RU158010U1 - Фильтр для очистки воздуха - Google Patents

Abstract

Фильтр для очистки воздуха, содержащий корпус с коническим днищем, выполненным с отверстием в нижней части, штуцер вывода очищенного воздуха, обтянутый проволочной сеткой и имеющий коническую насадку с канавками по внешней поверхности, штуцер ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие в отверстии днище, и отражательную перегородку, подпружиненную со стороны штуцера вывода очищенного воздуха установленными на направляющих стержнях пружинами, корпус дозвуковых сопел выполнен из биметалла и снабжен кольцевой канавкой, размещенной на внутренней поверхности со стороны металлических сеток и соединенной с криволинейными канавками, имеющими профиль в виде ласточкина хвоста, причем отражательная перегородка выполнена пористой со стороны ввода от очищаемого воздуха в виде суживающихся сопел и сплошной со стороны вывода очищенного воздуха, отличающийся тем, что внутренняя поверхность отверстия днища, в котором расположен конденсатоотводчик, выполнена с покрытием наноматериалом в виде стеклообразной пленки.

Description

Полезная модель относится к очистке сжатого воздуха, особенно от туманов в разных отраслях народного хозяйства, преимущественно на крупных компрессорных станциях со значительным суточным расходам сжатого воздуха.

Известен фильтр для отчистки воздуха (см. патент РФ №2367503, МПК B01D 45/24, 2006), содержащий корпус с коническим днищем, выполненным с отверстием в нижней части, штуцер вывода очищенного воздуха, обтянутый проволочной сеткой и имеющий коническую насадку с канавками по внешней поверхности, штуцер ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие в отверстии днище, и отражательную перегородку, подпружиненную со стороны штуцера вывода очищенного воздуха установленными на направляющих стержнях пружинами, корпус дозвуковых сопел выполнен из биметалла и снабжен кольцевой канавкой, размещенной на внутренней поверхности со стороны металлических сеток и соединенной с криволинейными канавками, имеющими профиль в виде ласточкина хвоста, при этом канавки на внешней поверхности конической насадки штуцера вывода очищенного воздуха выполнены с кривизной направляющих, направленной по движению часовой стрелки, при этом отражательная перегородка выполнена пористой со стороны ввода очищаемого воздуха в виде суживающихся сопел и сплошной со стороны вывода очищенного воздуха.

Недостатком является энергоемкость производства сжатого воздуха в изменяющихся погодно-климатических условиях, и обусловленная повышением температуры атмосферного воздуха и, соответственно, уменьшением его плотности, что требует массовой производительности потребителям сжатого воздуха.

Известен фильтр для отчистки воздуха (см. патент РФ на полезную модель №138469 МПК B01D 46/00, B01D 45/08. Опубл. 20.01.2014 Бюл. №8) содержащий корпус с коническим днищем, выполненным с отверстием в нижней части, штуцер вывода очищенного воздуха, обтянутый проволочной сеткой и имеющий коническую насадку с канавками по внешней поверхности, штуцер ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие в отверстии днище, и отражательную перегородку, подпружиненную со стороны штуцера вывода очищенного воздуха установленными на направляющих стержнях пружинами, корпус дозвуковых сопел выполнен из биметалла и снабжен кольцевой канавкой, размещенной на внутренней поверхности со стороны металлических сеток и соединенной с криволинейными канавками, имеющими профиль в виде ласточкина хвоста, причем отражательная перегородка выполнена пористой со стороны ввода от очищаемого воздуха в виде суживающихся сопел и сплошной со стороны вывода очищенного воздуха.

Недостатком является снижение надежности работы фильтра, для очистки воздуха при длительной эксплуатации с удалением конденсата из конического днища из-за заедания перемещения конденсатоотводчика в следствии ржавчины на внутренней поверхности отверстия днища под воздействием коррозии накипающих воздушно-паровых пузырьков, которые постоянно находятся в жидкости, накапливаемой в корпусе.

Технической задачей предполагаемой полезной модели является обеспечение нормированного режима удаления жидкости из корпуса при длительной эксплуатации фильтра за счет устранения коррозии в следствии налипании на внутреннюю поверхность отверстия в коническом днище воздушно-паровых пузырьков путем выполнения нанесения на нее наноматериала в виде стеклообразной пленки.

Технический результат достигается тем, что фильтр для очистки воздуха, содержит корпус с коническим днищем, выполненным с отверстием в нижней части, штуцер вывода очищенного воздуха, обтянутый проволочной сеткой и имеющий коническую насадку с канавками по внешней поверхности, штуцер ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие в отверстии днище, и отражательную перегородку, подпружиненную со стороны штуцера вывода очищенного воздуха установленными на направляющих стержнях пружинами, корпус дозвуковых сопел выполнен из биметалла и снабжен кольцевой канавкой, размещенной на внутренней поверхности со стороны металлических сеток и соединенной с криволинейными канавками, имеющими профиль в виде ласточкина хвоста, причем отражательная перегородка выполнена пористой со стороны ввода от очищаемого воздуха в виде суживающихся сопел и сплошной со стороны вывода очищенного воздуха, при этом внутренняя поверхность днища, в котором расположен конденсатоотводчик выполнена с покрытием наноматериалом в виде стеклообразной пленки.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема фильтра для очистки воздуха, на фиг. 2 - профиль криволинейных канавок в виде ласточкина хвоста, на фиг. 3 - внешняя поверхность конической насадки с радиальными канавками, кривизна направляющей которых направлена по ходу часовой стрелки, на фиг. 4 - внутренняя поверхность конического днища с винтовыми канавками, кривизна направляющей которых направлена против хода часовой стрелки, на фиг. 5 - разрез отражательной перегородки пористой с одной стороны и сплошной с другой, на фиг. 6 - отверстия в коническом днище с покрытием на внутренней поверхности из наноматериала в виде стеклообразной пленки.

Фильтр для очистки воздуха состоит из корпуса 1 с коническим днищем 2, выполненным с отверстием в нижней части, штуцера вывода очищенного воздуха 3, обтянутого проволочной сеткой 4 и имеющего коническую насадку 15 радиальными канавками на внешней поверхности, штуцеров ввода очищаемого воздуха в виде суживающихся дозвуковых сопел 5 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, полости 12, заключенной между выходным сечением суживающегося дозвукового сопла 5 и отражательной перегородкой 9, при этом на внутренней поверхности суживающихся дозвуковых сопел 5 выполнена кольцевая канавка 13 для удаления загрязнений 14 расположенная за металлической сеткой 7 и соединенная с криволинейными канавками 6. На внешней поверхности конической насадки 15 штуцера вывода очищенного воздуха 3 выполнены радиальные канавки 16, кривизна направляющей которых направлена по ходу часовой стрелки, и на внутренней поверхности 17 конического днища 2 выполнены винтовые канавки 18, кривизна направляющей которых направленна против хода часовой стрелки, отражательная перегородка 9 со стороны поверхности 19 имеет поры 20, а со стороны поверхности 21 выполнена сплошной. Корпус суживающихся дозвуковых сопел 5 выполнен из биметалла. Причем первый материал биметалла со стороны движущегося потока воздуха - алюминий с коэффициентом теплопроводности 204 Вт/(м. гр), превышающий в 2,0-2,5 раза второй материал биметалла - латунь (см., например, стр. 312 Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача М.: 1980 - 369 с., ил.) с коэффициентом теплопроводности 85 Вт/(м. гр).

Внутренняя поверхность 22 отверстия 23 конического днища 2, в котором расположен конденсатоотводчик 8 выполнена с покрытием наноматериалом 24 в виде стеклообразной пленки 25 из оксида тантола, получено ионно-плазменным методом.

Фильтр работает следующим образом. При наличии определенного объема жидкости в коническом днище 2 корпуса 1 конденсатоотводчик 8 подымается и жидкость перемещается в отверстие 23 для удаления в окружающую среду. Перемещающийся поток жидкости насыщен воздушно - паровыми пузырьками, которые контактируя с внутренней поверхностью 22 отверстия 23 налипают на нее, окисляют материал т.е. наблюдается коррозийное разрушение конического днища 2. Образуются при этом ржавчина и окалина препятствует перемещению конденсатоотводчика 8 в отверстии 23 и как следствие он заедает фиксируя не полностью открытое положение с частичным удалением жидкости и всасываемого воздуха через отверстие 23. В результате ухудшается надежность работ фильтра для очистки воздуха в целом, а дополнительное движение воздуха через неплотно (за счет ржавчины) закрытое отверстие 23 приводит к дополнительному окислению внутренней поверхности 22, т.е. осуществляется интенсификация коррозийного разрушения.

После выполнения нанесения наноматериала 24 в виде стеклообразной пленки 25 на внутреннюю поверхность 22, воздушно-паровые пузырьки не налипают на нее, а скользят вместе с потоком удаляемой жидкости в окружающую среду (см., Литвинов В.А., Саврук Е.М. Наноразмерные пленки оксида тантола полученные нано-плазменным методом // Сборник трудов региональной научно-практической конференции «Современные проблемы и достижения аграрной науки животноводстве, растениеводстве и экономике» Томск: ТЕХИМГАУ - Вып. 12-200 - с. 299-301). Следовательно, практически устраняется коррозийное разрушение материала отверстия 23 и конденсатоотводчик 8 работает в нормированном режиме, когда по мере накопления жидкости в коническом днище 2 до заданного уровня конденсатоотводчик 8 открывает отверстие 23, сбрасывая часть жидкости в окружающую среду, без допуска воздуха, находящегося в корпусе 1 к внутренней поверхности 22. В результате нанесения наноматериала 24 на внутреннюю поверхность 22 не только коррозийное разрушение отверстия 28, обеспечивая надежную работу конденсатоотводчика 8, но и не допускает утечку очищаемого в фильтре воздуха через отверстие 22, при заедании конденсатоотводчика 8. А это в конечном итоге определяет эффективность работы фильтра для очистки воздуха.

По мере поступления атмосферного воздуха в полость 12 корпуса 1 фильтра капельная влага, находящаяся в потоке, ударяется об отражательную перегородку 9 и заполняет поры 20, накапливаясь в них т.к. поверхность 21 выполнена сплошной. Кинетическая энергия удара потока воздуха и каплеобразной влаги приводит к выделению теплоты, обеспечивающей постепенное (растянутое во времени) испарение влаги, что способствует снижению температуры атмосферного воздуха, контактирующего с отражательной перегородкой 9 (см. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: Высш. школа, 1980. 469 с). Температура атмосферного воздуха снижается на 3-5°C, что приводит к увеличению плотности воздуха и обеспечивает подачу нормированного массового количества атмосферного воздуха в компрессор без дополнительных энергозатрат на привод компрессора в связи с возрастанием температуры окружающей среды (особенно в летний период).

По мере накопления в коническом днище 2 каплеобразной жидкости поверхность ее зеркала увеличивается с образованием выталкивающей силы на конденсатоотводчик 8. Очищаемый атмосферный всасываемый воздух, огибая отражательную перегородку 9, проходит над поверхностью конденсата, накапливаемого в коническом днище 2, далее перемещается по радиальным канавкам 16, находящимся на внешней поверхности штуцера вывода очищаемого воздуха 3, и, проходя через проволочную сетку 4, поступает очищенным в компрессор (не показано).

На внешней поверхности конической насадки 15 штуцера вывода очищенного воздуха 3 выполнены радиальные канавки 16, кривизна направляющей которых направлена по ходу часовой стрелки, а на внутренней поверхности 17 конического днища 2 выполнены винтовые канавки 18, кривизна направляющих которых направлена против хода часовой стрелки. В этом случае при накоплении конденсата в коническом днище 2 до уровня открытия конденсатоотводчиком 8 отверстия в нижней части наблюдается перемещение жидкости, контактирующей с внешней поверхностью крнической насадки 15 штуцера вывода очищенного воздуха 3, и она, перемещаясь по винтовым канавкам, закручивается, образуя уже на выходе из кольцевой щели и далее, выходя из отверстия, открытого конденсатоотводчиком 8 в коническом днище 2, воронку с повышенной скоростью истечения, что ускоряет время полного открытия отверстия в коническом днище 2. Выполнение радиальных канавок 16 на внешней поверхности конической насадки 15 штуцера вывода очищаемого воздуха 3 конического днища 2 приводит к вращению потока жидкости в процессе истечения по ходу часовой стрелки. Кроме того, очищаемый атмосферный всасываемый воздух, перемещаясь по ходу часовой стрелки, образует на поверхности зеркала конденсата конического днища 2 микроворонку, вращающуюся в том же направлении. В результате на поверхности жидкости образуются встречно движущиеся микрозавихрения, которые, сталкиваясь, приводят к микровзрывам, воздействующим на поверхность сконденсировавшейся жидкости в коническом днище 2. Дополнительное воздействие на поверхность сконденсировавшейся жидкости практически устраняет инерционность конденсатоотводчика 8 в процессе закрытия отверстия в коническом днище 2 при окончании сброса конденсата в окружающую среду из корпуса 1 фильтра (см., например, Меркулов П.И. Вихревой эффект и его применение в промышленности. Куйбышев, 1996. 363 с).

В результате удаления избытка сконденсировавшейся жидкости из конического днища 2 через отверстие в нижней части осуществляется без дополнительного расхода атмосферного воздуха, который после соответствующей обработки в качестве всасываемого в полном объеме в режиме резонансного наддува поступает через штуцер вывода очищенного воздуха 3 в компрессор.

Атмосферный воздух определенной плотности с загрязнениями в виде твердых частиц пыли и каплеобразной влаги, концентрация которых зависит как от климатических, так и технологических условий эксплуатации компрессорной установки (т.е. нахождением в промышленной зоне), поступает в качестве многокомпонентной смеси в суживающиеся дозвуковые сопла 5. По мере возрастания скорости всасываемого потока загрязнения оттесняются к стенке и попадают в полости криволинейных канавок 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 5, что приводит к более интенсивной коагуляции легких мелких частиц и, в конечном счете, улучшает работу фильтра. Это вызывает дополнительную коагуляцию мельчайших частиц влаги, которые с твердыми частицами пыли, а при отрицательных температурах и с твердой фазой жидкости, поступают в полость 12 и ударяются об отражательную перегородку 9 и падают 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 дозвукового сопла 5 и отражательной перегородкой 9. При этом размер выбран так, что он соответствует объему резонатора. В связи с тем, что плотность воздуха, поступающего в полость 12, изменяется в зависимости от погодноклиматических и технологических условий эксплуатации компрессорной станции, резонатор должен иметь переменный объем. За начальное положение объема резонатора принимаются размеры полости 12 воздушного фильтра компрессора, образованного выходным сечением суживающегося дозвукового сопла 5 и отражательной перегородки 9, которая фиксируется пружинами 11 в свободном 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 воздушный 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. В результате сохраняется постоянство резонатора при изменяющихся погодно-климатических и технологических загрязнениях в нормированных пределах. 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 перемещается в сторону выходного сечения суживающегося дозвукового сопла 5. что уменьшает объем воздушного столба в полости 12. В результате наблюдается пульсирующее перемещение отражательной перегородки 9 на направляющих стержнях 10 под действием пружины 11, что обеспечивает изменение резонансного объема и, соответственно, влияет на оптимальное воздействие резонансного наддува на величину наполнения цилиндра компрессора.

Выполнение же криволинейных канавок 6 с полостью в виде ласточкина хвоста практически устраняет вероятность выпадения твердых и сконденсировавшихся каплеобразных частиц, и они, перемещаясь к концевой канавке 13, удаляются откуда по мере накопления вручную или автоматически через устройство удаления 14. В этом случае в движущемся по суживающимся дозвуковым соплам 5 потоке всасываемого атмосферного воздуха находится то нормированное количество загрязнений, в допустимых пределах которого построен резонатор, включающий полость 12 и подпружиненную отражательную перегородку 9. В результате осуществляется эффективная работа фильтра со снижением энергоемкости производства сжатого воздуха.

Температура периферийных «горячих» слоев закрученного движущегося потока всасываемого атмосферного воздуха внутри суживающегося дозвукового сопла 5 превышает температуру воздуха среды., окружающей компрессорную установку. Поэтому корпус суживающегося дозвукового сопла 5, выполненный из биметалла, постоянно в процессе производства сжатого воздуха находится под действием температурного напора, приводящего к возникновению в биметаллической конструкции корпусов суживающихся дозвуковых сопел 5 термовибраций (см., например, Дмитриев А.П. Биметаллы. Перьмь. 1991-387 с. ил.)

В результате наблюдается разрушение образующихся «пробок» (сталкивающиеся твердые и каплеобразные частицы иногда слипаются в частицы, соизмеримые с размерами полости винтообразных канавок, что может приводить к закупориванию полости, т.е. образованию «пробок» в криволинейных канавках с профилем в виде ласточкина хвоста) и осуществляется бесперебойное поступление отделенных от движущегося всасываемого атмосферного воздуха загрязнений в концевую канавку 13, находящуюся у металлической сетки 7 суживающихся дозвуковых сопел 5.

Под совместным действием гравитационных сил и термовибрации корпуса суживающихся дозвуковых сопел 5 загрязнения поступают в устройство для удаления загрязнений 14, из которого удаляется вручную или автоматически.

Оригинальность предлагаемого технического решения состоит в том, что обеспечивается эффективная энергосберегающая эксплуатации фильтра для очистки воздуха за счет повышения надежности работ конденсатоотводчика при устранении налипания воздушно-паровых пузырьков на внутреннюю поверхность отверстия в коническом днище, приводящих к коррозийному разрушению материала отверстия и заклиниванию конденсатоотводчика. Выполнение покрытия наноматериалом в виде стеклообразной пленки внутренней поверхности отверстия в коническом днище не только устраняет налипание воздушно-паровых пузырьков, но и при свободном перемещении конденсатоотводчика обеспечивает нормированное удаление жидкости, без пропуска очищаемого воздуха через отверстие в коническом днище.

Claims (1)

1. Фильтр для очистки воздуха, содержащий корпус с коническим днищем, выполненным с отверстием в нижней части, штуцер вывода очищенного воздуха, обтянутый проволочной сеткой и имеющий коническую насадку с канавками по внешней поверхности, штуцер ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие в отверстии днище, и отражательную перегородку, подпружиненную со стороны штуцера вывода очищенного воздуха установленными на направляющих стержнях пружинами, корпус дозвуковых сопел выполнен из биметалла и снабжен кольцевой канавкой, размещенной на внутренней поверхности со стороны металлических сеток и соединенной с криволинейными канавками, имеющими профиль в виде ласточкина хвоста, причем отражательная перегородка выполнена пористой со стороны ввода от очищаемого воздуха в виде суживающихся сопел и сплошной со стороны вывода очищенного воздуха, отличающийся тем, что внутренняя поверхность отверстия днища, в котором расположен конденсатоотводчик, выполнена с покрытием наноматериалом в виде стеклообразной пленки.

   

Images