ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА

ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА


RU (11) 2181616 (13) C1

(51) 7 B01D45/08, B01D46/24 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2001107748/12 
(22) Дата подачи заявки: 2001.03.22 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.03.22 
(45) Опубликовано: 2002.04.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2090244 С1, 20.09.1997. RU 2050945 С1, 27.12.1995. RU 2054304 С1, 20.02.1996. GB 1432050 А, 14.04.1976. FR 1544372 А, 31.10.1968. 
(71) Заявитель(и): Курский государственный технический университет 
(72) Автор(ы): Кобелев Н.С. 
(73) Патентообладатель(и): Курский государственный технический университет 
Адрес для переписки: 305040, г.Курск, ул. 50 лет Октября, 94, КГТУ, ОИС 

(54) ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА 

Изобретение предназначено для очистки сжатого воздуха, особенно от туманов, в различных отраслях народного хозяйства, преимущественно на крупных компрессорных станциях со значительным суточным расходом сжатого воздуха. Фильтр для очистки воздуха содержит корпус с коническим днищем, выполненным с отверстием в нижней части, штуцер вывода очищенного воздуха, обтянутый проволочной сеткой и имеющий коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности, штуцеры ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие со стороны входа металлические сетки, конденсатоотводчик, расположенный в отверстии днища, и отражательную перегородку, подпружиненную со стороны штуцера вывода очищенного воздуха установленными на направляющих стержнях пружинами. Корпус суживающихся сопел выполнен из биметалла и снабжен кольцевой канавкой, размещенной на внутренней поверхности суживающихся сопел со стороны металлических сеток и соединенной с криволинейными канавками, а криволинейные канавки имеют профиль в виде ласточкина хвоста. Изобретение обеспечивает снижение энергозатрат на производство сжатого воздуха путем повышения эффективности резонансного наддува в условиях эксплуатации компрессорных установок, находящихся в промышленных зонах с наличием значительного количества твердых и каплеобразных частиц во всасываемом атмосферном воздухе, что достигается обеспечением его нормированных параметров по степени загрязнения перед поступлением в резонатор. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к очистке сжатого воздуха, особенно от туманов, в различных отраслях народного хозяйства, преимущественно на крупных компрессорных станциях со значительным суточным расходом сжатого воздуха.

Известен фильтр для очистки воздуха (см. а.с. 1546109 Мкл. В 01 D 46/24, 1990. Бюл. 8), содержащий корпус с коническим днищем, выполненный с отверстием в нижней части и снабженный рубашкой со штуцерами ввода и вывода сжатого воздуха, штуцер вывода очищенного воздуха с форсунками для обдува фильтрующего элемента, обтянутого проволочной сеткой и имеющего коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности, штуцера ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие со стороны входа металлические сетки, конденсатоотводчик, расположенный в отверстии днища, и отражательную перегородку.

Недостатком является невысокая эффективность из-за невозможности использования газодинамического наддува всасываемого через воздушный фильтр компрессора атмосферного воздуха.

Известен фильтр для очистки воздуха (см. патент 2090244 МПК, В 01 D 45/08,46/24, 1997), содержащий корпус с коническим днищем, выполненный с отверстием в нижней части, штуцер вывода очищаемого воздуха, обтянутый проволочной сеткой и имеющий коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности, штуцера ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие со стороны входа металлические сетки, конденсатоотводчик, расположенный в отверстии днища, и отражательную перегородку, подпружиненную со стороны штуцера вывода очищаемого воздуха, установленными на направляющих стержнях пружинами.

Недостатком является снижение эффективности использования газодинамического наддува в условиях интенсивного загрязнения всасываемого атмосферного воздуха твердыми и каплеобразными загрязнениями (особенно при нахождении компрессорной установки вблизи интенсивных источников пыли, например в горнодобывающей промышленности, строительной при наличии в атмосферном воздухе выбросов песка и цемента, металлургической и других отраслях народного хозяйства), когда суммарная, изменяющаяся в условиях эксплуатации энергия ударяющихся твердых и каплеобразных частиц об отражательную перегородку нарушает энергетический баланс поддержания резонансного состояния резонатора, определяемого воздействием всасываемого атмосферного воздуха заданной плотности с нормированным количеством загрязнений.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение энергозатрат на производство сжатого воздуха путем повышения эффективности резонансного наддува в условиях эксплуатации компрессорных установок, находящихся в промышленных зонах с наличием значительного количества твердых и каплеобразных частиц во всасываемом атмосферном воздухе, что достигается обеспечением его нормированных параметров по степени загрязнения перед поступлением в резонатор.

Технический результат достигается тем, что фильтр для очистки воздуха содержит корпус с коническим днищем, выполненным с отверстием в нижней части, штуцер вывода очищенного воздуха, обтянутый проволочной сеткой и имеющий коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности, штуцера ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие со стороны входа металлические сетки, конденсатоотводчик, расположенный в отверстии днища, и отражательную перегородку, подпружиненную со стороны штуцера вывода очищенного воздуха установленными на направляющих стержнях пружинами. При этом корпус суживающихся сопел выполнен из биметалла и снабжен кольцевой канавкой, размещенной на внутренней поверхности суживающихся сопел со стороны металлических сеток и соединенной с криволинейными канавками, а криволинейные канавки имеют профиль в виде ласточкина хвоста.

Преимущество предлагаемою изобретения заключается в том, что оно позволяет снижать энергоемкость производства сжатого воздуха за счет увеличения массовой пропускной способности воздушного фильтра путем использования эффекта резонанса (газодинамического наддува) в тяжелых погодно-климатических условиях, а также при значительных технологических выбросах твердых и каплеобразных частиц в атмосферный всасываемый воздух, например горнодобывающими, горно-перерабатывающими и строительными предприятиями, вблизи которых расположены компрессорные станции. Роль резонатора в предлагаемом изобретении выполняет полость, образованная корпусом воздушного фильтра и определенным расстоянием между выходным сечением штуцера ввода очищаемого воздуха в виде суживающегося сопела и отражательной перегородкой.

На фиг.1 изображена принципиальная схема фильтра для очистки воздуха; на фиг.2 - профиль винтообразной канавки в виде ласточкина хвоста.

Фильтр для очистки воздуха состоит из корпуса 1 с коническим днищем 2, выполненным с отверстием в нижней части, штуцера вывода очищаемого воздуха 3, обтянутого проволочной сеткой 4 и имеющего коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности, штуцеров ввода очищаемого воздуха 5 в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками 6 на внутренней поверхности и имеющих со стороны входа атмосферного воздуха металлические сетки 7, расположенного в отверстии днища корпуса 1 конденсатоотводчика 8, отражательной перегородки 9, свободно установленной на направляющих стержнях 10 и фиксируемой пружинами 11, и образует полость 12, заключенную между выходным сечением суживающегося сопела 5 и отражательной перегородкой 9, при этом на внутренней поверхности и суживающихся сопел 5 выполнена кольцевая канавка 13 с устройством для удаления загрязнений 14, расположенная за металлическими сетками 7 и соединенная с криволинейными канавками 6.

Фильтр работает следующим образом.

Атмосферный воздух определенной плотности, характеризуемой наряду с давлением атмосферного воздуха и его температурой загрязнениями в виде твердых частиц пыли и капельной влаги при положительных температурах окружающей среды или влагой в твердом и жидком состоянии при отрицательных температурах, поступает как многокомпонентная смесь в суживающееся сопело 5 корпуса 1. Частицы загрязнений, проходящие через металлические сетки 7, в результате уменьшения проходного сечения суживающегося сопела 5 и возрастания скорости всасываемого потока, оттесняются к стенке и попадают в полости криволинейных канавок 6, где, сталкиваясь с другими частицами, укрупняются и становятся "ядрами" конденсации водяного пара. Закручивание в криволинейных канавках более плотного потока пограничного слоя приводит к вращательному движению всего потока всасываемого воздуха перед выходным отверстием суживающегося дозвукового сопела 5, что приводит к более интенсивной коагуляции легких мелких частиц и в конечном итоге улучшает работу фильтра. Это вызывает дополнительную коагуляцию мельчайших частиц влаги, которая с твердыми частицами пыли, а при отрицательных температурах и с твердой фазой жидкости поступает в полость 12 и, ударяясь об отражательную перегородку 9, падает на коническое днище 2, где скапливается конденсат. В результате этого осуществляется смачивание упавших частиц, тем самым предотвращается их унос к проволочной сетке 4.

Полость 12 представляет собой объем, заключенный между выходным сечением суживающегося сопела 5 и отражательной перегородкой 9, при этом размеры выбраны так, что он соответствует объему резонатора. В связи с тем, что плотность воздуха, поступающего в полость 12, изменяется в зависимости от погодно-климатических и технологических условий эксплуатации компрессорной станции, резонатор должен иметь переменный объем. За начальное положение объема резонатора принимаются размеры полости 12 воздушного фильтра компрессора, образованной выходным сечением суживающегося сопела 5 и отражательной перегородки 9, которая фиксируется пружинами 11 в свободном (разжатом) состоянии на направляющих стержнях 10. В этом случае воздействие, оказываемое атмосферным всасываемым воздухом, определяется наименьшей плотностью, соответствующей максимальной температуре окружающей среды (известно, что чем выше температура воздуха, тем ниже его плотность) и минимальному количеству загрязнений, поступающих в воздушный фильтр компрессора. Все это определяется экспериментальным путем, согласно условиям эксплуатации компрессорной станции.

По мере снижения температуры атмосферного воздуха или увеличении количества загрязнений в нем плотность всасываемого воздуха увеличивается, в результате энергия удара потока смеси (атмосферного воздуха и загрязнений в нем) об отражательную перегородку 9 увеличивается и последняя перемещается по направляющим стержням 10, сжимая пружину 11. При перемещении отражательной перегородки 9 объем воздушного столба в полости 12 увеличивается, сохраняя постоянство резонатора при изменяющихся погодно-климатических и технологических загрязнениях в нормированных пределах. В случае последующего уменьшения плотности потока всасываемого воздуха (увеличилась температура атмосферного воздуха или уменьшилось количество загрязнений в нем) отражательная перегородка 9 под действием разжимающего усилия пружины 11 перемещается в сторону выходного сечения суживающегося сопела 5, что уменьшает объем воздушного столба в полости 12. В результате наблюдается пульсирующее перемещение отражательной перегородки 9 на направляющих стержнях 10 под действием пружины 11, что обеспечивает постоянство объема резонатора и соответственно оптимальное воздействие резонансного наддува на величину наполнения цилиндра компрессора.

Интенсивное же поступление твердых и каплеобразных частиц (особенно при наличии пылевых бурь или технологических выбросов твердых и каплеобразных частиц) в полости криволинейных канавок приводит по мере их укрупнения к выпадению в движущийся по центру суживающихся сопел 5 поток всасываемого атмосферного воздуха. В результате наблюдается непредвиденное условиями поддержания резонанса дополнительное возрастание ударной энергии частиц, выпавших из полостей криволинейных канавок 6 на отражательную перегородку 9. Это приводит к выходу из режима резонансного поступления всасываемого атмосферного воздуха в воздушный фильтр компрессора и как следствие возрастанию энергоемкости производства сжатого воздуха.

Выполнение же криволинейных канавок 6 с полостью в виде ласточкина хвоста практически устраняет вероятность выпадения твердых и сконденсировавшихся каплеобразных частиц и они перемещаются к кольцевой канавке 13, откуда по мере накапливания удаляются вручную или автоматически через устройство удаления 14. В этом случае в движущемся по суживающимся сопелам 5 потоке всасываемого атмосферного воздуха находится то нормированное количество загрязнений, в допустимых пределах которого настроен резонатор, включающий полость 12 и подпружиненную отражательную перегородку 9. В результате осуществляется эффективная работа фильтра со снижением энергоемкости производства сжатого воздуха.

Температура периферийных "горячих" слоев закрученного движущегося потока всасываемого атмосферного воздуха внутри сопел 5 превышает температуру воздуха окружающей компрессорную установку среды. Поэтому корпус сопел 5, выполненный из биметалла, постоянно в процессе производства сжатого воздуха находится под воздействием температурного напора, приводящего к возникновению в биметаллической конструкции корпусов сопел 5 продольных колебаний термовибраций (см., например, Дмитриев А.И и др.. Биметаллы. Пермь. 1991 - 415 с. ).

В результате наблюдается разрушение образующихся "пробок" (сталкивающиеся твердые и каплеобразные частицы иногда сливаются в частицы, соизмеримые с размерами полости винтообразных канавок, что может привести к закупориванию элемента полости, т. e. образованию "пробки") в полостях с профилем в виде ласточкина хвоста винтообразных канавок и осуществляется бесперебойное поступление отделяемых от движущегося всасываемого атмосферного воздуха загрязнений в кольцевую канавку 13, находящуюся у металлической сетки 7 сопел 5. Под совместным действием гравитационных сил и термовибрации корпуса сопел 5 загрязнения поступают в устройство для удаления загрязнений 14, из которого удаляются вручную или автоматически.

Оригинальность предлагаемого технического решения состоит в том, что оно обеспечивает снижение энергоемкости производства сжатого воздуха при использовании резонансного наддува при наличии изменяющихся (в зависимости как от технологических, так и погодно-климатических условий эксплуатации компрессорных установок) количество твердых и каплеобразных частиц во всасываемом атмосферном воздухе. Конструктивное выполнение криволинейных канавок с профилем в виде ласточкина хвоста на внутренней поверхности суживающихся сопел гарантирует практически без выпадения в движущийся поток накопление твердых и каплеобразных частиц, а продольные колебания термовибраций биметаллического корпуса сопел приводят к беспрепятственному перемещению накапливаемых частиц в кольцевую канавку с последующим сбросом через устройство для удаления. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Фильтр для очистки воздуха, содержащий корпус с коническим днищем, выполненным с отверстием в нижней части, штуцер вывода очищенного воздуха, обтянутый проволочной сеткой и имеющий коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности, штуцера ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие со стороны входа металлические сетки, конденсатоотводчик, расположенный в отверстии днища, и отражательную перегородку, подпружиненную со стороны штуцера вывода очищенного воздуха установленными на направляющих стержнях пружинами, отличающийся тем, что корпус дозвуковых сопел выполнен из биметалла и снабжен кольцевой канавкой, размещенной на внутренней поверхности со стороны металлических сеток и соединенной с криволинейными канавками, а криволинейные канавки имеют профиль в виде ласточкина хвоста.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru