Пристрій для очищення забрудненого повітря

Винахід відноситься до галузі сільськогосподарського машинобудування, зокрема до технічних засобів для очищення повітря, що подається в кабіну трактора. В сільськогосподарських підприємствах України працює велика кількість тракторів типу МТЗ-80 і ЮМЗ-6, які не мають засобів очищення повітря від пилу, що виникає під дією коліс трактора, сільськогосподарських машин, їх робочих органів тощо. Кабіни цих тракторів не герметизовані і техногенний пил через нещільності дверок, вікон і через технологічні отвори (важелі муфти зчеплення, гальм, коробки передач, отвори під електрообладнання тощо) попадає в кабіну і в органи дихання обслуговуючого персоналу. При цьому особливу небезпеку для робітників створює забруднене повітря при виконанні ґрунтообробних робіт з підвищеною радіоактивною забрудненістю земель (внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС). Багаторічними дослідженнями встановлено, що дрібнодисперсний ґрунтовий пил (розмір частинок пилу від 10мкм і менше) містить радіонукліди на декілька порядків вище, ніж безпосередньо на поверхні ґрунту (в 20-50 разів більше). На сучасних тракторах (МТЗ-82, Т-150К та ін.), а також на зерно- і кормозбиральних самохідних комбайнах і машинах вже встановлюють герметичні кабіни і пристрої для очищення повітря (масляні і паперові фільтри), а на зарубіжних тракторах і комбайнах встановлюють змінні паперові фільтри або кондиціонери і обов'язково герметизують [трактор "Favorit" Німеччина, "John Deer" США, "C ASE" Канада, "Massey Ferqusson" та ін.]. Як показує досвід, заміна паперових фільтрів як правило не проводиться через їх відсутність, тому очисна дія цих фільтрів через деякий час різко зменшується і це негативно впливає на якість очищення повітря в кабіні трактора. Відомий пристрій для захисту органів дихання від дії пилу [А. с. №1345409, кл. В01D45/14 заявка №39300 35/23 пріоритет 18.07.85p. Пристрій для сухого очи щення газу від твердих та інших домішок] шляхом сухого очищення повітря від твердих та інши х домішок за рахунок відцентрових сил, що створюються ротором, який обертається. В ньому пил збирається на пластинах ротора, а потім переміщуючись по їх поверхні, надходить на внутрішню поверхню корпуса і видаляється через його нижній отвір. Недоліком такого пристрою є те, що він може бути використаний на стаціонарних установках, оскільки має значні габарити і споживає велику потужність. Відомий пристрій для мокрого очищення газів шляхом обробки повітря рідиною в тр убі Вентурі [А. с. №300704 кл. В01D47/10, 1985], що включає два конфузори, в одному з яких розміщений розпилювач рідини. Цей пристрій складний, і його важко використовувати в стаціонарних умовах. Відомий фільтр [заявка ФРГ №4038699 кл. В01D47/00 Holter Henz, 15.12.90, 11.06.92. Фильтр для улавливания ядовитых испарений при работе трактора с навесными машинами], але він не спроможний очищати забруднене повітря від ґрунтового пилу. Відомий також пристрій для захисту органів дихання механізатора при роботі з хімікатами [заявка ФРГ №4040340 кл. В60Н3/00 Holter Henz, 17.12.90, 02.07.92. Устройство для защиты органов дыхания водителя трактора при работе с химикатами.] Очищения всмоктувального вентилятором повітря проводиться шляхом промивання чистою водою (проточною) із бака. В воду можуть вводитися біологічні добавки для покращення фільтрування повітря. Недоліком такого пристрою є те, що треба забезпечити безперервне тонке розпилення рідини під великим тиском, для чого потрібно створити значний запас рідини (бак) і ввести в конструкцію рідинний насос високого тиску, що значно ускладнює конструкцію пристрою, підвищує його вартість і не забезпечує належної якості очищення забрудненого повітря від пилу і домішок. Винаходом ставиться завданням створити пристрій, який забезпечить очищення повітря, що подається в кабіну трактора в зону дихання механізатора, від ґрунтового і техногенного пилу при проведенні сільськогосподарських робіт (обробіток ґрунту, сівба, збиральні роботи тощо) і запобігти проникненню пилу в кабіну через нещільності останньої і зменшити витрати на заміну фільтруючи х засобів і обслуговування очисного пристрою, а також досягти стабільності процесу очищення повітря, що надходить в кабіну із навколишнього середовища без шкідливих наслідків для обслуговуючого персоналу. Поставлене завдання досягається тим, що пристрій для очищення забрудненого повітря, який складається із вентилятора (повітронагнітача) з приводом від гідромотора, що працює від гідросистеми трактора, закріплених на знімній рамці в передній частині на рамі трактора, вихідний патрубок вентилятора з'єднаний гнучким гофрованим повітропроводом з повітропідвідним патрубком повітроочисника, закріпленого на лівій поздовжній балці рами трактора, який складається із корпуса, в нижній частині, якого є зливний патрубок, а в верхній частині закріплена знімна кришка Із заливним, вивідним і повітропідвідним патрубками, причому до нижньої частини повітропідвідного патрубка кріпиться гумовий рукав із закріпленим повітроподрібнювачем, а на вивідний патрубок закріплено вивідний повітропровід з сіткою, що через проміжний повітропровід і розподільний рукав з'єднаний з кабіною, згідно винаходу повітроподрібнювач має лійкоподібну форму, на конусній поверхні якого є три горизонтальні ряди отворів з діаметром 2 мм (верхній ряд), 3 мм (середній ряд) і 5 мм (нижній ряд), а сам повітроподрібнювач встановлений з можливістю регулювання глибини занурення в робочу рідину, причому його дно також має отвори для виливання залишків рідини. Загальна площа отворів на конічній поверхні повітроподрібнювача повинна бути більшою не менш ніж у 2 рази від площі поперечного перерізу повітропідвідного патрубка, а діаметр ротора вентилятора (повітронагнітача) повинен бути не менше 500 мм при використанні приводу від гідромотора, що працює від гідросистеми трактора, а лопатки на диску вентилятора повинні бути розташованими під кутом 16-18° до радіального напрямку з відхиленням назад по ходу обертання ротора. На фіг.1 зображена схема розміщення елементів пристрою для очищення повітря і подачі його в кабіну трактора, на фіг.2 - загальна будова і схема роботи рідинного повітроочисника, на фіг.3 – розріз за А-А на фіг.1. Пристрій для очищення забрудненого повітря складається з вентилятора 1 відцентрового типу (фіг.1) з гідроприводом, що встановлені в передній частині трактора 2, гнучкого гофрованого повітропровода З, повітроочисника 4, вивідного повітропровода 5, що проходить через нижнє вікно 6 кабіни трактора і з'єднаний з розподільним рукавом 7 за допомогою трійника 8, проміжного повітропровода 9 і гофрованого рукава 10. На розподільному рукаві 7 закріплені хомути 11 для перекриття отворів дефлектора 12. Вентилятор 1 закріплений на рамці 13, яка з'єднана з лівою балкою рами трактора, а повітроочисник 4 кріпиться до цієї балки рами болтами. Ротор вентилятора 1 має лопаті, які закріпленім під кутом 16-18° до радіального напрямку з відхиленням зовнішніх кінців назад по ходу. Рідинний повітроочисник (фіг.2) складається із корпуса 14 циліндричного або прямокутного перерізу із зливним патрубком 15 і закривається знімною кришкою 16, в якій є заливний патрубок 17 із пробкою, вивідний патрубок 18 з сіткою, прокладки 19 і повітропідвідний патрубок 20, до якого в верхній частині кріпиться гнучкий гофрований повітропровід 3, а в нижній частині - гумовий рукав 21. До нижньої частини гумового рукава 21 кріпиться повітроподрібнювач 23 лійкоподібної форми (насадок), на конусній поверхні якого зроблені горизонтальні ряди отворів. У нижній частині - дні повітроподрібнювача зроблені також отвори для виливу залишків рідини. Діаметр отворів повинен бути не менше 5 мм для швидкого і надійного виливу решток робочої рідини. Число отворів повинно бути в межах 8-10. Через патрубок 17 повітроочисника заливається робоча рідина (вода, мильна вода, суспензія - соняшникова олія + вода тощо), рівень якої контролюється покажчиком 22. Переміщенням повітроподрібнювача 23 в гумовому рукаві 21 забезпечується занурення повітроподрібнювача в робочу рідину на певну глибину (h). Лійкоподібні конусні повітроподрібнювачі мають просту конструкцію з кутом нахилу твірної до горизонталі 45-55° і дають можливість отримати дрібні бульбашки на великій площі, що забезпечує високу якість очищення повітря. Пристрій для очищення забрудненого повітря працює таким чином: гідромотор приводить у рух вентилятор І(фіг.і), який має ротор діаметром не менше 500 мм. Він засмоктує навколишнє забруднене пилом повітря через центральний отвір в кожусі вентилятора і під дією лопатей ротора вентилятора, закріплених під кутом 16-18° до радіального напрямку з відхиленням назад по ходу обертання ротора, подає повітря через вихідний патрубок кожуха по напірному гн учкому гофрованому повітропроводу З (гофрований полімерний трубопровід діаметром 50...70 мм) до рідинного повітроочисника 4 і далі по повітропідвідному патрубку 20 (фіг.2) до повітроподрібнювача 23. Такий підбір параметрів вентилятора забезпечує надлишок тиску повітря в кабіні трактора при приведенні в рух ротора від гідромотора, що під'єднаний до гідросистеми трактора. При цьому стовп рідини висотою h під дією тиску повітря витісняється із повітроподрібнювача і повітря, проходячи крізь отвори його конусної поверхні подрібнюється на дрібні бульбашки, що піднімаються до верхньої внутрішньої частини корпуса повітроочисника, очищуючись від пилу і домішок, які осідають на дно корпуса 14 повітроочисника. Чим дрібніші бульбашки, тим вища якість чищення забрудненого повітря. Дослідженнями встановлено, що найбільш висока якість очищення повітря від дрібнодисперсного пилу буде тоді, коли отвори розміщені в три ряди в шаховому порядку - верхній з діаметром 2 мм, другий - з діаметром 3 мм, а третій - з діаметром 5 мм. Зазначені розміщення і діаметр отворів конусної частини повітроподрібнювача забезпечують невеликі сплески рідини і більшу кількість дрібних за розмірами бульбашок особливо, які виходять біля повітропідвідного патрубка, що сприяє більш якісному очищенні повітря. Причому сумарна площа отворів повинна бути не менш ніж у 2 рази більша від площі поперечного перерізу повітропідвідного патрубка 20. Бульбашки, піднімаючись крізь шар рідини, піднімають над поверхнею рідини сплески (нагадує киплячу рідину), що розбивають краплини на більш дрібні у вигляді туману, які забирають із повітря пилоподібні частинки. Очищене повітря, проходячи крізь дрібну сітку на вивідному патрубку 18 відокремлюється від дрібних краплин води і по вивідному повітропроводі 5, гофрованому рукаву 10 і далі по розподільному рукаву 7 надходить під тиском в кабіну, де створює надлишковий тиск. Повітря, виходячи із кабіни через нещільності за рахунок перепаду тисків не дає можливості попадати зовнішньому пилу в кабіну трактора. Якість очищення запиленого повітря залежить від довжини шляху, що його проходить бульбашка в рідині та від пилозахоплюючих добавок в рідині. Оскільки в процесі роботи має місце розпилювання і випаровування рідини, то необхідно і регулювати глибину занурення в рідину повітроподрібнювача. Дослідженнями встановлено, що якісне очищення досягається при проходженні бульбашок верхнього шару рідини товщиною 70-80 мм. В кінці зміни тракторист зливає забруднену рідину із повітроочисника, викручуючи пробку із зливного патрубка 15, промиває його чистою водою через заливний патрубок 17, а потім заливає в систему чисту свіжу робочу рідину. В запропонованій конструкції рідинного повітроочисника, порівняно з прототипами, очищення забрудненого техногенним ґрунтовим пилом повітря проводиться примусовим пропусканням навколишнього зовнішнього повітря через регульований шар робочої рідини з подальшим створенням надлишкового тиску в кабіні трактора, що запобігає проникненню пилу в кабіну через нещільності останньої.