Пристрій для створення стійкого до розсіювання потоку гарячих газоподібних викидів

Пристрій для створення стійкого до розсіювання потоку гарячих газоподібних викидів, який містить коаксіально закріплену на виході димової труби циліндричну насадку, оснащену вхідним патрубком, вихідним отвором-діафрагмою на одному торці та пружною мембраною на іншому, який відрізняється тим, що всередині корпусу насадки, напроти вихідного отворудіафрагми, закріплена біметалева мембрана, діаметр якої дорівнює внутрішньому діаметру корпусу, оснащеного рухомою кришкою, центральна частина біметалевої мембрани з'єднана за допомогою повідця з прокладкою, встановленою співвісно регульованому отвору в пружній мембрані, вхідний патрубок насадки з'єднаний із кільцевим газоходом, виконаним із щілинним отвором, який виходить у порожнину камери по периметру біметалевої мембрани безпосередньо над її поверхнею, при цьому площа щілинного отвору дорівнює площі внутрішнього перерізу виходу димової труби і площі отвору-діафрагми, а кришка, корпус і прокладка виконані із теплоізоляційного матеріалу. Винахід відноситься до охорони навколишнього середовища і призначений для зниження ступеня забруднення газоподібними викидами застійних зон приземного шару атмосфери. Відомий пристрій для створення стійкого до розсіювання потоку гарячих газоподібних викидів, який містить коаксіально закріплену на виході димової труби циліндричну насадку, виконану у вигляді завиткового завихрювача, в тангенційному патрубку якого розташований нагнітаючий вентагрегат [1. А с . СССР № 1765622, МПК F23J11/00. опубл. 30.09.1992 г.. Б И. № 36J. Недоліками зазначеного рішення є невисокі екологічні показники, бо досягається відносно мала висота подачі газоподібних викидів для розсіювання в атмосфері через слабку стійкість закрученого димового потоку, що швидко розширюється під дією повітряного потоку, низька економічність, яка обумовлена витратами електроенергії на привід вентагрегату, складність конструкції. Відомий пристрій для створення стійкого до розсіювання потоку гарячих газоподібних викидів, якій містить коаксіально закріплену на виході димової труби циліндричну насадку, виконану у вигляді еластичної герметичної ємкості [2. А.с. СССР № 1762078, МПК F23J11/00, опубл. 15.09.1992 г., Б.И. № 34] Еластична ємкість закріплена на вих лопній трубі автомобіля Після наповнення шкідливими газами ємкість випускається в атмосферу, де вона, лопаючись на великій висоті, випускає свій вміст у верхні шари атмосфери Недоліком відомого пристрою є низька економічність, бо при тривалій роботі транспортного засобу необхідний великий газоприйомник або декілька газоприйомників по шляху автомобіля, що створює незручності користування і потребує матеріальних витрат, пов'язаних із виготовленням еластичних ємкостей, їх споживання у великих кількостях у випадках використання для видалення газоподібних викидів промпідприємств, додаткові витрати на перевезення, хімічну обробку і доставку на велику висоту. Найбільш близьким за своєю технічною сутністю є пристрій для створення стійкого до розсіювання потоку гарячих газоподібних викидів, який містить коаксіально закріплену на виході димової труби циліндричну насадку, оснащену вхідним патрубком, вихідним отвором - діафрагмою на одному торці та пружною мембраною на іншому. [3. Патент США № 3940060, МПК Е01Н13/00, опубл. 24.02.1976 г. - прототип]. Насадка спеціальної форми виконана рухомою відносно димової труби, установлена в спеціальні напрямні і кріпиться до нижньої нерухомої відносно труби опорі за допо (22) 27.09.2000 (24)15.06.2001 (46) 15.06.2001, Бюл. № 5, 2001 р. (72) Фунтов Ігор Леонідович, Фунтова Наталія Леонідівна (73) ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "КОНЦЕРН СТИРОЛ" CM in О) со о» 39521 могою пружин, які розтягуються. Періодично насадка піднімається вгору за допомогою підйомного механізму і різко опускається вниз, формуючи при цьому вихреве димове кільце, що має високу пружність і стійкість до розсіювання, яке викидається в атмосферу, проходить довгий шлях, перш ніж розсіятись Недоліком відомого пристрою є складність здійснення процесу і низька надійність конструкції через наявність рухомих, таких, що труться в абразивних середовищах, елементів, це призводить до забивання зазорів між насадкою і трубою твердими механічними домішками, які містяться в димових газах або сажистими речовинами, які є у вихлопних газів автомобілей, що знижує ступінь рухомості елементів, викликає зношення поверхонь, які труться. Низька надійність призводить до виходу пристрою із ладу і неможливості виконання зазначених охороноздатних заходів. Крім того, пристрою притаманна низька економічність через необхідність споживання електроенергії на електромеханічний привід підйомного механізму. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення пристрою для створення стійкого до розсіювання потоку гарячих газоподібних викидів, який містить коаксіально закріплену на виході димової труби циліндричну насадку шляхом установки всередині неї напроти вихідного отвору діафрагми самоохолоджуючої біметалевої мембрани, з'єднаною центральною частиною за допомогою повідця з прокладкою, встановленою соосно регульованому отвору в пружній діафрагмі, яка дозволяє перетворювати хаотичний потік газових викидів у пружне димове кільце шляхом надання їм імпульсу руху при вигинанні біметалевої мембрані і дії сил в'язкого тертя об повітря, забезпечуючи при цьому подачу в компактному вигляді шкідливих газів на можливо велику висоту, збільшуючи радіус їх розсіювання, знижуючи кількість шкідливих викидів у приземному шарі, забезпечуючи при цьому надійність, економічність і хороші екологічні характеристики. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для створення стійкого до розсіювання потоку гарячих газоподібних викидів, який містить коаксиально закріплену на виході димової труби циліндричну насадку, оснащену вхідним патрубком, вихідним отвором - діафрагмою на одному торці і пружною мембраною на іншому, згідно із винаходом, всередині корпусу насадки напроти вихідного отвору - діафрагми закріплена біметалева мембрана, діаметр якої дорівнює внутрішньому діаметру корпусу, постаченого рухомою кришкою, центральна частина біметалевої мембрани з'єднана за допомогою повідця з прокладкою, встановленою співвісно регульованому отвору в пружній мембрані, вхідний патрубок насадки з'єднаний із кільцевим газоходом, виконаним із щілинним отвором, який виходить у порожнину камери по периметру біметалевої мембрани безпосередньо над її поверхнею, при цьому площа щілинного отвору дорівнює площі внутрішнього перетину виходу димової труби і площі отвору-діафрагми, а кришка, корпус і прокладка виконані із теплоізоляційного матеріалу. Наявність всередині насадки біметалевої мембрани дозволяє створити в порожнині камери вихреве утворення, яке призводить до закручування порції газу, який надходить в неї, в димове кільце, що має пружність, стійке до дії вітру, яке розширюється у повітрі по мірі зменшення атмосферного тиску, здатне проходити довгий шлях, перш ніж розсіятись. Подача газоподібних викидів на велику висоту збільшує радіус розсіювання, зменшує забруднення нижніх шарів атмосфери, що поліпшує екологічне становище міста. Подача димового газу через кільцевий канал і щілинний отвір в камеру насадки, забезпечує подачу нагрітого газу по всьому периметру біметалевої мембрани, одночасно прогріваючи її з усіх сторін, забезпечуючи рівномірне прогинання в сторону вихідного отвору-діафрагми, передаючи при цьому газовому потоку максимальний імпульс руху. З'єднання центральної частини біметалевої мембрани за допомогою повідця з прокладкою, встановленою співвісно регульованому отвору у пружній діафрагмі,дозволить періодично відкривати або закривати отвір у пружній діафрагмі при зміні напрямку прогибу біметалевої мембрани під дією температури гарячих димових газів або відносно холодного атмосферного повітря, забезпечуючи її самоохолодження і працездатність пристрою. Кріме того, наявність повідця не нульової довжини дає можливість створити зазор для вільного доступу повітря, яке охолоджується, до центральної зони біметалевої мембрани і збільшити площу охолодження мембрани до максимальної величини. Інший вигляд кріплення біметалевої мембрани і прокладки, наприклад за допомогою зварювання, утворює зону, яка не охолоджується в центральній області біметалевої мембрани, через відсутність зазору між зазначеними поверхнями у місці їх зварювання. Рівність діаметрів біметалевої мембрани і циліндричного корпусу насадки дозволяє надати імпульс руху димовому потоку по всій площі його перерізу, створюючи найбільшу силу в'язкого тертя газу, який виходить, об зовнішнє повітря при спрацюванні мембрани, забезпечуючи максимальний к.к.д. процесу генерації кілець. Рівність загальної площі щілинного отвору кільцевого газоходу і площі внутрішнього перерізу виходу димової труби, а також площі отвору-діафрагми виключає зміну витрати і тиску димових газів шляхом збереження еквівалентного перерізу димового потоку, щоб не змінювати штатний режим роботи димососу. Виготовлення кришки, корпусу і прокладки із теплоізоляційного матеріалу, дозволить знизити втрати тепла у навколишнє середовище, корисно використовувати тепло газів, які уходять, для прогріву біметалевої мембрани, збільшуючи ефективність роботи пристрою. За допомогою роз'ємної кришки регулюють об'єм камери над біметалевою мембраною згідно із швидкістю вихідного газового потоку, добиваючись виходу мінімальної кількості димових газів між попереднім і наступним кільцями, збільшуючи їх пружність і частоту утворення. Заявлений пристрій має високу надійність і економічність, тому що в ньому не використовуються рухомі відносно димової труби елементи і виключене споживання електроенергії на власні потреби. 39521 Використання пристрою із мембраною, яка самоохолоджуеться ефективної при достатотній для вигину біметалевої мембрани різниці температур атмосферного повітря і газоподібних викидів Матеріал біметалевої мембрани, яка використовується в насадці для димової труби підбирають за середньорічною температурою оточуючого повітря для даної місцевості. До насадок для вихлопних труб автотранспорту можна підготувати комплект біметалевих пластин із урахуванням сезонних температур оточуючого повітря. Таким чином, застосування пристрою із сукупністю заявлених ознак забезпечує високу надійність, хороші екологічні та економічні показники. На фіг. показана принципова схема пристрою для створення стійкого до розсіювання потоку гарячих газоподібних викидів Пристрій має насадку 1, яка містить циліндричний корпус 2 із вхідним патрубком 3, кільцевим газоходом 4, і щілинним отвором 5 для впускання газу в корпус по периметру корпусу безпосередньо над біметалевою мембраною 6, з'єднаною повідцем 7 із прокладкою 8, встановленою співвісно регульованому отвору 9 у пружній діафрагмі 10. До корпусу 2 прикріплена за допомогою фіксатора 11 зйомна кришка 12, виконана із вихідним отвором-діафрагмою 13. Пристрій працює таким чином. Насадку 1 одягає на вихлопну грубу автомобіля або на виході димової труби промислового підприємства. При цьому в корпусі насадки біметалева мембрана 6 знаходиться у холодному стані: вигнута в бік пружної мембрани 10. Гарячі димові або вихлопні гази підводяться через вихідний патрубок 3 у кільцевий канал 4 і через щілинний отвір 5 надходять у циліндричний корпус 2 над біметалевою мембраною 6, заповнюючи об'єм циліндричного корпусу 2. Біметалева мембрана 6 рівномірно прогрівається по всьому діаметру і стрибкоподібно прогинається в бік вихідного отвору-діафрагми 13, займаючи "гаряче" положення В. Повідець 7 тягне за собою прокладку 8, відкриваючи отвір 9 у пружній діафрагмі 10. Холодне атмосферне повітря через отвір 9 надходить у простір під мембраною 6, омиває її поверхню та охолоджує, примусуючи повернутись у "холодний" стан А. Після чого цикл повторюється. Вигинаючись під дією підвищеної температури, мембрана б'є шар диму, який прилягає до неї. Прийшовши в рух, цей шар викликає ущільнення сусіднього шару, той - наступний і так далі. Струмінь диму, в^ результаті тертя об атмосферне повітря, закручується в кільце. Швидкість поступального руху кільця перпендикулярна площині діафрагми, а центр кільця проходить через центр діафрагми. Димове кільце, обертаючись із великою швидкістю відносно своєї кільцевої осі, дійшовши до вихідного отвору-діафрагми випускається із великою силою у вигляді ідеального вихревого кільця, яке має стійку аеростатичну підйомну сипу. Для ефективної роботи пристрою регулюють положення рухомої кришки 12 відносно корпусу 2, перемішуючи і фіксуючи її за допомогою фіксатора 11, забезпечуючи потрібний обсяг димового простору над біметалевою мембраною 6 згідно із швидкістю вихлопного потоку шкідливого газу, слідкуючи за тим, щоб порція газу в проміжок часу між утворенням димових кілець була мінімальною. Розміри отвору 9 теплообмінної діафрагми 10 регулюють згідно із температурою газу і температурою навколишнього середовища, забезпечуючи приблизно однаковий час знаходження біметалевої мембрани в "гарячому" і "холодному" стані. Орієнтація вихідного отвору-діафрагми вгору сприяє корисному використанню початкового імпульсу руху, що переданий димовому кільцю, запобігає втратам його кінетичної енергії під час зміни напрямку руху при іншій орієнтації вихідного отвору, що також сприяє досягненню мети винаходу. Приклад 1. Насадка встановлюється на вихідному патрубку вихлопної труби автомобіля, який знаходиться поза приміщенням. При установці пристрою отвір-діафрагма орієнтується вгору Після запуску двигуна вихлопні гази, які утворюються, прогрівають у насадці біметалеву мембрану, в результаті чого вона різко, стрибкоподібно змінює положення, придаючи прискорення газовому потоку, відкриваючи отвір у пруж:;ій діафрагмі і пропускаючи атмосферне повітря в нижню частину корпусу, після чого охолоджується і знову повертається у вихідне положення Далі процес повторюється В результаті безперервний потік вихлопних газів перетворюється у пульсуючий потік вихревих кілець. Регулюється положення кришки пристрою, яке забезпечує мінімальний потік вихлопних газів у періоди між випусками кілець. Потік вихревих кілець стійко піднімається вгору, розсіюватись на висоті 2-3 метра, тобто вище людського росту, що призводить до зменшення концентрацій шкідливих речовин в зоні дихання людини. Приклад 2. Пристрій встановлюється отвором-діафрагмою вгору на виході димової труби промислового підприємства, через яку шкідливі гарячі гази викидаються в атмосферу. Потік, який утворюється, вихревих кілець стійко піднімається вгору, розсіючись на висоті на 10-20 метрів, що перевищує висоту димової труби. В результаті точка дотику землі забрудненим "факелом" значно віддаляється, зменшуючи концентрацію шкідливих речовин у приземному шарі атмосфери. Таким чином, використання простої конструкції, яка включає автоматично пульсуючу термочутливу мембрану, простота регулювання пристрою при зміні параметрів газового потоку і навколишнього середовища, забезпечить високу надійність і економічність процесу за рахунок використання теплової енергії газів, які уходять, і також забезпечить хороші екологічні показники у приземному шарі атмосфери за рахунок збільшення радіуса розсіювання шкідливих речовин. 39521 " " * ' J - * * * - r * * * Тираж 50 екэ. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000. м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03