Циклон

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Белорусская государственная политехническая академия(73) Патентообладатель Белорусская государственная политехническая академия(57) Циклон, содержащий цилиндрическо-конический корпус, который помещен в кожух, тангенциальный прямоугольный входной и коническо-цилиндрический выходной патрубки, бункер для пыли, присоединенный к нижней части корпуса и кожуха, отличающийся тем, что равномерно по всей цилиндрической поверхности корпуса выполнены щелевые отверстия, расположенные длинной стороной к образующим цилиндра под углом 2-15, равным углу наклона к горизонту входного патрубка циклона, а бункер разделен на внутреннюю и внешнюю секции, сообщающиеся соответственно с рабочим пространством корпуса и пространством между корпусом и кожухом. 3781 1 4.799823, 1981. 5.2021856 1, 1994. 6.94037427 1, 1996. Изобретение относится к устройствам для сухой очистки газов от пыли и может применяться в строительной, горной, химической, энергетической и других отраслях промышленности и использоваться в качестве пылеулавливающего устройства. Известен циклон для очистки газа от пыли, содержащий цилиндро-конический корпус с отверстием для выпуска пыли, входной тангенциальный патрубок, расположенную по оси корпуса выхлопную трубу с верхним и нижним отводами очищенного газа, выполненную со спиральным козырьком и жалюзи, закрученными по потоку газа, конусную трубу, расположенную под цилиндрической частью корпуса сужением вниз и выполненную со спиральной щелью и козырьком, закрученными по потоку газа, при этом спиральный козырек конусной трубы расположен под щелью, а спиральный козырек выхлопной трубы - над ее щелью 1. Однако при работе пылеуловителя этого типа эффективность осаждения мелких фракций пыли будет недостаточной вследствие того, что из-за расположения конусной трубы сужением вниз уменьшается площадь ее поперечного сечения по высоте. При этом происходит удаление части несущей среды через спиральные отверстия выхлопной трубы. В результате уменьшается или остается, в крайнем случае, постоянной скорость вращения потока, что приводит к уменьшению центробежных сил, величина которых может оказаться недостаточной для сообщения мелким частицам такой радиальной скорости, при которой обеспечивается прохождение частицами расстояния до внутренней поверхности конусной трубы и исключается влияние радиального стока, обусловленного центростремительными силами. Кроме того,наличие отверстий в верхней части выхлопной трубы, т.е. на уровне входного патрубка, способствует уносу мелких фракций пыли из-за того, что несущая среда всегда устремляется по линии наименьшего сопротивления, а закрученный поток в месте входа в циклон еще не сформировался. Наличие двух отводящих патрубков для удаления очищенного газа усложняет конструкцию циклона и дальнейший организованный выброс. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является вихревой пылеуловитель, состоящий из цилиндрического корпуса с тангенциальным патрубком ввода вторичного газового потока, патрубком вывода очищенного газа, коническим основанием, коаксиально установленной вихревой камерой с тангенциальным патрубком ввода первичного газового потока и размещенной внутри конусной вставкой, на широком основании которой, обращенном вниз, укреплена отбойная шайба, образующая регулируемый зазор с нижним торцом камеры и соединенная с механизмом вертикального перемещения штангой 2. Недостатком данного устройства является сложность разделения потока запыленного газа на первичный и вторичный, вывод частиц пыли в зазор между отбойной шайбой и нижним торцом вихревой камеры. Регулирование объема конусной вставки путем ее вертикального перемещения технически трудно осуществимо,при этом скорость вращения, что приводит к снижению величины центробежных сил и соответственно выводу частиц пыли в зазор между отбойной шайбой и нижним торцом вихревой камеры. К недостаткам можно отнести и повышенный абразивный износ вихревой камеры, так как наличие конусной вставки приводит к увеличению скорости вращения пылевого потока. Первичный воздух при выходе из вихревой камеры, кроме того, может привести к низкой эффективности очистки вторичного газового протока от пыли и нарушить аэродинамику движения газов в верхней части корпуса пылеуловителя. Задача, решаемая изобретением, - повышение эффективности пылеулавливания, надежности и долговечности работы циклона. Задача достигается тем, что в циклоне, содержащем цилиндрическо-конический корпус, который помещен в кожух, тангенциальный прямоугольный входной и коническо-цилиндрический выходной патрубки, бункер для пыли, присоединенный к нижней части корпуса и кожуха, с двумя камерами, снабженными запорными устройствами, и диафрагму, присоединенную к внутренней секции бункера, равномерно по всей цилиндрической поверхности корпуса выполнены щелевые отверстия, расположенные длинной стороной к образующим цилиндра под углом 215, равным углу наклона к горизонту входного патрубка циклона, а бункер разделен на внутреннюю и внешнюю секции, сообщающиеся соответственно с рабочим пространством корпуса и пространством между корпусом и кожухом. На чертеже схематически представлен циклон, общий вид. Циклон состоит из цилиндрическо-конического корпуса 1, к цилиндрической части которого присоединены входной прямоугольный патрубок 2 и выходной коническо-цилиндрический патрубок 3, а к конической части корпуса через диафрагму 4 присоединена внутренняя секция 5 бункера. Корпус 1 расположен в кожухе 6, образованное между ними пространство 7 сообщается через отверстие 8 в кожухе 6 с внешней камерой 9 бункера. По всей площади боковой поверхности цилиндрической части корпуса 1 равномерно расположены щелевые отверстия 10. Внутренняя секция 5 и внешняя секция 11 бункера снабжены люками с за 2 3781 1 порными устройствами 12. Между диафрагмой 4 и конической частью корпуса 1 расположено кольцевое отверстие 13. Корпус 1 и кожух 6 закрыты сверху крышкой 14. Устройство работает следующим образом. Пылевоздушный поток поступает в корпус 1 циклона по тангенциальному входному патрубку 2, наклоненному к горизонтальной плоскости под углом 215. В цилиндрической внутренней полости корпуса 1 циклона формируется спиралеобразное движение пылевоздушного потока с перемещением его от входного патрубка 2 до открытого отверстия выходного патрубка 3. При этом часть наиболее крупных частиц пыли под действием центробежных сил устремляется к цилиндрической стенке корпуса 7 и через щели 10, наклоненные под углом 215 к образующим цилиндра, поступает в пространство 7 между корпусом 1 и кожухом 6. Далее частицы пыли через отверстия 8 поступают в камеру 9 внешней секции 11 бункера. Оставшаяся тонкодисперсная часть пыли, не попавшая в щели 10, продолжая спиралеобразное движение, достигает внутренней поверхности конической части корпуса 1, где тормозится и через кольцевое отверстие 13 попадает в камеру внутренней секции 5 бункера. Очищенный воздух выходит из циклона через выхлопной патрубок 3, а уловленная пыль удаляется из внутренней 5 и внешней 11 секции бункера через люки, снабженные запорными устройствами 12. Расположение на цилиндрической поверхности корпуса 7 щелевых отверстий 10 позволяет наиболее эффективно использовать принцип разделения на фракции полидисперсной смеси частиц в криволинейном потоке за счет взаимодействия между центробежными силами и силами сопротивления среды, величина которых определяется размерно-плотностными и аэродинамическими свойствами частиц пыли. Так как корпус 1 расположен в кожухе 6, то пространство 7 в рабочем состоянии циклона сообщается с внутренней его полостью только посредством щелевых отверстий 10. При тангенциальном подводе запыленного потока и дальнейшем его спиралеобразном движении внутри корпуса 1 частицы пыли под действием центробежных сил достигают внутренней поверхности корпуса тем быстрее, чем больше их размеры, масса и скорость вращения потока 3. Далее крупные частицы пыли через щелевые отверстия 10 верхней части корпуса 1 попадают в пространство 7 циклона, при этом окружающий воздух в это пространство не поступает, так как запорное устройство 12 закрыто. Дальнейшее спиралеобразное движение частично очищенного запыленного потока в корпусе 1 из-за конусности выходного патрубка 3 сопровождается повышением скорости вращения потока,что способствует увеличению радиальных скоростей (скоростей сепарации) более мелких частиц, которые,достигнув внутренней поверхности цилиндрической части корпуса 1, попадают через щели 10 в пространство 7 и затем через отверстия 8 в кожухе 6 и в камеру 9 внешней секции 11 бункера. Перемещение потока в конической части корпуса 1 характеризуется резким изменением направления движения и уменьшением скорости вращения. При этом оставшиеся в потоке частицы пыли осаждаются как на внутренней поверхности конической части корпуса 1, так и на диафрагме 4 и через отверстие 13 поступают в камеру внутренней секции 5 бункера. Рабочие пространства внутренней 6 и внешней 11 секции бункера изолированы друг от друга, что предотвращает перетекание несущей среды из цилиндрической части корпуса через щели 10, пространство 7 и камеры секций 5 и 11 бункера в коническую часть корпуса, что неизбежно происходило бы вследствие различных давлений на цилиндрической и конической частях корпуса и нарушило бы процесс выделения пыли. Так как ввод запыленного потока осуществляется через входной патрубок 3, имеющий угол наклона 215 к горизонту, то расположение щелевых отверстий 10 на цилиндрической поверхности корпуса 1 под углом 215 к образующим цилиндра обеспечивает пересечение частицами пыли живых сечений этих отверстий по нормали к ним. Угол наклона 215 обусловлен различным фракционным составом пылей различных производств и определяется опытным путем. Для мелкодисперсных пылей - меньше, для крупнодисперсных - больше. Устройство по предлагаемому решению позволяет исключить разделение потоков газа на первичный и вторичный, так как этот процесс происходит внутри циклона. Аэродинамика движения газов в циклоне не нарушается вследствие его конструктивных особенностей. Кроме того, устройство позволит повысить эффективность очистки запыленных потоков до 5 в зависимости от гранулометрического состава пылей, увеличить срок эксплуатации циклонов на 1015 за счет уменьшения истирания его рабочих поверхностей вследствие разделения пыли на фракции при их движении и сепарации в рабочем пространстве циклона, предотвратить налипание мелких частиц на рабочие поверхности циклона при конденсации водяных паров вследствие наличия изолирующего пространства между корпусом и кожухом. Разделение полидисперсных пылей на грубо- и тонкодисперсные фракции в процессе их улавливания в циклоне и накопление этих фракций в двух разделенных секциях бункера обеспечивает последующую утилизацию пылей в зависимости от технологических требований к их фракционному составу. Применение предлагаемого циклона позволит в дальнейшем отказаться от использования мокрой очистки выбрасываемого в атмосферу воздуха, что также сократит эксплуатационные расходы. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3