RU2641824C1

RU2641824C1 - Filter for air cleaning

Info

Publication number: RU2641824C1
Application number: RU2016142601A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Кобелев; Сергей Геннадьевич Емельянов; Владимир Николаевич Кобелев; Владимир Валентинович Можайкин; Татьяна Владимировна Поливанова; Владимир Игоревич Зенченков
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2016-10-31
Publication date: 2018-01-22

Abstract

FIELD: ventilation.

SUBSTANCE: filter for air cleaning contains a body with a conical bottom made with a hole at the bottom, a cleaned air outlet fitting covered with a wire mesh and having a conical nozzle with grooves on the outer surface, air intake chambers made in the form of tapering subsonic nozzles with curvilinear grooves on the inner surface and having on the side of the air inlet a metal mesh, condensate trap, located in the body bottom opening, and a baffle, springed from the side of the cleaned air outlet fitting, connected to the guide rods by springs. The body of subsonic nozzles is made of bimetal and is provided with an annular groove placed on the inner surface on the side of metal mesh and connected to curvilinear grooves having a dovetail profile. The baffle plate is made porous on the side of cleaned air inlet in the form of tapering nozzles and solid on the side of cleaned air outlet. The inner surface of bottom opening in which the condensate trap is located is coated with a nanomaterial in the form of a glass-like film. The curvature of curvilinear grooves on the inner surface of tapering subsonic nozzles is made along the cycloid line as brachistochrone.

EFFECT: maintenance of normalized power inputs for the production of compressed air for long-term operation by maintaining the constancy of aerodynamic resistance.

7 dwg

Description

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

Известен фильтр для отчистки воздуха (см. патент РФ на полезную модель №138469, МПК B01D 46/00, B01D 45/08, опубл. 20.01.2014. Бюл. №8), содержащий корпус с коническим днищем, выполненным с отверстием в нижней части, штуцер вывода очищенного воздуха, обтянутый проволочной сеткой и имеющий коническую насадку с канавками по внешней поверхности, штуцеры ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие в отверстии днище, и отражательную перегородку, подпружиненную со стороны штуцера вывода очищенного воздуха установленными на направляющих стержнях пружинами, корпус дозвуковых сопел выполнен из биметалла и снабжен кольцевой канавкой, размещенной на внутренней поверхности со стороны металлических сеток и соединенной с криволинейными канавками, имеющими профиль в виде ласточкина хвоста, при этом канавки на внешней поверхности конической насадки штуцера вывода очищенного воздуха выполнены с кривизной направляющих, направленной по движению часовой стрелки, при этом отражательная перегородка выполнена пористой со стороны ввода очищаемого воздуха в виде суживающихся сопел и сплошной со стороны вывода очищенного воздуха.A known filter for air purification (see RF patent for utility model No. 138469, IPC B01D 46/00, B01D 45/08, publ. 01.20.2014. Bull. No. 8), comprising a housing with a conical bottom made with a hole in the bottom parts, a clean air outlet fitting covered with a wire mesh and having a conical nozzle with grooves on the outer surface, cleaned air inlets made in the form of tapering subsonic nozzles with curved grooves on the inner surface and having a bottom in the hole and a reflective partition spring-loaded from the side There are nipples for cleaned air outlet mounted by springs installed on guide rods, the subsonic nozzle body is made of bimetal and equipped with an annular groove located on the inner surface from the side of metal meshes and connected to curved grooves having a dovetail profile, while the grooves on the outer surface are conical nozzles for the outlet for cleaned air are made with a curvature of the guides directed clockwise, while the reflective partition is made Risto from entering purified air to form tapered nozzles and a continuous output from the purified air.

Недостатком является снижение надежности работы фильтра для очистки воздуха при длительной эксплуатации с удалением конденсата из конического днища из-за заедания перемещения конденсатоотводчика вследствие ржавчины на внутренней поверхности отверстия днища под воздействием коррозии налипающих воздушно-паровых пузырьков, которые постоянно находятся в жидкости, накапливаемой в корпусе.The disadvantage is the decrease in the reliability of the filter for air purification during long-term operation with the removal of condensate from the conical bottom due to jamming of the movement of the steam trap due to rust on the inner surface of the bottom opening under the influence of corrosion of adhering air-vapor bubbles that are constantly in the liquid accumulated in the housing.

Известен фильтр для очистки воздуха (см., патент РФ на полезную модель №158010, МПК В01Д 46/00, В01Д 45/08, опубл. 20.12.15, бюл. №35), содержащий корпус с коническим днищем, выполненным с отверстием в нижней части, штуцер вывода очищенного воздуха, обтянутый проволочной сеткой и имеющий коническую насадку с канавками по внешней поверхности, штуцеры ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие в отверстии днище, и отражательную перегородку, подпружиненную со стороны штуцера вывода очищенного воздуха установленными на направляющих стержнях пружинами, корпус дозвуковых сопел выполнен из биметалла и снабжен кольцевой канавкой, размещенной на внутренней поверхности со стороны металлических сеток и соединенной с криволинейными канавками, имеющими профиль в виде ласточкина хвоста, причем отражательная перегородка выполнена пористой со стороны ввода от очищаемого воздуха в виде суживающихся сопел и сплошной со стороны вывода очищенного воздуха, кроме того, внутренняя поверхность отверстия днища, в котором расположен конденсатоотводчик выполнена с покрытием наноматериалом в виде стеклообразной пленки.A known filter for air purification (see, RF patent for utility model No. 158010, IPC V01D 46/00, V01D 45/08, publ. 12/20/15, bull. No. 35), comprising a housing with a conical bottom made with a hole in bottom part, clean air outlet fitting, covered with wire mesh and having a conical nozzle with grooves on the outer surface, cleaned air inlets made in the form of tapering subsonic nozzles with curved grooves on the inner surface and having a bottom in the hole, and a reflective partition spring-loaded with side Ones of the outlet for purified air mounted by springs installed on the guide rods, the housing of the subsonic nozzles is made of bimetal and equipped with an annular groove located on the inner surface from the side of metal grids and connected to curved grooves having a dovetail profile, and the reflective partition is made porous from the side the input from the cleaned air in the form of tapering nozzles and continuous from the output side of the cleaned air, in addition, the inner surface of the bottom hole, in which the steam trap is located is coated with nanomaterial in the form of a glassy film.

Недостатком является энергоемкость производства сжатого воздуха в изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации, особенно при наличии атмосферной и технологической пыли во всасываемом атмосферном воздухе.The disadvantage is the energy intensity of compressed air production in changing weather and climate conditions, especially in the presence of atmospheric and process dust in the intake air.

Технической задачей предлагаемого изобретения является поддержание нормированных энергозатрат на производство сжатого воздуха при длительной эксплуатации путем сохранения постоянства аэродинамического сопротивления за счет обеспечения скорейшего перемещения загрязнений в полостях криволинейных канавок в виде мелкодисперсных каплеобразных и твердых частиц в круговую канавку для последующего удаления из корпуса фильтра в окружающую среду.The technical task of the invention is the maintenance of normalized energy consumption for the production of compressed air during long-term operation by maintaining a constant aerodynamic drag by ensuring the fastest possible movement of contaminants in the cavities of curved grooves in the form of fine droplet-like and solid particles in a circular groove for subsequent removal from the filter housing into the environment.

Технический результат достигается тем, что фильтр для очистки воздуха содержит корпус с коническим днищем, выполненным с отверстием в нижней части, штуцер вывода очищенного воздуха, обтянутый проволочной сеткой и имеющий коническую насадку с канавками по внешней поверхности, штуцеры ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие со стороны входа воздуха металлические сетки, расположенный в отверстии днища корпуса конденсатоотводчик и отражательную перегородку, подпружиненную со стороны штуцера вывода очищенного воздуха установленными на направляющих стержнях пружинами, корпус дозвуковых сопел выполнен из биметалла и снабжен кольцевой канавкой, размещенной на внутренней поверхности со стороны металлических сеток и соединенной с криволинейными канавками, имеющими профиль в виде ласточкина хвоста, причем отражательная перегородка выполнена пористой со стороны ввода от очищаемого воздуха в виде суживающихся сопел и сплошной со стороны вывода очищенного воздуха, кроме того, внутренняя поверхность днища, в котором расположен конденсатоотводчик, выполнена с покрытием наноматериалом в виде стеклообразной пленки, при этом кривизна криволинейных канавок на внутренней поверхности суживающихся дозвуковых сопел выполнена по линии циклоида как брахистохрона.The technical result is achieved by the fact that the filter for air purification comprises a housing with a conical bottom made with an opening in the lower part, a purified air outlet fitting covered with a wire mesh and having a conical nozzle with grooves on the outer surface, the cleaned air inlets made in the form of tapering subsonic nozzles with curved grooves on the inner surface and metal grids on the air inlet side, located in the opening of the bottom of the body of the steam trap and reflect a septum, spring-loaded from the side of the cleaned air outlet fitting with springs mounted on the guide rods, the subsonic nozzle body is made of bimetal and equipped with an annular groove located on the inner surface from the side of metal meshes and connected to curved grooves having a dovetail profile, and reflective the partition is made porous from the input side of the cleaned air in the form of tapering nozzles and continuous from the side of the cleaned air outlet, in addition , the inner surface of the bottom, in which the steam trap is located, is made with a coating of nanomaterial in the form of a glassy film, while the curvature of the curved grooves on the inner surface of the narrowing subsonic nozzles is made along the line of the cycloid as a brachistochron.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема фильтра для очистки воздуха, на фиг. 2 - профиль криволинейных канавок в виде ласточкина хвоста, на фиг. 3 - внешняя поверхность конической насадки с радиальными канавками, кривизна направляющей которых направлена по ходу часовой стрелки, на фиг. 4 - внутренняя поверхность конического днища с винтовыми канавками, кривизна направляющей которых направлена против хода часовой стрелки, на фиг. 5 - разрез отражательной перегородки пористой с одной стороны и сплошной с другой, на фиг. 6 - отверстия в коническом днище с покрытием на внутренней поверхности из наноматериала в виде стеклообразной пленки, на фиг. 7 - криволинейная канавка, кривизна которой выполнена по линии циклоида как брахистохрона.In FIG. 1 is a circuit diagram of a filter for air purification; FIG. 2 is a profile of curved dovetail grooves, FIG. 3 - the outer surface of the conical nozzle with radial grooves, the curvature of the guide which is directed clockwise, in FIG. 4 - the inner surface of the conical bottom with helical grooves, the curvature of the guide of which is directed counterclockwise, in FIG. 5 is a section through a reflective partition porous on one side and continuous on the other, in FIG. 6 - holes in the conical bottom with a coating on the inner surface of the nanomaterial in the form of a glassy film, in FIG. 7 - curved groove, the curvature of which is made along the line of the cycloid as a brachistochron.

Фильтр для очистки воздуха состоит из корпуса 1 с коническим днищем 2, выполненным с отверстием в нижней части, штуцера вывода очищенного воздуха 3, обтянутого проволочной сеткой, штуцеров ввода очищаемого воздуха в виде суживающихся дозвуковых сопел 5 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, полости 12, заключенной между выходным сечением суживающегося дозвукового сопла 5 и отражательной перегородкой 9, при этом на внутренней поверхности суживающихся дозвуковых сопел 5 выполнена кольцевая канавка 13, соединенная с устройством для удаления загрязнений 14, расположенная за металлической сеткой 7 и соединенная криволинейными канавками 6. На внешней поверхности конической насадки 15 штуцера вывода очищенного воздуха 3 выполнены радиальные канавки 16, кривизна направляющей которых направлена по ходу часовой стрелки, и на внутренней поверхности 17 конического днища 2 выполнены винтовые канавки 18, кривизна направляющей которых направлена против хода часовой стрелки, отражательная перегородка 9 со стороны поверхности 19 имеет поры 20, а со стороны поверхности 21 выполнена сплошной.Air purification filter consists of a housing 1 with a conical bottom 2 formed with an opening at the bottom, fitting the withdrawal of purified air 3 covered with wire mesh nozzles entering purified air in the form of tapered subsonic nozzles 5 with curved ^- grooves 6 on the inner surface and having from the side of the inlet of atmospheric air, metal mesh 7, located in the hole of the bottom of the housing 1 of the steam trap 8, a reflective partition 9, freely mounted on the guide rods 10 and a fixed spring us 11, the cavity 12, enclosed between the output section of the tapering subsonic nozzle 5 and the baffle 9, while on the inner surface of the tapering subsonic nozzles 5 there is an annular groove 13 connected to the device for removing contaminants 14, located behind the metal mesh 7 and connected by curved grooves 6. On the outer surface of the conical nozzle 15 of the purified air outlet 3, radial grooves 16 are made, the curvature of the guide of which is directed clockwise, and on the inside enney surface 17 of the conical bottom 2 are made helical grooves 18, the curvature of the guide is directed counter-clockwise, the baffle plate 9 from the side surface 19 has pores 20 and side surface 21 is solid.

Корпус суживающихся дозвуковых сопел 5 выполнен из биметалла, причем первый материал биметалла со стороны движущегося потока воздуха - алюминий с коэффициентом теплопроводности 204 Вт/(мтр), превышающий в 2.0-2.5 раза второй материал биметалла - латунь (см. пример, стр. 312. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: 1980 - 369 с., ил) с коэффициентом теплопроводности 85 Вт/(м-гр).The body of the tapering subsonic nozzles 5 is made of bimetal, with the first bimetal material on the side of the moving air stream being aluminum with a thermal conductivity of 204 W / (mtr), 2.0-2.5 times greater than the second bimetal material - brass (see example, page 312. Nashchokin V.V. Technical Thermodynamics and Heat Transfer.M .: 1980 - 369 p., Silt) with a thermal conductivity of 85 W / (m-gr).

Внутренняя поверхность 22 отверстия 23 конического днища 2, в котором расположен конденсатоотводчик 8, выполнена с покрытием наноматериалом 24 в виде стеклообразной пленки 25 из оксида тантала, полученные ионно плазменным методом. На внутренней поверхности суживающегося до звукового сопла 5 расположены криволинейные канавки 6, кривизна которых выполнена по линии 26 циклоида как брахистохрона.The inner surface 22 of the hole 23 of the conical bottom 2, in which the steam trap 8 is located, is made with a coating of nanomaterial 24 in the form of a glassy film 25 of tantalum oxide obtained by the ion-plasma method. On the inner surface of the tapered to the sonic nozzle 5 are curved grooves 6, the curvature of which is made along the line 26 of the cycloid as a brachistochron.

Фильтр работает следующим образом.The filter works as follows.

Наличие загрязнений во всасываемом атмосферном воздухе, особенно твердых частиц атмосферной пыли и технологических выбросов совместно с мелкодисперсной каплеобразной влагой, приводит к увеличению аэродинамического сопротивления фильтра для очистки воздуха.The presence of contaminants in the intake air, especially solid particles of atmospheric dust and technological emissions, together with fine droplet-like moisture, leads to an increase in aerodynamic drag of the filter for air purification.

Частицы загрязнений, смещенные центробежные силы закрученного потока всасываемого атмосферного воздуха, заполняют полости криволинейных канавок 6 и медленно перемещаются к кольцевой канавке 13, соединенной с устройством для удаления загрязнений 14 для последующего выброса в окружающую среду. Скоагулированные и укрупняющиеся в процессе перемещения в полостях в виде «ласточкина хвоста» криволинейных канавок 6 загрязнения для своего движения в сторону кольцевой канавке 13 требуют увеличенного силового воздействия, что приводит к возрастанию аэродинамического сопротивления, суживающегося до звукового сопла. В результате мощность на привод, например, компрессора для обеспечения нормирования производства сжатого воздуха необходимо увеличивать на 20-25% (см., Курчавин В.М., Мезенцев А.П. Экономия тепловой и электрической энергии поршневых компрессоров. - Л.: 1985 - 80 с., ил.).Particles of contaminants, displaced by centrifugal forces of the swirling flow of intake air, fill the cavity of the curved grooves 6 and slowly move to the annular groove 13 connected to the device for removing contaminants 14 for subsequent discharge into the environment. Coagulated and enlarged during the movement in the cavities in the form of a dovetail of the curved grooves 6 of the pollution, for their movement towards the annular groove 13 they require increased force, which leads to an increase in aerodynamic drag, tapering to a sonic nozzle. As a result, the drive power of, for example, a compressor to ensure normalization of compressed air production must be increased by 20-25% (see, Kurchavin V.M., Mezentsev A.P. Saving thermal and electric energy of reciprocating compressors. - L .: 1985 - 80 p., Ill.).

При выполнении кривизны криволинейных канавок 6 по линии 26 циклоида брахистохрона частицы загрязнений твердые, каплеобразные и/или соединенные между собой перемещаются не только под действием центробежной силы закрученного всасываемого атмосферного воздуха суживающимся дозвуковом сопле 5, но и под действием силы тяжести, например, из данной точки А (на выходном сечении суживающегося дозвукового сопла 5) в нижележащую точку Б (у кольцевой канавки 13, соединенной с устройством для удаления загрязнений) с продолжительностью продолжительного спуска (см., например, стр. 802 Некоторые замечательные кривые. / Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: 1965 - 872 с., ил).When the curvilinear grooves 6 are curved along line 26 of the brachistochrone cycloid, the contaminant particles are solid, droplet-like and / or interconnected, moving not only under the action of the centrifugal force of the swirling intake atmospheric air by the tapering subsonic nozzle 5, but also under the action of gravity, for example, from a given point A (at the exit section of the tapering subsonic nozzle 5) to the underlying point B (at the annular groove 13 connected to the device for removing contaminants) with a duration of a shutter (see, e.g., page 802 Some remarkable curves / Vygodskiy MJ Reference higher mathematics M .: 1965 -.... 872, il.).

В результате обеспечения скорейшего перемещения загрязнений в кольцевую канавку 13, по криволинейным канавкам 6 с профилем в виде «ласточкина хвоста», устраняются возрастания аэродинамического сопротивления суживающегося дозвукового сопла 5 и поддерживается нормированное аэродинамическое сопротивление фильтра для очистки воздуха без дополнительных энергозатрат на привод компрессора при производстве сжатого воздуха.As a result of the speedy movement of contaminants into the annular groove 13, along curved grooves 6 with a dovetail profile, the aerodynamic drag of the tapering subsonic nozzle 5 is eliminated and the normalized aerodynamic drag of the filter for air purification is maintained without additional energy consumption for the compressor drive in the production of compressed air.

При наличии определенного объема жидкости в коническом днище 2 корпуса 1 конденсатоотводчик 8 поднимается, и жидкость перемещается в отверстие 23 для удаления в окружающую среду. Перемещающийся поток жидкости насыщен воздушно-паровыми пузырьками, которые, контактируя с внутренней поверхностью 22 отверстия 23, налипают на нее, окисляют материал, т.е. наблюдается коррозийное разрушение конического днища 2. Образуются при этом ржавчина, и окалина препятствует перемещению конденсатоотводчика 8 в отверстии 23 и, как следствие, он заедает, фиксируя не полностью открытое положение с частичным удалением жидкости и всасываемого воздуха через отверстие 23. В результате ухудшается надежность работ фильтра для очистки воздуха в целом, а дополнительное движение воздуха через неплотно (за счет ржавчины) закрытое отверстие 23 приводит к дополнительному окислению внутренней поверхности 22, т.е. осуществляется интенсификация коррозийного разрушения.If there is a certain volume of liquid in the conical bottom 2 of the housing 1, the steam trap 8 rises and the liquid moves into the opening 23 for removal into the environment. The moving fluid stream is saturated with air-vapor bubbles, which, in contact with the inner surface 22 of the hole 23, adhere to it, oxidize the material, i.e. corrosion destruction of the conical bottom 2 is observed. Rust is formed in this case, and the scale prevents the steam trap 8 from moving in the hole 23 and, as a result, it seizes, fixing an incompletely open position with partial removal of liquid and intake air through the hole 23. As a result, the reliability of work filter for air purification as a whole, and the additional movement of air through a loose (due to rust) closed hole 23 leads to additional oxidation of the inner surface 22, i.e. intensification of corrosion damage is carried out.

После выполнения нанесения наноматериала 24 в виде стеклообразной пленки 25 на внутреннюю поверхность 22 воздушно-паровые пузырьки не налипают на нее, а скользят вместе с потоком удаляемой жидкости в окружающую среду (см., например Литвинова В.А., Саврук Е.М., Наноразмерные пленки оксида тантала, полученные ионно-плазменным методом // Сборник трудов региональной научно-практической конференции «Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве, растениеводстве и экономике.» Томск: ТЕХИ МЕАУ - Вып. 12-2010 - С. 299-301). Следовательно, практически устраняется коррозийное разрушение материала отверстия 23, и конденсатоотводчик 8 работает в нормированном режиме, когда по мере накопления жидкости в коническом днище 2 до заданного уровня конденсатоотводчик 8 открывает отверстие 23, сбрасывая часть жидкости в окружающую среду, без допуска воздуха, находящегося в корпусе 1, к внутренней поверхности 22. В результате нанесения наноматериала 24 на внутреннюю поверхность 22 не только коррозийное разрушение отверстия 28, обеспечивая надежную работу конденсатоотводчика 8, но и не допускает утечку очищаемого в фильтре воздуха через отверстие 22 при заедании конденсатоотводчика 8. А это в конечном итоге определяет эффективность работы фильтра для очистки воздуха.After the deposition of nanomaterial 24 in the form of a glassy film 25 on the inner surface 22, the air-vapor bubbles do not stick to it, but slip along with the flow of the removed liquid into the environment (see, for example, Litvinova V.A., Savruk E.M., Nanoscale films of tantalum oxide obtained by the ion-plasma method // Proceedings of the regional scientific-practical conference "Modern problems and achievements of agricultural science in animal husbandry, crop production and the economy." Tomsk: TEHI MEAU - Issue 12-2010 - P. 299-301 ) Therefore, the corrosion destruction of the material of the hole 23 is practically eliminated, and the steam trap 8 operates in a normalized mode, when, as the liquid accumulates in the conical bottom 2 to a predetermined level, the steam trap 8 opens the hole 23, discharging part of the liquid into the environment, without allowing air in the housing 1, to the inner surface 22. As a result of the deposition of nanomaterial 24 on the inner surface 22, it is not only the corrosion damage of the opening 28, ensuring reliable operation of the steam trap 8, but also does not allow leakage of the air being cleaned in the filter through the opening 22 when the steam trap is stuck 8. And this ultimately determines the efficiency of the filter for air purification.

По мере поступления атмосферного воздуха в полость 12 корпуса 1 фильтра капельная влага, находящаяся в потоке, ударяется об отражательную перегородку 9 и заполняет поры 20, накапливаясь в них, т.к. поверхность 21 выполнена сплошной. Кинетическая энергия удара потока воздуха и каплеобразной влаги приводит к выделению теплоты, обеспечивающей постепенное (растянутое во времени) испарение влаги, что способствует снижению температуры атмосферного воздуха, контактирующего с отражательной перегородкой 9 (см. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: Высш. школа, 1980. 469 с). Температура атмосферного воздуха снижается на 3-5°С, что приводит к увеличению плотности воздуха и обеспечивает подачу нормированного массового количества атмосферного воздуха в компрессор без дополнительных энергозатрат на привод компрессора в связи с возрастанием температуры окружающей среды (особенно в летний период).As atmospheric air enters the cavity 12 of the filter housing 1, droplet moisture in the stream hits the reflective wall 9 and fills the pores 20, accumulating in them, because surface 21 is continuous. The kinetic energy of the impact of the air flow and droplet-like moisture leads to the release of heat, which ensures the gradual (time-stretched) evaporation of moisture, which helps to reduce the temperature of the atmospheric air in contact with the reflective partition 9 (see Nashchokin V.V. Technical Thermodynamics and Heat Transfer. M. : High School, 1980.469 s). The temperature of atmospheric air decreases by 3-5 ° C, which leads to an increase in air density and provides a normalized mass amount of atmospheric air to the compressor without additional energy consumption for the compressor drive due to an increase in ambient temperature (especially in summer).

По мере накопления в коническом днище 2 каплеобразной жидкости поверхность ее зеркала увеличивается с образованием выталкивающей силы на конденсатоотводчик 8. Очищаемый атмосферный всасываемый воздух, огибая отражательную перегородку 9, проходит над поверхностью конденсата, накапливаемого в коническом днище 2, далее перемещается по радиальным канавкам 16, находящимся на внешней поверхности штуцера вывода очищаемого воздуха 3, и, проходя через проволочную сетку 4, поступает очищенным в компрессор (не показано).As a droplet-like liquid accumulates in the conical bottom 2, the surface of its mirror increases with the formation of a buoyant force on the steam trap 8. The cleaned atmospheric intake air, bending around the baffle 9, passes over the surface of the condensate accumulated in the conical bottom 2, then moves along the radial grooves 16 located on the outer surface of the outlet fitting of the cleaned air 3, and, passing through the wire mesh 4, enters cleaned into a compressor (not shown).

На внешней поверхности конической насадки 15 штуцера вывода очищенного воздуха 3 выполнены радиальные канавки 16, кривизна направляющей которых направлена по ходу часовой стрелки, а на внутренней поверхности 17 конического днища 2 выполнены винтовые канавки 18, кривизна направляющих которых направлена против хода часовой стрелки. В этом случае при накоплении конденсата в коническом днище 2 до уровня открытия конденсатоотводчиком 8 отверстия в нижней части наблюдается перемещение жидкости, контактирующей с внешней поверхностью конической насадки 15 штуцера вывода очищенного воздуха 3, и она, перемещаясь по винтовым канавкам, закручивается, образуя уже на выходе из кольцевой щели и далее, выходя из отверстия, открытого конденсатоотводчиком 8 в коническом днище 2, воронку с повышенной скоростью истечения, что ускоряет время полного открытия отверстия в коническом днище 2. Выполнение радиальных канавок 16 на внешней поверхности конической насадки 15 штуцера вывода очищаемого воздуха 3 конического днища 2 приводит к вращению потока жидкости в процессе истечения по ходу часовой стрелки. Кроме того, очищаемый атмосферный всасываемый воздух, перемещаясь по ходу часовой стрелки, образует на поверхности зеркала конденсата конического днища 2 микроворонку, вращающуюся в том же направлении. В результате на поверхности жидкости образуются встречно движущиеся микрозавихрения, которые, сталкиваясь, приводят к микровзрывам, воздействующим на поверхность сконденсировавшейся жидкости в коническом днище 2. Дополнительное воздействие на поверхность сконденсировавшейся жидкости практически устраняет инерционность конденсатоотводчика 8 в процессе закрытия отверстия в коническом днище 2 при окончании сброса конденсата в окружающую среду из корпуса 1 фильтра (см., например, Меркулов П.И. Вихревой эффект и его применение в промышленности. Куйбышев, 1996. 363 с).On the outer surface of the conical nozzle 15 of the cleaned air outlet 3, radial grooves 16 are made, the curvature of the guide of which is directed clockwise, and on the inner surface 17 of the conical bottom 2, helical grooves 18 are made, the curvature of the guides of which are directed counterclockwise. In this case, with the accumulation of condensate in the conical bottom 2 to the level of opening of the hole by the steam trap 8 in the lower part, the fluid is moving in contact with the outer surface of the conical nozzle 15 of the cleaned air outlet 3, and it is twisted along the helical grooves, forming already at the outlet from the annular gap and further, leaving the hole opened by the steam trap 8 in the conical bottom 2, a funnel with an increased outflow speed, which accelerates the time of the full opening of the hole in the conical days DEFINITION 2. Perform radial grooves 16 on the outer surface of the conical nozzle 15 spout O 3 cleaning air conical bottom 2 causes rotation of the fluid flow during expiration clockwise. In addition, the purified atmospheric intake air, moving clockwise, forms a micro-funnel rotating in the same direction on the surface of the condensate mirror of the conical bottom 2. As a result, counter-moving micro-eddies are formed on the liquid surface, which, when colliding, lead to microexplosions acting on the surface of the condensed liquid in the conical bottom 2. An additional effect on the surface of the condensed liquid practically eliminates the inertia of the steam trap 8 during closing of the hole in the conical bottom 2 at the end of the discharge condensate into the environment from the filter housing 1 (see, for example, Merkulov P.I. Vortex effect and its application in industry Kuibyshev, 1996.363 s).

В результате удаление избытка сконденсировавшейся жидкости из конического днища 2 через отверстие в нижней части осуществляется без дополнительного расхода атмосферного воздуха, который после соответствующей обработки в качестве всасываемого в полном объеме в режиме резонансного наддува поступает через штуцер вывода очищенного воздуха 3 в компрессор.As a result, the removal of excess condensed liquid from the conical bottom 2 through the hole in the lower part is carried out without additional consumption of atmospheric air, which, after appropriate treatment, is fully absorbed in the resonant boost mode through the outlet of the cleaned air 3 into the compressor.

Атмосферный воздух определенной плотности с загрязнениями в виде твердых частиц пыли и каплеобразной влаги, концентрация которых зависит как от климатических, так и технологических условий эксплуатации компрессорной установки (т.е. нахождением в промышленной зоне), поступает в качестве многокомпонентной смеси в суживающиеся дозвуковые сопла 5. По мере возрастания скорости всасываемого потока загрязнения оттесняются к стенке и попадают в полости криволинейных канавок 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 5, что приводит к более интенсивной коагуляции легких мелких частиц и, в конечном счете, улучшает работу фильтра. Это вызывает дополнительную коагуляцию мельчайших частиц влаги, которые с твердыми частицами пыли, а при отрицательных температурах и с твердой фазой жидкости поступают в полость 12 и ударяются об отражательную перегородку 9 и падают 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 with pollution in the form of solid particles of dust and droplet-like moisture, the concentration of which depends on both the climatic and technological conditions of operation of the compressor unit (i.e., being in the industrial zone), enters as a multicomponent mixture into tapering subsonic nozzles 5 As the rate of intake flow increases, the contaminants are pushed to the wall and fall into the cavity of the curved grooves 6, where, when they collide with other particles, they coarsen and become poison rami ”condensation of water vapor. Twisting in a curved grooves 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 5, which leads to more intense coagulation of light small particles and, ultimately, improves the filter. This causes additional coagulation of the smallest particles of moisture, which with solid dust particles, and at negative temperatures and with the solid phase of the liquid enter the cavity 12 and hit the reflective wall 9 and fall on the conical bottom 2, where condensate accumulates. As a result, the fallen particles are wetted. This prevents their entrainment to the wire mesh 4.

Полость 12 представляет собой объем, заключенный между выходным сечением суживающегося дозвукового сопла 5 и отражательной перегородкой 9. При этом размер выбран 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, образованного выходным сечением суживающегося дозвукового сопла 5 и отражательной перегородки 9, которая фиксируется пружинами 11 в свободном 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 воздушный фильтр компрессора. Все это определяется экспериментальным путем согласно условиям эксплуатации компрессорной станции.The cavity 12 is the volume enclosed between the exit section of the tapering subsonic nozzle 5 and the baffle 9. The size is 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 climatic and technological conditions of operation of the compressor station, the resonator must have a variable volume. For the initial position of the resonator volume, the dimensions of the cavity 12 of the compressor air filter are taken, formed by the output section of the tapering subsonic nozzle 5 and the reflective partition 9, which is fixed by the springs 11 in the free state on the guide rods 10. In this case, the effect exerted by the atmospheric intake air is determined by the lowest density corresponding to the maximum ambient temperature (it is known that the higher the temperature of the air, the lower its density) and the minimum contaminants 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. В результате сохраняется постоянство резонатора при изменяющихся погодно-климатических и технологических загрязнениях в нормированных пределах. 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 перемещается в сторону выходного сечения суживающегося дозвукового сопла 5. что уменьшает объем воздушного столба в полости 12. В результате наблюдается пульсирующее перемещение отражательной перегородки 9 на направляющих стержнях 10 под действием пружины 11, что обеспечивает изменение резонансного объема и, соответственно, влияет на 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 the 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 moving reflective septum 9 the volume of the air column in the cavity 12 increases. As a result, the resonator remains constant under varying weather, climate, and technological pollution within normalized limits. 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 toward the output section of the tapering subsonic nozzle 5. which reduces the volume of the air column in the cavity 12. As a result there is a pulsating movement of the reflective partition 9 on the guide rods 10 under the action of the spring 11, which provides a change in the resonant volume ma and, accordingly, affects the optimal effect of resonant boost on the filling value of the compressor cylinder.

Выполнение же криволинейных канавок 6 с полостью в виде ласточкина хвоста практически устраняет вероятность выпадения твердых и сконденсировавшихся каплеобразных частиц, и они, перемещаясь к концевой канавке 13, удаляются оттуда по мере накопления вручную или автоматически через устройство удаления 14. В этом случае в движущемся по суживающимся дозвуковым соплам 5 потоке всасываемого атмосферного воздуха находится то нормированное количество загрязнений, в допустимых пределах которого построен резонатор, включающий полость 12 и подпружиненную отражательную перегородку 9. В результате осуществляется эффективная работа фильтра со снижением энергоемкости производства сжатого воздуха.The implementation of curved grooves 6 with a cavity in the form of a dovetail almost eliminates the likelihood of solid and condensed droplet-like particles falling out, and they, moving to the end groove 13, are removed from there as they accumulate manually or automatically through the removal device 14. In this case, moving along the tapering subsonic nozzles 5 the intake air stream is the normalized amount of pollution, within the permissible limits of which a resonator is built, including a cavity 12 and a spring a non-reflective baffle 9. As a result, the filter operates efficiently with reduced energy consumption of compressed air production.

Температура периферийных «горячих» слоев закрученного движущегося потока всасываемого атмосферного воздуха внутри суживающегося дозвукового сопла 5 превышает температуру воздуха среды, окружающей компрессорную установку. Поэтому корпус суживающегося дозвукового сопла 5, выполненный из биметалла, постоянно в процессе производства сжатого воздуха находится под действием температурного напора, приводящего к возникновению в биметаллической конструкции корпусов суживающихся дозвуковых сопел 5 термовибраций (см., например, Дмитриев А.П. «Биметаллы» Пермь, 1991 - 38 с. ил).The temperature of the peripheral "hot" layers of the swirling moving flow of intake atmospheric air inside the tapering subsonic nozzle 5 exceeds the temperature of the air surrounding the compressor unit. Therefore, the body of the tapering subsonic nozzle 5, made of bimetal, is constantly in the process of compressed air production under the influence of temperature pressure, which leads to the appearance of 5 thermal vibrations in the bimetallic design of the bodies of the tapering subsonic nozzles 5 (see, for example, Dmitriev A.P. “Bimetals” Perm , 1991 - 38 S. ill.).

В результате наблюдается разрушение образующихся «пробок» (сталкивающиеся твердые и каплеобразные частицы иногда слипаются в частицы, соизмеримые с размерами полости винтообразных канавок, что может приводить к закупориванию полости, т.е. образованию «пробок» в криволинейных канавках с профилем в виде «ласточкина хвоста»), и осуществляется бесперебойное поступление отделенных от движущегося всасываемого атмосферного воздуха загрязнений в концевую канавку 13, находящуюся у металлической сетки 7 суживающихся дозвуковых сопел 5.As a result, destruction of the resulting “plugs” is observed (colliding solid and droplet-like particles sometimes stick together into particles comparable with the dimensions of the cavity of helical grooves, which can lead to clogging of the cavity, that is, the formation of “plugs” in curved grooves with a dovetkin profile tail "), and there is an uninterrupted flow of contaminants separated from the moving intake air into the end groove 13 located near the metal mesh 7 of the tapering subsonic nozzles 5.

Под совместным действием гравитационных сил и термовибрации корпуса дозвуковых сопел 5 загрязнения поступают в устройство для удаления загрязнений 14, из которого удаляется вручную или автоматически.Under the combined action of gravitational forces and thermal vibration of the casing of subsonic nozzles 5, the contaminants enter the device for removing contaminants 14, from which it is removed manually or automatically.

Оригинальность предлагаемого технического решения состоит в том, что обеспечивается эффективная энергосберегающая эксплуатация фильтра для очистки воздуха за счет поддержания постоянства аэродинамического сопротивления при наличии загрязнений в виде твердых каплеобразных частиц, перемещение которых в дозвуковом суживающемся сопле требовала силового воздействия закрученного потока, приводящего к увеличению мощности на привод компрессора. Выполнение кривизны криволинейных канавок по линии циклоида как брахистохрона обеспечивает скорейшее перемещение частиц загрязнений в полостях в виде «ласточкиного хвоста» в кольцевую канавку для сброса в окружающую среду, а это устраняет увеличение аэродинамического сопротивления фильтра и соответственно дополнительные энергозатраты на производство сжатого воздухаThe originality of the proposed technical solution lies in the fact that efficient energy-saving operation of the filter for air purification is ensured by maintaining a constant aerodynamic drag in the presence of contaminants in the form of solid droplet-like particles, the movement of which in a subsonic tapering nozzle required a force action of the swirling flow, which leads to an increase in drive power compressor. Performing the curvature of the curved grooves along the line of the cycloid as a brachistochron ensures the swift movement of contaminant particles in the form of a "dovetail" into the annular groove for discharge into the environment, and this eliminates the increase in aerodynamic drag of the filter and, accordingly, additional energy consumption for the production of compressed air

Claims

An air purification filter comprising a housing with a conical bottom made with an opening in the lower part, a cleaned air outlet fitting wrapped in wire mesh and having a conical nozzle with grooves on the outer surface, cleaned air inlets made in the form of tapering subsonic nozzles with curved grooves on the inner surface and having metal grids on the air inlet side, a steam trap located in the opening of the bottom of the body and a baffle spring-loaded with the nipples of the outlet for cleaned air mounted by springs installed on the guide rods, the housing of the subsonic nozzles is made of bimetal and equipped with an annular groove located on the inner surface from the side of metal meshes and connected to curved grooves having a dovetail profile, and the reflective partition is made porous from the side the input of the cleaned air in the form of tapering nozzles and continuous from the side of the output of purified air, in addition, the inner surface of the bottom hole, in wherein the steam trap is located, is coated with nanomaterial in the form of a glassy film, characterized in that the curvature of the curved grooves on the inner surface of the tapering subsonic nozzles is made along the line of the cycloid as a brachistochron.