Центробежный аппарат

ИК ИЗОБРЕТЕН. ОП ТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(76) Скачков Виктор Сергеевич(57) Использование: тепломасообменные процессыдля системы газ-жидкость, в частности в ротационных туманопылеуловитепях с взаимным диспергированием газа и жидкости, например для очисткиотработавшего газа двигателя внутреннего сгорания на транспортных средствах а также в химической и пищевой промышленностях Сущность изобретенияв центробежном аппарате, включающемкорпус 1, привод 3, крышку 4, насадок 5, патрубок 9(19) ЮУ (1) (51) 5 В 01 0 47 8 ввода-вывода жидкости, коллекторы ввода 10 и вывода 11 газа коллектор ввода 10 газа размещен в насадке 5, выполненном в виде раструба, в широкой цилиндрической части которого установлен вентилятор 18, закрепленный на конце вала 12. На конических и цилиндрических стенках раструба, образующих канал рециркуляции, выполнены сквозные отверстия 19, оси которых пересекают зону. вращения лопастей вентилятора 18. Канал 8 рециркуляции жидкости соединен с патрубком 9 ввода-вывода жидкости и снабжен вентилем 20, Отверстие 21 канала связано с зазором 22 между насадком 5 и втулкой 16, снабженной винтовой канавкой 23. 4 ил.5Изобретение относится к аппаратурному оформлению тепломассообменногопроцесса для системы газ-жидкость, в частности к ротационным туманопылеуловителям с взаимным дисперированием газа ижидкости, и может быть использовано, например, для очистки отработавшего газадвигателя внутреннего сгорания.на транспортных средствах, а также в химической ипищевой промышленности, 10Известен циклон для центробежнойочистки запыленных газов, вкл 1 очающийкорпус с патрубками и каналами ввода ивывода газа и жидкости,Контактирование сред происходит наповерхности пленки жидкости, стекающейпг конусной обечэйке вниз под собственнцм весом,Недостатком циклона является малаяповерхность .контакта сред и необходимость использования вспомогательного нагнетательного устройства для ввода сред вциклон.Известен центробежный аппарат длятепломассообменных процессов, содержащий корпус, ротор на приводном валу, размещенный внутри корпуса, выполненный срадиальными ребрами, крышку с отверстием, коллекторы ввода и вывода газа, каналрециркуллции с отверстиями, При вращении ротора подаваемая в него жидкость последовательно протекает через все секциии выводится наружу аппарата, Исходныйгаз вводится в ротор в противотоке с жидкостью и проходя по всем его секциям вцводится через канал вывода газа наружуаппарата Гепломэссообмен сред происходит как нэ кольцевой поверхности жидкости, так и на поверхности струйрециркулирующей жидкости, 40Недостатком аппарата является малаяповерхность контакта сред, необходимостьиспользования вспомогательного нагнетательного устройства для ввода газа и негерметичность ротора, 45Целью изобретения является повышение эффективности тепломассообмена, путем увеличения поверхности контакта средэа счет дополнительного механическогодиспергирования жидкости на отдельные 50капли, создания разряжения в канале вводагаза и герметизации ротора,Поставленная цель достигается в центробежном аппарате, содержащем корпус,размещенный внутри него ротор на приводном валу, выполненный с радиальными ребрами, крышку с отверстием, коллекторыввода и вывода газа, канал рециркуляции сотверстиями, л снабженный патрубком ввода-вывода жидкости с вентилем, трубчатым насадком, выполненным с раструбом, снабженным напорнцм устройством и размещенным снаружи, заглубленного через втулку в полость ротора коллектора ввода газа, и вентилятором, закрепленнцм на конце вала и установленным внутри широкой цилиндрической части раструба. Втулка ротора снабжена винтовой канавкой и размещена с заэороми к насадку, канал рециркуляции сообщен с патрубками ввода- вывода жидкости, расположен между насадкам и коллектором ввода газа и через одно из его отверстий сообщен с зазором между насадком и втулкой в зоне винтовой канавки, а остальные отверстия канала выполнены сквозными в конической и цилиндрической стенках раструба, и ориентированы в зону вращения лопастей вентилятора,На фиг, 1 изображен центробежный аппарат, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг, 4 - сечение В-В на фиг. 1.Центробежный аппарат содержит корпус 1 с подшипниковой опорой 2, приводом 3, крышкой 4, насадкам 5, напорным устройством в форме отборной трубки 6 с входным отверстием 7, каналом 8 рециркуляции жидкости, патрубком 9 ввода - вывода жидкости, коллекторы ввода 10 и вывода 11 газа. В опоре 2 закреплен вэл 12 с ротором 13, крышкой 14, отверстием 15, втулкой 16, радиальными ребрами 17. Канал ввода 10 газа размещен в насадке 5, выполненном в виде раструба, в широкой цилиндрической части которого установлен вентилятор 18, закрепленный на конце вала 12. На конических и цилиндрических стенках раструба, образующих канал 8 рециркуляции жидкости, выполнены сквозные отверстия 19, оси которых пересекают зону вращения лопастей вентилятора 18. Канал 8 рециркуляции жидкости соединен с патрубком 9 вводэ-вывода жидкости и снабжен вентилем 20, Отверстие 21 канала 8 связано с зазором 22 между насадкам 5 и втулкой 16, снабженной винтовой канавкой 23, В канале 8 выполнено отверстие 24, которое вместе с отверстиями 19 предназначено для диспергирования рециркулирующей жидкости в газе. Вращение от привода 3 к валу 12 передается с помощью шкивов 25 и 26 и ремня 27, Вкрышке 4 имеется отверстие 28 для удобства сборки-разборки аппарата.Центробежньй аппарат работает следующим образом. Через пэтрубок 9 при открытом вентиле 20 по каналу 8 внутрь ротора 13 заливают определенную порцию жидкости до тех пор, пока она не начнет выливаться из зазора 22, чо контролирует Ж 04312ся визуально через отверстие 28, При этом жидкость в роторе 13 принимает форму цилиндрического сегмента (при горизонтальной оси вращения ротора) с поверхностью, отстоящей от оси вращения ротора на расстоянии В 1, равном радиусу зазора 22. После закрытия вентиля 20 включают привод 3 и вал 12 с ротором 13 и вентиляторам 18 приводится во вращение. Под действием 10 центробежной силы жидкость в роторе 13 между ребрами 17 принимает форму цилиндрического слоя с внутренним радиусом В 2, меньшим радиуса, на котором расположено входное отверстие 7 отборной трубки б, Врезультате этого жидкость под давлением 15 поступает в канал 8 рециркуляции, выливается струями из отверстий 19, 21 и 24, после чего транспортируется вновь к отверстию 7 и таким образом.рециркулирует. При этом,руясь на мелкие капли и увеличивая таким образом поверхность контакта с газом, Через отверстие 21 жидкость поступает в зазор 22 и заполняя винтообразную канавку 25 23 транспортируется внутрь ротора 13, изолируя таким образом его внутренний обьем от окружающей среды.Вращающийся в коллекторе 10 ьентилятор 18 создает в нем разряжение, в результате чего исходный газ засасывается по 30 этому каналу внутрь ротора 13 и под напором транспортируется в пространство между насадкам 5 и цилиндрическим слоем жидкости к коллектору 11 вывода газа и по нему наружу аппарата. В результате контактирования газа в роторе 13 с каплями и струями рециркулирующей жидкости происходит интенсивный тепломассообмен, В частности, туманопылеобразные примеси в газе в ре 40 зультате адгеэии на каплях диспергированной жидкости и под действием центробежной силы переходят в цилиндрический слой жидкости, накапливаясь таким образом в роторе 13, а очищенный от примесей газ выводится по коллектору 11.После выключения привода 3 и остановки ротора 13 засасывание газа в коллектор 10 и рециркуля ция жидкости в канале 8 и рекращаются. а жидкость в роторе 13 вновь принимает первоначальную форму цилиндрического сегмента. Таким образом аппарат постоянно готов к очередному запуску, не требующему проведения каких-либо дополнительных манипуляций, Степень за грязнения рециркулирующей жидкости можно проконтролировать во время работы аппарата путем отбора определенной ее порции при открытогл вентиле 20 через патрубок 9. Таким обо:.зогл имеется возмо)кструи жидкости из отверстий 19 направляются на лопасти вентилятора 18, диспергиность без разборки аппарата полностью заменить жидкость в роторе 13. Очистка ротора 13 от накопившегося слоя твердых частиц грязи производится вручную после снятия крышек 4 и 14.Радиусы 81 и Р 2 связаны следующим соотношением:- =1 -- агссоз --- 1 1 -где Я - внутренний радиус ротора.Анализ этой формулы показывает, что при увеличении Й 1/В от 0 до 1 величина Й 2/й монотонно увеличивается от 1/ Юм 0,7 до 1. Таким образом для данной конструкции при горизонтальной оси вращения ротора радиус, на катарам расположено входное отверстие 7 трубки б должен быть больше 0,7 В. Это обстоятельство позволяет увеличить диаметр лопастей вентилятора 18, разместив его в раструбе канала 10, увеличивая тем самым степень разряжения в этом канале,Б канале привода 3 могут использовать. ся непосредственно имеющиеся у двигателя внутреннего сгорания шкив коленчатого пала с реглнем, так как Ось коленчатого вала двигателя практичсски на всех транспортных средствах гаоизонтальна. В качестве жидкости в летнее время года используется вода, а в зимнее- та же жидкость, которая используется в системе охлаждения двигателя, коллектор ввода 9 газа подсоединяется к выпускной трубе после глушителя, входящего в комплект двигателя, а коллектор вывода 11 газа - например, к приемному патрубку воздуха воздушнога фильтра, также входящему в комплект двигателя, При таком подсоединении центробежного аппарата к двигателю внутреннего сгорания за счет создания разряжения в коллекторе ввода 9 газа обеспечивается более полная очистка цилиндров двигателя от продуктов сгорания топлива в период открытия выпускного клапана и лучшее последующее их наполнение горючей смесью, что позволяет получить от двигателя большую мощность, Таким образом центробежный аппарат полностью приспособлен к использованию в коглплокте с существующими двигателями внутреннего сгорания на транспортных средствах для Очистки Отрзботавших газов от примесей паров топлива и загряз ппощих атмосферу веществ.Использование данной конструкциицентробежного аппарата по сравне гпю спрототипом позволяет;увеличить эффективность тепломассо"передачи за счет увеличения поверхности контакта сред, путем дополнительного механического диспергирования жидкости на отдельные капли,исключить вспомогательное нагнетательное устоойство в канале ввода газа и обеспечить герметичность ротора,Формула изобретенияЦЕНТРОБЕЖНЫЙ АППАРАТ, содержащий корпус, размещенный в нем ротор на приводном валу, выполненный с радиальными ребрами, крышку с отверстием, коллекторы ввода и вывода газа, канал рециркуляции с отверстиями, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса теплообмена путем увеличения поверхности контакта сред, дополнительного механического диспергирования жидкости, создания разрежения в коллекторе ввода газа и герметизации ротора, он снабжен патрубком ввода-вывода жидкости с вентилем, трубчатым насадком, выполненным с раструбом, снабженным Кроме того к достоинствам предлагаемого аппарата можно отнести малое сопротивление потоку газа, низкие затратыэнергии на процесс очистки, компактность5 и низкую металлоемкость конструкции,(56) Авторское свидетельство СССРМ 1445806, кл. В 04 С 7/00, 1988,Авторское свидетельство СССРМ 1247063, кл. В 01 Ю 47/18. 1986.10 напорным устройством и размещенным снаружи, заглубленного через втулку в полость ротора коллектора ввода газа, и вен тилятором, закрепленным на конце вала иустановленным в широкой цилиндричеСкой части раструба, при этом втулка ротора снабжена винтовой канавкой и размещенас зазором к насадку, канал рециркуляции 20 сообщен с патрубками ввода-вывода жидкости, расположен между насадком и коллектором ввода газа и через одно из его отверстий сообщен с зазором между насадком и ВтулкОЙ В зоне винтОВОЙ канаВки, ,25 .а остальные отверстия канала выполненысквозными в конической и цилиндрич 4 ской стенках раструба и ориентированы в зону вращения лопастей вентилятора.