Циклон прямоточний з рециркуляцією

Реферат: Запропоновано циклон прямоточний з рециркуляцією (ЦПР), що містить циліндричний корпус між підвідним та відвідним патрубками, вихрову камеру, конфузор та дифузор, обтічники з завихрювачем та спрямовувачем, пилозбірник, з'єднаний з корпусом. При цьому завихрювач встановлено перед конфузором, а спрямовувач після дифузора, між якими розташовано звужену вихрову камеру, причому обтічники виконано біконічно-циліндричними і з'єднано між собою центральною трубою, коаксіально встановленою у корпусі циклона. UA 100648 C2 (12) UA 100648 C2 UA 100648 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до пристроїв пиловловлення, призначених для відділення пилових частинок від газів в металургії, хімічній, машинобудівній індустрії, промисловості будівельних матеріалів, деревообробній промисловості та інших областях. Відомі прямоточні циклони, що містять циліндричний корпус, співвісно встановлений в ньому обтічник з завихрювачем вхідного потоку і пилозбірник із затвором, що примикає до корпусу (авт. св. СССР № 1472136, МПК6 В04С 3/06, патент РФ № 2099149, МПК6 В04С 3/06, B01D 45/12, патент РФ № 2240868, МПК7 В04С 3/06, B01D 45/12) Недоліками цих циклонів є складна конструкція, громіздкість, високий аеродинамічний опір через втрати енергії закрученого потоку газу при його подальшому русі у вихідному трубопроводі, значні витрати газового потоку, спрямованого в пилозбірник, недостатня тонкість очищення газу, особливо від пилу дрібнодисперсних фракцій. Найбільш близьким за технічною суттю та ефективністю до заявленого є прямоточний циклон, що містить циліндричний корпус з завихрювачем на вході і жалюзійним розкручувачем на виході і вихрову камеру між ними. Циліндричний корпус забезпечено конусно-циліндричним перехідником, обтічник завихрювача виконано конічним, а на поверхнях завихрювача, що контактують з газовим середовищем, виконано гідрофобне покриття (патент РФ № 2361677, МПК6 В04С 3/00, опубл. 20.07.2009) Основними недоліками цього циклона є високий аеродинамічний опір, обумовлений відсутністю спрямовувача вихідного потоку, складна конструкція завихрювача, значні витрати газового потоку, спрямованого в пилозбірник, що в цілому погіршує його роботу і вимагає збільшення розмірів, недостатня ефективність очищення газів, особливо від пилу дрібнодисперсних фракцій, що обумовлено низькою швидкістю обертання газового потоку і відсутністю рециркуляції його з пилозбірника, в цілому складність і громіздкість конструкції. В основу винаходу поставлено задачу розробити циклон прямоточний, в якому, завдяки новій конструкції корпусу, особливому розташуванню завихрювача та спрямовувача потоків відносно конфузора та дифузора, а також особливій конструкції обтічників з центральною трубою, забезпечується підвищення ефективності та тонкості очищення, зниження аеродинамічного опору вихідною потоку, спрощення конструкції, зниження габаритів і маси. Це задача вирішується за рахунок того, що в циклоні прямоточному з рециркуляцією (ЦПР), який містить циліндричний корпус між підвідним та відвідним патрубками, вихрову камеру, конфузор та дифузор, обтічники з завихрювачем та спрямовувачем, а також пилозбірник, з'єднаний з корпусом, згідно з винаходом, завихрювач встановлено перед конфузором, а спрямовувач після дифузора, між якими розташовано звужену вихрову камеру, причому обтічники виконано біконічно-циліндричними і з'єднано між собою центральною трубою, коаксіально встановленою у корпусі циклона. Завдяки тому, що в циклоні прямоточному з рециркуляцією (ЦПР) завихрювач встановлено перед конфузором, а спрямовувач після дифузора, між якими розташовано звужену вихрову камеру, причому обтічники виконано біконічно-циліндричними і з'єднано між собою центральною трубою, коаксіально встановленою у корпусі циклона, - досягається підвищення ефективності та тонкості очищення, зниження аеродинамічного опору вихідного потоку, спрощення конструкції, зниження в цілому габаритів та маси циклона. Технічна суть і принцип дії запропонованого циклона прямоточного з рециркуляцією (ЦПР) пояснюється кресленням: - головний вид. Циклон прямоточний з рециркуляцією (ЦПР) складається з циліндричного корпусу 1, який містить підвідний 2 та відвідний 3 патрубки, між якими послідовно встановлено завихрювач 4 з обтічником 5, конфузор 6, який плавно переходить у звужену вихрову камеру 7, що містить центральну трубу 8. Остання плавно з'єднана з обтічником 9, передня частина якого розташована у дифузорі 10, з'єднаному з вихровою камерою 7. На обтічнику 9 та відвідному патрубку3 корпусу 1 встановлено спрямовувач 11. Обтічники 5 і 9 виконано біконічноциліндричними і з'єднано між собою центральною трубою 8. Перед спрямовувачем 11 на кінці дифузора 10 виконано кільцеву фаску 12. У дифузорі 10 навпроти кільцевої фаски 12 розташовано по дотичній до кільцевої фаски 12 пиловипускні отвори 13, які перепускають пиловий потік у пилозбірник 14. Ширина кільцевої фаски 12 і діаметр пиловипускних отворів 13 виконано не менше очікуваного максимального діаметра частинок пилу в газовому потоці. Крім того, у дифузорі 10 корпусу 1 перед кільцевою фаскою 12 влаштовано кільцеву низку рециркуляційних ежекторів 15, які орієнтовано вздовж напрямку газового потоку в дифузорі 10. Ззовні дифузора 10 встановлено кільцевий фільтроелемент 16, що перекриває вхід в рециркуляційні ежектори 15 з пилозбірника 14 до середини дифузора 10. На периферії пилозбірника 14 встановлено жалюзі 17 для відділення і пропуску пилу до затвора 18. 1 UA 100648 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Циклон прямоточний з рециркуляцією (ЦПР) працює наступним чином. Вхідний газовий потік надходить у циклон (ЦПР) через підвідний патрубок 2, охоплює вхідний обтічник 5 і потрапляє через завихрювач 4 у конфузор 6, а далі - у вихрову камеру 7. Після завихрювача 4 газовий потік набуває дотичної компоненти швидкості, яка значно зростає після конфузора 6. Частинки пилу разом з газовим потоком здійснюють поступальний і обертальний рухи. Відцентрова сила, яка виникає від дотичної компоненти швидкості, притискає потік з частинками пилу до стінки вихрової камери 7 корпусу 1. Після вихрової камери 7 газовий потік з притиснутими до внутрішньої поверхні дифузора 10 частинками спірально рухається до кільцевої фаски 12, яка вловлює забруднену пристінну частину газового потоку і направляє її через пиловипускні отвори 13 в пилозбірник 14. Очищений газовий потік проходить повз кільцеву фаску 12 і потрапляє в спрямовувач 11, де кінетична енергія обертання знову переходить у статичний тиск газового потоку, після чого він має тільки осьову компоненту швидкості і виходить через відвідний патрубок 3. Пиловий потік, відокремлений кільцевої фаскою 12 від основного потоку газу, проходить через пиловипускні отвори 13 по дотичному напрямку в пилозбірник 14, де він поступово втрачає свою швидкість і за рахунок дотичної її компоненти одержує кільцевий рух у пилозбірнику 14. Далі притиснутий до жалюзі 17 пил потрапляє через них і накопичується в затворі 18, звідки поступово видаляється. Для випуску надлишків газу з пилозбірнику 14 за рахунок рециркуляційних ежекторів 15 перед кільцевої фаскою 12 створено рециркуляцію газового потоку і вихід його всередину дифузора 10 через кільцевий фільтроелемент 16. Останній розташовано в пилозбірнику 14 по дотичній до швидкості газового потоку, що забезпечує самоочищення потоку від пилу. Оскільки в пилозбірнику 14 після фільтроелементів 16 відсутня осьова компонента швидкості, залишковий газовий потік потрапляє на жалюзі 17, які відділяють пил від газового потоку та направляють його до затвора 18. Завдяки тому, що завихрювач встановлено перед конфузором, а спрямовувач після дифузора, між якими розташовано звужену вихрову камеру, досягається значне зростання дотичної компоненти швидкості газового потоку шляхом перетворення статичного тиску в кінетичну енергію обертання, що дозволяє одержати значну відцентрову силу, яка притискає частинки пилу до поверхні вихрової камери. Це забезпечує високу якість відділення пилу від газового потоку, яка була недосяжна на циклонах відомих конструкцій. Крім того, завдяки тому, що обтічники виконано біконічно-циліндричними і з'єднано між собою центральною трубою, коаксіально встановленою у корпусі циклона, досягається значне зниження внутрішнього опору руху газового потоку, що суттєво зменшує витрати його енергії на створення вакууму у вихровій камері. Циклон прямоточний з рециркуляцією (ЦПР) дозволяє будь-яке просторове розташування (горизонтальне, похиле або вертикальне) за рахунок незначної модифікації конструкції пилозбірника. Таким чином, поставлена задача розробки циклона прямоточного з рециркуляцією (ЦПР) вирішена завдяки новій конструкції корпусу, особливому розташуванню завихрювача та спрямовувача потоків відносно конфузора та дифузора, а також конструкції біконічноциліндричних обтічників з центральною трубою, що забезпечує підвищення ефективності та тонкості очищення, зниження аеродинамічного опору вихідного потоку, спрощення конструкції, зниження її габаритів та маси. 45 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 Циклон прямоточний з рециркуляцією (ЦПР), що містить циліндричний корпус між підвідним та відвідним патрубками, вихрову камеру, конфузор та дифузор, обтічники з завихрювачем та спрямовувачем, пилозбірник, з'єднаний з корпусом, який відрізняється тим, що завихрювач встановлено перед конфузором, а спрямовувач після дифузора, між якими розташовано звужену вихрову камеру, причому обтічники виконано біконічно-циліндричними і з'єднано між собою центральною трубою, коаксіально встановленою у корпусі циклона. 2 UA 100648 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3