RU2768750C1

RU2768750C1 - Cyclone filter

Info

Publication number: RU2768750C1
Application number: RU2021109277A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Сергеевич Процко; Анатолий Анатольевич Хвостов; Андрей Андреевич Бобков; Сергей Васильевич Шахов; Сергей Юрьевич Панов
Priority date: 2021-04-05
Filing date: 2021-04-05
Publication date: 2022-03-24

Abstract

FIELD: chemistry; metallurgy; food industry.

SUBSTANCE: invention relates to dusty gas cleaning and can be used in chemical, food and metallurgical industries. Cyclone filter includes a vertical cylindrical housing with a conical bottom equipped with a nozzle for dust removal. It contains a nozzle for supply of dusty gas flow to the device, which is located tangentially to the housing. It also has a cover with a connecting pipe, an exhaust pipe that doubles as a filter and a nozzle for discharge of cleaned gas. Exhaust pipe is a prefabricated structure, partially made from porous material in the form of a filter element, which is concentrically placed inside a shell fixed in the housing in the form of an elliptical cylinder with a gap S, the value of which depends on the required degree of cleaning of the filtering surface.

EFFECT: invention provides higher efficiency of filter-cyclone operation and also provides continuous regeneration of filtering surface of exhaust pipe, increased efficiency of dust-gas systems separation due to increase of tangential and axial component of dust particles velocity, compactness of device due to use of working volume for centrifugal cleaning and filtration of dusty gas, simplicity in manufacture and reliability in operation.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике очистки запыленных газов и может быть использовано в химической, пищевой и металлургической промышленности.The invention relates to a technique for cleaning dusty gases and can be used in the chemical, food and metallurgical industries.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является циклон- фильтр, включающий вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем, снабженным штуцером для удаления пыли, вращающуюся выхлопную трубу, представляющую собой фильтрующий элемент, изготовленный из пористой металлокерамики, и штуцер для отвода очищенного газа, закрепленное в подшипниковом узле ветряное колесо, штуцер для подачи в аппарат запыленного газового потока, расположенный тангенциально к корпусу, крышку с соединительным штуцером [Патент РФ № 2150988, С1, МКИ 7 В 01D 50/00, В 04 С 9/00. Циклон-фильтр для очистки запыленных газов / А.П. Зотов, Ю.В. Красовицкий, В.И. Ряжских, Е.А. Шипилова. - Опубл. 20.06.2000, Бюл. № 17]. Особенностью фильтра является совмещенный эффект центробежного поля и фильтрования.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed solution is a cyclone filter, including a vertical cylindrical housing with a conical bottom, equipped with a dust removal fitting, a rotating exhaust pipe, which is a filter element made of porous cermet, and a fitting for removing purified gas , a wind wheel fixed in the bearing assembly, a fitting for supplying a dusty gas stream to the apparatus, located tangentially to the body, a cover with a connecting fitting [RF Patent No. 2150988, C1, MKI 7 V 01D 50/00, V 04 C 9/00. Cyclone filter for cleaning dusty gases / A.P. Zotov, Yu.V. Krasovitsky, V.I. Ryazhskikh, E.A. Shipilov. - Published. 06/20/2000, Bull. No. 17]. A feature of the filter is the combined effect of the centrifugal field and filtering.

Недостатком прототипа является ограниченное значение тангенциальной составляющей скорости входного потока, приводящие к низкой эффективности регенерации фильтровального элемента.The disadvantage of the prototype is the limited value of the tangential component of the input flow velocity, leading to low efficiency of the regeneration of the filter element.

Техническая задача изобретения заключается в повышении эффективности работы фильтра-циклона, в частности регенерации поверхности фильтрующего элемента.The technical task of the invention is to improve the efficiency of the filter-cyclone, in particular the regeneration of the surface of the filter element.

Техническая задача решается тем, что в предлагаемом фильтре-циклоне, включающем вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем, снабженным штуцером для удаления пыли, штуцер для подачи в аппарат запыленного газового потока, расположенный тангенциально к корпусу, крышку с соединительным штуцером, выхлопную трубу, одновременно выполняющую функции фильтра и штуцера для отвода очищенного газа, новым является то, что выхлопная труба представляет собой сборную конструкцию, частично изготовленную из пористого материала в форме фильтровального элемента, который концентрично помещен внутрь неподвижно установленной в корпусе обечайки в виде эллиптического цилиндра с зазором S, величина которого зависит от требуемой степени очистки фильтрующей поверхности. The technical problem is solved by the fact that in the proposed filter-cyclone, which includes a vertical cylindrical body with a conical bottom, equipped with a fitting for removing dust, a fitting for supplying a dusty gas stream to the apparatus, located tangentially to the housing, a cover with a connecting fitting, an exhaust pipe that simultaneously performs functions of the filter and the fitting for removing the purified gas, what is new is that the exhaust pipe is a prefabricated structure, partially made of porous material in the form of a filter element, which is concentrically placed inside a shell fixed in the body in the form of an elliptical cylinder with a gap S, the value of which depends on the required degree of cleaning of the filter surface.

Технический результат заключается в повышении эффективности работы фильтра- циклона, в частности регенерации поверхности фильтрующего элемента.The technical result consists in increasing the efficiency of the cyclone filter, in particular the regeneration of the surface of the filter element.

На фиг. 1 представлен общий вид фильтра- циклона, на фиг. 2 показана крыльчатка ветряного колеса (разрез по А-А), на фиг. 3 – схема взаимного расположения фильтровального элемента и обечайки (разрез по В-В).In FIG. 1 shows a general view of the filter-cyclone, Fig. 2 shows the impeller of the wind wheel (section along A-A), in Fig. 3 - diagram of the mutual arrangement of the filter element and the shell (section along В-В).

Фильтр - циклон включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с коническим днищем 2, снабженным штуцером 3 для удаления пыли, вращающуюся выхлопную трубу, представляющую собой фильтрующий элемент 4, изготовленный из пористого материала, например металлокерамика, керамика, металлические и полимерные сетки и т.п., штуцер для отвода очищенного газа 8, штуцер 5 для подачи в аппарат запыленного газового потока, расположенный тангенциально к корпусу, крышку 11. На выхлопной трубе закреплено ветряное колесо 6. Для уменьшения потерь на трение и поддержания ветряного колеса служит подшипник 7, жестко посаженный на выхлопной трубе. Внутри корпуса аппарата с помощью соединительных косынок 9 неподвижно присоединена обечайка в виде эллиптического цилиндра 10, расположенная концентрически с фильтровальным элементом. Между обечайкой 10 по малой оси эллиптического сечения и фильтровальным элементом 4 существует зазор S, величина которого зависит от требуемой степени очистки фильтрующей поверхности. Величина зазора подбирается из следующих соображений. Чем больше слой осадка на фильтрующей поверхности, тем выше эффективность улавливания частиц, но и больше гидравлическое сопротивление. При незначительном слое осадка, степень очистки низкая, как и гидравлическое сопротивление. Экспериментально или по расчету подбирается величина зазора, которая при непрерывной регенерации фильтрующей поверхности обеспечивала сохранение на поверхности слоя осадка, при котором сохранялась высокая степень очистки при умеренном гидравлическом сопротивлении.The cyclone filter includes a vertical cylindrical body 1 with a conical bottom 2, equipped with a fitting 3 for removing dust, a rotating exhaust pipe, which is a filter element 4, made of a porous material, such as metal ceramics, ceramics, metal and polymer meshes, etc., a fitting for removing purified gas 8, a fitting 5 for supplying a dusty gas flow to the apparatus, located tangentially to the body, a cover 11. A wind wheel 6 is fixed on the exhaust pipe. To reduce friction losses and maintain the wind wheel, bearing 7 is used, rigidly fitted to the pipe. A shell in the form of an elliptical cylinder 10, located concentrically with the filter element, is fixedly attached inside the body of the apparatus with the help of connecting scarves 9. Between the shell 10 along the minor axis of the elliptical section and the filter element 4 there is a gap S, the value of which depends on the required degree of purification of the filter surface. The size of the gap is selected from the following considerations. The larger the layer of sediment on the filter surface, the higher the particle trapping efficiency, but also the greater the hydraulic resistance. With an insignificant layer of sediment, the degree of purification is low, as is the hydraulic resistance. Experimentally or by calculation, the gap value is selected, which, with continuous regeneration of the filtering surface, ensured the preservation of a sediment layer on the surface, at which a high degree of purification was maintained with moderate hydraulic resistance.

Фильтр - циклон работает следующим образом.Filter - cyclone works as follows.

Пылегазовый поток по штуцеру 5, установленному тангенциально к корпусу 1 фильтра-циклона, попадает внутрь аппарата и за счет своей удельной механической энергии приводит во вращение ветряное колесо 6. Запыленный газовый поток проходит по окружности вокруг обечайки 10 и движется спирально вниз, обеспечивая отделение крупных частиц дисперсной фазы от дисперсионной среды (газа), и одновременно, поступая внутрь обечайки, фильтруется через пористую боковую поверхность и нижний торец выхлопной трубы 4. Вращение фильтровальной трубы 4 в месте с ветряным колесом способствует созданию в зазоре S достаточно большой интермиттирующей движущей силы, которая обеспечивает непрерывную регенерацию фильтрующей поверхности и увеличение осевой составляющей скорости частиц пыли, которая направляет частицы пыли в бункер, что повышает эффективность работы фильтра - циклон. Кроме того наличие уменьшенного зазора между корпусом и обечайкой по большой оси эллиптической поверхности способствует увеличению тангенциальной составляющей скорости и следовательно общей эффективности очистки.The dust and gas flow through the fitting 5, installed tangentially to the body 1 of the cyclone filter, enters the apparatus and, due to its specific mechanical energy, causes the wind wheel 6 to rotate. The dust-laden gas flow passes in a circle around the shell 10 and moves downward spirally, ensuring the separation of large particles of the dispersed phase from the dispersion medium (gas), and at the same time, entering the shell, it is filtered through the porous side surface and the lower end of the exhaust pipe 4. The rotation of the filter pipe 4 in place with the wind wheel helps to create a sufficiently large intermittent driving force in the gap S, which continuous regeneration of the filter surface and an increase in the axial component of the speed of dust particles, which directs dust particles into the hopper, which increases the efficiency of the cyclone filter. In addition, the presence of a reduced gap between the body and the shell along the major axis of the elliptical surface contributes to an increase in the tangential velocity component and, consequently, the overall cleaning efficiency.

Предложенный вариант фильтра- циклона обеспечивает:The proposed version of the filter-cyclone provides:

- непрерывную регенерацию фильтрующей поверхности выхлопной трубы;- continuous regeneration of the filtering surface of the exhaust pipe;

- повышение эффективности процесса разделения пылегазовых систем за счет увеличения тангенциальной и осевой составляющей скорости частиц пыли;- increasing the efficiency of the process of separating dust and gas systems by increasing the tangential and axial components of the speed of dust particles;

- компактность аппарата в результате использования рабочего объема для центробежной очистки и фильтрования запыленного газа;- compactness of the apparatus as a result of the use of the working volume for centrifugal cleaning and filtering of dusty gas;

- простоту в изготовлении и надежность в работе.- ease of manufacture and reliability in operation.

Claims

Filter-cyclone, including a vertical cylindrical body with a conical bottom, equipped with a fitting for removing dust, a fitting for supplying a dusty gas flow to the apparatus, located tangentially to the body, a cover with a connecting fitting, an exhaust pipe that simultaneously functions as a filter and a fitting for removing purified gas , characterized in that the exhaust pipe is a prefabricated structure, partially made of a porous material in the form of a filter element, which is concentrically placed inside a shell fixed in the body in the form of an elliptical cylinder with a gap S, the value of which depends on the required degree of cleaning of the filtering surface.