RU2071839C1

RU2071839C1 - Cyclone

Info

Publication number: RU2071839C1
Application number: RU93053671A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Николаевич Балалаев
Original assignee: Анатолий Николаевич Балалаев
Priority date: 1993-11-23
Filing date: 1993-11-23
Publication date: 1997-01-20

Abstract

FIELD: purification of compressed gas from moisture, oil and mechanical impurities. SUBSTANCE: cyclone body has upper shell with tangential input and lower shell of bigger diameter joined to each other by outer spherical wall. Axial pipe has inner spherical wall on its lower end, that is equidistant to outer one. Lower edge of inner wall is connected to separating extension made in the form of lower half of tote, generatrix radius of which is 2 - 2.4 fold smaller, than radius of inner spherical wall. Extension is connected to axial pipe by its upper outer edge and its lower section has liquid outlet hole. Chamber of swirling is connected to body upper shell. Inner curvilinear surface of chamber of swirling is conjugated with tangential inlet and in place of conjugation it has maximum radius, that 1.2 - 2 fold exceeds radius of body upper shell. Chamber-collector with located in its cavity upper end of axial pipe is located over chamber of swirling and communicates with it by holes made in its bottom. Upper shell of body has diameter, that is 2.5 - 5 fold smaller, than lower shell diameter. EFFECT: improved purification. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам очистки сжатого воздуха или газа от влаги, масла и механических примесей. The invention relates to a device for cleaning compressed air or gas from moisture, oil and mechanical impurities.

Известны противоточные циклоны, у которых камера сепарации сопряжена с радиально-щелевым диффузором. В этом случае, разворот газового потока происходит после восстановления давления в диффузоре и снижения уровня скоростей, что уменьшает гидропотери, связанные с разворотом потока [1,2]
Однако, на некоторых режимах работы в таких циклонах возможен отрыв газожидкостного потока в месте сопряжения камеры сепарации с диффузором, попадание жидкости на внутреннюю стенку диффузора и снижение степени очистки.Countercurrent cyclones are known in which the separation chamber is coupled to a radial slot diffuser. In this case, the gas flow reversal occurs after the pressure in the diffuser is restored and the velocity level decreases, which reduces the water losses associated with the flow reversal [1,2]
However, in some operating modes in such cyclones, gas-liquid flow can be detached at the interface between the separation chamber and the diffuser, liquid can enter the inner wall of the diffuser and decrease the degree of purification.

Данного недостатка лишен циклонный сепаратор, у которого корпус состоит из верхней обечайки меньшего диаметра и нижней обечайки большего диаметра, соединенных между собой внешней стенкой диффузора, тангенциальный патрубок ввода сжатого газа присоединен к верхней обечайке, осевая труба вывода очищенного газа снабжена на нижнем конце внутренней стенкой диффузора, эквидистантной внешней стенке диффузора, нижняя обечайка имеет патрубок слива отсепарированной жидкости, внутренняя и внешняя стенки диффузора выполнены в форме сферических сегментов, соотношение верхней и нижней обечаек корпуса составляет 1,5^oC2, к нижнему краю внутренней стенки диффузора присоединена своим верхним краем сферическая чаша, в днище которой выполнено осевое отверстие для входа очищенного газа, чаша снабжена патрубком отвода жидкости, присоединенным к днищу чаши, и цилиндрической вставкой, нижний край которой соединен с отверстием чаши, верхний с нижним концом осевой трубы, и имеющей заглушку, ниже которой в стенке вставки выполнены тангенциальные щели, а выше в стенке осевой трубы отверстия для отвода очищенного газа [3]
Наличие в данном циклонном сепараторе диффузора, стенки которого выполнены в виде сегментов сфер, приводит к возникновению дополнительных центробежных эффектов при обтекании газом сферических поверхностей, а также к снижению гидропотерь, связанных с разворотом газового потока, что позволяет увеличить уровень скоростей в камере сепарации.This drawback is deprived of a cyclone separator, in which the housing consists of an upper shell of a smaller diameter and a lower shell of a larger diameter, interconnected by an outer wall of the diffuser, a tangential nozzle for introducing compressed gas is connected to the upper shell, an axial pipe for outputting purified gas is provided at the lower end with an inner wall of the diffuser , the equidistant outer wall of the diffuser, the lower shell has a drain pipe for the separated liquid, the inner and outer walls of the diffuser are made in the form of spherical segments, the ratio of the upper and lower shells of the casing is 1.5 ^o C2, to the lower edge of the inner wall of the diffuser is attached a spherical bowl with its upper edge, in the bottom of which there is an axial hole for the entrance of purified gas, the bowl is equipped with a liquid outlet pipe connected to the bottom of the bowl, and a cylindrical insert, the lower edge of which is connected to the hole of the bowl, the upper with the lower end of the axial pipe, and having a plug, below which tangential slots are made in the wall of the insert, and holes for I clean gas outlet [3]
The presence in this cyclone separator of a diffuser, the walls of which are made in the form of segments of spheres, leads to the appearance of additional centrifugal effects when gas flows around spherical surfaces, as well as to a reduction in water losses associated with a turn of the gas stream, which allows an increase in the velocity level in the separation chamber.

Однако, увеличение скоростей в камере сепарации приводит к дополнительным гидропотерям, связанным с входом газового потока в камеру сепарации, и преимущества данного устройства проявляются неполностью. However, an increase in the velocities in the separation chamber leads to additional water losses associated with the inlet of the gas stream into the separation chamber, and the advantages of this device are not fully manifested.

При этом увеличиваются гидропотери в элементах конструкции циклонов, служащих для вторичной закрутки газового потока. At the same time, water losses in the structural elements of cyclones, which are used for the secondary swirling of the gas flow, increase.

За прототип принят циклонный сепаратор [3] как наиболее близкий к предлагаемому устройству по технической сущности. For the prototype adopted cyclone separator [3] as the closest to the proposed device in technical essence.

Целью изобретения является снижение гидропотерь в циклоне и повышение степени очистки за счет увеличения уровня скоростей в камере сепарации и вторичной сепарации в осевой трубе вывода очищенного газа. The aim of the invention is to reduce water losses in the cyclone and increase the degree of purification by increasing the level of velocities in the separation chamber and secondary separation in the axial pipe of the outlet of the purified gas.

Поставленная цель достигается тем, что в циклоне, содержащем штуцер подвода сжатого газа, совмещенный с тангенциальным сопловым вводом, корпус, состоящий из верхней обечайки меньшего диаметра и нижней обечайки большего диаметра, соединенных между собой внешней сферической стенкой, осевую трубу вывода очищенного газа, снабженную на нижнем конце внутренней сферической стенкой, эквидистантной внешней сферической стенке, и образующей с ней диффузор, камеру сепарации, образованную верхней обечайкой, а также патрубок слива отсепарированной жидкости, тангенциальный сопловой ввод сопряжен с криволинейной поверхностью завихрения, максимальный диаметр которой в месте сопряжения с сопловым вводом в 1,2^oC2 раза больше диаметра камеры сепарации в верхней ее части, криволинейная поверхность завихрения сопряжена с верхней обечайкой корпуса, диаметр которой в 2,5^oC5 раз меньше диаметра нижней обечайки корпуса, внутренняя сферическая стенка соединена своим нижним краем с внешней стороной половины тора, радиус трубки которого в 2,2^oC4 раза меньше радиуса внутренней сферической стенки, и имеющего в нижней части отверстие для отвода жидкости, осевая труба вывода очищенного газа совмещена со стороны тангенциального соплового ввода с камерой-сборником, отделяющейся от соплового ввода торцевой стенкой, в которой выполнены отверстия, сообщающие полость камеры-сборника с камерой сепарации. Кроме того, отверстия в камере-сборнике расположены на расстоянии от оси циклона не более 0,8 радиуса верхней обечайки корпуса камеры сепарации, а их оси расположены под углом к оси циклона, но не пересекаются с ней и направлены в сторону закрутки тангенциального соплового ввода.This goal is achieved by the fact that in a cyclone containing a nozzle for supplying compressed gas combined with a tangential nozzle inlet, a housing consisting of an upper shell of a smaller diameter and a lower shell of a larger diameter, interconnected by an external spherical wall, an axial pipe for the outlet of purified gas, equipped with the lower end of the inner spherical wall, the equidistant outer spherical wall, and forming with it a diffuser, a separation chamber formed by the upper shell, and also the drain pipe separated liquid, the tangential nozzle inlet is conjugated with a curved swirl surface, the maximum diameter of which at the interface with the nozzle inlet is 1.2 ^o C2 times the diameter of the separation chamber in its upper part, the curved swirl surface is conjugated with the upper shell of the casing, whose diameter is 2, 5 ^o C5 times smaller than the diameter of the lower shell of the body, the inner spherical wall is connected by its lower edge to the outer side of the half of the torus, the tube radius of which is 2.2 ^o C4 times less than the radius of the inner spherical wall, and having a hole for draining the liquid in the lower part, the axial pipe for the outlet of the purified gas is aligned on the side of the tangential nozzle inlet with the collection chamber, which is separated from the nozzle inlet by an end wall in which holes are made that communicate the cavity of the collection chamber with the separation chamber. In addition, the holes in the collection chamber are located at a distance from the cyclone axis of not more than 0.8 of the radius of the upper shell of the separation chamber housing, and their axes are located at an angle to the cyclone axis, but do not intersect with it and are directed towards the tangential nozzle inlet swirl direction.

Предложенное техническое решение отличается от прототипа тем, что в нем осевая труба вывода очищенного газа совмещена с камерой-сборником, а через отверстия в торцевой стенке последней с полостью камеры сепарации, что создает возможность перепуска части газа из осевой трубки внутри камеры сепарации за счет эффекта эжектирования и участия этой части газа во вторичной сепарации. Эффект эжектирования возникает благодаря изменению отношения диаметра нижней обечайки корпуса к диаметру верхней обечайки корпуса с 1,5^oC2, как в прототипе, до 2,5^oC5. Дополнительные центробежные эффекты при обтекании газом сферических поверхностей диффузора при этом не уменьшаются, так как внутренняя сферическая стенка диффузора соединена с новым элементом половиной тора, имеющем величину радиуса трубки и, следовательно, величину радиуса кривизны внешней обтекаемой газом поверхности меньше радиуса внутренней стенки диффузора.The proposed technical solution differs from the prototype in that the axial pipe of the purified gas outlet is aligned with the collection chamber, and through the holes in the end wall of the latter with the cavity of the separation chamber, which makes it possible to bypass part of the gas from the axial tube inside the separation chamber due to the ejection effect and the participation of this part of the gas in the secondary separation. The ejection effect occurs due to a change in the ratio of the diameter of the lower shell of the shell to the diameter of the upper shell of the shell from 1.5 ^o C2, as in the prototype, to 2.5 ^o C5. Additional centrifugal effects during gas flow around the spherical surfaces of the diffuser do not decrease, since the inner spherical wall of the diffuser is connected to the new half-torus element, which has the radius of the tube and, therefore, the radius of curvature of the external gas-streamlined surface is smaller than the radius of the internal wall of the diffuser.

Таким образом, наличие в предложенной конструкции новых элементов - половины тора, камеры-сборника, сообщающейся с осевой трубой и с камерой сепарации, а также изменение соотношения диаметров верхней и нижней обечаек корпуса доказывают соответствие предложенного технического решения критерию "новизна". Thus, the presence of new elements in the proposed design — half a torus, a collection chamber communicating with the axial tube and the separation chamber, as well as a change in the ratio of the diameters of the upper and lower shells of the housing prove the proposed technical solution meets the criterion of “novelty”.

Увеличение, по сравнению с прототипом, отношения диаметров нижней и верхней обечаек корпуса до 2,5^oC5 повышает эжекционные свойства циклона. Конструкция циклона в этом случае аналогична конструкции вихревой самовакуумирующейся трубы, у последней наблюдается пониженное давление по сравнению с давлением газа на выходе из диффузора на радиусах, меньших 0,8 радиуса трубы при отношении диаметров радиально-щелевого диффузора и трубы равном 4,5^oC5. Применение профилированного изоградиентного диффузора позволяет понизить отношение диаметров до 2,5 без ухудшения эжекционных свойств вихревой самовакуумирующейся трубы. В предложенной конструкции циклона роль радиально-щелевого диффузора выполняет сферический диффузор, у которого отношение диаметров выхода и входа равно отношению диаметров нижней и верхней обечаек корпуса камеры сепарации.The increase, compared with the prototype, the ratio of the diameters of the lower and upper shells of the body up to 2.5 ^o C5 increases the ejection properties of the cyclone. The design of the cyclone in this case is similar to the design of the self-evacuating vortex tube, the latter has a lower pressure compared to the gas pressure at the outlet of the diffuser at radii less than 0.8 of the radius of the pipe with a ratio of radial-slot diffuser and pipe equal to 4.5 ^o C5. The use of a profiled isogradient diffuser allows to reduce the ratio of diameters to 2.5 without compromising the ejection properties of the vortex self-pumping tube. In the proposed cyclone design, the role of the radial slot diffuser is played by a spherical diffuser, in which the ratio of the outlet and inlet diameters is equal to the ratio of the diameters of the lower and upper shells of the separation chamber body.

Использование в конструкции элемента, представляющего собой половину тора обосновывается следующим образом. Дополнительные центробежные силы, возникающие при обтекании газом криволинейных поверхностей, увеличиваются при уменьшении радиуса кривизны, следовательно, для увеличения центробежных сил и эффекта сепарации радиус трубки тора (внешней стенки трубки) должен быть меньше радиуса внутренней сферической стенки диффузора. С другой стороны, для свободного входа газа в осевую трубку вывода очищенного газа внутренний диаметр тора должен быть больше диаметра отверстия осевой трубки. На фиг. 4 изображена схема сферического диффузора предложенного циклона с обозначениями радиусов и оптимальными соотношениями между ними. The use in the design of an element representing half a torus is justified as follows. Additional centrifugal forces that occur when gas flows around curved surfaces increases with decreasing radius of curvature, therefore, to increase centrifugal forces and the separation effect, the radius of the torus tube (outer tube wall) should be less than the radius of the inner spherical wall of the diffuser. On the other hand, for the free entry of gas into the axial tube of the purified gas outlet, the inner diameter of the torus must be larger than the diameter of the hole of the axial tube. In FIG. 4 shows a diagram of a spherical diffuser of the proposed cyclone with the notation of the radii and optimal ratios between them.

Соотношение в формуле, которое указано на фиг. 4 (2), рекомендуется для самовакуумирующейся вихревой трубы, где доказывается, что цилиндрическое тело с радиусом 0,5^oC7 от радиуса трубы не оказывает влияния на динамику газового потока, что важно для процессов сепарации в циклоне. Соотношение в формуле (3) справедливо для идеального несжимаемого газа. Соотношение в формуле (4) получено из формулы (1) и формулы (3). Соотношение в формуле (5) выражает требование свободного входа газа после диффузора в осевую трубку (r₆≥ r₃). Из очевидного равенства 2•r₅=r₄-r₆ и соотношений в формуле (4) и формуле (6) получается r₄/r₅=2,2^oC4.The ratio in the formula, which is indicated in FIG. 4 (2), it is recommended for a self-evacuating vortex tube, where it is proved that a cylindrical body with a radius of 0.5 ^o C7 from the radius of the tube does not affect the dynamics of the gas flow, which is important for separation processes in a cyclone. The relation in formula (3) is valid for an ideal incompressible gas. The ratio in formula (4) is obtained from formula (1) and formula (3). The ratio in formula (5) expresses the requirement for a free gas input after the diffuser into the axial tube (r ₆ ≥ r ₃ ). From the obvious equality 2 • r ₅ = r ₄ -r ₆ and the relations in formula (4) and formula (6), we obtain r ₄ / r ₅ = 2.2 ^o C4.

Новым элементом предложенной конструкции циклона является также камера завихрения, радиус которой в 1,2^oC2 раза больше радиуса камеры сепарации. При таком соотношении радиусов тангенциальная составляющая скорости в камере завихрения в 1,2^oC2 раза меньше, чем в камере сепарации, следовательно, скорость входящего в циклон газа и гидропотери, связанные с входом газа, в такой конструкции меньше. При радиусах, меньших 1,2 камеры сепарации, эффект снижения гидропотерь незначителен, а при радиусах, больших 2, возрастает площадь криволинейной поверхности завихрения, что приводит к повышению потерь давления газа от трения об эту поверхность. Известно, что эжекционные свойства вихревого вакуум-насоса, конструкция которого близка по технической сущности к конструкции циклона с щелевым диффузором, увеличиваются при разнесении радиусов соплового ввода и камеры смешения. Рекомендуется сопрягать сопловой ввод с камерой вихревой трубы по криволинейной поверхности с лемнискатным профилем, что обосновывается уменьшением гидросопротивления.A new element of the proposed cyclone design is also a swirl chamber, the radius of which is 1.2 ^o C2 times the radius of the separation chamber. With this ratio of radii, the tangential component of the velocity in the swirl chamber is 1.2 ^o C2 times less than in the separation chamber, therefore, the velocity of the gas entering the cyclone and water losses associated with the gas inlet are lower in this design. At radii less than 1.2 of the separation chamber, the effect of reducing water losses is negligible, and at radii greater than 2, the area of the curved surface of the swirl increases, which leads to an increase in gas pressure loss from friction against this surface. It is known that the ejection properties of a vortex vacuum pump, the design of which is close in technical essence to the design of a cyclone with a slot diffuser, increase with the separation of the radii of the nozzle inlet and the mixing chamber. It is recommended to match the nozzle inlet with the vortex tube chamber along a curved surface with a lemniscate profile, which is justified by a decrease in hydraulic resistance.

Таким образом, новые элементы предложенной конструкции циклона, действуя в совокупности, приводят к снижению гидросопротивления, повышению скорости течения газа в камере сепарации, увеличению эжекционных свойств циклона и организации перетока части очищенного газа из осевой трубы в камеру сепарации для вторичной сепарации, что повышает степень очистки газа. Thus, the new elements of the proposed cyclone design, acting together, lead to a decrease in hydraulic resistance, an increase in the gas flow rate in the separation chamber, an increase in the ejection properties of the cyclone and the organization of the flow of part of the purified gas from the axial tube into the separation chamber for secondary separation, which increases the degree of purification gas.

Новыми элементами изобретения являются также направления осей отверстий в торцевой стенке камеры-сборника, сообщающих полость последней с камерой сепарации, а также максимально допустимый радиус для расположения этих отверстий относительно оси циклона. New elements of the invention are also the directions of the axes of the holes in the end wall of the collection chamber communicating the cavity of the latter with the separation chamber, as well as the maximum permissible radius for the location of these holes relative to the axis of the cyclone.

Предложенные элементы обеспечивают подкрутку перетекающего для вторичной сепарации газа в ту же сторону, что и закрутка газа в камере сепарации. Ограничение расположения отверстий величиной радиуса, составляющей 0,8 от радиуса камеры сепарации, диктуется тем, что с этого радиуса до оси вихревой камеры с диффузором давление газа не превышает давления газа, выходящего из диффузора. Следовательно, новые элементы конструкции обеспечивают эжекцию части очищенного газа из осевой трубы и подкрутку его с целью вторичной сепарации под действием центробежных сил. The proposed elements provide a twist flowing for secondary gas separation in the same direction as the swirl of gas in the separation chamber. The restriction of the location of the holes to a radius of 0.8 from the radius of the separation chamber is dictated by the fact that from this radius to the axis of the vortex chamber with a diffuser, the gas pressure does not exceed the pressure of the gas leaving the diffuser. Consequently, the new structural elements provide an ejection of part of the purified gas from the axial tube and twist it for the purpose of secondary separation under the action of centrifugal forces.

Суммарное действие всех отличительных признаков предложенного устройства приводит к повышению степени очистки циклона от влаги, что выражается в снижении температуры точки росы очищенного сжатого воздуха с t_т.р.=+1^oC (у прототипа) до t_т.р.=-2^oC (у предложенного циклона) при одинаковой температуре исходного насыщенного воздуха t_вх=+15^oC.The total effect of all the distinguishing features of the proposed device leads to an increase in the degree of purification of the cyclone from moisture, which is reflected in a decrease in the dew point of the purified compressed air from t _tr = + 1 ^o C (the prototype) to t _TR = -2 ^o C (the proposed cyclone) at the same temperature of the source of saturated air t _in = + 15 ^o C.

На фиг. 1 показан продольный разрез предложенного циклона; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б. In FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed cyclone; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 section BB.

На фиг. 4 приведена для экспертизы схема сферического диффузора с оптимальными геометрическими выражениями, поясняющая выбор соотношений размеров. In FIG. Figure 4 shows for examination a diagram of a spherical diffuser with optimal geometric expressions, explaining the choice of size ratios.

Циклон содержит штуцер 1 подвода сжатого газа, тангенциальный сопловой ввод 2, корпус 3, криволинейную поверхность завихрения 4, вихревую обечайку корпуса 5, образующую камеру сепарации 6, нижнюю обечайку корпуса 7, диффузор 8, образованный внешней сферической стенкой 9 и эквидистантной к ней внутренней сферической стенкой 10, осевую трубу 11 вывода очищенного газа, стенку 12, представляющую собой половину тора, присоединенную к внутренней сферической стенке 10, с отверстием 13 для отвода жидкости, патрубок 14 слива отсепарированной жидкости, камеру-сборник 15, с торцевой стенкой 16, имеющей сквозные отверстия 17. The cyclone contains a nozzle 1 for supplying compressed gas, a tangential nozzle inlet 2, a casing 3, a curved surface of the swirl 4, a vortex casing 5, forming a separation chamber 6, a lower casing 7, a diffuser 8 formed by an external spherical wall 9 and an internal spherical equidistant to it wall 10, the axial pipe 11 of the outlet of the purified gas, the wall 12, which is a half of the torus, attached to the inner spherical wall 10, with an opening 13 for draining the liquid, a pipe 14 for draining the separated liquid, chambers -Collection 15 and an end wall 16 having through openings 17.

Циклон работает следующим образом. The cyclone works as follows.

Сжатый воздух или газ поступает через штуцер 1 и тангенциальный сопловой ввод 2 внутрь полости корпуса 3, где приобретает вращательное движение. Двигаясь по криволинейной поверхности завихрения 4, газ переходит на меньший радиус камеры сепарации 6. Так как радиус уменьшается в 1,2^oC2 раза, то тангенциальная скорость газа плавно увеличивается во столько же раз по сравнению со скоростью выхода газа из тангенциального соплового ввода 2, согласно закону сохранения момента количества движения. При повышении уровня скоростей в камере сепарации 6 статическая температура газа становится заметно меньше температуры входящего в циклон газа. Из влажного сжатого воздуха при этом выпадает конденсат. В камере сепарации 6 под действием центробежных сил частицы влаги, масла и механических примесей отбрасываются на стенку верхней обечайки корпуса 5. Газ после камеры сепарации 6 поступает в диффузор 8, где его статическое давление частично восстанавливается, а скорость движения уменьшается. Частицы влаги и пыли, неуспевшие отсепарироваться в камере 6, а также попавшие на внешнюю поверхность внутренней сферической стенки диффузора 10, отбрасываются под действием дополнительных центробежных сил, вызванных обтеканием выпуклой поверхности внутренней сферической стенки 10. Обтекание газом внешней поверхности половины тора 12, имеющего радиус трубки меньший, чем радиус сферы внутренней стенки диффузора 10, еще более усиливает центробежные силы. Отсепарированные частицы влаги и пыли оседают на стенке нижней обечайки корпуса 7 и удаляются через патрубок 14 слива конденсата. Очищенный газ после обтекания половины тора 12 входит во внутреннюю полость сферической стенки 10, имея некоторую закрутку потока за счет сохранения момента количества движения. Поэтому частицы влаги и пыли, которые могут быть подхвачены очищенным газом, сепарируются во внутренней полости сферической стенки 10, стекают во внутреннюю полость половины тора 12 и удаляются через отверстие 13. Очищенный газ проходит по осевой трубе 11 через камеру-сборник 15 и далее выходит из циклона. Так как закрутка потока газа сохраняется в трубе 11, а ее поверхность охлаждается подобно цилиндрическому телу, размещенному на оси самовакуумирующейся вихревой трубы, то в осевой трубе 11 происходит выпадение конденсата и сепарация капель. Эта влага с частью газа попадает в камеру-сборник 15, откуда через отверстия 17 эжектируется в камеру сепарации 6, где подвергается вторичной сепарации. Так как оси отверстий 17 направлены в сторону закрутки тангенциального соплового ввода 2, то газ с капельной влагой из камеры-сборника 15 попадает в камеру сепарации 6 закрученным, что создает лучшие условия для ее вторичной сепарации.Compressed air or gas enters through the nozzle 1 and the tangential nozzle inlet 2 into the cavity of the housing 3, where it acquires a rotational movement. Moving along the curved surface of the swirl 4, the gas moves to a smaller radius of the separation chamber 6. Since the radius decreases by 1.2 ^° C2 times, the tangential velocity of the gas gradually increases by the same amount as compared to the rate of gas exit from the tangential nozzle inlet 2, according to the law of conservation of angular momentum. With an increase in the velocity level in the separation chamber 6, the static gas temperature becomes noticeably lower than the temperature of the gas entering the cyclone. Condensation forms out of the moist compressed air. In the separation chamber 6, under the action of centrifugal forces, particles of moisture, oil and mechanical impurities are thrown onto the wall of the upper shell of the housing 5. Gas after the separation chamber 6 enters the diffuser 8, where its static pressure is partially restored, and the speed decreases. Moisture and dust particles that failed to separate in the chamber 6, as well as those that hit the outer surface of the inner spherical wall of the diffuser 10, are discarded under the action of additional centrifugal forces caused by the flow around the convex surface of the inner spherical wall 10. The gas flows around the outer surface of half of the torus 12 having a tube radius smaller than the radius of the sphere of the inner wall of the diffuser 10, further enhances the centrifugal force. Separated particles of moisture and dust settle on the wall of the lower shell of the housing 7 and are removed through the condensate drain pipe 14. The purified gas after flowing around half of the torus 12 enters the internal cavity of the spherical wall 10, having some flow swirl due to the conservation of angular momentum. Therefore, particles of moisture and dust that can be picked up by the purified gas are separated in the internal cavity of the spherical wall 10, flow into the internal cavity of the half of the torus 12 and are removed through the opening 13. The purified gas passes through the axial pipe 11 through the collection chamber 15 and then leaves cyclone. Since the swirl of the gas flow is stored in the pipe 11, and its surface is cooled like a cylindrical body placed on the axis of a self-evacuating vortex tube, condensation and droplet separation occur in the axial pipe 11. This moisture with a part of the gas enters the collection chamber 15, from where it is ejected through the openings 17 into the separation chamber 6, where it is subjected to secondary separation. Since the axis of the holes 17 are directed towards the swirl of the tangential nozzle inlet 2, gas with droplet moisture from the collection chamber 15 enters the separation chamber 6 twisted, which creates better conditions for its secondary separation.

Наличие в циклоне криволинейной поверхности завихрения с диаметром, большим, чем диаметр камеры сепарации, диффузора, оканчивающегося половиной тора, а также камеры-сборника, сообщающейся с камерой сепарации отверстиями, позволяет по сравнению с базовым объектом, он же прототип, повысить уровень скоростей в камере сепарации, увеличить дополнительные центробежные силы, использовать эжекционные и охлаждающие свойства циклона для вторичной сепарации, что в целом повышает степень очистки газа. В случае очистки влажного воздуха возможна его осушка температура точки росы при этом понижается до t_т.р.=-2^oC, что на 3^oC меньше, чем у прототипа.The presence in the cyclone of a curvilinear surface of a swirl with a diameter larger than the diameter of the separation chamber, a diffuser ending in half a torus, and also a collection chamber in communication with the separation chamber of the openings makes it possible to increase the speed level in the chamber compared to the base object, which is also a prototype separation, increase additional centrifugal forces, use the ejection and cooling properties of the cyclone for secondary separation, which generally increases the degree of gas purification. In the case of purification of moist air, it is possible to dry the dew point temperature while decreasing to t _TR = -2 ^o C, which is 3 ^o C less than that of the prototype.

Claims

1. A cyclone containing a housing consisting of an upper shell with a tangential inlet of compressed gas and a lower shell of large diameter, interconnected by an external spherical wall, an axial tube provided with an inner spherical wall at the lower end, an equidistant outer spherical wall and forming a diffuser with it, a separation nozzle, the upper outer edge connected to the lower edge of the inner spherical wall and having a hole in the lower part for draining the liquid, characterized in that it is provided attached to the upper shell of the body with a twisting chamber, the inner curved surface of which is conjugated with a tangential input and at the interface has a maximum radius 1.2 to 2 times the radius of the upper shell of the body, a collection chamber located above the twisting chamber, while the upper end of the axial tube is placed in the collection chamber, in the bottom of which holes are made, communicating its cavity with the swirling chamber, the upper shell of the housing is made with a diameter of 2.5 to 5 times smaller than the diameter of the lower shell, and it is separate I nozzle is made in the form of the lower half of the torus, the radius of the generatrix of which is 2.4 times less than the radius of the inner spherical wall.

2. The cyclone according to claim 1, characterized in that the holes in the bottom of the collection chamber are located at a distance from the cyclone axis of not more than 0.8 radius of the upper shell of the housing, their axes are located at an angle to the cyclone axis, without crossing it, and are directed side of the tangential input spin.