RU2345820C1

RU2345820C1 - Venturi-pipe -type gas purification device

Info

Publication number: RU2345820C1
Application number: RU2007129717/15A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Мари Владимировна Голубева (RU); Мария Владимировна Голубева; Лиди Владимировна Колаева (RU); Лидия Владимировна Колаева; Екатерина Олеговна Боброва (RU); Екатерина Олеговна Боброва; Елена Владимировна Духанина (RU); Елена Владимировна Духанина; Надежда Игоревна Горнушкина (RU); Надежда Игоревна Горнушкина; Дарь Олеговна Павлова (RU); Дарья Олеговна Павлова; Ольга Юрьевна Дорушенкова (RU); Ольга Юрьевна Дорушенкова; Анастаси Витальевна Костылева (RU); Анастасия Витальевна Костылева; Ирина Юрьевна Зубова (RU); Ирина Юрьевна Зубова
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Владимировна Голубева
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2009-02-10

Abstract

FIELD: mechanics.

SUBSTANCE: venturi-pipe-type gas purification device includes a confuser, neck, diffuser, regulating insert coupled by a rod with the drive, system of irrigation and clamp arranged in diffuser. The said regulating insert represents several coaxially spaced elements. Note that the external element is rigidly fixed on the said rod by means of spokes, while the internal element is arranged on the rod to move lengthwise thereon and features a bulge located between the spokes of the external element. The irrigating device represents an acoustic atomiser for spraying liquids, and comprising the case with the generator of acoustic vibrations fitted therein and representing a combination of a nozzle and a resonator and a pipe for supply of the sawing agent and liquid. The case represents a glass with the bottom. The generator of acoustic vibrations is arranged inside the case and represents a hollow core with a wedge slot and a nozzle. The liquid is supplied to the circular gap formed between the resonator external surface and the nozzle internal surface, while the liquid supply channel is located tangentially to the glass internal surface and represents a rectangular slot. Air is forced through the union fitted in the case and the resonator orifice to get at least in one wedge slot arranged at the angle to the resonator axis. Note here that angle varies from 30° to 60°. A helical guide device is arranged in the circular gap between the glass internal surface and the resonator external surface to facilitate swirling the liquid fed via the channel.

EFFECT: decreased power consumption.

3 dwg

Description

Изобретение относится к технике очистки газов от пыли и химических вредностей и может найти применение, например, на предприятиях черной металлургии.The invention relates to techniques for cleaning gases from dust and chemical hazards and can find application, for example, in iron and steel enterprises.

Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому результату является устройство для очистки газов типа трубы Вентури по авторскому свидетельству СССР №942287, кл В01D 47/10, 1979 г., содержащее конфузор, горловину. диффузор, регулирующую вставку, соединенною через шток с приводом, систему орошения, фиксатор, установленный в диффузоре, причем регулирующая вставка выполнена из коаксиально установленных на расстоянии друг от друга элементов, при этом наружный элемент жестко закреплен на штоке с помощью спиц, а внутренний установлен на штоке с возможностью продольного перемещения и имеет упоры, расположенные между спицами наружного элемента (прототип).The closest to the claimed object in terms of technical nature and the achieved result is a gas purification device such as a Venturi pipe according to the USSR author's certificate No. 942287, class B01D 47/10, 1979, containing a confuser, a neck. a diffuser, a regulating insert connected via a rod to the actuator, an irrigation system, a latch installed in the diffuser, the regulating insert being made of elements coaxially mounted at a distance from each other, while the outer element is rigidly fixed to the rod using spokes, and the inner one is mounted on stock with the possibility of longitudinal movement and has stops located between the spokes of the outer element (prototype).

Недостатком известного устройства является то, что при больших количествах очищаемых газов возрастают энергозатраты на систему регулирования за счет отсутствия устройств для тонкого распыливания жидкости.A disadvantage of the known device is that with large quantities of purified gases, energy consumption for the control system increases due to the lack of devices for fine atomization of the liquid.

Технический результат - снижение энергозатрат на очистку газов.The technical result is a reduction in energy consumption for gas purification.

Это достигается тем, что в устройстве для очистки газов типа трубы Вентури, включающем конфузор, горловину, диффузор, регулирующую вставку, соединенную через шток с приводом, систему орошения, фиксатор, установленный в диффузоре, причем регулирующая вставка выполнена из коаксиально установленных на расстоянии друг от друга элементов, при этом наружный элемент жестко закреплен на штоке с помощью спиц, а внутренний установлен на штоке с возможностью продольного перемещения и имеет упоры, расположенные между спицами наружного элемента, система орошения выполнена в виде коллектора с акустическими форсунками, при этом каждая из форсунок содержит корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе к отверстию резонатора, а затем поступает по крайней мере в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30°÷60°, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу.This is achieved by the fact that in a gas purification device such as a Venturi pipe, including a confuser, a neck, a diffuser, a regulating insert connected via a rod to the actuator, an irrigation system, a clamp installed in the diffuser, and the regulating insert is made of coaxially installed at a distance from other elements, while the outer element is rigidly fixed to the rod using spokes, and the inner one is mounted on the rod with the possibility of longitudinal movement and has stops located between the spokes of the outer element, sys the topic of irrigation is made in the form of a collector with acoustic nozzles, each nozzle containing a housing with an acoustic oscillator located inside the nozzle and resonator, and a tube for supplying a spraying agent and liquid, the housing being made in the form of a glass with a bottom placed inside case generator of acoustic vibrations in the form of a hollow rod with a wedge gap and a nozzle, while the fluid enters the annular gap made between the outer surface of the resonator and the inner surface with opla, and the channel for supplying fluid is located tangentially to the inner surface of the glass and is made in the form of a rectangular slit, while air is supplied through a nozzle in the housing to the cavity of the resonator, and then enters at least one wedge slot located at an angle with respect to the axis resonator, and the angle is in the optimal range of values: 30 ° ÷ 60 °, and in the annular gap between the inner surface of the glass and the outer surface of the resonator there is a screw guide device, contributing to its creation of a vortex fluid flow entering the channel.

На фиг.1 изображен продольный разрез предложенного устройства; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 - схема акустической форсунки в устройстве орошения.Figure 1 shows a longitudinal section of the proposed device; figure 2 is a section aa in figure 1, figure 3 is a diagram of an acoustic nozzle in an irrigation device.

Устройство для очистки газов типа трубы Вентури включает конфузор 1, горловину 2, диффузор 3, рассекатель 4, через который подводится вода, регулирующую вставку 5, состоящую из наружного элемента 6 и внутреннего элемента 7, имеющего упоры 8. Элемент 6 при помощи спиц 9 жестко соединен со штоком 10, который перемещается приводом 11.A device for gas purification such as a Venturi pipe includes a confuser 1, a neck 2, a diffuser 3, a divider 4, through which water is supplied, a regulating insert 5, consisting of an outer element 6 and an inner element 7 having stops 8. Element 6 is rigidly knitted with needles 9 connected to the rod 10, which is moved by the actuator 11.

Наружный элемент 6 вставки установлен с зазором по отношению к внутреннему элементу 7 вставки. Элемент 7 установлен с зазором на штоке 10 и имеет возможность перемещаться. Упоры 8, установленные на элементе 7, расположены между спицами элемента 6. Высота упоров Н превышает или равна расстоянию от фиксатора 12, установленного в диффузоре 3, до нижнего положения наружного элемента вставки L, a L+b>H,The outer element 6 of the insert is installed with a gap with respect to the inner element 7 of the insert. Element 7 is installed with a gap on the rod 10 and has the ability to move. The stops 8 mounted on the element 7 are located between the spokes of the element 6. The height of the stops N is greater than or equal to the distance from the latch 12 installed in the diffuser 3 to the lower position of the outer insert element L, a L + b> H,

где b - высота наружного элемента вставки.where b is the height of the outer element of the insert.

Акустическая форсунка содержит корпус 27, выполненный в виде стакана с днищем 28, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня 20 с клиновой щелью 21 и соплом 16. После чего по каналу 31, выполненному в боковой стенке стакана 30, установленного соосно корпусу 27, жидкость поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 30 и внешней поверхностью резонатора 20, причем канал 31 расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана 30 и выполнен в форме прямоугольной щели.The acoustic nozzle comprises a housing 27 made in the form of a cup with a bottom 28, with an acoustic oscillation generator located inside the housing in the form of a hollow rod 20 with a wedge slot 21 and a nozzle 16. Then, through a channel 31 made in the side wall of the glass 30 mounted coaxially to the housing 27, the fluid enters the annular gap between the inner surface of the cup 30 and the outer surface of the resonator 20, and the channel 31 is located tangentially to the inner surface of the cup 30 and is made in the form of a rectangular slit.

Воздух подается через штуцер 22, расположенный соосно корпусу 27 форсунки по трубке 18 с отверстием 23, отверстию 25, выполненному в клапане 24, соосно штуцеру 22 и отверстию 19 резонатора 20, а затем поступает по крайней мере в одну клиновую щель 21. Клиновая щель 21 расположена под углом по отношению к оси резонатора 20, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30°÷60°. Клапан 24 взаимодействует с седлом 26, выполненным за одно целое с резонатором 20 и опирающимся на упругую прокладку 29, расположенную между торцевыми поверхностями стакана 30 и седла 26. В кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана 30 и внешней поверхностью резонатора 20 размещено винтовое направляющее устройство 32, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу 31.Air is supplied through a nozzle 22 located coaxially with the nozzle body 27 through a tube 18 with an opening 23, an opening 25 made in the valve 24, coaxial with the fitting 22 and the hole 19 of the resonator 20, and then enters at least one wedge gap 21. The wedge gap 21 located at an angle with respect to the axis of the resonator 20, and the angle is in the optimal range of values: 30 ° ÷ 60 °. The valve 24 interacts with the seat 26, made in one piece with the resonator 20 and resting on an elastic gasket 29 located between the end surfaces of the glass 30 and the seat 26. In the annular gap between the inner surface of the glass 30 and the outer surface of the resonator 20 is placed a screw guide device 32, contributing to the creation of a vortex fluid flow entering the channel 31.

Для работы форсунки в оптимальном режиме предусмотрены следующие соотношения ее параметров:For the operation of the nozzle in optimal mode, the following ratios of its parameters are provided:

отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до нижнего торца клапана 24 к расстоянию h от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 19 резонатора 20 с клиновой щелью 21, лежит в оптимальном интервале величин: h_z/h=6÷10;the ratio of the distance h ₂ from the outer surface of the bottom 28 of the housing 27 to the lower end of the valve 24 to the distance h from the outer surface of the bottom 28 of the housing 27 to the point of intersection of the axes of the inner hole 19 of the resonator 20 with the wedge gap 21 lies in the optimal range of values: h _z / h = 6 ÷ 10;

отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до нижнего торца клапана 24 к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до оси канала 31 подвода жидкости, лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h₁=1,5÷3;the ratio of the distance h ₂ from the outer surface of the bottom 28 of the housing 27 to the lower end of the valve 24 to the distance h ₁ from the outer surface of the bottom 28 of the housing 27 to the axis of the fluid supply channel 31 lies in the optimal range of values: h ₂ / h ₁ = 1.5 ÷ 3;

отношение диаметра d₂ сопла 16 к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора 20 лежит в оптимальном интервале величин: d₂/d₁=1,3÷1,7;the ratio of the diameter d _{2 of the} nozzle 16 to the diameter d _{1 of the} outer surface of the resonator 20 lies in the optimal range of values: d ₂ / d ₁ = 1.3 ÷ 1.7;

отношение диаметра d внутреннего отверстия 19 резонатора 20 к расстоянию h от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 19 резонатора 20 с клиновой щелью 21 лежит в оптимальном интервале величин: d/h=0,3÷0,7.the ratio of the diameter d of the inner hole 19 of the resonator 20 to the distance h from the outer surface of the bottom 28 of the housing 27 to the point of intersection of the axes of the inner hole 19 of the resonator 20 with the wedge gap 21 lies in the optimal range of values: d / h = 0.3 ÷ 0.7.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

Загрязненные газы, поступающие в трубу Вентури, рассекателем 4 распределяются по кольцевой щели между цилиндрическим корпусом 13 и рассекателем 4, куда также поступает орошающая жидкость через коллектор 14 и акустические форсунки 15 (фиг.3). При максимальном количестве очищаемых газов регулирующая вставка 5 находится в верхнем положении. При этом элемент 7 опирается на спицы 9, прижимаясь к ним за счет давления очищаемого газа и веса. До среднего положения взаимное расположение внутреннего элемента 7 и наружного элемента 6 остается неизменным. Затем при уменьшении количества очищаемых газов наружный элемент 6 перемещается вниз, а внутренний 7 фиксируется на упорах 8, тем самым передавая на них нагрузку от давления газа.Contaminated gases entering the venturi, by the divider 4 are distributed along the annular gap between the cylindrical body 13 and the divider 4, which also receives the irrigation fluid through the manifold 14 and the acoustic nozzles 15 (figure 3). With the maximum amount of cleaned gases, the regulating insert 5 is in the upper position. In this case, the element 7 rests on the spokes 9, clinging to them due to the pressure of the gas to be cleaned and weight. To the middle position, the relative position of the inner element 7 and the outer element 6 remains unchanged. Then, with a decrease in the amount of gas to be cleaned, the outer element 6 moves down, and the inner 7 is fixed on the stops 8, thereby transferring the load from the gas pressure to them.

Величина перепада давления на трубе Вентури растет при уменьшении расхода, т.е. при движении регулирующей вставки вниз. Поэтому при наиболее значительном перепаде давления на трубе Вентури, когда наружный элемент 6 вставки 5 находится в нижнем положении, а внутренний элемент 7 зафиксирован, будет уменьшена нагрузка на привод 11.The pressure drop across the venturi pipe increases with decreasing flow rate, i.e. when the adjustment insert moves down. Therefore, with the most significant pressure drop across the venturi, when the outer element 6 of the insert 5 is in the lower position and the inner element 7 is fixed, the load on the actuator 11 will be reduced.

Основное количество очищаемого газа при максимальном раскрытии проходит через щель между наружным элементом 6 и конфузором 1. Некоторое количество, примерно 15% от максимального, проходит через зазор между наружным элементом 7, причем и то, и другое количество газов очищается за счет подачи воды через рассекатель 4.The main amount of gas to be cleaned at maximum opening passes through the gap between the outer element 6 and the confuser 1. A certain amount, about 15% of the maximum, passes through the gap between the outer element 7, and both of these gases are cleaned by supplying water through the divider four.

При опускании регулирующей вставки в нижнее положение очищенный газ проходит в щель между наружной и внутренней частями. Газ, проходящий через зазор, создает аэродинамическую защиту от износа потоком газа штока 10. Подобный износ наблюдается на трубах Вентури аналогичной конструкции.When lowering the regulating insert to the lower position, the purified gas passes into the gap between the outer and inner parts. The gas passing through the gap creates aerodynamic protection against wear by the gas flow of the rod 10. Similar wear is observed on Venturi pipes of a similar design.

Таким образом, преимущества предлагаемого устройства заключаются в снижении энергозатрат на очистку газов и повышении износостойкости внутренних узлов.Thus, the advantages of the proposed device are to reduce energy consumption for gas purification and increase the wear resistance of internal nodes.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.The acoustic nozzle for spraying liquids works as follows.

Распыливающий агент, например воздух, подается по отверстию 23 трубки 18, затем отверстию 25, выполненному в клапане 24, и отверстию 19 резонатора 20, после чего поступает по крайней мере в одну клиновую щель 21.The spraying agent, for example air, is supplied through the opening 23 of the tube 18, then the opening 25 made in the valve 24, and the opening 19 of the resonator 20, after which it enters at least one wedge slot 21.

Жидкость поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью корпуса 30 и внешней поверхностью стакана 30. После чего по каналу 31, выполненному в боковой стенке стакана 30, установленного соосно корпусу, жидкость поступает в кольцевой зазор 17 между внутренней поверхностью 27 стакана и внешней поверхностью резонатора, а затем поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора 20 и внутренней поверхностью сопла.The fluid enters the annular gap between the inner surface of the housing 30 and the outer surface of the glass 30. Then, through the channel 31 made in the side wall of the glass 30, mounted coaxially to the housing, the fluid enters the annular gap 17 between the inner surface 27 of the glass and the outer surface of the resonator, and then it enters the annular gap made between the outer surface of the resonator 20 and the inner surface of the nozzle.

В результате прохождения резонатора 20 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в кольцевой зазор, при этом, ударяясь, он создает звуковые колебания, воздействующие на струю жидкости. Указанная форсунка обеспечивает хорошее качество распыления при малых расходах воздуха. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления воздуха примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм.As a result of the passage of the resonator 20 by a spraying agent (for example, air), pressure pulsations arise in the latter, creating acoustic vibrations, the frequency of which depends on the parameters of the resonator. Acoustic vibrations of the spraying agent contribute to finer atomization of the solution supplied to the annular gap, while, when hit, it creates sound vibrations affecting the liquid stream. The specified nozzle provides good spray quality at low air flow rates. The experiments showed that at an air pressure of 100 kPa, the average droplet diameter is 90 μm, with an increase in air pressure by about 4 times (up to 400 kPa), the average droplet diameter decreases slightly and amounts to 87 μm.

Claims

A device for cleaning gases such as a Venturi pipe, including a confuser, a neck, a diffuser, a regulating insert connected via a rod to the actuator, an irrigation system, a clamp installed in the diffuser, and the regulating insert is made of elements coaxially installed at a distance from each other, while the outer the element is rigidly fixed to the rod using knitting needles, and the inner one is mounted on the rod with the possibility of longitudinal movement and has stops located between the spokes of the outer element, characterized in that the system irrigation is made in the form of a collector with acoustic nozzles, each nozzle containing a housing with an acoustic oscillator located inside the nozzle and resonator, and a tube for supplying a spraying agent and liquid, the housing being made in the form of a glass with a bottom placed inside the housing the generator of acoustic vibrations in the form of a hollow rod with a wedge gap and a nozzle, while the fluid enters the annular gap made between the outer surface of the resonator and the inner surface of the nozzle moreover, the channel for supplying fluid is located tangentially to the inner surface of the glass and is made in the form of a rectangular slit, while air is supplied through a fitting in the housing and the hole of the resonator, and then enters at least one wedge slot located at an angle with respect to the axis of the resonator, the angle being in the optimal range of 30 ÷ 60 °, and in the annular gap between the inner surface of the glass and the outer surface of the resonator there is a helical guide device that contributes to building a vortex fluid stream flowing through the channel.