RU2036019C1

RU2036019C1 - Vortex apparatus for catching the adhering dust

Info

Publication number: RU2036019C1
Authority: RU
Inventors: Б.С. Сажин; Л.И. Гудим; О.Л. Васильева; А.Ю. яковлев
Original assignee: Московская государственная текстильная академия им.А.Н.Косыгина
Priority date: 1992-07-28
Filing date: 1992-07-28
Publication date: 1995-05-27

Abstract

FIELD: chemical industry. SUBSTANCE: fixture for purifying the walls of the vortex chamber is made in the form of a spherical load fastened on the binder twine. The second end of the twine is fixed to the wall of the separation chamber. The length of the binder twine and the distance from the level of the edge of the axial branch pipe of the central inlet to the point of the twine fastened to the chamber wall are equal to its diameter. EFFECT: simpler design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к механической очистке газов, в частности к пылеуловителям, основанным на принципах центробежной сепарации, и может быть использовано в химической, пищевой, горнодобывающей и других отраслях промышленности, где требуется проводить очистку газов от пылей, обладающих повышенной адгезионной способностью, например в производстве минеральных удобрений, синтетических моющих средств. The invention relates to mechanical cleaning of gases, in particular to dust collectors based on the principles of centrifugal separation, and can be used in chemical, food, mining and other industries where it is necessary to purify gases from dusts with increased adhesive ability, for example, in the production of mineral fertilizers, synthetic detergents.

Известны циклонные аппараты для улавливания налипающих пылей, в которых налипшая пыль периодически очищается с помощью упругого стержня, расположенного по оси циклона и закрепленного одним концом в бункере. При этом стержень может быть гладким [1] или с надетой на него винтовой пружиной [2 и 3] он может быть жестко закреплен [1] либо на эластичной втулке [2] либо на опоре в виде шарового подшипника с эластичной манжетой [3]
Однако подобные технические решения не могут быть раализованы в вихревых аппаратах [4] необходимым элементом конструкции которых является установленный в нижней части корпуса осевой ввод закрученного потока газа с размещенной на нем отбойной шайбой, разделяющей корпус аппарата на сепарационную и пылесборную камеры. Кроме того, в установкaх [1, 2 и 3] проблема налипания решается в ущерб эффективности очистки, так как стержень в них движется в пристенной области, создавая возмущения в периферийном потоке газа, что усиливает действие радиального стока на унос частиц пыли из периферийного потока в область центрального вихря, вместе с которым они выносятся из аппарата через выхлопную трубу.Known cyclone apparatus for trapping sticking dusts, in which the adhering dust is periodically cleaned using an elastic rod located along the axis of the cyclone and fixed at one end in the hopper. In this case, the rod can be smooth [1] or with a coil spring mounted on it [2 and 3], it can be rigidly fixed [1] either on an elastic sleeve [2] or on a support in the form of a ball bearing with an elastic sleeve [3]
However, such technical solutions cannot be implemented in vortex apparatuses [4], the necessary structural element of which is the axial inlet of a swirling gas flow installed in the lower part of the casing with a bump washer installed on it, separating the casing of the apparatus into a separation and dust chamber. In addition, in installations [1, 2, and 3], the sticking problem is solved to the detriment of cleaning efficiency, since the rod in them moves in the near-wall region, creating disturbances in the peripheral gas flow, which enhances the effect of radial runoff on the entrainment of dust particles from the peripheral flow into the region of the central vortex, with which they are carried out of the apparatus through the exhaust pipe.

Известен циклон [5] для улавливания налипающей пыли, состоящий из корпуса с патрубками для ввода и вывода газа и устройства для снятия налипающей пыли в виде рамки с крыльчаткой, установленной по оси циклона, которая приводится во вращение закрученным потоком отходящего газа. Known cyclone [5] for capturing sticking dust, consisting of a housing with nozzles for input and output of gas and a device for removing sticking dust in the form of a frame with an impeller mounted on the axis of the cyclone, which is driven by a swirling flow of exhaust gas.

Недостатком данной конструкции является нарушение аэродинамики входного потока, и, как следствие, снижение эффективности очистки газа, увеличение гидродинамического сопротивления и низкая надежность в эксплуатации. The disadvantage of this design is the violation of the aerodynamics of the input stream, and, as a consequence, a decrease in the efficiency of gas purification, an increase in hydrodynamic resistance and low reliability in operation.

Известен также циклон для улавливания налипающей пыли, содержащий корпус, входной и выходной патрубки, бункер и устройство для снятия, выполненное в виде свободно подвешенной цепи, расположенной по оси циклона [6] Увлекающаяся вращающимся потоком цепь нижним своим участком касается поверхности корпуса и соскребает налипшую пыль. Also known is a cyclone for collecting adhering dust, comprising a housing, an inlet and an outlet pipe, a hopper and a removal device made in the form of a freely suspended chain located along the axis of the cyclone [6] Carried away by a rotating stream, its lower part touches the surface of the body and scrapes off the adhering dust .

Данная конструкция сохраняет в себе недостатки "стержневых" аппаратов [1, 2 и 3] так как удаление пыли со стенок аппарата достигается скольжением цепи по поверхности корпуса аналогично скольжению стержня. Кроме того, хаотическое движение цепи вносит возмущение в гидродинамику вихревого потока в центральной зоне аппарата, уменьшая сепарационный эффект и увеличивая гидравлическое сопротивление. При этом область антиадгезионного воздействия цепи ограничена нижней частью корпуса аппарата. This design retains the disadvantages of the “rod” devices [1, 2 and 3] since dust removal from the walls of the device is achieved by sliding the chain along the surface of the housing similar to sliding the rod. In addition, the chaotic motion of the circuit disturbs the hydrodynamics of the vortex flow in the central zone of the apparatus, reducing the separation effect and increasing the hydraulic resistance. Moreover, the area of release of the chain is limited to the lower part of the apparatus.

Известно устройство [7] в котором цепь дополнительно снабжена лопастным закручивателем, частично погруженным в выхлопную трубу. A device [7] is known in which the circuit is additionally equipped with a blade twister partially immersed in the exhaust pipe.

Данная конструкция не устраняет полностью недостатков конструкции [6]
Антиадгезионный эффект также достигается скольжением нижней части цепи по поверхности корпуса аппарата при несколько большей хаотичности его перемещения по образующей конуса. Однако, этот фактор в сочетании с лопастным закручивателем вносит еще большее возмущающее воздействие в центральный вихревой поток, нарушая гидродинамику аппарата в целом и снижая эффективность очистки.This design does not completely eliminate the design flaws [6]
The release effect is also achieved by sliding the lower part of the chain on the surface of the apparatus body with a somewhat greater randomness of its movement along the generatrix of the cone. However, this factor, combined with the blade swirl, introduces an even greater disturbing effect into the central vortex flow, disrupting the hydrodynamics of the apparatus as a whole and reducing the cleaning efficiency.

Наиболее близкой к предлагаемому является конструкция вихревого сепаратора [8] содержащего цилиндрический корпус, в верхней части которого расположен тангенциальный ввод закрученного периферийного потока газа и осевой выходной патрубок, а в нижней пылесборник с выгрузным патрубком, осевой ввод закрученного центрального потока с размещенной на нем отбойной шайбой, по оси которого установлена уравнительная труба с коническим насадком на нижнем конце, расположенном в пылесборнике, с пластинами на кромке для подкрутки потока и устройство для предотвращения забивания пылью уравнительной трубки и выгрузочного патрубка в виде установленной с возможностью вращения крыльчатки с цепью, нижний конец которой расположен в пылевыгрузном патрубке, а верхний прикреплен к уравнительной трубке так, что крыльчатка находится внутри конического насадка. Closest to the proposed is the design of a vortex separator [8] containing a cylindrical body, in the upper part of which there is a tangential inlet of a swirling peripheral gas flow and an axial outlet pipe, and in the lower dust collector with an unloading pipe, an axial inlet of a swirling central stream with a bump washer located on it , the axis of which is installed equalizing pipe with a conical nozzle at the lower end located in the dust collector, with plates on the edge for twisting the flow and devices to prevent clogging of the dust tube and the unloading dock nozzle as mounted for rotation with the impeller chain lower end of which is located in pylevygruznom pipe and attached to the upper equalizing tube so that the impeller is located inside a conical nozzle.

Следует отметить, что в указанном прототипе, во-первых, никак не решается проблема налипания в самой сепарационной камере, а, во-вторых, проблема налипания в пылесборной камере решается в ущерб эффективности очистки, а именно: через уравнительную трубку неизбежно будет происходить унос частиц пыли из пылесборной камеры в центральную зону осевого потока и далее вместе с ним в выхлопную трубу, поскольку:
а) в коническом насадке центробежный фактор очень мал из-за невысокой тангенциальной скорости газа, так как основная доля газового потока в пылесборнике будет всасываться в уравнительную трубку не через зазоры между наклонными пластинами насадка, а через его открытый нижний срез (т.е. доочистка слабая);
б) частицы пыли, все-таки попавшие на стенку конического насадка, удаляются с ее поверхности (внутренней и наружной) крыльчаткой, но при этом они не могут осесть на дно пылесборника, так как неизбежно будут уноситься всасывающимся потоком газа через уравнительную трубу;
в) вращающаяся цепь приводит во взвешенное состояние частицы, уже осевшие в пылесборнике, часть которых также будет всасываться через уравнительную трубку в центральную зону осевого потока и осевой выходной патрубок в атмосферу.It should be noted that in the said prototype, firstly, the sticking problem in the separation chamber itself is not solved in any way, and, secondly, the sticking problem in the dust collecting chamber is solved at the expense of cleaning efficiency, namely, particle entrainment will inevitably occur through the equalizing tube dust from the dust chamber into the central zone of the axial flow and then with it into the exhaust pipe, because:
a) in the conical nozzle, the centrifugal factor is very small due to the low tangential velocity of the gas, since the bulk of the gas flow in the dust collector will be sucked into the equalization tube not through the gaps between the inclined plates of the nozzle, but through its open bottom section (i.e., aftertreatment weak);
b) dust particles that nevertheless hit the wall of the conical nozzle are removed from its surface (inner and outer) by the impeller, but they cannot settle to the bottom of the dust collector, as they will inevitably be carried away by the suction gas stream through the equalization pipe;
c) the rotating chain brings into suspension the particles already settled in the dust collector, some of which will also be sucked through the equalizing tube into the central zone of the axial flow and the axial outlet to the atmosphere.

Таким образом, отличительные элементы прототипа, способствующие устранению налипания частиц в пылесборной камере, способствует также увеличению проскока частиц примеси через осевую зону аппарата, что означает снижение эффективности очистки газовзвесей. Thus, the distinctive elements of the prototype, helping to eliminate the sticking of particles in the dust chamber, also contributes to an increase in the breakthrough of impurity particles through the axial zone of the apparatus, which means a decrease in the cleaning efficiency of gas suspensions.

Целью изобретения является повышение эффективности улавливания налипающих пылей. The aim of the invention is to increase the efficiency of trapping sticking dusts.

Цель достигается вихревым пылеуловителем, который содержит цилиндрическую сепарационную камеру, в верхней части которой расположен тангенциальный ввод закрученного периферийного потока газа и осевой выходной патрубок, а в нижней осевой ввод закрученного центрального потока с размещенной на нем отбойной шайбой, и пылесборную камеру, диаметр которой больше диаметра сепарационной камеры. Сепарационная камера содержит подвесной груз в виде шара, закрепленный на стенке камеры, создающий ударно-вибрационное воздействие практически на всей поверхности сепарационной камеры, не позволяя частицам пыли налипать и в то же время покидать пристенную зону аппарата. The goal is achieved by a vortex dust collector, which contains a cylindrical separation chamber, in the upper part of which there is a tangential inlet of a swirling peripheral gas flow and an axial outlet pipe, and in the lower axial inlet of a swirling central flow with a bump washer placed on it, and a dust collecting chamber whose diameter is larger than the diameter separation chamber. The separation chamber contains a suspended load in the form of a ball, mounted on the wall of the chamber, creating a shock-vibration effect on almost the entire surface of the separation chamber, preventing dust particles from sticking and at the same time leaving the wall zone of the apparatus.

На чертеже схематично представлен предлагаемый вихревой пылеуловитель. The drawing schematically shows the proposed vortex dust collector.

Вихревой пылеуловитель содержит цилиндрический корпус 1, включающий в себя сепарационную камеру 2 и пылесборную камеру 3, патрубок 4 центрального осевого ввода закрученного газового потока с вытеснителем 5 и кольцевой отбойной шайбой 6, тангенциальный ввод закрученного периферийного потока газа 7 и осевой патрубок для вывода очищенного газа 8. Внутри сепарационной камеры 2 размещен подвесной груз 9 на шпагате, свободный конец которого жестко закреплен в стенке камеры. Длина шпагата 10, на котором подвешен груз 9, равна диаметру D сепарационной камеры, а точка крепления шпагата 10 в стенке камеры 2 расположена на высоте H D, считая от уровня плоскости кромки патрубка 4 центрального осевого ввода. The vortex dust collector contains a cylindrical housing 1, which includes a separation chamber 2 and a dust chamber 3, a nozzle 4 of the central axial inlet of a swirling gas stream with a displacer 5 and an annular baffle plate 6, a tangential inlet of a swirling peripheral gas flow 7 and an axial nozzle for discharging purified gas 8 Inside the separation chamber 2, a suspended load 9 is placed on a twine, the free end of which is rigidly fixed to the chamber wall. The length of the twine 10, on which the load 9 is suspended, is equal to the diameter D of the separation chamber, and the attachment point of the twine 10 in the wall of the chamber 2 is located at a height H D, counting from the plane of the edge of the nozzle 4 of the Central axial input.

Аппарат работает следующим образом. The device operates as follows.

Запыленный газ поступает через патрубок 4 центрального осевого ввода и тангенциальный ввод 7, в результате чего в сепарационную камеру 2 поступают два закрученных в одну сторону потока центральный и периферийный, движущихся навстречу друг другу. Под действием центробежных сил частицы пыли перемещаются в пристенную зону сепарационной камеры 2 и транспортируются периферийным газовым потоком в сторону пылесборной камеры 3. Дойдя до отбойной шайбы 6, периферийный поток изменяет свое поступательное движение сверху вниз на противоположное и вместе с центральным потоком выносится из аппарата через патрубок вывода очищенного газа 8, а частицы пыли, транспортируемые периферийным потоком под действием сил инерции, попадают в пылесборную камеру 3 через кольцевой зазор между отбойной шайбой и корпусом аппарата. The dusty gas enters through the nozzle 4 of the central axial inlet and the tangential inlet 7, as a result of which two central and peripheral flows, flowing towards each other, flow in two directions, twisted to one side, into the separation chamber. Under the action of centrifugal forces, dust particles move into the wall zone of the separation chamber 2 and are transported by the peripheral gas flow towards the dust collecting chamber 3. Having reached the baffle plate 6, the peripheral flow changes its translational movement from top to bottom and is removed from the apparatus through the nozzle the outlet of the purified gas 8, and the dust particles transported by the peripheral flow under the action of inertia forces enter the dust chamber 3 through the annular gap between the bump washers oh and the case of the device.

Движение подвешенного на шпагате груза определяется, с одной стороны, равнодействующей F сил реакции шпагата F_R и движущей силы периферийного потока F_D, с другой стороны, центробежной силой F_C. Равнодействующая стремится переместить груз в центральную зону, где он попадает в сферу влияния центрального вихревого потока, где центробежная сила больше. Последняя вновь перемещает шарик к стене, в зону влияния периферийного потока. Таким образом, шарик движется по траектории изогнутой "восьмерки" 11, испытывая на всем ее протяжении периодические соударения со стенкой сепарационной камеры 2. Под действием этих ударов стенка сепарационной камеры испытывает вибрационные колебания, посредством чего и достигается антиадгезионный эффект. Благодаря длине шпагата, равной диаметру сепарационной камеры, антиадгезионным воздействием шарика равномерно охватываются обе половины камеры, т.е. практически вся ее поверхность испытывает ударно-вибрационное воздействие.The movement of the load suspended on the twine is determined, on the one hand, by the resultant F of the reaction forces of the twine F _R and the driving force of the peripheral flow F _D , on the other hand, by the centrifugal force F _C. The resultant seeks to move the load to the central zone, where it falls into the sphere of influence of the central vortex flow, where the centrifugal force is greater. The latter again moves the ball to the wall, in the zone of influence of the peripheral flow. Thus, the ball moves along the trajectory of the curved "figure eight" 11, experiencing periodic collisions with the wall of the separation chamber 2 throughout its length. Under the influence of these shocks, the wall of the separation chamber experiences vibrational vibrations, whereby an anti-adhesive effect is achieved. Due to the twine length equal to the diameter of the separation chamber, both halves of the chamber are evenly covered by the release action of the ball, i.e. almost its entire surface experiences shock and vibration.

К достоинствам предлагаемого аппарата относится то, что частоту, силу и характер соударений груза со стенкой можно регулировать путем изменения веса, формы поверхности и материала, из которого изготовлен шарик, исходя из особенностей налипающей пыли. Кроме того, предлагаемое техническое решение не создает помех и не вызывает существенных изменений гидродинамики в аппарате, обеспечивая равномерное удаление налипающей пыли со стенки аппарата в пылесборную камеру, повышая тем самым его эксплуатационную надежность. The advantages of the proposed apparatus include the fact that the frequency, strength and nature of the collisions of the cargo with the wall can be adjusted by changing the weight, surface shape and material of which the ball is made, based on the characteristics of the sticking dust. In addition, the proposed technical solution does not interfere and does not cause significant changes in the hydrodynamics in the apparatus, ensuring uniform removal of adhering dust from the apparatus wall into the dust chamber, thereby increasing its operational reliability.

Claims

Vortex device for capturing adhering dusts, containing a cylindrical separation chamber, in the upper part of which there is a tangential inlet of a peripheral swirling flow and a cylindrical outlet pipe, and in the lower part there is a cylindrical axial pipe for introducing a central swirling stream with a baffle plate, a dust collecting chamber and a hanging device characterized in that the suspension device is attached to the wall of the separation chamber at a distance from the upper edge of the axial nozzle a central swirling flow, equal to the diameter of the separation chamber and is designed as a twine having a length equal to the diameter of the separation chamber, loaded with spherical shape at the free end.