Циклон

Реферат: Винахід належить до техніки розділення газорідинних потоків і може бути застосований для очищення стічних вод і робочих рідин гідросистем, очищення масла картерів двигунів внутрішнього або зовнішнього згорання, для класифікації рідин та сипких матеріалів, корисних копалин, для очищення повітря або газів від пилу та домішок, аерозолів, та в інших галузях, де робочим середовищем є рідина або газ. Циклон містить ступінь очищення, до складу якого входить циліндричний корпус з отвором для входу робочого середовища, отвором для виходу робочого середовища, виконаним по осі корпуса, та з отвором для виходу забруднень, виконаним на периферії корпуса, і вузол, що утворює вихровий потік. Крім того, циклон містить щонайменше один додатковий подібний за конструкцією ступінь очищення, ступені очищення послідовно з'єднані. Кожний з них оснащений інжектором та спіралеподібною трубчастою магістраллю для проходу робочого середовища. При цьому, в кожному ступені корпус циклона має дві ізольовані одна від одної порожнини, одна з порожнин корпуса з'єднана з частиною магістралі для проходу робочого середовища, яка має щонайменше один виток спіралі. Кожен з витків спіралі на периферійній стороні має відгалуження з каналами, що з'єднують магістраль для проходу робочого середовища з іншою порожниною корпуса, яка з’єднана з частиною магістралі для виходу робочого середовища, що сполучається в інжекторі із патрубком підводу робочого середовища до магістралі. Винахід забезпечує можливість отримання робочого UA 98028 C2 (12) UA 98028 C2 середовища високої енергозатратах. чистоти з високою продуктивністю і ефективністю при малих UA 98028 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до техніки розділення газорідинних потоків і може бути застосований для очищення стічних вод і робочих рідин гідросистем, як комбінована система охолоджування і очищення масла, наприклад, - картерів двигунів внутрішнього або зовнішнього згорання, для класифікації рідин та сипких матеріалів, в тому числі, - корисних копалин, та в інших галузях, де робочим середовищем є рідина або газ, а також для очищення повітря або газів від пилу та домішок, в тому числі аерозолів. Відомий циклонний пилевідділюючий вузол для пилососа (патент RU 2370201 С1 Циклонный пылеотделяющий узел для пылесоса, A47L9/16, Бюл. №29 от 20.10.2009), до складу якого входить вузол, який утворює вихровий потік, та збирач пилу, кожен з яких виконаний у вигляді окремих трубчастих елементів або циліндричних ємкостей. При цьому, вузол, який утворює вихровий потік, містить корпус циклона, в одному кінці якого виконаний отвір для входу робочого середовища, а в другому кінці виконаний отвір для виходу робочого середовища, спіральний направляючий елемент, який має циліндричний елемент і спіральну пластину, і розташований в корпусі циклона з боку цього вхідного кінця. Відомий циклонний пилевідділюючий вузол для пилососа має два недоліки. Перший з них - відсутність можливості утворення з кількох пилевідділюючих вузлів для пилососа комплексу для очищення середовища від забруднень з меншою, ніж у нього густиною, другий - низька ефективність. Перший недолік відомого циклонного пилевідділюючого вузла для пилососа зумовлюється тим, що він має вихідний отвір, який розташований по його осі з метою найбільшого віддалення під час роботи від прошарків робочого середовища з найбільшим вмістом забруднень, які мають більшу за нього густину. Другий недолік відомого циклонного пилевідділюючого вузла для пилососа обумовлений тим, що потік робочого середовища розосереджений по всьому корпусу, тому його переріз має велику площу, яка дорівнює приблизно половині площі осьового перерізу його корпусу. З цієї причини окружна швидкість руху робочого середовища низька і, як наслідок, низька відцентрова сила, яка діє на забруднення і примушує їх відокремлюватися від робочого середовища. До того ж, розповсюдження перерізу потоку на площу, яка дорівнює приблизно половині площі осьового перерізу його корпусу, не запобігає утворенню в корпусі спіральних вихорів, аналогічних відомим вихорам Тейлора, при яких течія робочого середовища спрямована не тільки в напрямку від осі відомого циклонного пилевідділюючого вузла для пилососа до його периферії, а і в зворотному напрямку. В основу винаходу поставлено задачу розробити циклон конструкції "Славутич", з якого може бути утворений комплекс для одночасного відокремлення від потоку робочого середовища, на відміну від прототипу, забруднень як з більшою, так і з меншою від нього густиною та з більшою, ніж у прототипа ефективністю відокремлення забруднень від рухомого середовища. Поставлена задача вирішується тим, що циклон містить ступінь очищення, до складу якого входить циліндричний корпус з отвором для входу робочого середовища, отвором для виходу робочого середовища, виконаним по осі корпуса, та з отвором для виходу забруднень, виконаним на периферії корпуса, і вузол, що утворює вихровий потік. Циклон містить щонайменше один додатковий подібний за конструкцією ступінь очищення, ступені очищення послідовно з'єднані, і кожний з них оснащений інжектором та спіралеподібною трубчастою магістраллю для проходу робочого середовища. При цьому, в кожному ступені корпус циклона має дві ізольовані одна від одної порожнини, одна з порожнин корпуса з'єднана з частиною магістралі для проходу робочого середовища, яка має щонайменше один виток спіралі, кожен з витків якої на периферійній стороні має відгалуження з каналами, що з'єднують магістраль для проходу робочого середовища з іншою порожниною корпуса, яка з'єднана з частиною магістралі для виходу робочого середовища, що сполучається в інжекторі із патрубком підводу робочого середовища. Суть винаходу пояснюється Фіг.1, Фіг.2, Фіг.3. На Фіг.1 представлений вид зверху на комплекс із циклонів конструкції "Славутич". На Фіг.2 показаний розріз А-А з Фіг.1. На Фіг.3 представлений розріз Б-Б з Фіг.1. Кожен із циклонів конструкції "Славутич", які являють собою комплекс із двох ідентичних за конструкцією ступенів очистки - 1 та 2, має таку будову. В складі кожного ступеня очищення, 1 та 2, є корпус 3 з ізольованими одна від одної порожнинами - 4 та 5, кожна з яких має форму циліндра. Порожнина 4 через отвір 6 в корпусі 3 сполучається з трубою 7, а порожнина 5 через отвір 8 в корпусі 3 сполучається з трубою 9. При цьому вісь ділянки труби 7, прилеглої до корпуса 3, паралельна до дотичної до основи циліндра, форму якого має порожнина 4, і не перетинає вісь циліндра, форму якого має 1 UA 98028 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 порожнина 4, а вісь прилеглої до корпуса 3 ділянки труби 9 паралельна до дотичної до основи циліндра, форму якого має порожнина 5, і не перетинає вісь циліндра, форму якого має порожнина 5. По осі циліндра, форму якого має порожнина 5, порожнина 5 сполучається з патрубком 10. Порожнина 4 сполучається з патрубком 11, вісь якого паралельна осі циліндра, форму якого має порожнина 4. Патрубок 11 виготовлений на максимально можливій відстані від осі циліндра, форму якого має порожнина 4. Крім того, порожнина 4 сполучається з патрубком 12, вісь якого паралельна осі патрубка 11, в місці, яке знаходиться на різній з місцями з'єднання з порожниною 4 патрубка 10 і патрубка 11 відстані від осі циліндра, форму якого має порожнина 4. Порожнина 5 сполучається з патрубком 13, вісь якого паралельна осі циліндра, форму якого має порожнина 5. Патрубок 13 виготовлений на максимально можливій відстані від осі циліндра, форму якого має порожнина 5. Патрубок 12 сполучає порожнину 4 з порожниною корпуса інжектора 14, який виготовлений у вигляді циліндра або у вигляді паралелограма. Корпус інжектора 14 з'єднується із вхідним патрубком 15 та патрубком 16, які розташовані з протилежних від інжектора 14 сторін. Патрубок 16 виконаний у вигляді витка спіралі і іншим кінцем сполучається з планкою 17, яка має канали, що з'єднують між собою порожнину патрубка 16, порожнину труби 7 та порожнину труби 9. Вісь спіралі, у вигляді витка якої виконаний патрубок 16, знаходиться ближче до труби 9, ніж до труби 7. Патрубків 16, планок 17, труб 7 та, відповідно отворів 6, у складі ступеня очищення 1 та ступеня очищення 2 може бути кілька. Ступінь очищення 1 та ступінь очищення 2 циклона конструкції "Славутич" діють таким чином. Робоче середовище у вигляді суміші рідин, газів та твердих домішок примусово подається через вхідний патрубок 15, а потім - через інжектор 14 до патрубка 16. При переміщенні по патрубку 16 робоча суміш розшаровується у відповідності з густиною по довжині радіуса витка спіралі, у вигляді якої виконаний патрубок 16, на складові частини. На включення робочого середовища з найбільшою густиною в напрямку від осі спіралі, у вигляді якої виконаний патрубок 16, діють найбільші відцентрові сили, а на включення з найменшою густиною найменші. Тому, після проходу робочої рідини через канали планки 17, тверді домішки та рідини з найбільшою густиною потрапляють до порожнини труби 7, а гази та рідини і тверді домішки з найменшою густиною потрапляють до порожнини труби 9. Якщо ступінь очищення 1 або ступінь очищення 2 циклона конструкції "Славутич" має в своєму складі кілька патрубків 16, планок 17 та труб 7, то до порожнини труби 9 гази та рідини і тверді домішки з найменшою густиною потрапляють після почергового проходження через всі патрубки 16 та канали планок 17. Робоча суміш із підвищеним вмістом складових підвищеної густини через трубу 7 та отвір 6 (або труби 7 та отвори 6) потрапляє до порожнини 4 корпуса 3, де вона вимушена обертово рухатися навколо осі циліндра, у формі якого виконана порожнина 4. Завдяки дії відцентрових сил у напрямку від осі циліндра, форму якого має порожнина 4, відбувається подальше розшарування робочої суміші і її складові з більшою густиною потрапляють через патрубок 11 до споживача або до накопичувача складових робочої суміші великої густини (які на Фіг.1, Фіг.2 та Фіг.3 не показані). Робоча суміш із підвищеним вмістом складових найменшої густини серед тих, які потрапили в порожнину 4, через патрубок 12 повертається до порожнини інжектора 14. Робоча суміш із підвищеним вмістом складових меншої густини ніж та, яка потрапила до патрубка 7, через трубу 9 потрапляє до порожнини 5 корпуса 3, де вона вимушена обертово рухатися навколо осі циліндра, у формі якого виконана порожнина 5. Завдяки дії відцентрових сил у напрямку від осі циліндра, форму якого має порожнина 5, відбувається подальше розшарування робочої суміші і її складові з більшою густиною потрапляють через патрубок 13 до їх накопичувача (який на Фіг.1, Фіг.2 та Фіг.3 не зображений). Робоча суміш із підвищеним вмістом складових найменшої густини через патрубок 10 надходить до її споживача або до її накопичувача (які на Фіг.1, Фіг.2 та Фіг.3 не показані). ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Циклон, який містить ступінь очищення, до складу якого входить циліндричний корпус з отвором для входу робочого середовища, отвором для виходу робочого середовища, виконаним по осі корпуса, та з отвором для виходу забруднень, виконаним на периферії корпуса, і вузол, що утворює вихровий потік, який відрізняється тим, що містить щонайменше один додатковий подібний за конструкцією ступінь очищення, ступені очищення послідовно з'єднані, і кожний з них оснащений інжектором та спіралеподібною трубчастою магістраллю для проходу робочого середовища, при цьому в кожному ступені корпус циклона має дві ізольовані одна від одної порожнини, одна з порожнин корпуса з'єднана з частиною магістралі для проходу робочого середовища, яка має щонайменше один виток спіралі, кожен з витків якої на периферійній 2 UA 98028 C2 стороні має відгалуження з каналами, що з'єднують магістраль для проходу робочого середовища з іншою порожниною корпуса, яка з'єднана з частиною магістралі для виходу робочого середовища, що сполучається в інжекторі із патрубком підводу робочого середовища до магістралі. Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 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