Приложение 2. Описание изобретения (объект - устройство)

МПК В03С3/15, В04С9/00

 

Циклон Название

Область техники, которой относится изобретение и преимущественная область использования

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для очистки санитарных и вентиляционных воздушных выбросов и дымовых газов от тонкодисперсной твердой и жидкой фракций и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности, в строительной индустрии, а также в экологических процессах газоочистки.

Характеристика аналогов изобретения и их недостатки

Известна конструкция самоочищающегося инерционного электростатического осадителя, в котором одновременно в одном рабочем объеме происходит удаление частиц под действием центробежной и электростатической сил.

Он состоит из цилиндрического корпуса, осесимметрично установленного в нем коронирующего электрода в форме провода, патрубков для подачи и отвода жидкости, впускной секции для подачи и закручивания потока загрязненного газа и патрубка для отвода очищенного газа.

Поток жидкости подается на стенку цилиндрического корпуса и стекает по ней в виде пленки. Центробежная сила обеспечивает движение частиц из очищаемого газа в пленку жидкости, а электростатическое поле, образующееся возле коронирующегося электрода, обеспечивает генерацию электронов и ионов, заряжающих частицы и увеличивающих скорость их движения из очищаемого газа в пленку жидкости (патент США №4388089, В03С 3/36, опубл. 14.06.83).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная степень очистки газа от частиц или капель тонкодисперсной фракции из-за столкновения мелких и крупных частиц друг с другом, так как процессы центробежной и электростатической очистки происходят одновременно в рабочем объеме цилиндрического корпуса между коронирующим электродом и стенкой корпуса. Кроме того, применение жидкости приводит к усложнению конструкции устройства, проблемам удаления уловленных частиц из этой жидкости, ее очистки и сушки частиц.

Известна конструкция циклона, содержащего корпус, состоящий из цилиндрической и конической частей, и расположенный в его верхней части выходной патрубок очищенного газа и периферийный ввод газового потока в виде входного патрубка, ось которого направлена под углом к оси корпуса и по касательной к поверхности выходного патрубка. Сверху цилиндрического корпуса расположена винтообразная крышка, а на одном из концов выходного патрубка очищенного газа закреплен фильтрующий элемент (патент РФ №2256510, В04С 9/00, опубл. 20.07.05).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится высокое гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента, улавливающего частицы тонких фракций. Кроме того, усложняется эксплуатация циклона из-за проблем регенерации материала фильтрующего элемента.

Характеристика прототипа

Наиболее близкой по технической сущности и взятой за прототип является конструкция циклона, состоящего из вертикального цилиндрического корпуса с коническим днищем и крышкой, входного патрубка, установленного тангенциально в верхней части корпуса, выхлопной трубы, установленной осесимметрично с цилиндрическим корпусом на крышке, и патрубка для отвода уловленной пыли в нижней части конического днища (Касаткин А.Г. «Основные процессы и аппараты химической технологии». Изд-е 8, перер., М.: Химия, 1971, 241 с.)

Критика прототипа

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся недостаточная степень улавливания тонкодисперсных частиц и капель, находящихся в очищенном газе.

Техническая задача, технический результат

Техническим результатом заявляемой конструкции циклона является увеличение степени улавливания частиц и капель тонкодисперсной фракции за счет разделения крупных и средних частиц в центробежном поле, как в обычном циклоне, а частиц и капель тонкодисперсной фракции в электрическом поле и раздельный сбор уловленных фракций в емкости.

Сущность изобретения и его отличительные признаки от прототипа

Поставленный технический результат достигается тем, что циклон состоит из вертикального цилиндрического корпуса с коническим днищем и крышкой, входного патрубка, установленного тангенциально в верхней части корпуса, выхлопной трубы, установленной осесимметрично с цилиндрическим корпусом на крышке, и патрубка для отвода уловленной пыли в нижней части конического днища, при этом в выхлопной трубе, закрепленной на кольце из диэлектрического материала, установлен трубчатый осадительный электрод с возможностью свободного вертикального перемещения, присоединенный к механизму встряхивания, а осесимметрично с трубчатым осадительным электродом установлен коронирующий электрод.

Закрепление выхлопной трубы на кольце из диэлектрического материала позволяет ее электроизолировать от корпуса циклона, чтобы уменьшить утечки электрического тока и увеличить безопасность работы циклона.

Установка внутри выхлопной трубы трубчатого осадительного электрода с возможностью свободного вертикального перемещения позволяет предотвратить проскок воздуха с тонкими частицами или капельками между стенками выхлопной трубы и трубчатым осадительным электродом, а присоединение трубчатого осадительного электрода к механизму встряхивания позволяет совершать его колебания и сбрасывать уловленные частицы и капли тонкодисперсной фракции со стенки этого электрода. Осесиметричная установка в трубчатом осадительном электроде коронирующего электрода позволяет при подаче на оба электрода высокого напряжения создавать коронный разряд с эмиссией электронов и движением их к трубчатому осадительному электроду.

Перечень фигур графических изображений

Схема предлагаемой конструкции циклона представлена на чертеже.

Пример конкретного выполнения

Он состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 с коническим днищем 2 и крышкой 3, входного патрубка 4, установленного тангенциально в верхней части корпуса, выхлопной трубы 5, установленной осесимметрично с цилиндрическим корпусом 1 на крышке 3, и патрубка 6 для отвода уловленной пыли дисперсных фракций в нижней части конического днища 2. Выхлопная труба 5 закреплена на кольце 7 из диэлектрического материала, установленного на крышке 3. Внутри выхлопной трубы 5 установлен трубчатый осадительный электрод 8 с возможностью вертикального перемещения и присоединенный штангой 9 к механизму встряхивания (на чертеже не обозначен). Осесимметрично с трубчатым осадительным электродом 8 установлен коронирующий электрод 10.

Циклон работает следующим образом. На трубчатый осадительный электрод 8 и коронирующий электрод 10 подают высокое напряжение, образующее коронный разряд в зазоре между этими электродами.

Во входной патрубок 4 подают очищаемый воздух или дымовой газ. Так как входной патрубок 4 установлен тангенциально в верхней части вертикального корпуса 1, то очищаемый воздух закручивается в зазоре между вертикальным цилиндрическим корпусом 1 и внешней стенкой выхлопной трубы 5. Под действием центробежной силы крупные и средние частицы и капли дисперсных фракций отбрасываются к стенке вертикального цилиндрического корпуса 1 и опускаются вниз в коническое днище 2 к патрубку 6 для отвода уловленной пыли.

Очищенный таким образом воздух или дымовой газ с частицами или каплями тонкодисперсной фракции поднимаются вверх между стенкой трубчатого осадительного электрода 8 и коронирующего электрода 10. Электроны и ионы газового потока, образующиеся в коронном разряде, сталкиваются с частицами и капельками тонкодисперсной фракции, заряжают их и заставляют под действием электрического поля оседать на трубчатом осадительном электроде 8.

После накопления уловленных частиц и капель тонкодисперсной фракции на трубчатом осадительном электроде 8 и крупных и средних частиц и капель дисперсных фракций в коническом днище 2 подачу очищаемого воздуха или дымового газа во входной патрубок 4 прекращают, открывают крышку патрубка 6, для отвода уловленной пыли, и удаляют частицы крупных и средних фракций, уловленных в цилиндрическом корпусе 1 и его конической части 2 в отдельную емкость.

Затем включают механизм встряхивания, который передает колебания по штанге 9 на трубчатый осадительный электрод 8. Под действием этих колебаний уловленные частицы и капли тонкодисперсной фракции сбрасываются со стенки трубчатого осадительного электрода 8 в коническое днище 2 к патрубку для отвода уловленной пыли 6 и все уловленные частицы и капли тонкодисперсной фракции удаляют из конического днища 2 в другую емкость.

Таким образом, предлагаемая конструкция циклона позволяет увеличить общую степень очистки за счет улавливания частиц и капель тонкодисперсной фракции и, кроме того, собирать отдельно уловленные частицы крупных и средних фракций в одну емкость, а уловленные частицы тонкодисперсных фракций в другую емкость.