Циклон

(59 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВГ,гд)3" СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСК ОН, вхо чным устан ающ ектив тель ально ьной льно й ос(54) (57) ЦИКЛтангенциальнымным и разгрузозакручиватель,патрубке, отличповышения эффтовой закручиваким с горизонт0,99 горизонталка, и с вертика0,9 вертикально Тиманьков, В. В. Кули- в, Л. А. ЕфиВ. Паученко Г. М Котов,Кука рц Е.(56) 1. Патент США Ю418, 1939.2. Авторское свидетел919750, кл. В 04 Стотип). содержащий корпус с дным, осевым выходпатрубками, винтовой овленный во входном ийся тем, что, с целью ности сепарации, винвыполнен эллиптичесй осью равной 0,98 -оси входного патрубй осью, равной 0,85 - и входного патрубка.Изобретение относится к устройствам для отделения твердых и жидких включений от газов и может быть использовано в нефтехимической, химической и других областях промышленности.Известен циклон для отделения твердых и жидких включений от газа, содержащий корпус, верхний патрубок для вывода очищенного газа, нижний патрубок для вывода отделенных твердых и жидких включений и боковой цилиндрический или эллиптический патрубок для ввода газа, содержащего включения. Боковой патрубок выполнен таким образом, что он обеспечивает тангенциальный ввод газа относительно внутренней поверхности циклона 11 .Недостатком данного циклона является сравнительно низкая степень очистки поступающего в него газа (70 - 95 О/о в зависимости от свойств включений в газе) .Известен также циклон-центробежный сепаратор для отделения включений от газа, содержащий корпус, верхний патрубок для вывода очищенного газа, нижний патрубок для вывода отделенной жидкости в боковой (цилиндрический или эллиптический) патрубдк для ввода газа с включениями с размещенным в нем завихрителем потока (цили ндрическим винтовым направляющим аппаратом), ппичем патрубок для ввода газа с включениями выполнен с продольно направленным вниз щелевым отверстием 2.Однако известный циклон нельзя использовать для очистки газов, содержащих крупные твердые включения, так как при уменьшении ширины продольной щели она забивается твердыми включениями, что приводит к увеличению вторичного уноса и снижению эффективности отделения, а при увеличении ширины щели наблюдается проскок твердых включений, что также приводит к ухудшению отделения.Кроме того, циклон не пригоден, напри. мер, для очистки газов, поступающих после дегазации бутадиеновых и изопреновых каучуков, содержащих твердую крошку каучука с размерами 0,1 - 1 О мм.Цель изобретения - повышение эффективности сепарации.Поставленная цель достигается тем, что в циклоне, содержащем корпус с тангенциальным входным, осевыми выходным и разгрузочным патрубками, винтовой закручиватель, установленный во входном патрубке, винтовой закручиватель выполнен эллиптическим с горизонтальной осью, равной 0,98 - 0,99 горизонтальной оси входного патрубка, и с вертикальной осью, равной 0,85 - 0,9 вертикальной оси входного патрубка.На фиг, 1 изображен сепаратор, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А - А на фнг. 1; на фиг. 3 - сечение Б -50 55 Из табл. 1 видно, что только при выполнении закручивателя в поперечном сечении эллиптическим обеспечивается эффективное отделение включений от газов после дегазации полимеризата изопренового каучука,При увеличении отношения величины горизонтальнои оси закручивателя к горизонтальной оси патрубка (более 0,99) качество отделения остается высоким, но трудно осуществлять монтаж винтового направляющего аппарата в патрубке изза малого зазора. Б на фиг. 2 (в случае выполнения входного патрубка круглым); на фиг. 4 - то же, в случае выполнения входного патрубка эллиптическим; на фиг. 5 - эпюры окружных скоростей газа в поперечном сечении входного патрубка.Циклон состоит из корпуса 1, входногопатрубка 2 для ввода газа с включениями, разгрузочного патрубка 3 для вывода отделенных включений, выходного патрубка 4 10 для вывода очищенного газа, винтовогозакручивателя 5. Последний 5 монтируется в патрубке 2 циклона с помощью приваренных к трубе 6 с восьми стержней 7, установленных под 90 друг к другу, с внутренней резьбой, в которую ввинчены распорные болты 8. На концах распорных болтов установлены с возможностью самоцент ровки упоры 9 с рисками. После установки винтового закручивателя в патрубок гаечным ключом производится поворот болтов 20 8 таким образом, чтобы обеспечить центровку направляющего аппарата, равенство верхнего и нижнего зазоров и надежную фиксацию закручивателя в патрубке.Циклон работает следующим образом.25Газ с включениями. полученными, например, при отделении крошки полиизопренового каучука (с размерами частиц 0,1 - 10 мм) от газообразного растворителя с парами воды, подается в патрубок 2, где закручивается и разделяется на очищенный газ, движущийся в винтовых каналах закручивателя, и включения, которые движутся в верхнем и нижнем зазорах между закручивателем и стенками патрубка. Предварительно разделенные во входном патрубке газ и включения выводятся из него по касательной к внутренней поверхности циклона, где за счет центробежных сил происходит дополнительная очистка газа от включений. Очищенный газ выходит через патрубок 4, а отделенные жидкие или твердые включения выводятся через патрубок 3,В табл. 1 приведены данные по обоснованию выбора соотношений осей винтового закручивателя и входного патрубка на примере отделения включений (крошки каучука 5 О/о) от газов (паров растворителя) и воды после стадии дегазации полимериэата изопренового каучука.074608 Таблица 1 Эллитичностьпатрубка отношениЕ величины вертикальной осиЪ к величинегоризонтальной оси патрубка(а) Размергоризонтальнойоси азакручивателядоли отгоризонтальнойоои патрубка Размервертикальнойоси Ьзакручивателя,долиот вертикальной осипатрубка Величина уноса вместе с газом крошки каучука из циклона,мас.Ъ Циклон Предлагае- мый 0,87 0,98 0,1 0,990,995 0,87 0,87 О,1 О,1 0,2 0,87 0,97 0,98 0,85 0,1 0,90 0,1 г:1 0,98 0,83 0,2 0,98 0,92 о,з 0,98 0,87 0,1 0,98 1:О,7 Известный 2) 04 Известный 0,6-1 10,7 э1 горизонтальной оси закручивателяк горизонтальной оси патрубка (менее 0,98) ухудшается качество отделения.При увеличении отношения величины горизонтальной оси патрубка (более А 0,99) качество отделения остается высоким, но трудно осуществлять монтаж винтового направляющего аппарата в патрубке из-за малого зазора,При уменьшении отношения величины вертикальной оси закручивателя к вертикальной оси патрубка (менее 0,85) ухудшается качество отделения, а при увеличении этого отношения (более 0,9) происходит забивка просвета между витками закручивателя и стенкой патрубка и резко ухудшается отделение в результате вторичного уноса. При изменении эллиптичности выходного патрубка эффективность отделения не изменяется и остается высокой. Благодаря эллиптической форме закручивателя, в нем происходит резкие изменения направления движения газа с включениями сопровождающиеся ударами о внутреннюю поверхность патрубка, что способствует лучшему отделению включений от газа.В области наибольших зазоров газ содной стороны за счет сил вязкостного трения увлекается во вращение (течение Куэтта), с другой стороны поскольку горизонтальные зазоры отсутствуют (забиты крошкой) возникает возвратное течение, подчиняющееся закону Пуазейля.При этом окружная (спиральная) ско рость в наибольшем зазоре составляет около 10% величины осевой скорости газа в этом зазоре.В табл. 2 приведены значения скоростей газа в винтовом канале и наибольшем зазоре (размер наибольшей оси патрубка 400 мм, наименьшей 300 мм).Как видно из табл. 2, получено хорошеесовпадение экспериментальных и расчетных значений скоростей. Таким образом, установлено, что газ в наибольших зазорах совершает в основном (90% ) осевое движение, закрутка его незначительна (10%), что обеспечивает эффективное удаление из аппарата отсепарированных твердых включений (крошки каучука) без забивки аппарата и вторичного уноса.,5 8 А Измеренное с помощью трубки ПитоПрандтля ие иной ейнамЪ/ / Составит ко Техред И Тираж 55 ВНИИПИ Государстве по делам изобрет 113035, Москва, Ж - 35 Филиал ППП Патент, г.ль Л.ТВерес1 то ейи Редактор С. СаенЗаказ 187/1 О нного енийРау Ужго Корректор И.Подписноеомитета СССРоткрытийкая наб д, 4/5д, ул. Проектная, 4