RU2803224C2 - Device and method for fluid medium cleaning - Google Patents
Device and method for fluid medium cleaning Download PDFInfo
- Publication number
- RU2803224C2 RU2803224C2 RU2021117407A RU2021117407A RU2803224C2 RU 2803224 C2 RU2803224 C2 RU 2803224C2 RU 2021117407 A RU2021117407 A RU 2021117407A RU 2021117407 A RU2021117407 A RU 2021117407A RU 2803224 C2 RU2803224 C2 RU 2803224C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- section
- outlet
- flow
- vortex
- inlet pipe
- Prior art date
Links
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
[1] Изобретение относится к области очистки текучей среды. Более конкретно, изобретение относится к устройству для удаления твердых или жидких примесей из потока текучей среды посредством центробежных сил и к способу удаления твердых или жидких примесей из потока текучей среды.[1] The invention relates to the field of fluid purification. More specifically, the invention relates to a device for removing solid or liquid impurities from a fluid stream by means of centrifugal forces and to a method for removing solid or liquid impurities from a fluid stream.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART
[2] Удаление загрязнений из воздуха является давно существующей проблемой, важность которой значительно возрастает в связи с проблемами загрязнения на сегодняшний день. Основным техническим решением для отделения твердых частиц от потока текучей среды является циклон.[2] Removing pollutants from the air is a long-standing problem, the importance of which is greatly increased by the pollution problems of today. The main technical solution for separating solid particles from a fluid stream is a cyclone.
[3] Для сложных применений очистки воздуха требуются разработки концепции циклона. Были разработаны различные винтовые сепараторы, содержащие винтовые каналы внутри газопровода и выходы для потоков, в которых уменьшено содержание твердых веществ, и потоков, обогащенных твердыми веществами, соответственно.[3] Complex air purification applications require development of the cyclone concept. Various screw separators have been developed containing screw channels within the gas pipeline and outlets for solids-reduced and solids-rich streams, respectively.
[4] В ЕР 0 344 749 А2 раскрыто разделительное устройство, пригодное для использования при обработке потока газа, содержащего частицы, для отделения частиц от газа или для очистки газа от частиц. Устройство содержит наружную трубу, имеющую входной конец, область создания вихря и область разделения; и внутреннюю вытяжную трубу для вывода очищенного воздуха из устройства. Область, генерирующая вихрь, имеет центральный сердечник и винтовые лопасти, расположенные вокруг сердечника, и имеет постоянный диаметр или расходящийся. Наружная труба и вытяжная труба концентричны, а между трубками находится выпускное отверстие, проходящее по части окружности. Частицы в подающем потоке, поступающие на входной конец, приводятся во вращательное движение, переносятся на периферию наружной трубы. Поток, обогащенный частицами, выходит из выпускного отверстия, в то время как поток, в котором уменьшено содержание частиц, выходит через вытяжную трубу.[4] EP 0 344 749 A2 discloses a separation device suitable for use in treating a gas stream containing particles, for separating particles from a gas, or for purifying a gas from particles. The device comprises an outer pipe having an inlet end, a vortex generation area and a separation area; and an internal exhaust pipe to remove purified air from the device. The vortex generating region has a central core and helical blades located around the core, and has a constant diameter or divergent diameter. The outer pipe and the exhaust pipe are concentric, and between the pipes there is an exhaust hole running along part of the circumference. Particles in the feed stream arriving at the inlet end are set into rotational motion and are transferred to the periphery of the outer pipe. The particle-enriched stream exits the outlet, while the particle-depleted stream exits through the exhaust pipe.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION
[5] Задача настоящего изобретения заключается в предложении устройства для отделения твердых частиц или капель жидкости от текучей среды, в дальнейшем называемого ”сепаратором". Сепаратор содержит входную трубу, имеющую входное отверстие для приема потока текучей среды, и вихревую секцию, диаметр которой уменьшается в направлении потока. Вихревая секция содержит по меньшей мере одну внутреннюю стенку, образующую по меньшей мере один винтовой канал. Предпочтительно, вихревая секция коническая, сужающаяся в направлении потока.[5] An object of the present invention is to provide a device for separating solid particles or liquid droplets from a fluid, hereinafter referred to as a “separator”. The separator includes an inlet pipe having an inlet for receiving a flow of fluid, and a vortex section, the diameter of which decreases by direction of flow. The vortex section contains at least one internal wall defining at least one helical channel. Preferably, the vortex section is conical, tapering in the direction of flow.
[6] Предпочтительно, винтовой канал окружает корпус сердечника, проходящий вдоль центральной оси входной трубы. Корпус сердечника имеет концы различного диаметра, расширяясь в направлении потока на верхнем по потоку конце и сужаясь в направлении потока на нижнем по потоку конце. Промежуточный участок корпуса сердечника может иметь постоянный диаметр. В одном варианте осуществления промежуточный участок корпуса сердечника может быть расходящимся, предпочтительно сужающимся в направлении потока. Концевые участки корпуса сердечника различного диаметра предпочтительно имеют коническую форму.[6] Preferably, a helical channel surrounds a core body extending along the central axis of the inlet tube. The core body has ends of different diameters, widening in the direction of flow at the upstream end and tapering in the direction of flow at the downstream end. The intermediate portion of the core body may have a constant diameter. In one embodiment, the intermediate portion of the core body may be divergent, preferably tapering in the direction of flow. The end sections of the core body of different diameters preferably have a conical shape.
[7] Первый конец корпуса сердечника, расширяющийся в направлении потока, управляет поступающей текучей средой, содержащей частицы и капли, в винтовом канале ламинарным образом, при этом частицы и капли потока движутся ровными параллельными слоями вверх по потоку, не смешиваясь друг с другом. Другой конец (конечный конец) корпуса сердечника, сужающийся в направлении потока, стабилизирует поток, выходящий из винтового канала в направлении секции выходного отверстия. Ламинарное течение и стабилизация потока при выходе из винтового канала имеют особое значение для того, чтобы очищенный поток поступал в выпускную трубу, а поток, богатый твердыми веществами, в свою очередь направлялся к выходному отверстию (отверстиям) вокруг выпускной трубы.[7] The first end of the core body, which expands in the direction of flow, controls the incoming fluid containing particles and droplets in the screw channel in a laminar manner, with the particles and droplets of the flow moving in even parallel layers upstream without mixing with each other. The other end (terminal end) of the core body, tapering in the direction of flow, stabilizes the flow exiting the screw channel towards the outlet section. Laminar flow and stabilization of the flow at the outlet of the screw channel are of particular importance in order to ensure that the clean flow enters the outlet pipe, and the solids-rich flow is in turn directed to the outlet(s) around the outlet pipe.
[8] Предпочтительно, направляющие лопасти для текучей среды соединены с винтовым каналом на верхнем по потоку конце корпуса сердечника. Такие направляющие лопасти для текучей среды облегчают поворот потока от вертикального к вращательному, тем самым помогая потоку осесть и снизить потери давления.[8] Preferably, the fluid guide vanes are connected to a screw channel at the upstream end of the core body. Such fluid guide vanes facilitate the rotation of the flow from vertical to rotational, thereby helping the flow settle and reduce pressure loss.
[9] Сепаратор дополнительно содержит кольцевую секцию выходного отверстия, имеющую по меньшей мере одно периферийное выходное отверстие, предпочтительно множество выходных отверстий, разделенных участками стенки, и выпускную трубу, проходящую вдоль центральной оси. Таким образом, выпускная труба расположена рядом с выходным отверстием (отверстиями) или между ними, т.е. в случае нескольких выходных отверстий они расположены вокруг выпускной трубы. Выражение ''кольцевое'' в этом контексте включает как тела, имеющие вращательную симметрию, так и тела, не имеющие вращательной симметрии.[9] The separator further comprises an annular outlet section having at least one peripheral outlet, preferably a plurality of outlets separated by wall portions, and an outlet pipe extending along a central axis. Thus, the outlet pipe is located next to the outlet(s) or between them, i.e. in the case of multiple outlets, they are located around the outlet pipe. The expression ''ring'' in this context includes both bodies that have rotational symmetry and bodies that do not have rotational symmetry.
[10] Секция выходного отверстия соединяет входную трубу с выпускной трубой, расположенной соосно с входной трубой. Предпочтительно, сепаратор содержит разделительную секцию, расположенную между вихревой секцией и секцией выходного отверстия, в которой, предпочтительно, по существу отсутствуют внутренние структуры. Разделительная секция может иметь постоянный диаметр.[10] The outlet section connects the inlet pipe to an outlet pipe located coaxially with the inlet pipe. Preferably, the separator includes a separating section located between the swirl section and the outlet section, which is preferably substantially free of internal structures. The separating section may have a constant diameter.
[11] В соответствии с другим вариантом осуществления разделительная секция имеет либо постоянный диаметр, либо расходящийся диаметр. Предпочтительно, разделительная секция имеет сужающийся диаметр.[11] According to another embodiment, the spacer section has either a constant diameter or a divergent diameter. Preferably, the spacer section has a tapering diameter.
[12] Сепаратор и его функция в направлении потока текучей среды через устройство описаны ниже. Во время работы текучая среда поступает на входной конец входной трубы, которая может содержать начальный участок постоянного диаметра. Текучая среда подается в винтовой канал или каналы, которые предпочтительно расположены по винтовой линии по всей длине сужающейся вихревой секции вокруг центрального корпуса сердечника. Твердые частицы, взвешенные в потоке текучей среды, переносятся центробежными силами к периферии винтовых каналов по мере прохождения потока текучей среды через вихревую секцию. На внешней стенке вихревой секции может быть предусмотрен один или несколько выходных каналов, сообщающихся с винтовым каналом. Выходной трубопровод выходит из винтового канала по касательной к основной трубе, неся поток текучей среды, обогащенной взвешенными частицами.[12] The separator and its function in directing the flow of fluid through the device are described below. During operation, the fluid enters the inlet end of the inlet pipe, which may contain an initial section of constant diameter. The fluid is introduced into a helical channel or channels, which are preferably arranged in a helical line along the entire length of the tapered vortex section around the central body of the core. Solid particles suspended in the fluid flow are carried by centrifugal forces to the periphery of the screw channels as the fluid flow passes through the vortex section. One or more outlet channels communicating with the screw channel may be provided on the outer wall of the vortex section. The outlet pipeline exits the screw channel tangentially to the main pipe, carrying a flow of fluid enriched with suspended particles.
[13] Когда поток текучей среды покидает вихревую секцию, по меньшей мере часть взвешенных частиц может быть удалена через дополнительные тангенциальные выходные каналы. Затем, если предусмотрена разделительная секция, поток текучей среды поступает в разделительную секцию, которая предпочтительно имеет постоянный диаметр, по существу соответствующий диаметру выпускного конца вихревой секции. Частицы значительно накапливаются на внешней стенке трубы при выходе из вихревой секции и прохождении через разделительную секцию.[13] When the fluid flow leaves the vortex section, at least a portion of the suspended particles can be removed through additional tangential outlet channels. Then, if a separating section is provided, the fluid flow enters the separating section, which preferably has a constant diameter substantially corresponding to the diameter of the outlet end of the swirl section. Particles accumulate significantly on the outer wall of the pipe as they exit the vortex section and pass through the separation section.
[14] Затем поток текучей среды поступает в секцию выходного отверстия, которая включает фланцевую часть, соединяющую основную трубу с центральной выходной трубой. Секция выходного отверстия может содержать одно выходное отверстие, но предпочтительно несколько выходных отверстий, разделенных участками стенки, равномерно расположенных по периферии фланцевой части. Обогащенная частицами часть потока текучей среды, покидающая вихревую секцию или разделительную секцию, выходит через периферийное выходное отверстие (отверстия).[14] The fluid flow then enters the outlet section, which includes a flange portion connecting the main pipe to the central outlet pipe. The outlet section may comprise one outlet, but preferably multiple outlets separated by wall portions evenly spaced around the periphery of the flange portion. The particle-enriched portion of the fluid stream leaving the vortex section or separation section exits through the peripheral outlet(s).
[15] В той части потока текучей среды, которая не выходит через периферийные выходные отверстия, содержание частиц уменьшается, и поток выходит из сепаратора через соосно расположенную выходную трубу.[15] In that portion of the fluid flow that does not exit through the peripheral outlets, the particle content is reduced and the flow exits the separator through a coaxially positioned outlet pipe.
[16] В соответствии с дальнейшим вариантом осуществления настоящего изобретения сепаратор снабжен блоком предварительной сепарации, выполненном в виде циклона, предпочтительно с тангенциальным входом. Когда ниже приводятся ссылки на верхнюю и нижнюю части циклона, предполагается, что циклон расположен в положении, когда его центральная ось вертикальна, вход находится в верхней части, а выход для отделенных частиц или капель на нижнем конце. Блок предварительной сепарации предпочтительно имеет базовую конструкцию в соответствии с обычной конструкцией циклона, содержащую цилиндрический корпус с основным входом в его верхней части, сужающейся книзу, предпочтительно конической нижней частью и центральными вертикальными основными выходами для твердых частиц вниз и текучей среды вверх.[16] According to a further embodiment of the present invention, the separator is equipped with a pre-separation unit designed as a cyclone, preferably with a tangential inlet. When reference is made below to the top and bottom of the cyclone, it is assumed that the cyclone is positioned in a position where its central axis is vertical, the inlet is at the top and the outlet for separated particles or droplets is at the bottom end. The pre-separation unit preferably has a basic design in accordance with a conventional cyclone design, comprising a cylindrical body with a main inlet at its top, tapering downwards, preferably a conical bottom and central vertical main outlets for solids down and fluid up.
[17] В соответствии с дальнейшим вариантом осуществления циклон содержит в дополнение к своему первичному входу для текучей среды, содержащей твердые частицы или капли, по меньшей мере один вторичный входной канал в своей верхней части. Вторичный входной канал может подавать чистую текучую среду. В данном варианте осуществления по меньшей мере один вторичный входной канал соединен с разделительной секцией сепаратора.[17] According to a further embodiment, the cyclone contains, in addition to its primary inlet for fluid containing solid particles or droplets, at least one secondary inlet channel in its upper part. The secondary inlet channel may supply clean fluid. In this embodiment, at least one secondary inlet channel is connected to the dividing section of the separator.
[18] В соответствии с дальнейшим вариантом осуществления циклон содержит, в дополнение к своему первичному выпускному каналу, через который текучая среда выходит из циклона вверх вдоль центральной оси, по меньшей мере один вторичный выпускной канал в его нижней части. В данном варианте осуществления поток из этого выпускного канала выходит из устройства и может быть отфильтрован или направлен в пылеуловитель перед выпуском. В другом варианте осуществления поток из этого выпускного канала вводится во входную трубу сепаратора. Этот канал может дополнительно служить для регулирования давления в циклоне.[18] According to a further embodiment, the cyclone includes, in addition to its primary outlet through which fluid exits the cyclone upward along a central axis, at least one secondary outlet at its bottom. In this embodiment, the flow from this outlet exits the device and may be filtered or directed to a dust collector before being released. In another embodiment, the flow from this outlet channel is introduced into the inlet pipe of the separator. This channel can additionally serve to regulate the pressure in the cyclone.
[19] В соответствии с дальнейшим вариантом осуществления изобретения вихревая секция входной трубы содержит на своей внешней стенке по меньшей мере одно выпускное отверстие, позволяющее части потока, обогащенной частицами, покидать вихревую секцию в направлении, по существу касательном к внешней стенке входной трубы.[19] According to a further embodiment of the invention, the vortex section of the inlet pipe comprises on its outer wall at least one outlet opening allowing a part of the flow enriched in particles to leave the vortex section in a direction substantially tangential to the outer wall of the inlet pipe.
[20] Предпочтительным материалом для устройства согласно изобретению является сталь; если этого требуют условия эксплуатации, может использоваться нержавеющая сталь различных марок. Также могут быть использованы полимерные материалы, возможно, армированные волокном. Другими возможными материалами являются керамика, изделия порошковой металлургии и стали с покрытием.[20] The preferred material for the device according to the invention is steel; if operating conditions require it, stainless steel of various grades can be used. Polymeric materials, possibly fiber reinforced, can also be used. Other possible materials are ceramics, powder metal products and coated steels.
[21] Вторым объектом изобретения является способ отделения твердых частиц или капель жидкости от текучей среды с использованием устройства согласно изобретению, включающий следующие этапы: введение потока текучей среды, содержащей твердые частицы или капли, во входную трубу, содержащую вихревую секцию, диаметр которой уменьшается в направлении потока, и по меньшей мере одну внутреннюю стенку, образующую по меньшей мере один винтовой канал вокруг корпуса сердечника; таким образом, поток текучей среды приводят в вихревое движение; удаление потока текучей среды, обогащенной частицами или каплями, по меньшей мере через одно периферийно расположенное выходное отверстие, расположенное в секции выходного отверстия ниже по потоку от вихревой секции, и удаление потока текучей среды, в котором уменьшено содержание частиц или капель, через выпускную трубу, расположенную соосно с входной трубой.[21] A second aspect of the invention is a method for separating solid particles or liquid droplets from a fluid using a device according to the invention, comprising the following steps: introducing a stream of fluid containing solid particles or droplets into an inlet pipe containing a vortex section, the diameter of which is reduced by flow direction, and at least one inner wall defining at least one helical channel around the core body; thus, the fluid flow is driven into a vortex motion; removing a particle- or droplet-rich fluid stream through at least one peripherally located outlet located in the outlet section downstream of the vortex section, and removing a particle- or droplet-reduced fluid stream through an outlet pipe, located coaxially with the inlet pipe.
[22] В предпочтительном варианте осуществления вихревая секция содержит корпус сердечника, проходящий вдоль центральной оси, корпус сердечника, имеющий первый конец, расширяющийся в направлении потока; промежуточный участок; и второй конец, сужающийся в направлении потока.[22] In a preferred embodiment, the vortex section includes a core body extending along a central axis, a core body having a first end flared in a flow direction; intermediate section; and a second end tapering in the direction of flow.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[23] Фиг. 1 - схематический вид в разрезе сбоку сепаратора в соответствии с изобретением,[23] FIG. 1 is a schematic side sectional view of a separator in accordance with the invention,
[24] Фиг. 2 - перспективный вид фланцевой части секции выходного отверстия,[24] FIG. 2 - perspective view of the flange part of the outlet section,
[25] Фиг. 3 - схематический вид сбоку сепаратора согласно изобретению в сочетании с циклонным предварительным сепаратором,[25] FIG. 3 is a schematic side view of a separator according to the invention in combination with a cyclonic pre-separator,
[26] Фиг. 4 - другой схематический вид сбоку сепаратора согласно изобретению в сочетании с циклонным предварительным сепаратором, повернутым на 90 градусов вокруг вертикальной оси относительно фиг. 3,[26] FIG. 4 is another schematic side view of a separator according to the invention in combination with a cyclonic pre-separator, rotated 90 degrees about a vertical axis with respect to FIG. 3,
[27] Фиг. 5 - вид сверху в соответствии с разрезом А-А, как показано на фиг. 3,[27] FIG. 5 is a top view according to section AA, as shown in FIG. 3,
[28] Фиг. 6 - подробный вид сбоку внутренней структуры циклонного предварительного сепаратора,[28] FIG. 6 is a detailed side view of the internal structure of the cyclone pre-separator,
[29] Фиг. 7 - вид в разрезе сбоку циклонного предварительного сепаратора[29] FIG. 7 is a cross-sectional side view of a cyclone pre-separator.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION
[30] Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи. Одни и те же структуры связаны с одними и теми же ссылочными обозначениями повсюду.[30] The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The same structures are associated with the same reference designations throughout.
[31] В настоящем контексте термин “текучая среда” относится к любому веществу, которое способно течь или деформироваться под действием приложенного напряжения сдвига или внешней силы. Текучие среды включают жидкости, газы и плазму. В частности, настоящее изобретение применимо для удаления твердых частиц, таких как пыль, из газов (воздуха) и твердых частиц из жидкостей.[31] As used herein, the term “fluid” refers to any substance that is capable of flowing or deforming under the influence of an applied shear stress or external force. Fluids include liquids, gases and plasma. In particular, the present invention is applicable to removing particulate matter such as dust from gases (air) and particulate matter from liquids.
[32] Со ссылкой на фиг. 1 сепаратор работает следующим образом. Поток текучей среды, содержащий частицы или капли, например поток газа, содержащий твердые частицы, поступает во входную трубу 2 сепаратора 1 через входное отверстие 3. Показанный сепаратор имеет начальную секцию 11 с постоянным диаметром. Вихревая секция 4 содержит корпус 5 сердечника, проходящий в начальную секцию 11 и окруженный конструкцией, содержащей винтовые стенки 6, образующие винтовые каналы, заполняющие пространство между корпусом 5 сердечника и внутренней поверхностью стенки входной трубы 2. Корпус сердечника имеет расширяющийся передний конец 27 и сужающийся задний конец 28. Вихревая секция 4 сужается в направлении потока через сепаратор, что приводит к увеличению скорости текучей среды по мере прохождения текучей среды через сепаратор. В вихревой секции имеется по меньшей мере одна, а предпочтительно четыре винтовые стенки. Стенки предпочтительно расположены под углом в диапазоне от 60 до 90 градусов относительно центральной оси входной трубы. Расстояние между стенками, т.е. ширина винтовых каналов, предпочтительно находится в диапазоне от 50 до 70 мм.[32] With reference to FIG. 1 separator works as follows. A fluid stream containing particles or droplets, for example a gas stream containing solid particles, enters the inlet pipe 2 of the separator 1 through the inlet 3. The separator shown has an initial section 11 with a constant diameter. The vortex section 4 contains a core body 5 extending into the initial section 11 and surrounded by a structure containing helical walls 6 forming helical channels that fill the space between the core body 5 and the inner surface of the wall of the inlet pipe 2. The core body has an expanding front end 27 and a tapering rear end end 28. Vortex section 4 tapers in the direction of flow through the separator, which causes the fluid velocity to increase as the fluid passes through the separator. The vortex section has at least one and preferably four helical walls. The walls are preferably angled in the range of 60 to 90 degrees relative to the central axis of the inlet pipe. The distance between the walls, i.e. The width of the screw channels is preferably in the range from 50 to 70 mm.
[33] Согласно одному варианту осуществления расстояние между стенками, т.е. ширина винтовых каналов, имеет постоянный диаметр по всей длине вихревой секции. Согласно другому предпочтительному варианту осуществления ширина винтовых каналов уменьшается в направлении потока.[33] According to one embodiment, the distance between the walls, i.e. the width of the screw channels has a constant diameter along the entire length of the vortex section. According to another preferred embodiment, the width of the screw channels decreases in the direction of flow.
[34] В вихревой секции может быть предусмотрен один или более выпускных каналов (не показаны), выходящих из винтового канала по существу в тангенциальном направлении. Эти выпускные каналы удаляют частичные потоки, в которых концентрация частиц возросла из-за центробежных сил, вызванных винтовой траекторией потока.[34] The swirl section may be provided with one or more outlet channels (not shown) extending from the screw channel in a substantially tangential direction. These outlet channels remove partial flows in which the particle concentration has increased due to centrifugal forces caused by the helical flow path.
[35] Длина в направлении потока расширяющегося переднего конца 27 корпуса 5 сердечника предпочтительно по меньшей мере в три раза превышает расстояние между винтовыми стенками 6. Длина в направлении потока сужающегося заднего конца 28 корпуса 5 сердечника предпочтительно по меньшей мере в четыре раза превышает расстояние между винтовыми стенками 6.[35] The flow direction length of the flared front end 27 of the core body 5 is preferably at least three times the distance between the helical walls 6. The flow direction length of the tapered rear end 28 of the core body 5 is preferably at least four times the distance between the helical walls walls 6.
[36] Описанная предпочтительная форма корпуса сердечника приводит к тому, что передний конец, расширяясь в направлении потока, направляет входящий поток, включающий частицы или капли, в винтовой канал (каналы) ламинарным образом. Задний конец, сужающийся в направлении потока, стабилизирует поток, выходящий из винтового канала (каналов) к периферии трубы. [36] The preferred core body shape described causes the front end to expand in the direction of flow to direct incoming flow, including particles or droplets, into the screw channel(s) in a laminar manner. The rear end, which tapers in the direction of flow, stabilizes the flow exiting the screw channel(s) to the periphery of the pipe.
[37] В показанном варианте осуществления поток текучей среды выходит из вихревой секции в разделительную секцию 7, в которую входит задняя, сужающаяся часть корпуса 5 сердечника. Как следствие прохождения по винтовой траектории вихревой секции, поток находится в энергичном вихревом движении, и частицы сильно концентрируются на периферии, т.е. прилегают к стене трубы. Предпочтительно, длина разделительной секции 7 по меньшей мере в пять раз больше расстояния между винтовыми стенками вихревой секции.[37] In the illustrated embodiment, the fluid flow exits the vortex section into the separation section 7, which includes the rear, tapered portion of the core body 5. As a consequence of passing along the helical trajectory of the vortex section, the flow is in energetic vortex motion, and the particles are highly concentrated at the periphery, i.e. adjacent to the pipe wall. Preferably, the length of the separating section 7 is at least five times greater than the distance between the helical walls of the vortex section.
[38] Обогащенная частицами часть затем сталкивается с секцией 8 выходного отверстия, которая в показанном варианте осуществления содержит первую фланцевую часть 12 и вторую фланцевую часть 13, которые скреплены болтами между соответствующими концевыми фланцами (не указаны) входной трубы 2 и выпускной трубы 10. Конструкция фланцевой части 13 показана на фиг. 2. В этом варианте осуществления фланцевые части имеют четыре симметрично расположенные выходных канала 15, которые установлены под углом для приема вихревого потока, прилегающего к внутренней стенке разделительной секции.[38] The particle-enriched portion then collides with the outlet section 8, which in the illustrated embodiment comprises a first flange portion 12 and a second flange portion 13 that are bolted between respective end flanges (not specified) of the inlet pipe 2 and the outlet pipe 10. Construction flange part 13 is shown in FIG. 2. In this embodiment, the flange portions have four symmetrically arranged outlet passages 15, which are angled to receive the vortex flow adjacent to the inner wall of the separating section.
[39] Таким образом, части потока, обогащенные частицами, покидают сепаратор через выходные отверстия 9 в секции 8 выходного отверстия, в то время как остаток текучей среды, в котором уменьшено содержание частиц, поступает в выпускную трубу 10 и покидает сепаратор через выпускное отверстие 14. Выпускная труба может иметь постоянный диаметр или расширяться в направлении потока. Предпочтительно выпускная труба имеет коническую форму, расширяющуюся в направлении потока.[39] Thus, the particle-enriched portions of the flow leave the separator through the outlets 9 in the outlet section 8, while the remainder of the fluid, in which the particle content is reduced, enters the outlet pipe 10 and leaves the separator through the outlet 14 The outlet pipe may have a constant diameter or expand in the direction of flow. Preferably, the outlet pipe has a conical shape, expanding in the direction of flow.
[40] На фиг. 3 и 4 показаны виды в разрезе сбоку сепаратора 1 согласно настоящему изобретению, соединенного с циклонным предварительным сепаратором 15. Фиг. 4 повернута на 90° вокруг вертикальной оси относительно фиг. 3.[40] In FIG. 3 and 4 are side cross-sectional views of a separator 1 according to the present invention connected to a cyclone pre-separator 15. FIG. 4 is rotated 90° around the vertical axis relative to FIG. 3.
[41] На фиг. 3 и 4, текучая среда содержащая частицы, обозначаемая здесь ”пыльный воздух”, поступает в 16 и вводится в циклонный предварительный сепаратор 15 по касательной в верхней части циклона, как известно в данной области техники. Таким образом, поток текучей среды приводится в винтовое движение вниз, как схематически показано винтовой линией на фиг. 4. Частицы накапливаются на стенке циклона и уходят на дно в 17.[41] In FIG. 3 and 4, a particle-containing fluid, herein referred to as “dusty air,” enters 16 and is introduced into the cyclone pre-separator 15 tangentially at the top of the cyclone, as is known in the art. Thus, the fluid flow is driven in a downward helical motion, as schematically shown by the helical line in FIG. 4. Particles accumulate on the wall of the cyclone and sink to the bottom at 17.
[42] Полученный поток предварительно очищенной текучей среды выходит из циклона в восходящем движении через вертикальную центральную выходную трубу 18 и транспортируется во входное отверстие 3 сепаратора 1 с помощью первичного вентилятора 19. После прохождения через сепаратор 1, как показано на фиг. 1, очищенный поток вытесняется в 20 с помощью вторичного вентилятора 21.[42] The resulting stream of pre-cleaned fluid exits the cyclone in an upward motion through the vertical central outlet pipe 18 and is transported to the inlet 3 of the separator 1 by the primary fan 19. After passing through the separator 1, as shown in FIG. 1, the purified stream is forced into 20 using a secondary fan 21.
[43] В показанном варианте осуществления обогащенные частицами части, выходящие из секции выходного отверстия сепаратора, рециркулируются в верхнюю часть циклонного предварительного сепаратора по трубопроводам 22. Предпочтительно трубопроводы 22 рециркуляции расположены симметрично в восходящей трубе 25 циклона, как показано на фиг. 5, который представляет вид сверху на разрез А-А, указанный на фиг. 3 (только один трубопровод 22 снабжен ссылочным обозначением на фиг. 5).[43] In the illustrated embodiment, the particle-rich portions exiting the separator outlet section are recirculated to the top of the cyclone pre-separator through conduits 22. Preferably, the recirculation conduits 22 are arranged symmetrically in the cyclone riser 25, as shown in FIG. 5, which is a top view of section AA shown in FIG. 3 (only one pipeline 22 is provided with the reference symbol in FIG. 5).
[44] Трубопроводы 22 могут подавать дополнительную чистую текучую среду в циклонный предварительный сепаратор вместо рециркулированной текучей среды, обогащенной частицами, из сепаратора.[44] Conduits 22 may supply additional clean fluid to the cyclonic pre-separator instead of recycled particle-enriched fluid from the separator.
[45] Предпочтительно, трубопроводы 22 заканчиваются соплами 26, направляющими поток к внутренней поверхности стенки циклона, как показано более подробно в связи с фиг. 6.[45] Preferably, the conduits 22 terminate in nozzles 26 directing flow to the inner surface of the cyclone wall, as shown in more detail in connection with FIG. 6.
[46] Фиг. 3 и 4 дополнительно показывают вторичное выходное отверстие 24 в нижней части циклонного предварительного сепаратора 15. Из этого выходного отверстия трубопровод 23 направляет вторичный поток непосредственно на вход входной трубы 2 сепаратора. Такое расположение снижает давление в циклоне во время работы и делает возможным отделение очень мелких частиц. Предпочтительный вторичный поток составляет от 10 до 20% потока текучей среды, поступающего в циклон. Такое расположение значительно улучшает производительность циклона.[46] FIG. 3 and 4 further show a secondary outlet 24 at the bottom of the cyclonic pre-separator 15. From this outlet, a conduit 23 directs a secondary flow directly to the inlet of the separator inlet pipe 2. This arrangement reduces the pressure in the cyclone during operation and makes it possible to separate very fine particles. The preferred secondary stream is 10 to 20% of the fluid stream entering the cyclone. This arrangement significantly improves the performance of the cyclone.
[47] На фиг. 6 показано расположение одного трубопровода 22 рециркуляции с соплом 26, установленным в восходящей трубе 25 внутри циклонного предварительного сепаратора. Фиг. 7 - вид в разрезе сбоку циклонного предварительного сепаратора с четырьмя трубопроводами 22 рециркуляции и соплами 26, установленными симметрично вокруг восходящей трубы 25 циклона. Сопла 26 направлены для направления рециркулированного потока, обогащенного частицами, из секции выходного отверстия сепаратора в нисходящий винтовой поток у стенки циклона.[47] In FIG. 6 shows the arrangement of one recirculation line 22 with a nozzle 26 installed in the riser 25 within the cyclonic pre-separator. Fig. 7 is a cross-sectional side view of a cyclone pre-separator with four recirculation lines 22 and nozzles 26 mounted symmetrically around the cyclone riser tube 25. The nozzles 26 are directed to direct the particle-enriched recirculated flow from the separator outlet section into a downward helical flow at the cyclone wall.
[48] Хотя это не показано на фигурах, могут быть установлены приборы так, как реализует специалист в данной области техники. Например, могут быть предусмотрены регулирующие клапаны, датчики давления и цифровое управляющее оборудование для управления, например, вторичным потоком в трубопровод 23.[48] Although not shown in the figures, the instruments may be installed as implemented by one skilled in the art. For example, control valves, pressure sensors, and digital control equipment may be provided to control, for example, secondary flow into conduit 23.
[49] Следует понимать, что раскрытые варианты осуществления изобретения не ограничиваются конкретными структурами, технологическими этапами или материалами, раскрытыми в настоящем документе, но распространяются на их эквиваленты, как это было бы признано теми, кто обычно обладает навыками в соответствующих областях техники. Следует также понимать, что терминология, используемая в настоящем документе, используется только для описания конкретных вариантов осуществления и не предназначена для ограничения.[49] It should be understood that the disclosed embodiments of the invention are not limited to the specific structures, process steps or materials disclosed herein, but are extended to equivalents thereof as would be recognized by those ordinarily skilled in the relevant fields of technology. It should also be understood that the terminology used herein is used only to describe specific embodiments and is not intended to be limiting.
[50] Ссылка во всем этом описании на “один вариант осуществления” или “вариант осуществления” означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления, включены по меньшей мере в один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, появление выражений “в одном варианте осуществления” или “в варианте осуществления” во всем этом описании не обязательно относится к одному и тому же варианту осуществления.[50] Reference throughout this specification to “one embodiment” or “embodiment” means that the particular feature, structure or characteristic described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. Thus, the appearance of the expressions “in one embodiment” or “in an embodiment” throughout this specification does not necessarily refer to the same embodiment.
[51] Как используется здесь, множество элементов, структурных элементов, композиционных элементов и/или материалов может быть представлено в общем списке для удобства. Однако эти списки следует толковать так, как будто каждый член списка индивидуально идентифицирован как отдельный и уникальный член. Таким образом, ни один отдельный член такого списка не должен рассматриваться как фактический эквивалент любого другого члена того же списка исключительно на основании их представления в общей группе без указаний на обратное. Кроме того, здесь могут быть упомянуты различные варианты осуществления и пример настоящего изобретения вместе с альтернативами для различных его компонентов. Понятно, что такие варианты осуществления, примеры и альтернативы не должны толковаться как фактические эквиваленты друг друга, но должны рассматриваться как отдельные и автономные представления настоящего изобретения.[51] As used herein, a plurality of elements, structural elements, compositional elements and/or materials may be presented in a general list for convenience. However, these lists should be interpreted as if each member of the list is individually identified as a separate and unique member. Thus, no individual member of such a list should be considered to be the actual equivalent of any other member of the same list solely on the basis of their representation in the overall group, without indication to the contrary. In addition, various embodiments and examples of the present invention may be mentioned herein, along with alternatives for various components thereof. It is understood that such embodiments, examples and alternatives should not be construed as factually equivalent to each other, but should be considered as separate and distinct representations of the present invention.
[52] Кроме того, описанные особенности, структуры или характеристики могут быть объединены любым подходящим способом в одном или более вариантах осуществления. В следующем описании приводится множество конкретных деталей, таких как примеры длины, ширины, формы и т.д., чтобы обеспечить полное понимание вариантов осуществления изобретения. Специалист в соответствующей области техники, однако, признает, что изобретение может быть реализовано без одной или более конкретных деталей или с использованием других методов, компонентов, материалов и т.д. В других случаях хорошо известные конструкции, материалы или операции не показаны или подробно не описаны, чтобы избежать усложнения аспектов изобретения.[52] Additionally, the described features, structures, or characteristics may be combined in any suitable manner in one or more embodiments. In the following description, many specific details are set forth, such as examples of length, width, shape, etc., in order to provide a thorough understanding of the embodiments of the invention. One of ordinary skill in the art will recognize, however, that the invention may be practiced without one or more specific details or using other methods, components, materials, etc. In other cases, well-known structures, materials, or operations are not shown or described in detail to avoid complicating aspects of the invention.
[53] Хотя приведенные примеры иллюстрируют принципы данного изобретения в одном или более конкретных применениях, для тех, кто обладает обычным навыком в данной области, будет очевидно, что многочисленные изменения в форме, использовании и деталях реализации могут быть внесены без применения изобретательских способностей и без отступления от принципов и концепций изобретения. Соответственно, не предполагается, что изобретение будет ограничено, за исключением случаев, предусмотренных формулой, изложенной ниже.[53] Although the given examples illustrate the principles of the present invention in one or more specific applications, it will be apparent to those of ordinary skill in the art that numerous changes in form, use, and implementation details can be made without the exercise of inventive skill and without deviations from the principles and concepts of the invention. Accordingly, it is not intended that the invention be limited except as provided by the claims set forth below.
[54] Глаголы “содержать” и “включать” используются в этом документе в качестве открытых ограничений, которые не исключают и не требуют наличия также неуказанных признаков. Признаки, указанные в зависимых пунктах формулы изобретения, могут свободно сочетаться друг с другом, если явно не указано иное. Кроме того, следует понимать, что использование грамматической формы единственного числа во всем этом документе не исключает множественности.[54] The verbs “contain” and “include” are used in this document as open-ended restrictions that do not exclude or require the presence of unspecified features. The features specified in the dependent claims of the invention can be freely combined with each other, unless explicitly stated otherwise. In addition, it should be understood that the use of the singular grammatical form throughout this document does not preclude plurality.
Claims (25)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP18397532.5 | 2018-12-12 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021117407A RU2021117407A (en) | 2023-01-12 |
RU2803224C2 true RU2803224C2 (en) | 2023-09-11 |
Family
ID=
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE241042C (en) * | 1910-07-27 | 1911-11-24 | ||
FR1239547A (en) * | 1958-10-24 | 1960-08-26 | Improvements made to dust separators | |
SU587845A3 (en) * | 1974-03-19 | 1978-01-05 | Н.Ф.Недерландсе Газуни (Фирма) | Apparatus for cleaning a gas flow from solid and liquid impurities |
SU1301459A1 (en) * | 1985-07-10 | 1987-04-07 | Грозненский Нефтяной Институт Им.Акад.М.Д.Миллионщикова | Separator for cleaning gases and vapours |
US5570744A (en) * | 1994-11-28 | 1996-11-05 | Atlantic Richfield Company | Separator systems for well production fluids |
DE10148405A1 (en) * | 2001-10-01 | 2003-04-10 | Otto Altmann | Double-walled cyclone for fluids purefication flows fluid spirally down to outlet past walls slotted to transfer contained impurities to outer walled volume and separate collectors. |
WO2008140307A1 (en) * | 2007-05-15 | 2008-11-20 | Schinfa Engineering | Method for concentrating microbiological organisms suspended in a flowing liquid |
DE202012002963U1 (en) * | 2012-03-14 | 2012-04-03 | Raimund Rerucha | separators |
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE241042C (en) * | 1910-07-27 | 1911-11-24 | ||
FR1239547A (en) * | 1958-10-24 | 1960-08-26 | Improvements made to dust separators | |
SU587845A3 (en) * | 1974-03-19 | 1978-01-05 | Н.Ф.Недерландсе Газуни (Фирма) | Apparatus for cleaning a gas flow from solid and liquid impurities |
SU1301459A1 (en) * | 1985-07-10 | 1987-04-07 | Грозненский Нефтяной Институт Им.Акад.М.Д.Миллионщикова | Separator for cleaning gases and vapours |
US5570744A (en) * | 1994-11-28 | 1996-11-05 | Atlantic Richfield Company | Separator systems for well production fluids |
DE10148405A1 (en) * | 2001-10-01 | 2003-04-10 | Otto Altmann | Double-walled cyclone for fluids purefication flows fluid spirally down to outlet past walls slotted to transfer contained impurities to outer walled volume and separate collectors. |
WO2008140307A1 (en) * | 2007-05-15 | 2008-11-20 | Schinfa Engineering | Method for concentrating microbiological organisms suspended in a flowing liquid |
DE202012002963U1 (en) * | 2012-03-14 | 2012-04-03 | Raimund Rerucha | separators |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1205251B1 (en) | Cyclonic fluid cleaning apparatus | |
KR970003060B1 (en) | Vortex tube separating device | |
AU2002354406B2 (en) | Cyclone separator, liquid collecting box and pressure vessel | |
EP2106297B1 (en) | Device and method for separating a flowing medium mixture with a stationary cyclone | |
EP1945328B1 (en) | Hydrocyclone | |
JPH0518630B2 (en) | ||
CN102076422A (en) | Cyclone separator with two gas outlets and separation method | |
BG61598B1 (en) | Separator for the separation od liquid and gas | |
US11786917B2 (en) | Device and method for fluid purification | |
RU2664985C1 (en) | Method and device for purification of air-dust flow | |
WO2017191242A1 (en) | Cyclone and dip tube for separating a gas | |
RU2803224C2 (en) | Device and method for fluid medium cleaning | |
EP1147799A1 (en) | Device to remove liquid from a gas/liquid mixture | |
TW202410950A (en) | Separator | |
US4255410A (en) | Contact method for multiphase processing | |
US20230357989A1 (en) | Slurry cleaner systems with cleaner dilution devices and methods of cleaning slurries therewith | |
RU2380166C1 (en) | Device for wet cleaning of gases | |
US3019856A (en) | Dust collector | |
EA006172B1 (en) | A device for a cyclone scrubber | |
WO2019186430A2 (en) | A scrubber | |
RU2021117407A (en) | DEVICE AND METHOD FOR FLUID MEDIUM CLEANING | |
RU2747403C1 (en) | In-line separator | |
RU2467805C2 (en) | Inertial vortex separator | |
FI80836C (en) | Two-phase or multi-phase cyclone separator or sorter | |
RU2624655C1 (en) | Bubble-vortex device of wet dust control |