RU2090244C1

RU2090244C1 - Air-cleaning filter

Info

Publication number: RU2090244C1
Application number: RU95105811A
Authority: RU
Inventors: Н.С. Кобелев; А.Н. Кобелев; С.Г. Богатых
Original assignee: Курский государственный технический университет
Priority date: 1995-04-14
Filing date: 1995-04-14
Publication date: 1997-09-20
Also published as: RU95105811A

Abstract

FIELD: gas purification. SUBSTANCE: invention relates to cleaning compressed air, especially from mists, in various areas, especially at large compressor stations with considerable daily production of compressed air. Air-cleaning filter consists of casing with conical bottom, cleaned air withdrawal fitting stretched over with wire gauze and having conical attachment with radial grooves on outer surface. Filter has atmosphere air inlet fittings in the form of narrowing subsonic nozzles with curved grooves on inner surface and is covered with gauzes on the atmosphere air inlet side. Bottom has hole where hot-well is disposed. Deflection barrier is freely mounted on guide bars and is stopped with springs in position providing cavity located between atmosphere air inlet fitting section and deflection barrier. In air filter casing, constant resonance volume is maintained under varying weather and compression station process conditions. EFFECT: reduced power consumption. 1 dwg

Description

Изобретение относится к очистке сжатого воздуха, в особенности от туманов, в различных отраслях народного хозяйства, преимущественно на крупных компрессорных станциях со значительным суточным расходом сжатого воздуха. The invention relates to the purification of compressed air, in particular from mists, in various sectors of the economy, mainly at large compressor stations with a significant daily consumption of compressed air.

Известно устройство для очистки газов от аэрозии [1] содержащее корпус с патрубком подвода и отвода газа и слива жидкости, входной и выходной камерами и пористой перегородкой. A device for cleaning gases from aerosion [1] containing a housing with a pipe for supplying and discharging gas and draining the liquid, inlet and outlet chambers and a porous partition.

Недостатком данного изобретения является невозможность тепловлажностной обработки газа, проходящего через устройство, т.е. узкая специализация с недостаточной эффективностью при использовании в изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации. The disadvantage of this invention is the impossibility of heat and moisture treatment of gas passing through the device, i.e. narrow specialization with insufficient efficiency when used in changing weather and climate conditions.

Известен фильтр для очистки воздуха [2] содержащий корпус с коническим днищем, выполненным с отверстием в нижней части, штуцер вывода очищенного воздуха, обтянутого проволочной сеткой и имеющего коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности, штуцера ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие со стороны входа металлические сетки, конденсатоотводчик, расположенный в отверстии днища, и отражательную перегородку. A known filter for air purification [2] comprising a housing with a conical bottom made with an opening in the lower part, a nozzle for the outlet of purified air wrapped in a wire mesh and having a conical nozzle with radial grooves on the outer surface, a nozzle for introducing the purified air, made in the form of tapering subsonic nozzles with curved grooves on the inner surface and having metal grids on the inlet side, a steam trap located in the bottom opening, and a reflective partition.

Недостатком данного изобретения является недостаточная эффективность из-за невозможности использования газодинамического наддува всасываемого через воздушный фильтр компрессора атмосферного воздуха. The disadvantage of this invention is the lack of efficiency due to the inability to use gas-dynamic pressurization of the atmospheric air compressor sucked through the air filter.

В основу изобретения поставлена задача снижения энергозатрат на производство сжатого воздуха, путем поддержания постоянного резонансного объема в корпусе воздушного фильтра в изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации компрессорных станций. The basis of the invention is the task of reducing energy consumption for the production of compressed air, by maintaining a constant resonant volume in the air filter housing in changing weather and climate operating conditions of compressor stations.

Поставленная задача решается тем, что фильтр для очистки воздуха имеет такое пространственное расположение штуцера ввода очищаемого воздуха и отражательной перегородки, которое обеспечивает возникновение газодинамического наддува всасываемого атмосферного воздуха, при этом подпружиненное состояние отражательной перегородки и возможность ее перемещения по направляющим стержням, определяет постоянство резонансного объема при изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации воздушного фильтра компрессора. The problem is solved in that the filter for air purification has such a spatial arrangement of the inlet of the cleaned air and the baffle that ensures the emergence of gas-dynamic pressurization of the intake air, while the spring-loaded state of the baffle and the possibility of its movement along the guide rods determines the constancy of the resonant volume at changing weather and climate operating conditions of the compressor air filter.

Преимущество предлагаемого изобретения заключается в том, что оно позволяет снижать энергоемкость производства сжатого воздуха за счет увеличения массовой пропускной способности воздушного фильтра путем использования эффекта резонанса (газодинамического наддува). The advantage of the invention is that it allows to reduce the energy consumption of compressed air production by increasing the mass throughput of the air filter by using the resonance effect (gas-dynamic pressurization).

Снижение энергоемкости производства сжатого воздуха достигается увеличением производительности поршневых компрессоров путем резонансного наддува использования резонансных колебаний столба воздуха во всасывающем тракте. Известно, что возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре поршневого компрессора и периодическое открывание и закрывание клапанов, соединяющих полость цилиндра с воздушными коммуникациями, вызывает колебания столба воздуха в фильтре компрессора между выходным отверстием штуцера ввода очищаемого воздуха и отражательной перегородкой. Эти колебания являются вынужденными при совпадении их частоты с частотой собственных колебаний столба воздуха наступает явление резонанса со значительными амплитудами колебаний давления. Если подобрать объем полости между выходным отверстием штуцера ввода очищаемого воздуха и отражательной перегородкой таким, чтобы к моменту закрытия всасывающих клапанов в цилиндре был максимум давления, то это увеличивает массовый заряд в цилиндре и повышает производительность компрессора (см. стр. 69. В.М.Курчавин, А.П.Мезенцев. Экономия тепловой и электрической энергии в поршневых компрессорах. Ленинград, 1985). Reducing the energy consumption of compressed air production is achieved by increasing the performance of reciprocating compressors by resonant boost using resonant vibrations of the air column in the suction path. It is known that the reciprocating movement of the piston in the cylinder of the reciprocating compressor and the periodic opening and closing of the valves connecting the cylinder cavity to the air lines cause oscillations of the air column in the compressor filter between the outlet of the cleaned air inlet and the baffle. These oscillations are forced when their frequency coincides with the natural frequency of the air column, a resonance phenomenon occurs with significant amplitudes of pressure fluctuations. If you select the volume of the cavity between the outlet of the nozzle of the inlet of the cleaned air and the baffle so that at the moment of closing the suction valves there is a maximum pressure in the cylinder, this will increase the mass charge in the cylinder and increase the performance of the compressor (see page 69. V.M. Kurchavin, A.P. Mezentsev.Saving heat and electric energy in reciprocating compressors (Leningrad, 1985).

Роль резонатора в предлагаемом изобретении выполняет полость, образованная корпусом воздушного фильтра и определенным расстоянием между выходным сечением штуцера ввода очищаемого воздуха и отражательной перегородкой. При этом данное расстояние определяется экспериментальным путем, в зависимости от погодно-климатических условий эксплуатации компрессорной станции. The role of the resonator in the present invention is performed by the cavity formed by the housing of the air filter and a certain distance between the output section of the nozzle of the input of the cleaned air and the reflective partition. Moreover, this distance is determined experimentally, depending on the weather and climatic conditions of operation of the compressor station.

На чертеже представлена принципиальная схема фильтра для очистки воздуха. Он состоит из корпуса 1 с коническим днищем 2, выполненным с отверстием в нижней части, штуцера вывода очищаемого воздуха 3, обтянутого проволочной сеткой 4 и имеющего коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности, штуцеров ввода очищаемого воздуха 5 в виде суживающихся дозвуковых сопел 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 и образует полость 12, заключенную между сечением штуцера ввода очищаемого воздуха 5 и отражательной перегородкой 9. The drawing shows a schematic diagram of a filter for air purification. It consists of a housing 1 with a conical bottom 2 made with an opening in the lower part, a nozzle for the outlet of the cleaned air 3, fitted with a wire mesh 4 and having a conical nozzle with radial grooves on the outer surface, the nozzles of the inlet of the cleaned air 5 in the form of tapering subsonic nozzles with curved grooves 6 on the inner surface and metal meshes 7 located on the inlet side of the atmospheric air, located in the opening of the bottom of the body 1 of the steam trap 8, the reflective partition 9, freely installed flax on the guide rods 10 and fixed by the springs 11 and forms a cavity 12, enclosed between the cross section of the inlet fitting of the cleaned air 5 and the reflective partition 9.

Фильтр работает следующим образом. The filter works as follows.

Атмосферный воздух, определенной плотности, характеризуемой, наряду с давлением атмосферного воздуха и его температурой, загрязнениями капельной влагой и твердыми частицами пыли при положительных температурах окружающей среды или влагой в твердом и жидком состоянии при отрицательных температурах, поступает в виде многокомпонентной смеси в штуцера 5 корпуса 1. Частицы загрязнений, проходящие через металлические сетки 7, в результате уменьшения проходного сечения штуцера 5, выполненного в виде суживающегося сопла и возрастания скорости всасываемого потока, оттесняются к стенке и пропадают в криволинейные канавки 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, в виде которого выполнены штуцера 5, что приводит к более интенсивной коагуляции легких мелких частиц и в конечном итоге улучшает работу фильтра. Это приводит к дополнительной коагуляции мельчайших частиц влаги, которая с твердыми частицами пыли, а при отрицательных температурах и с твердой фазой жидкости поступает в полость 12 и ударяясь об отражательную перегородку 9, попадает на коническое днище 2, где скапливается конденсат. В результате этого осуществляется смачивание упавших частиц, тем самым предотвращается их унос к проволочной сетке 4. Atmospheric air, of a certain density, characterized, along with atmospheric air pressure and its temperature, contamination with droplet moisture and solid dust particles at positive ambient temperatures or moisture in the solid and liquid state at negative temperatures, enters as a multicomponent mixture in the nozzle 5 of the housing 1 Particles of contaminants passing through the metal mesh 7, as a result of reducing the flow area of the nozzle 5, made in the form of a tapering nozzle and an increase in speed the suction stream are pushed to the wall and disappear into the curved grooves 6, where, colliding with other particles, coarsen and become the "nuclei" of condensation of water vapor. Twisting in a curved grooves of a denser flow of the boundary layer leads to a rotational movement of the entire flow of intake air in front of the outlet of the tapering subsonic nozzle, in the form of which the nozzle 5 is made, which leads to more intense coagulation of light small particles and ultimately improves the filter. This leads to additional coagulation of the smallest particles of moisture, which with solid particles of dust, and at negative temperatures and with the solid phase of the liquid enters the cavity 12 and striking the reflective partition 9, falls on the conical bottom 2, where condensate accumulates. As a result of this, wetting of the fallen particles is carried out, thereby preventing their entrainment to the wire mesh 4.

Полость 12 представляет собой объем, заключенный между выходным сечением суживающегося сопла 5 и отражательной перегородкой 9, при этом размеры выбраны так, что он соответствует объему резонатора. В связи с тем, что плотность воздуха, поступающего в полость 12, изменяется в зависимости от погодно-климатических и технологических условий эксплуатации компрессорной станции, резонатор должен иметь переменный объем. За начальное положение объема резонатора принимаются размеры полости 12 воздушного фильтра компрессора, образованной выходным сечением суживающегося сопла 5 и отражательной перегородки 9, которая фиксируется пружинами 11 в свободном (разжатом) 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 воздушных фильтр компрессора. Все это определяется экспериментальным путем, согласно условиям эксплуатации компрессорной станции. The cavity 12 is the volume enclosed between the output section of the tapering nozzle 5 and the baffle 9, and the dimensions are chosen so that it corresponds to the volume of the resonator. Due to the fact that the density of the air entering the cavity 12 varies depending on the weather, climatic and technological conditions of operation of the compressor station, the resonator must have a variable volume. The initial position of the resonator volume is the size of the cavity 12 of the compressor air filter formed by the output section of the tapering nozzle 5 and the baffle 9, which is fixed by the springs 11 in the free (unclenched) state on the guide rods 10. In this case, the effect exerted by atmospheric intake air is determined by the smallest density corresponding to the maximum ambient temperature (it is known that the higher the temperature, the lower its density) and the minimum wu pollution entering the compressor air filter. All this is determined experimentally, according to the operating conditions of the compressor station.

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, сохраняя постоянство резонатора при изменяющихся погодно-климатических и технологических загрязнениях. 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 перемещаются в сторону выходного сечения суживающегося сопла 5, что уменьшает объем воздушного столба в полости 12. В результате, наблюдаемое пульсирующее перемещение отражательной перегородки 9 на направляющих стержнях 10 под действием пружины 11, что обеспечивает постоянство объема резонатора и, соответственно, оптимальное воздействие резонансного наддува на величину наполнения цилиндра компрессора. As the temperature of atmospheric air decreases or the amount of pollution in it increases, the density of intake air increases, as a result, the impact energy of the mixture flow (atmospheric air and pollution in it) against the reflective wall 9 increases and the latter moves along the guide rods 10, compressing the spring 11. When the movement of the reflective partition 9, the volume of the air column in the cavity 12 increases, while maintaining the constancy of the resonator with changing weather, climate and technological pollution. In the case of a subsequent decrease in the density of the intake air flow (the temperature of the atmospheric air has increased or the amount of pollution in it has decreased), the reflective baffle 9, under the action of the compressive force of the spring 11, moves towards the output section of the tapering nozzle 5, which reduces the volume of the air column in the cavity 12. As a result, the observed pulsating movement of the reflective partition 9 on the guide rods 10 under the action of the spring 11, which ensures a constant volume of the resonator and, accordingly GOVERNMENTAL optimal exposure value on the resonant supercharging compressor cylinder filling.

Оригинальность конструктивного решения предлагаемого изобретения подтверждается простотой технического исполнения, гарантирующего как эксплуатационную, так и технологическую надежность получения резонансного наддува при изменяющихся погодно-климатических и технологических условиях эксплуатации компрессорных установок. The originality of the design solution of the present invention is confirmed by the simplicity of technical design, which guarantees both operational and technological reliability of obtaining resonant boost under changing weather, climatic and technological conditions of operation of compressor units.

Claims

The filter for air purification, comprising a housing with a conical bottom made with an opening in the lower part, a nozzle for the outlet of the cleaned air, fitted with a wire mesh and having a conical nozzle with radial grooves on the outer surface, a nozzle for the introduction of the cleaned air, made in the form of tapering subsonic nozzles with curved guides on the inner surface and having metal grids on the air inlet side, a steam trap located in the bottom opening, and a baffle plate, characterized in that the filter is equipped with guide rods located in the upper and lower parts of the reflective partition installed with the possibility of free movement, while the reflective partition is spring-loaded from the side of the outlet of the cleaned air springs installed on the guide rods.