Циклон

Полезная модель направлена на повышение качества очистки газа от мелкодисперсных компонентов и аэрозолей, за счет увеличения центробежной силы, выбрасывающей дисперсные частицы и аэрозоли из ядра пылегазового потока к периферии.

Технический результат достигается тем, что в циклон, состоящий из корпуса в форме полого усеченного конуса с крышкой с улиточным завихрителем, тангенциального входного и осевого выходного патрубка, бункера с патрубком выхода шлама, соосно его корпусу и по всей его длине с образованием кольцевого канала, жестко установлена полая конусообразная вставка, а в бункере жестко установлен на ножках отбойник, причем разность диаметров корпуса и полой конусообразной вставки либо одинакова по всей длине корпуса, либо увеличивается по длине корпуса от большего его основания к меньшему, либо уменьшается по длине корпуса от большего его основания к меньшему, полая вставка выполнена цилиндрической формы, перфорированной, причем размер отверстий уменьшается по длине полой вставки от ее меньшего основания к большему, на входе в полую конусообразную вставку жестко установлен конусный завихритель, внутри конусообразной вставки и соосно ей жестко установлен конусный обтекатель с окнами в его основании, разность диаметров полой конусообразной вставки и обтекателя либо одинаково по всей длине обтекателя, либо увеличивается по длине обтекателя от его основания к вершине, либо уменьшается по длине обтекателя от его основания к вершине, конусный обтекатель своей вершиной соединен с вершиной отбойника.

Полезная модель относится к машиностроению, а конкретнее устройствам для отделения дисперсных частиц от газов и может найти применение в химической, пищевой, деревообрабатывающей, строительной, железнодорожной и других отраслях промышленности, а конкретнее при очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.

Известен циклон, содержащий корпус, периферийный ввод газового потока, выполненный в виде входного патрубка, винтообразную крышку, бункер и выходной патрубок для выхода очищенного газа, причем ось входного патрубка направлена под углом к оси корпуса и по касательной к поверхности выходного патрубка (Гордон Г.М. и др. Пылеулавливание и очистка газов, М., Металлургия, 1968 г., стр.186-187).

Недостатком циклона является низкое качество очистки газа от мелкодисперсных компонентов и аэрозолей.

Известен циклон, содержащий корпус, периферийный ввод газового потока, выполненный в виде входного патрубка, винтообразную крышку, бункер и выходной патрубок для выхода очищенного газа, причем ось входного патрубка направлена под углом к оси корпуса и по касательной к поверхности выходного патрубка, на конце выходного патрубка очищенного газа закреплен фильтрующий элемент, выполненный в виде тела вращения, ось которого совпадает с осью выходного патрубка очищенного газа, например цилиндра, конуса, усеченного конуса, полушария или в виде поверхности, образованной вращением вокруг оси, совпадающей с осью выходного патрубка очищенного газа, например П-образного профиля или полуокружности, причем гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента составляет 15÷25% от гидравлического сопротивления всего аппарата, а материал фильтрующего элемента обладает повышенными звукопоглощающими свойствами [патент РФ 2256510, МПК В04С 9/00, опубл. 20.07.2005 г., БИ 20. «Циклон», авторы Кочетов О.С. и др.].

Недостатком циклона является низкое качество очистки газа от мелкодисперсных компонентов и аэрозолей.

Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Техническим результатом является повышение качества очистки газа от мелкодисперсных компонентов и аэрозолей, за счет увеличения центробежной силы, выбрасывающей дисперсные частицы и аэрозоли из ядра пылегазового потока к периферии.

Технический результат достигается тем, что в циклон, состоящий из корпуса в форме полого усеченного конуса с крышкой с улиточным завихрителем, тангенциального входного и осевого выходного патрубка, бункера с патрубком выхода шлама, соосно его корпусу и по всей его длине с образованием кольцевого канала, жестко установлена полая конусообразная вставка, а в бункере жестко установлен на ножках отбойник, причем разность диаметров корпуса и полой конусообразной вставки либо одинакова по всей длине корпуса, либо увеличивается по длине корпуса от большего его основания к меньшему, либо уменьшается по длине корпуса от большего его основания к меньшему, полая вставка выполнена цилиндрической формы, перфорированной, причем размер отверстий уменьшается по длине полой вставки от ее меньшего основания к большему, на входе в полую конусообразную вставку жестко установлен конусный завихритель, внутри конусообразной вставки и соосно ей жестко установлен конусный обтекатель с окнами в его основании, разность диаметров полой конусообразной вставки и обтекателя либо одинаково по всей длине обтекателя, либо увеличивается по длине обтекателя от его основания к вершине, либо уменьшается по длине обтекателя от его основания к вершине, конусный обтекатель своей вершиной соединен с вершиной отбойника.

Постановка в циклон полой конусной вставки соосно корпусу с образованием кольцевого канала позволяет сохранить форму вихря пылегазового потока, что увеличивает центробежную силу, отбрасывающую частицы на стенку корпуса, что, в свою очередь, повышает качество очистки газа от мелкодисперсных частиц и аэрозолей.

Выполнение конусообразной вставки полой, постановка внутри ее конусного обтекателя, а на ее входе - конусного завихрителя позволяет использовать осевую зону циклона в качестве второй ступени очистки газового потока от мелкодисперсных компонентов, не уловленных в первой ступени.

Выполнение полой конусообразной вставки перфорированной позволяет удалять мелкодисперсные частицы из второй ступени очистки газа без их вторичного уноса.

Обеспечение разности диаметров корпуса и полой конусообразной вставки одинаковой по всей длине корпуса, а также разности диаметров полой конусообразной вставки и обтекателя одинаковой по всей длине обтекателя позволяет равномерно увеличивать центробежную силу газового потока.

Обеспечение разности диаметров корпуса и полой конусообразной вставки увеличивающееся или уменьшающейся по длине корпуса, а также разности диаметров полой конусообразной вставки и обтекателя увеличивающейся или уменьшающейся по длине обтекателя позволяет увеличивать или уменьшать центробежную силу газового потока.

На фиг.1 показан циклон, на фиг.2 - вид сверху фиг.1, на фиг.3 - разрез А-А фиг.1, на фиг.4 показан циклон, в котором разность диаметров корпуса и полой конусообразной вставки уменьшается по длине корпуса от большего основания к меньшему, на фиг.5 показан циклон с цилиндрической полой вставкой, на фиг.6 показан циклон, в котором разность диаметров корпуса и полой конусообразной вставки увеличивается по длине корпуса от большего основания к меньшему, на фиг.7 показан циклон с коническим завихрителем на входе в полый усеченный конус, на фиг.8 показан циклон с коническим завихрителем и обтекателем в полом усеченном конусе, на фиг.9 - разрез Б-Б фиг.8, на фиг.10 показан циклон, в котором разность диаметров полой конусообразной вставки и обтекателя уменьшается по длине обтекателя от его основания к вершине, на фиг.11 показан циклон, в котором разность диаметров полой конусообразной вставки и обтекателя увеличивается по длине обтекателя от его основания к вершине,

Циклон состоит из корпуса в форме полого усеченного конуса 1, крышки 2 с тангенциальным входным патрубком 3, улиточным завихрителем 4 и осевым выходным патрубком 5, бункера 6 с отбойником 7 и патрубком выхода шлама 8, установленной внутри корпуса и соосно ему полой конусообразной вставки 9 с конусным завихрителем 10, закрепленного к крышке корпуса конусного обтекателя 11 с окнами 13 в его основании.

Устройство работает следующим образом.

Пылегазовый поток поступает в устройство через входной тангенциальный патрубок 3, который установлен на входе в улиточный завихритель 4 крышки 2. Выйдя из улиточного завихрителя, газовый поток попадает в кольцевой канал, образованный корпусом 1 и полой конусообразной вставкой 9, закручивается в спираль и движется далее по нисходящей винтовой линии вдоль корпуса и полой конусообразной вставки.

При этом дисперсные частицы и аэрозоли под действием центробежной силы отбрасываются к стенке корпуса, теряют свою кинетическую энергию и транспортируются вниз, в бункер 6.

Для предотвращения вторичного пылеуноса в бункере установлен отбойник 7, который выполнен конусообразным. Дисперсные частицы, ударившись о конусообразную поверхность отбойника, теряют свою скорость и скатываются по его покатой поверхности вниз, откуда далее направляются к патрубку выхода шлама 8, а газовый поток разворачивается и направляется внутрь полой конусообрзной вставки.

Очищенный от твердых частиц и аэрозолей газ поднимается вверх внутри полой конусообразной вставки и выводится из циклона через осевой выходной патрубок 5.

В случае постановки на входе в полую конусообразную вставку конусного завихрителя появляется возможность использовать осевую зону циклона в качестве второй ступени очистки газового потока от мелкодисперсных компонентов, не уловленных в первой ступени.

В этом случае газовый поток пройдет через конусный завихритель 10, закрутится в нем в спираль, и далее будет двигаться по восходящей винтовой линии вдоль полой конусообразной вставки. При этом более мелкие дисперсные частицы, не уловленные в первой ступени очистки газа, под действием центробежной силы отбрасываются к стенке конусообразной вставки, теряют свою кинетическую энергию и транспортируются вниз, в бункер через конусный завихритель.

В случае постановки в полую конусообразную вставку конусного обтекателя 11 с окнами 13 в его основании образуется кольцевой канал между полой конусообразной вставкой и обтекателем.

При этом газовый поток, выйдя из конусного завихрителя, попадает в кольцевой канал, образованный конусообразной вставкой и обтекателем 11, закручивается в спираль и движется далее по восходящей винтовой линии вдоль полой конусообразной вставки и обтекателя. При этом дисперсные частицы под действием центробежной силы отбрасываются к стенке конусообразной вставки, теряют свою кинетическую энергию и транспортируются вниз в бункер через конусный завихритель.

Очищенный от твердых частиц и аэрозолей газ выводится из второй ступени через окна 13 обтекателя 11, откуда далее направляется в осевой выходной патрубок 5.

По мере продвижения пылегазового потока вдоль стенки корпуса, он ускоряется, а величина центробежных сил действующих на дисперсные частицы пылегазового потока значительно возрастает. При этом более крупные дисперсные частицы выпадают в зоне с меньшими центробежными силами - в первой ступени очистки, а менее крупные частицы удаляются в зоне с большими центробежными силами - во второй ступени очистки пылегазового потока.

Скорость и давление газового потока у наружной стенки кольцевого канала многократно превышает скорость и давление газового потока у внутренней стенки кольцевого канала.

Скорость и давления пристеночного газового потока внутреннего кольцевого канала также превышает скорость и давление пристеночного газового потока наружного кольцевого канала. В связи с этим конусообразная вставка выполнена перфорированной, т.к. дисперсные частицы, ударяясь о конусообразную вставку, пройдут через перфорацию, и упадут в бункер в зоне с пониженным давлением и скоростью газового потока. Таким образом, предотвращается вторичный унос дисперсных частиц из второй ступени очистки с очищенным потоком газа.

С целью равномерного увеличения центробежной силы газового потока по мере движения его в первой и второй ступени необходимо обеспечить разность диаметров корпуса и полой конусообразной вставки одинаковой по всей длине корпуса, а также разность диаметров полой конусообразной вставки и обтекателя одинаковой по всей длине обтекателя.

Для более сильного увеличения или уменьшения центробежной силы газового потока по мере движения его в первой и второй ступени необходимо обеспечить разность диаметров корпуса и полой конусообразной вставки увеличивающейся или уменьшающейся по длине корпуса от большего его основания к меньшему, а также необходимо обеспечить разность диаметров полой конусообразной вставки и обтекателя увеличивающейся или уменьшающейся по длине обтекателя от его основания к вершине.

В этом случае полую конусообразную вставку можно выполнить в форме цилиндра.

Увеличения центробежной силы газового потока приведет к более качественной очистке газового потока за счет отброса более мелких частиц к периферии, а за счет уменьшения центробежной силы удастся снизить вторичный унос дисперсных частиц.

Для увеличения центробежной силы приобретаемой газовым потоком в конусном завихрителе конусный обтекатель своей вершиной соединен с вершиной отбойника.

Для предотвращения эжекции газа из второй ступени очистки газа в первую, полую конусообразную вставку необходимо выполнить перфорированной, причем размер отверстий должен уменьшается по длине полой вставки от ее меньшего основания к большему.

Предлагаемое устройство позволяет повысить качество очистки газа от мелкодисперсных компонентов и аэрозолей в 1,5-2 раза.

1. Циклон, состоящий из корпуса в форме полого усеченного конуса с крышкой с улиточным завихрителем, тангенциального входного и осевого выходного патрубка, бункера с патрубком выхода шлама, отличающийся тем, что в циклон соосно его корпусу и по всей его длине с образованием кольцевого канала жестко установлена полая конусообразная вставка, а в бункере жестко установлен на ножках отбойник.

2. Циклон по п.1, отличающийся тем, что разность диаметров корпуса и полой конусообразной вставки одинакова по всей длине корпуса.

3. Циклон по п.1, отличающийся тем, что разность диаметров корпуса и полой конусообразной вставки увеличивается или уменьшается по длине корпуса от большего его основания к меньшему.

4. Циклон по п.1, отличающийся тем, что на входе в полую конусообразную вставку жестко установлен конусный завихритель.

5. Циклон по п.3, отличающийся тем, что полая вставка выполнена цилиндрической формы.

6. Циклон по п.5, отличающийся тем, что полая конусообразная вставка выполнена перфорированной.

7. Циклон по п.6, отличающийся тем, что внутри конусообразной вставки и соосно ей жестко установлен конусный обтекатель с окнами в его основании.

8. Циклон по п.7, отличающийся тем, что разность диаметров полой конусообразной вставки и обтекателя одинакова по всей его длине.

9. Циклон по п.7, отличающийся тем, что разность диаметров полой конусообразной вставки и конусного обтекателя увеличивается или уменьшается по длине обтекателя от его основания к вершине.

10. Циклон по п.7, отличающийся тем, что конусный обтекатель своей вершиной соединен с вершиной отбойника.

11. Циклон по п.6, отличающийся тем, что в полой конусообразной вставке размер отверстий уменьшается по длине полой вставки от ее меньшего основания к большему.