пылеуловитель

Формула изобретения

ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ, содержащий корпус с тангенциальным входным патрубком, осевым выхлопным и пылевыпускным патрубками, акустический излучатель и инерционный отделитель, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса коагуляции пыли и увеличения эффективности, он снабжен вентилятором и двигателем для вращения, установленными на одной оси с акустическим излучателем, расположенным над выхлопным патрубком.

Описание изобретения к патенту

Изобретение предназначено для очистки воздуха от пыли и может быть использовано в любой отрасли хозяйства.

Наиболее близким предлагаемому изобретению по конструкции является акустический пылеуловитель, который содержит корпус с тангенциальным входным патрубком и коническим днищем, размещенную коаксиально в корпусе вставку, конусообразная нижняя часть которой расположена над коническим днищем корпуса, а между ее стенками и стенкой корпуса образован кольцевой канал, размещенные в верхней части коpпуса выходной патрубок и акустический излучатель. Повышение эффективности очистки и коагуляции достигается выполнением вставки полой в виде кольцевого жалюзийного разделителя, присоединением выходного патрубка коаксиально к верхней части вставки и снабжением его нижнего конца дополнительным жалюзийным разделителем, а акустический излучатель с этой целью установлен между жалюзийными разделителями. Запыленный воздух через тангенциальный входной патрубок поступает внутрь корпуса, где происходит винтообразное движение снизу вверх, вокруг полого цилиндрического стержня, при котором пылевоздушный поток разделяется послойно под действием центробежной силы и при этом попадает в зону действия акустического излучателя, установленного в верхней части устройства. Кроме того, в верхней части устройства в сторону вращения потока установлены форсунки для подачи воздуха вдоль полого цилиндрического стержня с целью дополнительной "мокрой" очистки пылевоздушной смеси.

Эффективность улавливания пыли в таких устройствах достигается равной 98,3 98,5 однако колеблется в широких пределах в зависимости от производительности аппарата, дисперсности и вида пыли. К недостаткам известного устройства относится и то, что очищаемый поток и отделившиеся твердые частицы движутся навстречу друг другу, вследствие чего возможно их смешивание и захват пыли очищенным потоком.

Цель изобретения интенсификация процесса коагуляции пыли и увеличение эффективности ее улавливания.

Поставленная цель достигается тем, что в пылеуловителе, содержащем корпус с тангенциальным входным патрубком, осевыми выхлопным и пылевыпускным патрубками, акустический излучатель и инерционный отделитель, акустическая сирена совмещена с вентилятором путем расположения крыльчатки вентилятора и ротора сирены на одной оси с осью выхлопного патрубка, приводящихся во вращение одним общим для них электродвигателем.

Сущность изобретения заключается в оптимизации параметров акустической сирены и отсасывающего вентилятора, позволяющие максимально возможно коагулировать аэрозоли при всем его движении в пылеуловителе и интенсифицировать процесс пылеочистки за счет согласования параметров вентилятора с параметрами звукового поля.

Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить их соответствие критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На чертеже представлен предлагаемый пылеуловитель.

Акустический пылеуловитель состоит из цилиндрического корпуса 1 с тангенциальным входным патрубком 2, осевым пылевыпускным патрубком 3. Внутри корпуса 1 коаксиально расположен инерционный отделитель 4 с жалюзями 5, который в верхней своей части переходит в выхлопной патрубок 6 для очищенного воздуха. Корпус аппарата состоит из цилиндрической 7 и конической 8 частей. На вертикальной оси выхлопного патрубка 6 с верхней части его, над ним установлен ротор акустической сирены 9 и крыльчатка вентилятора 10, вращение которых осуществляется от одного электродвигателя 11, имеющего ту же ось вращения. Скорость вращения электродвигателя 11 можно регулировать вручную или автоматически.

Пылевоздушный поток через входной патрубок 2 тангенциально подается в цилиндрический корпус 1, состоящий из цилиндрической 7 и конической 8 частей, где совершает винтообразное движение сверху вниз. Внутри коpпуса 1 поток смеси совершает сначала один-два оборота вокруг выхлопного патрубка 6, где под действием центробежных сил происходит первичная очистка газа от дисперсных частиц. В результате крупные частицы совершают винтообразное движение сверху вниз, а мелкие вдоль выхлопного патрубка 6. Затем, уже послойно разделенный поток газа поступает в полость между корпусом 1 и жалюзийным пылеотделителем 4, проходит между жалюзями пылеотделителя 5 и удаляется через выхлопной патрубок 6. При прохождении газа через жалюзийный пылеотделитель 4 проходит вторичная очистка воздуха путем отражения частичек пыли от жалюзей 5.

Для увеличения эффективности очистки воздуха от пыли очищенная уже пылевоздушная смесь, движущаяся внутри инерционного отделителя 4 и пылевыпускного патрубка 6, коагулируется в звуковом поле, создаваемом акустическим излучателем 9, расположенным над выхлопным патрубком 6. Ротор акустического излучателя 9 и крыльчатка вентилятора 10 расположены на одной оси с выхлопным патрубком 6 и приводится в движение одним и тем же двигателем 11. Это дает возможность менять скорость их вращения в зависимости от дисперсности, концентрации и вида пыли, т.е. мы одновременно изменяем производительность установки и интенсивность звукового поля. Установлено, что чем ниже производительность установки, тем ниже требуется и интенсивность звуковых колебаний. Коагуляция аэрозолей происходит, как внутри инерционного отделителя 4, так и внутри выхлопного патрубка 6, причем она более интенсивна внутри ротора акустического излучателя, т. е. интенсивность коагуляции увеличивается снизу вверх. Таким образом, коагуляция аэрозоля проводится при противотоке: более крупные частицы выделяются вдали от источника звука, а мелкие в роторе акустического излучателя, т.е. здесь происходит доочистка аэрозоля.

Акустический излучатель 9 озвучивает не только объем, ограниченный инерционным отделителем 4 и выхлопным патрубком 6, но и весь объем, заключенный конической частью 8 корпуса 1, т.к. коническое днище инерционного отделителя 6 не является препятствием для звуковых волн, и создает еще отраженную конической поверхностью 8 корпуса 4 звуковую волну, направленную навстречу входному патрубку 2. Таким образом, коагуляция аэрозолей происходит, во-первых, внутри инерционного отделителя 4 и выхлопного патрубка 6, во-вторых, внутри конической части 8 корпуса аппарата 1, в-третьих, в полости, образованной корпусом аппарата 1 и инерционным отделителем 4.

При испытаниях использовалась интенсивность звука до 0,3 Вт/см², которая позволила при весовой концентрации 24 г/см³ и звуковом давлении Р 450 Па (147 дБ) на частоте 180 Гц увеличить средний медианный размер частиц за 1 с с 1,4 до 3,1 мкм, При этом счетная концентрация частиц после обработки в звуковом поле составляет (0,8-1)10⁶.

Укрупнение частиц пыли приводит к увеличению среднего расстояния между частицами, что уменьшает степень взаимного возмущения частицами полей обтекания, т.е. значительно увеличить степень пылеулавливания.

Данные испытаний приведены в табл.1.

Из табл.1 очевидны преимущества применения акустического излучателя.

Экспериментально установлено, что медианный диаметр частиц пыли увеличился за 1 с с 1,4 до 3,1 мкм, число частиц размером до 8 мкм сократилось до 30 счетная концентрация частиц уменьшилась в 9 раз.

Испытания доказали возможность совмещения процесса коагуляции аэрозолей и очистки рабочих поверхностей жалюзей 5 инерционного отделителя 4 с использованием одних и тех же источников акустической коагуляции.

Экспериментальным путем установлено, что расположение ротора акустического излучателя и крыльчатки вентилятора на одной оси с приводом от одного электродвигателя позволяет интенсифицировать процесс пыле очистки путем соответственного изменения скорости их вращения в зависимости от свойств пыли, ее дисперсного состава и концентрации. С увеличением параметров пыли, перечисленных выше, соответственно увеличивается производительность вентилятора и скорость вращения ротора сирены (интенсивность звука), что увеличивает эффект акустической коагуляции аэрозолей.

Данные испытаний приведены в табл.2.

Таким образом, для каждого размера пыли существуют соответствующие ей оптимальные интенсивности звукового поля, позволяющие максимально скоагулировать частицы этого размера.

Экспериментально установлено, что скорость газового потока в аппарате должна быть таковой, чтобы скоагулированные частицы пыли не разбились. Кроме того, для акустической коагуляции необходимо обеспечить концентрацию акустической энергии на участке пространства, в котором должна происходить очистка.

Установлено:

оптимальна частота звуковой волны до 20 кГц;

с увеличением входной концентрации пыли выходная концентрация растет по линейному закону;

с уменьшением входной концентрации пыли ниже 4-5 г/м³ степень очистки резко снижается;

эффективность процесса очистки зависит от времени озвучивания (более 1-1,5 с), т.е. зависит от скорости потока в аппарате;

достаточную эффективность процесса обеспечивает звук интенсивностью 0,1-0,3 Вт/см², повышение ее слабо влияет на процесс.

Таким образом, эффективность процесса очистки воздуха от пыли в предлагаемой конструкции пылеуловителя зависит от: параметров звука, частоты, интенсивности звука и времени озвучивания; от характеристик аэрозоля: концентрации, агрегатного состояния, дисперсного состава, веса и т.д.

В предлагаемой конструкции удается связать параметры звука и характеристики аэрозоля путем регулирования интенсивности и частоты звука в зависимости от производительности вентилятора.