RU2183497C2

RU2183497C2 - Swirl dust trap

Info

Publication number: RU2183497C2
Application number: RU2000106815A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Щибраев; А.Е. Щибраев; Н.П. Тюрин; И.А. Хурин; Д.Н. Ватузов; С.В. Дежуров
Original assignee: Самарская государственная архитектурно-строительная академия
Priority date: 2000-03-20
Filing date: 2000-03-20
Publication date: 2002-06-20

Abstract

FIELD: gas cleaning devices. SUBSTANCE: invention is designed for dry inertial cleaning of dust-laden gas in accompanying twisted gas flows. Proposed swirl dust trap has cylindrical separation chamber with secondary flow intake branch pipe in upper part, swirler and axial branch pipe to let out cleaned gas. Branch pipe to let in primary dust-laden gas flow with cylindrical fairing, vane swirler and stabilizing device is found in lower part of chamber. Novelty is use of stabilizing fairings in upper zone of trap. EFFECT: reduced formation of spurious vortices and entraining of dust. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам сухой очистки пыли путем использования инерционных сил в закрученных потоках запыленного газа и может быть использовано в любой области техники по очистке или улавливанию пылевых фракций. The invention relates to dry dust cleaning devices by using inertial forces in swirling streams of dusty gas and can be used in any field of technology for cleaning or trapping dust fractions.

При проектировании подобных устройств одной из основных задач является снижение уноса пыли. When designing such devices, one of the main tasks is to reduce dust entrainment.

Конструктивно вихревой уловитель пыли (ВУП) состоит из цилиндрической сепарационной камеры, двух патрубков ввода газа с закручивателем потока, патрубка вывода очищенного газа, отбойной шайбы и пылевого бункера. Structurally, the vortex dust collector (VUP) consists of a cylindrical separation chamber, two gas inlet pipes with a flow swirl, a purified gas outlet pipe, a bump washer and a dust bin.

Известны конструкции вихревых пылеуловителей, в которых задачу снижения уноса пыли решают различными путями, например путем изменения количества отбойных шайб и места их расположения, путем изменения их конфигурации (веерообразная и спиралеобразная), вращающимися вокруг входного патрубка, а также путем применения механизма, перемещающего коническую шайбу в вертикальном направлении. There are known designs of vortex dust collectors in which the task of reducing dust entrainment is solved in various ways, for example, by changing the number of bump washers and their location, by changing their configuration (fan-shaped and spiral-shaped), rotating around the inlet pipe, and also by applying a mechanism that moves the conical washer in the vertical direction.

Известны также решения по стабилизации первичного пылевого потока с целью уменьшения искажения скоростного поля и поля концентрации перед поступлением его в завихритель. См. Патент Российской Федерации 2090268, кл. В 04 С 3/06, 1997 г. [1]; Авторское свидетельство СССР 1627219, кл. В 01 D 45/12, 1991 г. [2]; Авторское свидетельство СССР 975097, кл. В 04 С 3/06, 1982 г. [3]; Авторское свидетельство СССР 1233948, кл. В 04 С 3/06, 1986 г. [4]. Solutions are also known for stabilizing the primary dust flow in order to reduce the distortion of the velocity field and the concentration field before it enters the swirl. See Patent of the Russian Federation 2090268, cl. B 04 C 3/06, 1997 [1]; USSR copyright certificate 1627219, cl. B 01 D 45/12, 1991 [2]; USSR copyright certificate 975097, cl. B 04 C 3/06, 1982 [3]; USSR copyright certificate 1233948, cl. B 04 C 3/06, 1986 [4].

Для этих и многих других запатентованных пылеуловителей характерны способы организации подвода первичного и вторичного потоков газа, хотя в каждом случае по-разному решается вопрос по снижению нежелательного уноса пыли. These and many other patented dust collectors are characterized by ways of organizing the supply of primary and secondary gas flows, although in each case the issue of reducing unwanted dust entrainment is solved differently.

Наиболее близким техническим решением является вихревой пылеуловитель, см. Патент Российской Федерации 2096070, кл. В 04 С 3/06, 1997 г. [5], состоящий из цилиндрической сепарационной камеры, в верхней части которой располагаются патрубок вторичного потока, выходной патрубок и завихритель. В нижней части камеры находится патрубок для ввода первичного потока запыленного газа с цилиндрическим обтекателем, лопаточным закручивателем и устройством, стабилизирующим поля скоростей и концентраций на вводе в камеру сепарации и состоящим из сопла, спрямляющей решетки и лопастей типа Прандтля. Стабилизация потока способствует уменьшению уноса пыли в приосевую зону паразитарными вихрями в области после завихрителя. The closest technical solution is a vortex dust collector, see Patent of the Russian Federation 2096070, cl. In 04 C 3/06, 1997 [5], consisting of a cylindrical separation chamber, in the upper part of which there is a secondary flow pipe, an outlet pipe and a swirl. In the lower part of the chamber there is a nozzle for introducing a primary stream of dusty gas with a cylindrical cowl, a blade swirl and a device stabilizing the velocity and concentration fields at the inlet to the separation chamber and consisting of a nozzle, a straightening grating and Prandtl-type blades. Stabilization of the flow helps to reduce dust entrainment into the axial zone by parasitic vortices in the area after the swirl.

Однако и это не исключает возникновения вторичных вихрей в верхней зоне камеры сепарации, поскольку для этого там имеются предпосылки. However, this does not exclude the occurrence of secondary vortices in the upper zone of the separation chamber, since there are prerequisites for this.

Известно, что вихревые течения возникают при наличии градиента скорости, в местах обтекания поверхностей, сопряженных не в одной плоскости, при срыве потока на входе в трубу и т.п. аналогичных явлениях. It is known that vortex flows arise in the presence of a velocity gradient, in the places around the surfaces conjugated in more than one plane, when the flow is disrupted at the entrance to the pipe, etc. similar phenomena.

В рассматриваемом случае такими местами образования паразитарных вихрей являются угловые сопряжения в верхней плоскости камеры сепарации и вход в патрубок отвода очищенного газа. Эти паразитарные вихри будут способствовать уносу пылевых фракций в приосевую зону - зону очищенного газа, удаляемого из аппарата. In the case under consideration, such places of formation of parasitic vortices are angular conjugations in the upper plane of the separation chamber and the entrance to the outlet of the purified gas. These parasitic vortices will contribute to the entrainment of dust fractions in the axial zone — the zone of purified gas removed from the apparatus.

Целью изобретения является повышение эффективности очистного устройства (пылеуловителя) за счет ликвидации паразитарных вихрей в верхней зоне сепарационной камеры. The aim of the invention is to increase the efficiency of the treatment device (dust collector) by eliminating parasitic vortices in the upper zone of the separation chamber.

Указанная цель достигается тем, что стенка корпуса сепарационной камеры и стенка выходного патрубка в верхней части пылеуловителя, сопряженные под углом 90^o с плоскостью расположения лопаточного завихрителя, выполняются в местах сопряжения в виде удобообтекаемых плоскостей, очертанных по профилю лемнискаты или радиусу цилиндра. Такое конструктивное решение позволит стабилизировать поле скоростей и, следовательно, концентраций в верхней зоне пылеуловителя и тем самым ослабить унос пыли с очищенным газом.This goal is achieved by the fact that the wall of the housing of the separation chamber and the wall of the outlet pipe in the upper part of the dust collector, mated at an angle of 90 ^° with the plane of location of the blade swirler, are made at the interface in the form of streamlined planes outlined along the profile of the lemniscate or the radius of the cylinder. Such a constructive solution will allow to stabilize the velocity field and, consequently, the concentrations in the upper zone of the dust collector and thereby weaken the entrainment of dust with purified gas.

На чертеже представлено профильное сечение вихревого пылеуловителя. The drawing shows a profile section of a vortex dust collector.

Вихревой пылеуловитель содержит цилиндрическую сепарационную камеру 1, в верхней части которой находится лопаточный завихритель 2, коаксиально расположенный выходной патрубок 3 и патрубок 4 для ввода вторичного потока, а также стабилизирующие обтекатели 5 и 6. В нижней части камеры 1 находится цилиндрический обтекатель 7 с лопаточным завихрителем 8 и отбойной шайбой 9. В бункерном отделении 10 и ниже его располагается стабилизирующее устройство в виде конфузора 11 с патрубком для ввода первичного запыленного потока 12, ниже которого расположены сопло и поворотные лопатки, которые с целью упрощения на чертеже не показаны. The vortex dust collector contains a cylindrical separation chamber 1, in the upper part of which there is a blade swirler 2, a coaxially located outlet pipe 3 and a pipe 4 for introducing a secondary stream, as well as stabilizing cowls 5 and 6. In the lower part of the chamber 1 there is a cylindrical cowling 7 with a blade swirl 8 and a breaker washer 9. In the bunker compartment 10 and below it is a stabilizing device in the form of a confuser 11 with a pipe for introducing a primary dusty stream 12, below which is located s and nozzle guide vanes, which are to simplify the figure are not shown.

Запыленный поток газа поступает в сепарационную камеру через патрубок 12 и завихритель 8, который формирует в камере внутренний восходящий вихревой поток. The dusty gas stream enters the separation chamber through the pipe 12 and swirl 8, which forms an internal upward vortex flow in the chamber.

Сверху через патрубок 4 ввода вторичного потока и лопаточный завихритель 2 формируется вторичный нисходящий поток того же газа. При взаимодействии этих циклонирующих в одном направлении потоков взвешенные частицы выпадают в бункер 10 через кольцевой зазор между отбойной шайбой 9 и цилиндр корпуса сепарационной камеры 1, а очищенный газ поступает в выходной патрубок 3. From above, a secondary downward flow of the same gas is formed through the secondary flow input pipe 4 and the blade swirl 2. In the interaction of these cyclone flows in one direction, the suspended particles fall into the hopper 10 through the annular gap between the baffle plate 9 and the cylinder of the separation chamber 1, and the purified gas enters the outlet pipe 3.

Сравнительный анализ с прототипом [5] показывает, что заявляемый ВПУ имеет следующие отличия: во-первых, сопряжение стенки сепарационной камеры с кольцевым завихрителем выполнено в виде криволинейного обвода стабилизации с радиусом кривизны R= (0,05-0,1)D, и, во-вторых, таким же образом выполнен вход в патрубок отвода очищенного газа при r=(0,05-0,l)d. A comparative analysis with the prototype [5] shows that the claimed VPU has the following differences: firstly, the pairing of the separation chamber wall with an annular swirler is made in the form of a curved stabilization contour with a radius of curvature R = (0.05-0.1) D, and secondly, the entrance to the outlet of the purified gas at r = (0.05-0, l) d is made in the same way.

Таким образом, заявляемый ВУП соответствует критерию "новизна". Thus, the claimed OPS meets the criterion of "novelty."

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволяет выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". Comparison of the proposed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this technical field does not allow us to identify signs that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "significant differences".

Источники информации
1. Патент Российской Федерации 2090268, кл. В 04 С 3/06, 1997 г.Sources of information
1. Patent of the Russian Federation 2090268, cl. B 04 S 3/06, 1997

2. Авторское свидетельство СССР 1627219, кл. В 01 D 45/12, 1991 г. 2. Copyright certificate of the USSR 1627219, cl. B 01 D 45/12, 1991

3. Авторское свидетельство СССР 975097, кл. В 04 С 3/06, 1982 г. 3. USSR copyright certificate 975097, cl. B 04 S 3/06, 1982

4. Авторское свидетельство СССР 1233948, кл. В 04 С 3/06, 1986 г. 4. Copyright certificate of the USSR 1233948, cl. B 04/03, 1986

5. Патент Российской Федерации 2096070, кл. В 04 С 3/06, 1997 г. 5. Patent of the Russian Federation 2096070, cl. B 04 S 3/06, 1997

Claims

1. A vortex dust collector, consisting of a cylindrical separation chamber with a nozzle located in its lower part for introducing a primary dusty gas stream with a cylindrical cowl and a blade swirl, a breaker washer and a hopper, and in the upper part, a nozzle for introducing a secondary stream, a swirl and an outlet nozzle, characterized in that the interface of the separation chamber wall with the swirl and the outlet pipe with the swirl are made in the form of curved stabilization contours.

2. The vortex dust trap according to claim 1, characterized in that the contour of the contours is made along the radii R = (0.05-0.1) D and r = (0.05-0.1) d, where D and d are the diameters of the body and the outlet pipe of the purified gas, respectively.