RU201604U1

RU201604U1 - Пылеуловитель-классификатор с соосно расположенными трубами

Info

Publication number: RU201604U1
Application number: RU2020128520U
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Дмитриев; Оксана Сергеевна Дмитриева; Ильнур Наилович Мадышев; Рустем Ядкарович Биккулов; Вадим Эдуардович Зинуров
Original assignee: Андрей Владимирович Дмитриев; Рустем Ядкарович Биккулов
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2020-12-23

Abstract

Пылеуловитель-классификатор с соосно расположенными трубами содержит корпус, осевую трубу входа газопылевого потока, экран, приемный бункер для сбора пыли и патрубок вывода очищенного газа, на противоположном конце осевой трубы установлено коническое днище, при этом в нижней части трубы выполнены прорези прямоугольной формы, экран представляет собой поперечную перегородку, установленную в кольцевом зазоре между корпусом и трубой, в поперечной перегородке выполнены равноудаленные радиальные отверстия в четном количестве, причем прорези прямоугольной формы выполнены напротив площадки, расположенной между соседними отверстиями поперечной перегородки, при этом перегородка расположена над прямоугольными прорезями, кроме того, патрубок вывода очищенного газа находится в верхней части корпуса.Техническим результатом является снижение энергетических затрат на процесс сепарации и разделения частиц по фракциям за счет создания множества равномерных завихрений с небольшими радиусами вихрей в поперечном сечении аппарата, которые позволят создавать высокие значения центробежных сил при невысоких скоростях газопылевого потока.

Description

Полезная модель относится к устройствам, которые используются для сухой очистки газов от пыли и классификации уловленных частиц по фракциям. Устройство может быть использовано в химической, фармацевтической, пищевой, строительной и металлургической промышленности.

Известен пылеуловитель-классификатор, состоящий из корпуса, в верхней части которого размещены спиральный входной патрубок и патрубок для ввода встречного воздушного потока, снабженный задвижкой для регулирования расхода воздуха [см. патент RU 153516, B01D 45/04, В04С 5/103, 2015]. В нижней части корпуса размещено наклонное днище, содержащее патрубок отвода крупной фракции пыли и патрубок отвода средней фракции пыли. По оси корпуса пылеуловителя-классификатора расположены: установленный на наклонном днище приемный цилиндр второй ступени очистки газа, навстречу которому закреплен экран цилиндрической формы; приемный цилиндр третьей ступени очистки газа, соединенный с коническим днищем, на котором установлен патрубок отвода мелкой фракции пыли; выходной патрубок, направленный вверх. В кольцевом пространстве между приемным цилиндром третьей ступени очистки газа и выходным патрубком установлены неподвижные лопасти.

Недостатками устройства являются: высокие энергозатраты на преодоление гидравлического сопротивления, сложность конструкции и управления процессом пылеулавливания и, как следствие, невысокая степень надежности работы пылеуловителя-классификатора.

Известен воздушный центробежный классификатор [см. патент RU 100434, В07В 7/083, 2010], содержащий наружный цилиндроконический корпус с крышкой, выполненной воронкообразной с выходным отверстием, расположенным вверх, патрубком для вывода мелкой фракции вместе с воздушным потоком, расположенным на крышке, и патрубком для вывода крупной фракции, расположенным в нижней части корпуса, внутренний цилиндроконический корпус со слабоконической крышкой, установленной вершиной вверх с образованием с ним кольцевой щели, и патрубком для вывода крупной фракции, расположенным в нижней части корпуса, лопатки, расположенные равномерно между цилиндрическими участками наружного и внутреннего корпусов и снабженные механизмами фиксированного поворота вокруг горизонтальных осей, и трубу для подачи исходного материала вместе с воздушным потоком, расположенную в нижней части наружного корпуса.

Недостатком аналога является невысокая чистота осаждаемой фракции, использование разрежения для отвода очищенного газового потока и невысокое качество сепарации.

Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является пылеуловитель-классификатор [см. патент RU 195513, B01D 45/12, В07В 7/08, 2020], содержащий корпус, осевой патрубок входа газопылевого потока в завихрительное устройство, патрубок выхода очищенного газа, экран в виде цилиндра, расположенный под завихрительным устройством, приемные бункеры для сбора пыли. Подача газопылевого потока производится сверху пылеуловителя через завихрительное устройство, в котором расположены регулируемые закручивающие лопатки, способствующие закручиванию газопылевого потока. Вогнутые закручивающие лопатки, закрепленные на верхнем и нижнем диске завихрительного устройства, выполнены подвижными с возможностью поворота вокруг неподвижно установленной оси. В пространстве между корпусом и экраном, после выхода газопылевой смеси из завихрительного устройства и перед патрубком вывода первой мелкодисперсной фракции пыли на входе в приемный бункер, выполнено кольцевое расширение корпуса пылеуловителя-классификатора.

Недостатком аналогов и прототипа является то, что для создания высоких значений центробежных сил, следовательно, эффективности сепарации и разделения частиц по фракциям, требуется закрутка газопылевого потока с помощью завихрителей. При этом окружная скорость газопылевого потока должна составлять не менее 12-17 м/с, соответственно в этих условиях резко возрастает гидравлическое сопротивление аппаратов очистки и разделения. Вместе с этим, растут энергетические затраты на преодоление сопротивлений пылеуловителя-классификатора.

Задачей полезной модели является разработка пылеуловителя-классификатора с соосно расположенными трубами, в котором устранены недостатки аналогов и прототипа.

Техническим результатом является снижение энергетических затрат на процесс сепарации и разделения частиц по фракциям в пылеуловителе-классификаторе за счет создания множества равномерных завихрений с небольшими радиусами вихрей в поперечном сечении аппарата, которые позволят создавать высокие значения центробежных сил при невысоких скоростях газопылевого потока.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом пылеуловителе-классификаторе с соосно расположенными трубами, содержащем корпус, осевую трубу входа газопылевого потока с подачей сверху пылеуловителя, экран, приемный бункер для сбора пыли и патрубок вывода очищенного газа, на противоположном конце осевой трубы входа газопылевого потока установлено коническое днище для выгрузки сыпучего материала, при этом в нижней части цилиндрической трубы выполнены прорези прямоугольной формы, экран представляет собой поперечную перегородку, установленную в кольцевом пространстве пылеуловителя-классификатора между корпусом и осевой трубой, в поперечной перегородке выполнены равноудаленные радиальные отверстия в четном количестве, причем прорези прямоугольной формы выполнены напротив площадки, расположенной между соседними отверстиями поперечной перегородки, при этом перегородка расположена строго над прямоугольными прорезями, кроме того, патрубок вывода очищенного газа находится в верхней части корпуса, а сечение для прохода газа на всем пути преодоления сопротивлений остается неизменным, обеспечивая тем самым равнопроточность потоку газа.

Сущность полезной модели поясняется следующими чертежами:

- на фиг. 1 изображен предлагаемый пылеуловитель-классификатор с соосно расположенными трубами;

- на фиг. 2 - разрез А-А с указанием вихревых потоков, возникающих в предлагаемом устройстве.

Цифрами на чертежах обозначены:

1 - корпус;

2 - труба входа газопылевого потока;

3 - экран, состоящий из поперечной перегородки;

4 - бункер для сбора пыли;

5 - патрубок вывода очищенного газа;

6 - днище коническое;

7 - прорези прямоугольной формы;

8 - отверстия радиальные.

Пылеуловитель-классификатор с соосно расположенными трубами содержит корпус 1, осевую трубу входа газопылевого потока 2, экран 3, состоящий из поперечной перегородки, приемный бункер для сбора пыли 4 и патрубок вывода очищенного газа 5. На противоположном конце трубы 2 установлено коническое днище 6, предназначенное для выгрузки сыпучего материала. В нижней части цилиндрической трубы 2 выполнены прорези прямоугольной формы 7, через которые запыленный поток газа поступает в кольцевой зазор между корпусом 1 и трубой 2. Кроме того, над прямоугольными прорезями 7 установлена поперечная перегородка 3, служащая для дополнительной сепарации и разделения твердых частиц в закрученном газопылевом потоке. Для выхода очищенного газа в поперечной перегородке 3 выполнены равноудаленные радиальные отверстия 8 в четном количестве. При этом прорези прямоугольной формы 7 выполнены напротив площадки, расположенной между соседними отверстиями 8 поперечной перегородки 3. Патрубок вывода очищенного газа 5 находится в верхней части корпуса 1 (фиг. 1).

Предлагаемый пылеуловитель-классификатор с соосно расположенными трубами работает следующим образом.

Запыленный газовый поток поступает сверху устройства во внутреннюю часть цилиндрической трубы 2 и движется вниз. Газопылевой поток, дойдя до прорезей прямоугольной формы 7, выполненных в нижней части трубы 2, резко меняет свое направление на 180°. При этом за счет сил инерции, возникающих при изменении направления движения запыленного потока газа на противоположное, частицы пыли крупной фракции осаждаются и поступают в бункер для сбора пыли 4 через отверстие, выполненное в коническом днище 6. При выходе газопылевого потока из каждой прямоугольной прорези 7, он разбивается на два одинаковых составляющих этого потока, которые начинают вращаться в кольцевом зазоре между корпусом 1 и цилиндрической трубой 2, в направлении противоположном друг другу. Таким образом, каждая прорезь прямоугольной формы 7, выполненная в трубе 2, формирует два равномерных вихревых потока, вращающихся в небольшом кольцевом зазоре с малыми радиусами вихрей (фиг. 2). Это позволяет создавать высокие значения центробежных сил в аппарате при относительно невысоких скоростях газопылевого потока.

Далее средние и оставшиеся крупные частицы пыли за счет сил, возникающих во вращающемся газопылевом потоке, смещаются от центра к периферии вихревых структур и опускаются вниз к приемному бункеру для сбора пыли 4. При этом очищенный газовый поток движется преимущественно в центральной зоне вихревых структур снизу вверх и, достигая поперечной перегородки 3, происходит дополнительное разделение и очистка газового потока за счет того, что диаметр радиальных отверстий 8 меньше ширины кольцевого зазора между корпусом 1 и трубой 2 и очищенный газ проходит в центральную часть отверстия, а запыленный газовый поток, ударяясь о поперечную перегородку 3, выбивает оставшиеся твердые частицы.

Таким образом, очищенный преимущественно от крупно- и среднедисперсных частиц размером более 30 мкм газовый поток, выходит из пылеуловителя-классификатора с соосно расположенными трубами через патрубок вывода очищенного газа 5.

В предлагаемом пылеуловителе-классификаторе с соосно расположенными трубами по сравнению с аналогами и прототипом процесс сепарации и разделения частиц по фракциям происходит при создании множества равномерных вихревых структур с небольшими радиусами вихрей, что позволяет достичь высоких значений фактора разделения. Это, в свою очередь, при создании энерго- и ресурсосберегающих аппаратов, позволяет снизить окружную скорость газопылевого потока с сохранением высокой эффективности сепарации и классификации твердых частиц. Так, например, численные исследования предлагаемого пылеуловителя-классификатора с диаметром корпуса 100 мм, высотой 290 мм, проведенные в программном комплексе ANSYS Fluent, показывают, что эффективность сепарации частиц силикагеля размером более 30 мкм из запыленного воздушного потока составляет в среднем 85,8%.

Кроме того, одним из достоинств предлагаемого пылеуловителя-классификатора с соосно расположенными трубами является создание относительного небольшого гидравлического сопротивления. Это достигается тем, что конструктивные размеры аппарата подбираются таким образом, чтобы аппарат обладал равнопроточностью для прохода газа с отсутствием локальных сужений и расширений газопылевого потока.

Таким образом, в предлагаемом пылеуловителе-классификаторе создаются высокие значения центробежных сил за счет использования множества равномерных вихревых структур с малыми радиусами вихрей в поперечном сечении аппарата, которые позволяют снизить окружную скорость газопылевого потока с сохранением высокой эффективности сепарации и классификации твердых частиц. При этом снижение гидравлического сопротивления аппарата приводит к уменьшению энергетических затрат на процесс сепарации и разделения частиц по фракциям в предлагаемом пылеуловителе-классификаторе с соосно расположенными трубами.

Claims

1. Пылеуловитель-классификатор с соосно расположенными трубами, содержащий корпус, осевую трубу входа газопылевого потока с его подачей сверху пылеуловителя, экран, приемный бункер для сбора пыли и патрубок вывода очищенного газа, отличающийся тем, что на противоположном конце осевой трубы входа газопылевого потока установлено коническое днище для выгрузки сыпучего материала, при этом в нижней части цилиндрической трубы выполнены прорези прямоугольной формы, экран представляет собой поперечную перегородку, установленную в кольцевом пространстве пылеуловителя-классификатора между корпусом и осевой трубой, в поперечной перегородке выполнены равноудаленные радиальные отверстия в четном количестве, причем прорези прямоугольной формы выполнены напротив площадки, расположенной между соседними отверстиями поперечной перегородки, при этом перегородка расположена строго над прямоугольными прорезями, кроме того, патрубок вывода очищенного газа находится в верхней части корпуса.

2. Пылеуловитель-классификатор с соосно расположенными трубами по п.1, отличающийся тем, что сечение для прохода газа на всем пути преодоления сопротивлений остается неизменным, обеспечивая тем самым равнопроточность потоку газа.