устройство для очистки газов типа трубы вентури

Формула изобретения

Устройство для очистки газов типа трубы Вентури, включающее конфузор, горловину, диффузор, регулирующую вставку, соединенную через шток с приводом, систему орошения, фиксатор, установленный в диффузоре, причем регулирующая вставка выполнена из коаксиально установленных на расстоянии друг от друга элементов, при этом наружный элемент жестко закреплен на штоке с помощью спиц, а внутренний установлен на штоке с возможностью продольного перемещения и имеет упоры, расположенные между спицами наружного элемента, отличающееся тем, что система орошения выполнена в виде коллектора с акустическими форсунками, при этом каждая из форсунок содержит корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе и отверстию резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин 30÷60°, а в кольцевом зазоре, между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике очистки газов от пыли и химических вредностей и может найти применение, например, на предприятиях черной металлургии.

Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому результату является устройство для очистки газов типа трубы Вентури по авторскому свидетельству СССР №942287, кл В01D 47/10, 1979 г., содержащее конфузор, горловину. диффузор, регулирующую вставку, соединенною через шток с приводом, систему орошения, фиксатор, установленный в диффузоре, причем регулирующая вставка выполнена из коаксиально установленных на расстоянии друг от друга элементов, при этом наружный элемент жестко закреплен на штоке с помощью спиц, а внутренний установлен на штоке с возможностью продольного перемещения и имеет упоры, расположенные между спицами наружного элемента (прототип).

Недостатком известного устройства является то, что при больших количествах очищаемых газов возрастают энергозатраты на систему регулирования за счет отсутствия устройств для тонкого распыливания жидкости.

Технический результат - снижение энергозатрат на очистку газов.

Это достигается тем, что в устройстве для очистки газов типа трубы Вентури, включающем конфузор, горловину, диффузор, регулирующую вставку, соединенную через шток с приводом, систему орошения, фиксатор, установленный в диффузоре, причем регулирующая вставка выполнена из коаксиально установленных на расстоянии друг от друга элементов, при этом наружный элемент жестко закреплен на штоке с помощью спиц, а внутренний установлен на штоке с возможностью продольного перемещения и имеет упоры, расположенные между спицами наружного элемента, система орошения выполнена в виде коллектора с акустическими форсунками, при этом каждая из форсунок содержит корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе к отверстию резонатора, а затем поступает по крайней мере в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30°÷60°, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу.

На фиг.1 изображен продольный разрез предложенного устройства; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 - схема акустической форсунки в устройстве орошения.

Устройство для очистки газов типа трубы Вентури включает конфузор 1, горловину 2, диффузор 3, рассекатель 4, через который подводится вода, регулирующую вставку 5, состоящую из наружного элемента 6 и внутреннего элемента 7, имеющего упоры 8. Элемент 6 при помощи спиц 9 жестко соединен со штоком 10, который перемещается приводом 11.

Наружный элемент 6 вставки установлен с зазором по отношению к внутреннему элементу 7 вставки. Элемент 7 установлен с зазором на штоке 10 и имеет возможность перемещаться. Упоры 8, установленные на элементе 7, расположены между спицами элемента 6. Высота упоров Н превышает или равна расстоянию от фиксатора 12, установленного в диффузоре 3, до нижнего положения наружного элемента вставки L, a L+b>H,

где b - высота наружного элемента вставки.

Акустическая форсунка содержит корпус 27, выполненный в виде стакана с днищем 28, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня 20 с клиновой щелью 21 и соплом 16. После чего по каналу 31, выполненному в боковой стенке стакана 30, установленного соосно корпусу 27, жидкость поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 30 и внешней поверхностью резонатора 20, причем канал 31 расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана 30 и выполнен в форме прямоугольной щели.

Воздух подается через штуцер 22, расположенный соосно корпусу 27 форсунки по трубке 18 с отверстием 23, отверстию 25, выполненному в клапане 24, соосно штуцеру 22 и отверстию 19 резонатора 20, а затем поступает по крайней мере в одну клиновую щель 21. Клиновая щель 21 расположена под углом по отношению к оси резонатора 20, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30°÷60°. Клапан 24 взаимодействует с седлом 26, выполненным за одно целое с резонатором 20 и опирающимся на упругую прокладку 29, расположенную между торцевыми поверхностями стакана 30 и седла 26. В кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана 30 и внешней поверхностью резонатора 20 размещено винтовое направляющее устройство 32, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу 31.

Для работы форсунки в оптимальном режиме предусмотрены следующие соотношения ее параметров:

отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до нижнего торца клапана 24 к расстоянию h от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 19 резонатора 20 с клиновой щелью 21, лежит в оптимальном интервале величин: h_z /h=6÷10;

отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до нижнего торца клапана 24 к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до оси канала 31 подвода жидкости, лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h ₁=1,5÷3;

отношение диаметра d ₂ сопла 16 к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора 20 лежит в оптимальном интервале величин: d₂/d₁=1,3÷1,7;

отношение диаметра d внутреннего отверстия 19 резонатора 20 к расстоянию h от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 19 резонатора 20 с клиновой щелью 21 лежит в оптимальном интервале величин: d/h=0,3÷0,7.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Загрязненные газы, поступающие в трубу Вентури, рассекателем 4 распределяются по кольцевой щели между цилиндрическим корпусом 13 и рассекателем 4, куда также поступает орошающая жидкость через коллектор 14 и акустические форсунки 15 (фиг.3). При максимальном количестве очищаемых газов регулирующая вставка 5 находится в верхнем положении. При этом элемент 7 опирается на спицы 9, прижимаясь к ним за счет давления очищаемого газа и веса. До среднего положения взаимное расположение внутреннего элемента 7 и наружного элемента 6 остается неизменным. Затем при уменьшении количества очищаемых газов наружный элемент 6 перемещается вниз, а внутренний 7 фиксируется на упорах 8, тем самым передавая на них нагрузку от давления газа.

Величина перепада давления на трубе Вентури растет при уменьшении расхода, т.е. при движении регулирующей вставки вниз. Поэтому при наиболее значительном перепаде давления на трубе Вентури, когда наружный элемент 6 вставки 5 находится в нижнем положении, а внутренний элемент 7 зафиксирован, будет уменьшена нагрузка на привод 11.

Основное количество очищаемого газа при максимальном раскрытии проходит через щель между наружным элементом 6 и конфузором 1. Некоторое количество, примерно 15% от максимального, проходит через зазор между наружным элементом 7, причем и то, и другое количество газов очищается за счет подачи воды через рассекатель 4.

При опускании регулирующей вставки в нижнее положение очищенный газ проходит в щель между наружной и внутренней частями. Газ, проходящий через зазор, создает аэродинамическую защиту от износа потоком газа штока 10. Подобный износ наблюдается на трубах Вентури аналогичной конструкции.

Таким образом, преимущества предлагаемого устройства заключаются в снижении энергозатрат на очистку газов и повышении износостойкости внутренних узлов.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.

Распыливающий агент, например воздух, подается по отверстию 23 трубки 18, затем отверстию 25, выполненному в клапане 24, и отверстию 19 резонатора 20, после чего поступает по крайней мере в одну клиновую щель 21.

Жидкость поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью корпуса 30 и внешней поверхностью стакана 30. После чего по каналу 31, выполненному в боковой стенке стакана 30, установленного соосно корпусу, жидкость поступает в кольцевой зазор 17 между внутренней поверхностью 27 стакана и внешней поверхностью резонатора, а затем поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора 20 и внутренней поверхностью сопла.

В результате прохождения резонатора 20 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в кольцевой зазор, при этом, ударяясь, он создает звуковые колебания, воздействующие на струю жидкости. Указанная форсунка обеспечивает хорошее качество распыления при малых расходах воздуха. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления воздуха примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм.