotowego wirnika (11) wentylatora, przy czym kat aw]0t = 0, zas odchylenie strugi od osi odpylacza na wylocie z lopatki wirnika (11) wynosiaj i zmienia sie wzdluz promienia wedlug zaleznosci 1 1 sin2 _ aj rj2m 1 m4 88061 1 1 sin aj m _ o rfm ! dla m#0 r.2 . esin2ai = S2 dla m = 0 Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl