Вихрединамічний сепаратор
Винахід відноситься до галузі поділу багатокомпонентних сумішей текучих середовищ і, зокрема, до влаштування інерційних сепараторів для поділу середовищ, що несуть рідкі та тверді частки. Сутність винаходу: інерційний роздільник, що містить корпус і грати, що складається з співвісних кілець, що мають вихроутворюючі загострення. Пристрій відрізняється від відомих тим, що суміжні кільця з боку неробочої поверхні з'єднані елементами, що фільтрують. При цьому додатковий елемент, що фільтрує, зберігає свою працездатність завдяки самоочищенню його від осаду, що виконується динамічним вихором. 2 іл.
Винахід відноситься до області поділу багатокомпонентних середовищ, і, зокрема, пристроїв для поділу газових або рідинних сумішей, що містять газові, рідинні або тверді компоненти різної щільності.
Процеси поділу різнорідних середовищ на компоненти є основними у широкій області застосування, наприклад, у гірничодобувному та переробному виробництві, при очищенні промвикидів та стоків від забруднень, у хімічній технології та ін.
Відомо застосування для поділу сумішей інерційного пилеочисника (див. книгу Батуріна В.В, Основи промислової вентиляції, М. 1949, с. 262).
Відділення пилу від повітря відбувається при протіканні запиленого повітря через решітку, що звужується, що складається з усічених конічних кілець.
Відомо також повітроочисний пристрій" (див. авт.св. N 1018692), в якому кожне розділове кільце решітки в перерізі має форму, подібну до передньої частини крилового профілю. Зазначений роздільник при очищенні повітря від пилу розміром 140 180 мкм Крім цього, відомі інерційні роздільники з гратами іншої форми.очищувач повітря (див. авт.св. N 1039054), в якій забруднене частинками повітря підводиться по каналу, що звужується по потоку, до розділової решітки, з її зовнішнього боку. При цьому грати можуть бути виконані плоскою, циліндричною, конічною або тарілчастою форми.
Більш досконалим пристроєм є пристрій патенту СРСР N 1804340, кл. B01D 45/04. Зазначений інерційний роздільник має конічну решітку, що відрізняється крім того тим, що кожне кільце грат виконано із загостреною задньою кромкою. На гострих кромках кілець організується зрив потоку, у результаті за задньої поверхнею кілець збуджуються тороїдальні кільцеві вихори. Щоправда, за описом пристрою шар вихорів служить тільки для запобігання кілець від абразивного зносу. Проте цей пристрій має підвищену ефективність очищення запиленого газу від тонкодисперсних частинок пилу. Зазначений пристрій прийнято за прототип пропонованого.
Однак аналіз роботи прототипу показує, що ці динамічні вихори служать не тільки для зазначеної мети, але є головним механізмом поділу фаз. Частинки пилу, потрапляючи у вихор, одержують високе відцентрове прискорення, яке відкидає їх до осі пристрою. Це прискорення тим більше, що вища окружна швидкість вихору і що менше його радіус. Розігнана вихором частка, відходячи від нього, перетинає потік очищеного середовища, що обтікає вихор і виходить у прохід між кільцями. Однак, якщо частка занадто мала, вона гальмується і захоплюється очищеним потоком. З цієї причини відомі інерційні роздільники не можуть відокремлювати від газу або рідини тонкодисперсні тверді або рідкі частинки. У той же час багато реальних дисперсних речовин, у тому числі конденсат рідин, зола, борошно, крохмаль та ін. містять значну часткутонкодисперсних фракцій з розміром частинок від 10 мкм і нижче. Внаслідок цього у відомих інерційних роздільниках не може бути досягнуто високої ефективності очищення таких речовин.
Пропонований пристрій дозволяє суттєво підвищити ефективність поділу сумішей на компоненти різної густини.
Вихрединамічний сепаратор, як і відомі пристрої цього типу, містить корпус і встановлені в ньому розділові грати, що складається з співвісних кілець, кожне з яких має робочу, задню і неробочу поверхні і в місці перетину перших двох загострення вихреобразующее.
Запропонований пристрій відрізняється від відомих тим, що суміжні кільця з боку неробочої поверхні з'єднані елементом, що фільтрує.
Зазначений елемент може бути виконаний у вигляді сітки, проникної пористої стінки, набору щілин, жорсткої щітки або в іншому вигляді. У всіх випадках між суміжними кільцями сепаратора формуються U-подібного перерізу кільцеві камери з проникним дном. При роботі сепаратора зберігаються всі властивості інерційного роздільника, включаючи дію тороїдальних динамічних вихорів. Разом з тим сепаратор отримує здатність утримувати на фільтрі частинки, що відокремлюються, з усіх надходять в камери рідких або твердих частинок.
Однак у міру накопичення на фільтрі осаду з частинок проток очищеного середовища через камеру зменшується. При цьому вихор зростає у розмірах, очищує поверхню фільтра та звільняє його від осаду. При повному засміченні фільтра на ділянці кільцевої камери динамічний вихор на цій ділянці заповнює всю камеру і виносить з неї осад до відновлення протоку текучого середовища.
Таким чином, запропонований вихрединамічний сепаратор завдяки своїй здатності самоочищення може довго працювати вбезперервному режимі з відділенням тонкодисперсних рідких або твердих частинок.
Приклад виконання запропонованого пристрою наведено нижче. Вихрединамічний сепаратор призначений для очищення повітря від пилу.
На фіг. 1 показаний загальний вигляд пристрою; на фіг. 2 вузол I на фіг. 1, укрупнено показані переріз розділові елементи.
Вихрединамічний сепаратор складається з циліндричного корпусу 1, конуса 2, кілець 3, фільтрелементів 4, рейок 5, бандажів 6 і 7, вихідного сопла 8 і труби відведення 9. Кільця 3 мають однаковий переріз, встановлені на однаковій відстані один від одного і зменшуються по діаметру послідовно до виходу. Суміжні кільця 3 з'єднані між собою фільтрелементами 4. Кожен фільтрелемент складається з фільтра 10, двох втулок 11 і кільцевих захватів 12 і 13. Фільтр 10 має в основі металеву сітку і закріплений на ній керамічний шар, що зменшує розмір 0 мк 0к сет. Фільтр 10 припаяний на кінцях до втулок 11, які встановлюються в проточки кілець 3. Фільтрелемент 4 скріплюється з кільцями 3 дротом 14. Складання з кілець 3 і фільтрелементів 4 встановлюється на чотирьох рейках 5, які з'єднані між собою бандажами. 5 кільця 3 з'єднані з конусом 2 і разом утворюють роздільну решітку, яка встановлюється в корпусі 1. У нижній частині корпусу 1 закріплена труба 9 відводу з вихідним соплом 8.
Вихрединамічний сепаратор працює в такий спосіб. При подачі на вхід корпусу 1 запиленого повітря потік суміші проходить вздовж робочої поверхні кілець 3. За гострою кромкою кільця відбувається відрив потоку, в зоні відриву встановлюється тороїдальний динамічний вихор 15а. Частина пилу відкидається в потік при обтіканні кілець 3 і вихору 15а. Частина повітря обтікає вихор і входить до камерміж кільцями 3 і, проходячи через фільтрелементи 4, очищається від дрібних частинок пилу фільтрами 10. За останнім кільцем 3 концентрований пил з частиною повітря дозується соплом 8 і виводиться з сепаратора через трубу відведення 9.
При частковому засміченні фільтра 10 на будь-якій ділянці протікання повітря через камеру зменшується і при цьому вихор збільшується, див. 15б, і омиває частину фільтра 10, очищаючи її від пилу. У разі повного засмічення 10 фільтра вихор збільшується до розмірів всієї камери, заповнюючи її (див. 15в) і звільняє від осадженого пилу. Після цього відновлюється протікання повітря через фільтр 10, а вихор повертається до початкових розмірів (див. 15а).
Вихрединамічний сепаратор, призначений для очищення рідкої суміші від суспензії твердих частинок, не відрізняється від описаного вище принциповим пристроєм, ні порядком роботи.
Сепаратор для поділу газових, газорідинних і газотвердідинних сумішей також не має принципових відмінностей від описаного в прикладі. При роботі такого пристрою є несуттєві відмінності: скупчення рідких частинок на фільтрі 10 призводить до їх коагуляції в краплі, захоплення твердих частинок, за наявності їх рідиною і винесення осаду динамічним вихором в основний потік.
Запропонований пристрій застосовується для розділення широкого ряду багатокомпонентних сумішей, що відрізняються від густини компонентів і текучого середовища. Пристрій зберігає свої властивості при використанні різних за формою розділових грат: плоских, циліндричних, конічних, тарілчастих або інших, а також різних типів фільтрелементів: сіток, пористих тіл, щілинних збирання, щіток та ін.
Вихрединамічний сепаратор для поділу багатокомпонентних сумішей, що містять текуче газове або рідинне середовище та газові, рідинні аботверді компоненти різної щільності, що включає корпус і встановлені в ньому розділові грати, що складається з співвісних кілець, кожне з яких має робочу, задню і неробочу поверхні і в місці перетину перших двох вихреобразующее загострення, що відрізняється тим, що суміжні кільця з боку неробочої поверхні з'єднані елементом.