RU210012U1

RU210012U1 - Cyclone

Info

Publication number: RU210012U1
Application number: RU2021129844U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Антон Анатольевич Шурак; Николай Анатольевич Меренцов; Ольга Александровна Залипаева; Артем Сергеевич Митрохин; Павел Георгиевич Сопромадзе
Priority date: 2021-10-13
Filing date: 2021-10-13
Publication date: 2022-03-24

Abstract

Полезная модель относится к аппаратам для разделения газовых или паровых потоков от частиц и капель дисперсной фазы и может найти применение, например, в химической, металлургической, теплоэнергетической, строительной, биохимической, фармацевтической, машиностроительной отраслях промышленности. На верхнем торце цилиндрической части корпуса циклона установлен кольцевой карман, а на крышке закреплена кольцевая перегородка, на которой снизу осесимметрично закреплена сетчатая цилиндрическая обечайка, высота которой равна высоте цилиндрической части корпуса, а отношение диаметра сетчатой цилиндрической обечайки к диаметру цилиндрической части корпуса определяется выражениегде D0и Dk- соответственно диаметр сетчатой цилиндрической обечайки и цилиндрической части корпуса, м; а на балке равноудаленно от цилиндрической корпуса по окружности установлены цилиндрические пружины, соединенные с кольцевой перегородкой, при этом упругость витков каждой цилиндрической пружины, определяется соотношениемгде а - упругость витков цилиндрической пружины, Н/м; π - число Пи; с - скорость звука в очищаемом газе, м/с; L - длина выходного патрубка, м; N - число цилиндрических пружин; М - масса крышки с выходным патрубком кольцевой перегородкой и сетчатой цилиндрической обечайки, кг. Техническим результатом является повышение производительности циклона. 1 ил.The utility model relates to devices for separating gas or vapor flows from particles and drops of the dispersed phase and can be used, for example, in the chemical, metallurgical, thermal power, construction, biochemical, pharmaceutical, engineering industries. An annular pocket is installed on the upper end of the cylindrical part of the cyclone body, and an annular partition is fixed on the lid, on which a mesh cylindrical shell is axisymmetrically fixed from below, the height of which is equal to the height of the cylindrical part of the body, and the ratio of the diameter of the mesh cylindrical shell to the diameter of the cylindrical part of the body is determined by the expression where D0 and Dk - respectively, the diameter of the mesh cylindrical shell and the cylindrical part of the body, m; and on the beam, equidistant from the cylindrical body along the circumference, there are cylindrical springs connected to the annular partition, while the elasticity of the turns of each cylindrical spring is determined by the ratio where a is the elasticity of the coils of the cylindrical spring, N/m; π - Pi number; c is the speed of sound in the purified gas, m/s; L is the length of the outlet pipe, m; N is the number of cylindrical springs; M is the mass of the lid with an annular outlet pipe and a mesh cylindrical shell, kg. The technical result is to increase the productivity of the cyclone. 1 ill.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к аппаратам для разделения газовых или паровых потоков от частиц и капель дисперсной фазы (суспензий и туманов) в центробежном поле при неподвижном корпусе самого аппарата и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, теплоэнергетической, строительной, биохимической, фармацевтической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки вентиляционных выбросов и дымовых газов.The proposed technical solution relates to devices for separating gas or vapor flows from particles and drops of the dispersed phase (suspensions and mists) in a centrifugal field with a fixed body of the device itself and can be used in the chemical, petrochemical, metallurgical, thermal power, construction, biochemical, pharmaceutical, engineering and other industries, as well as in environmental processes for cleaning ventilation emissions and flue gases.

Известна конструкция промышленного циклона НИИОгаз ЦН-15, состоящего из цилиндрического корпуса и конического днища с патрубком для отвода шлама, патрубка для тангенциального ввода запыленного газа в цилиндрический корпус и патрубка для отвода очищенного газа из цилиндрического корпуса [Машины и аппараты химических производств. / под общей редакцией А.С. Тимонина.- Калуга: Издательство Н.Ф. Бочкаревой, 2008. - 872 с.: стр 423]Known for the design of the industrial cyclone NIIOgaz TsN-15, consisting of a cylindrical body and a conical bottom with a pipe for removing sludge, a pipe for tangential input of dusty gas into a cylindrical body and a pipe for removing purified gas from a cylindrical body [Machines and apparatus for chemical production. / under the general editorship of A.S. Timonina. - Kaluga: Publishing house N.F. Bochkareva, 2008. - 872 p.: p. 423]

Недостатком известной конструкции циклона является налипание слоя уловленных частиц и капель на стенку цилиндрического корпуса что требует остановки работы и затрат на времени на удаление этого слоя, особенно когда он обладает сильными адгезионными и когезионными свойствами. Это снижает время основной работы и в целом производительность.A disadvantage of the known design of the cyclone is the sticking of a layer of trapped particles and drops on the wall of the cylindrical body, which requires stopping work and time-consuming removal of this layer, especially when it has strong adhesive and cohesive properties. This reduces the time of the main work and overall productivity.

Известна конструкция циклона, состоящего из цилиндрического корпуса и тангенциально установленного к нему патрубка для подвода запыленного газа, конического днища с патрубком для отбора шлама, выходящего патрубка для отвода очищенного газа, установленного с возможностью вращения в крышке корпуса на подшипнике. Снизу к выходящему патрубку осесимметрично прикреплен цилиндр с перфорированной боковой поверхностью, а сверху равномерно по окружности внутренние лопасти. В зоне установки этих лопастей внутри цилиндрического барабан закреплен распылитель жидкости для ее подачи на лопасти с целью вращения цилиндрического барабана и прикрепленного к нему цилиндра с перфорированной боковой поверхностью [патент на изобретение №2180260РФ, МПК B01D 47/06, 2002].Known design of the cyclone, consisting of a cylindrical body and tangentially mounted to it a branch pipe for supplying dusty gas, a conical bottom with a branch pipe for collecting sludge, an outlet pipe for removing purified gas, mounted for rotation in the housing cover on a bearing. From below, a cylinder with a perforated side surface is axisymmetrically attached to the outgoing branch pipe, and from above, internal blades are uniformly along the circumference. In the installation area of these blades inside the cylindrical drum, a liquid sprayer is fixed to supply it to the blades in order to rotate the cylindrical drum and the cylinder attached to it with a perforated side surface [patent for invention No. 2180260RF, IPC B01D 47/06, 2002].

Недостатком известной конструкции является налипание улавливаемых частиц и капель на боковой стенке цилиндрического корпуса с образованием слоя осадка, который необходимо периодически удалять, останавливая основной цикл работы. Это уменьшает общую производительность, особенно когда образующийся слой осадка представляет собой структурированную высоковязкую неньютоновскую среду с высокими адгезионными и когезионными свойствами, требующими больших затрат времени на очистку боковой поверхности цилиндрического корпуса и подготовке циклона к новому рабочему циклу.The disadvantage of the known design is the sticking of trapped particles and drops on the side wall of the cylindrical body with the formation of a layer of sediment, which must be removed periodically, stopping the main cycle. This reduces the overall performance, especially when the resulting layer of sediment is a structured, highly viscous non-Newtonian medium with high adhesive and cohesive properties, requiring a lot of time to clean the side surface of the cylindrical body and prepare the cyclone for a new operating cycle.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемым объекту и принятому за прототип является устройство инерционного пылеуловителя, которое включает периферийный ввод запыленного газового потока в цилиндрическую часть корпуса циклона, осевой выходной патрубок, коническую часть корпуса, бункер, вибратор, блок управления, при этом корпус циклона вывешен на пружинах с помощью балки, соединенной с выходным патрубкам, а вибратор, сообщающий корпусным деталям циклона вибрацию заданной частоты, установлен на кольце, закрепленном на цилиндрической части корпуса циклона, при этом на выходном патрубке закреплен фильтрующий элемент, одновременно являющийся аэродинамическим глушителем шума [Патент РФ №2270059, В04С 11/00, 2006 г.].The closest technical solution in terms of the set of features to the claimed object and adopted as a prototype is an inertial dust collector device, which includes a peripheral input of dusty gas flow into the cylindrical part of the cyclone body, an axial outlet pipe, a conical part of the body, a hopper, a vibrator, a control unit, while the body the cyclone is hung on springs by means of a beam connected to the outlet pipes, and the vibrator, which informs the cyclone body parts of the vibration of a given frequency, is mounted on a ring fixed on the cylindrical part of the cyclone body, while a filter element is fixed on the outlet pipe, which at the same time is an aerodynamic noise silencer [ Patent of the Russian Federation No. 2270059, B04C 11/00, 2006].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся сложность удаления уловленных частиц со стенок цилиндрической части корпуса циклона, особенно если одновременно с частицами улавливаются капли жидкости, образующие с твердый дисперсной фазой липкую высококонцентрированную суспензию, образующую структуру и обладающую неньютоновскими свойствами, что приводит к дополнительным затратам времени на очистку стенок корпуса циклона и снижению общей производительности.The reasons hindering the achievement of the desired technical result include the difficulty of removing trapped particles from the walls of the cylindrical part of the cyclone body, especially if, simultaneously with the particles, liquid drops are trapped, forming a sticky highly concentrated suspension with a solid dispersed phase, which forms a structure and has non-Newtonian properties, which leads to additional time spent on cleaning the walls of the cyclone body and reducing overall productivity.

Техническим результатом является повышение производительности за счет уменьшения массы, вибрирующей в резонансном режиме с увеличением частоты вибрации.The technical result is to increase productivity by reducing the mass vibrating in a resonant mode with an increase in vibration frequency.

Поставленный технический результат достигается тем, что в циклоне, содержащим ввод запыленного газового потока в цилиндрическую часть корпуса, осевой выходной патрубок, коническую часть корпуса, балку с пружинами, причем на верхнем торце цилиндрической части корпуса установлен кольцевой карман, а на крышке закреплена кольцевая перегородка, на которой снизу осесимметрично закреплена сетчатая цилиндрическая обечайка, высота которой равна высоте цилиндрической части корпуса, а отношение диаметра сетчатой цилиндрической обечайки к диаметру цилиндрической части корпуса определяется выражениемThe stated technical result is achieved by the fact that in a cyclone containing the input of a dusty gas flow into the cylindrical part of the body, an axial outlet pipe, a conical part of the body, a beam with springs, and an annular pocket is installed on the upper end of the cylindrical part of the body, and an annular partition is fixed on the lid, on which a mesh cylindrical shell is axisymmetrically fixed from below, the height of which is equal to the height of the cylindrical part of the body, and the ratio of the diameter of the mesh cylindrical shell to the diameter of the cylindrical part of the body is determined by the expression

(1)

(one)

где D₀ и D_k - соответственно диаметр сетчатой цилиндрической обечайки и цилиндрической части корпуса, м;where D ₀ and D _k - respectively, the diameter of the mesh cylindrical shell and the cylindrical part of the body, m;

а на балке равноудаленно от цилиндрической корпуса по окружности установлены цилиндрические пружины, соединенные с кольцевой перегородкой, при этом упругость витков каждой цилиндрической пружины, определяется соотношениемand on the beam, equidistant from the cylindrical body along the circumference, there are cylindrical springs connected to the annular partition, while the elasticity of the coils of each cylindrical spring is determined by the ratio

где а - упругость витков цилиндрической пружины, Н/м;where a is the elasticity of coils of a cylindrical spring, N/m;

π - число Пи;π - Pi number;

с - скорость звука в очищаемом газе, м/с;c is the speed of sound in the purified gas, m/s;

L - длина выходного патрубка, м;L is the length of the outlet pipe, m;

N - число цилиндрических пружин;N is the number of cylindrical springs;

М - масса крышки с выходным патрубком кольцевой перегородкой и сетчатой цилиндрической обечайки, кг.M is the mass of the lid with an annular outlet pipe and a mesh cylindrical shell, kg.

Равенство высоты сетчатой цилиндрической обечайки высоте цилиндрической части корпуса обеспечивает погружение первой по всей высоте образующегося слоя уловленных частиц и капель, что при вибрации обеспечивает ее воздействие на весь этот слой, заставляя его опускаться вниз под действием силы тяжести, что способствует самоочищению сетчатой обечайки, что приводит к увеличению времени безостановочной работы, а, следовательно, и производительности.The equality of the height of the mesh cylindrical shell to the height of the cylindrical part of the body ensures the immersion of the first layer of trapped particles and drops formed over the entire height, which, during vibration, ensures its effect on this entire layer, forcing it to fall down under the action of gravity, which contributes to the self-cleaning of the mesh shell, which leads to to increase the time of non-stop operation, and, consequently, productivity.

Осесимметричное закрепление сетчатой цилиндрической обечайки на крышке снизу обеспечивает ее одинаковое расположение внутри накапливающего кольцевого слоя осадка из уловленных частиц и капель и при осевой вибрации обечайки одинаковое воздействие на структуру слоя осадка и тиксотропное снижение вязкости, способствующее стряхиванию всего слоя осадка под действием силы тяжести в коническую часть корпуса. Это не требует дополнительных затрат времени на такое удаление, а значит приводит к росту производительности.The axisymmetric fixation of the mesh cylindrical shell on the bottom of the cover ensures its identical location inside the accumulating annular sediment layer of trapped particles and drops and, with axial vibration of the shell, the same effect on the structure of the sediment layer and a thixotropic decrease in viscosity, which contributes to shaking off the entire sediment layer under the action of gravity into the conical part corps. This does not require additional time for such removal, and therefore leads to an increase in productivity.

Уменьшение нижнего предела заявляемого отношением (1) приводит к удалению вибрирующей сетчатой цилиндрической обечайки от поверхности слоя осадка, что не позволяет разрушать его структуру и уменьшать эффективную вязкость. Это приводит к зависанию части слоя осадка из уловленных частиц и капель дисперсной фазы на поверхности цилиндрической части корпуса, что требует периодической остановки работы циклона, значит снижает время основной работы, снижая тем самым производительность.Reducing the lower limit of the claimed ratio (1) leads to the removal of the vibrating mesh cylindrical shell from the surface of the sediment layer, which does not allow to destroy its structure and reduce the effective viscosity. This leads to the hanging of a part of the sediment layer of trapped particles and drops of the dispersed phase on the surface of the cylindrical part of the housing, which requires periodic shutdown of the cyclone, which means it reduces the time of the main work, thereby reducing productivity.

Увеличение верхнего предела (1) может привести при осевой вибрации цилиндрической обечайки при радиальном раскачивании циклона на цилиндрических пружинах к трению поверхности сетчатой цилиндрической обечайки о стенку цилиндрической части корпуса, что, во-первых, снижает амплитуду колебаний, а значит тиксотропное разжижение осадка из частиц и капель уловленных частиц, а во-вторых, десорбирует и разрушает целостность самой сетчатой цилиндрической обечайки, что потребует ее замены. Это приводит к дополнительным внеплановым остановкам работы циклона и снижению производительности.An increase in the upper limit (1) can lead to axial vibration of the cylindrical shell during radial oscillation of the cyclone on cylindrical springs to friction of the surface of the mesh cylindrical shell against the wall of the cylindrical part of the body, which, firstly, reduces the amplitude of oscillations, which means thixotropic liquefaction of sediment from particles and drops of trapped particles, and secondly, it desorbs and destroys the integrity of the mesh cylindrical shell itself, which will require its replacement. This leads to additional unscheduled shutdowns of the cyclone and a decrease in productivity.

Установка на верхнем торце цилиндрической части корпуса кольцевого кармана и закрепленной на крышке кольцевой перегородки, образующих гидравлический затвор, позволяет крышке с выходным патрубком для отвода очищенного газа свободно перемещаться относительно цилиндрической и конической частей корпуса, что упрощает сборку и разборку циклона в процессе ремонта, а гидрозатвор препятствует проскоку неочищенного газа из корпуса, это увеличивает основное время работы и приводит к росту производительности.The installation of an annular pocket on the upper end of the cylindrical part of the housing and an annular partition fixed on the cover, forming a hydraulic seal, allows the cover with an outlet pipe to remove the purified gas to move freely relative to the cylindrical and conical parts of the body, which simplifies the assembly and disassembly of the cyclone during repair, and the hydraulic seal prevents raw gas from leaking out of the housing, which increases the main operating time and leads to an increase in productivity.

Закрепление на балке равноудаленно от цилиндрической части корпуса по окружности пружин, соединенных с кольцевой перегородкой, обеспечивает осевую вибрацию крышки с выходным патрубком, кольцевой перегородкой и цилиндрической сетчатой обечайкой осевую вибрацию, приводящую к частичному разрушению и уменьшению неньютоновской вязкости под действием вибрации цилиндрической сетчатой обечайки внутри осадка из частиц и капель дисперсной фазы, а уменьшение толщины этого слоя осадка с поверхности цилиндрической части корпуса увеличению времени основного цикла работы циклона, а значит и его производительности.Fastening on the beam equidistant from the cylindrical part of the body along the circumference of the springs connected to the annular baffle provides axial vibration of the lid with the outlet pipe, an annular baffle and a cylindrical mesh shell axial vibration leading to partial destruction and a decrease in non-Newtonian viscosity under the action of vibration of the cylindrical mesh shell inside the sediment from particles and droplets of the dispersed phase, and a decrease in the thickness of this sediment layer from the surface of the cylindrical part of the body increases the time of the main cycle of the cyclone, and hence its productivity.

Выполнение цилиндрической пружины с упругостью витков, подчиняющихся условию (2), приводит к осевым колебаниям крышки с выходным патрубком сетчатой обечайкой в резонансном режиме с большой амплитудой, а так как сетчатая обечайка колеблется внутри кольцевого слоя осадка из частиц и капель дисперсионной фазы, то структура такого осадка полностью разрушается, резко уменьшается эффективная вязкость за счет тиксотропного разжижения, силы инерции превышают силы адгезии к поверхности цилиндрической части корпуса и весь слой осадка стекает вниз в коническое днище, что увеличивает безостановочное время работы аппарата, а значит и его производительность.The execution of a cylindrical spring with the elasticity of the coils that obey condition (2) leads to axial oscillations of the cover with the outlet pipe with a mesh shell in a resonant mode with a large amplitude, and since the mesh shell oscillates inside the annular layer of sediment from particles and drops of the dispersed phase, the structure of such the sediment is completely destroyed, the effective viscosity sharply decreases due to thixotropic liquefaction, the inertia forces exceed the forces of adhesion to the surface of the cylindrical part of the body, and the entire sediment layer flows down into the conical bottom, which increases the non-stop operating time of the apparatus, and hence its productivity.

На чертеже представлен общий вид предлагаемой конструкции циклона.The drawing shows a General view of the proposed design of the cyclone.

Циклон состоит из цилиндрической части 1 корпуса и конической части 2 корпуса с патрубком 3 для удаления шлама, патрубком 4 для тангенциального ввода запыленного газа в цилиндрическую часть 1 корпуса и осевого выходного патрубка 5, длиной L для отвода очищенного газа, установленного на крышке 6. На верхнем торце цилиндрической части 1 корпуса закреплен кольцевой карман 7, а на крышке 6 - кольцевая перегородка 8, образующая с кольцевым карманом 7 гидрозатвор. Цилиндрические пружины 9 установлены на балке 10 равноудаленно от цилиндрической части 1 корпуса по окружности, при этом упругость каждой пружины определяется выражением (2). На крышке 6 снизу осесимметрично с цилиндрической частью 1 корпусом прикреплена цилиндрическая сетчатая обечайка 11 с диаметром, определяемым выражением (1).The cyclone consists of a cylindrical part 1 of the body and a conical part 2 of the body with a branch pipe 3 for removing sludge, a branch pipe 4 for tangential entry of dusty gas into the cylindrical part 1 of the body and an axial outlet pipe 5, length L for removing purified gas, mounted on the cover 6. On an annular pocket 7 is fixed to the upper end of the cylindrical part 1 of the body, and an annular partition 8 is fixed on the cover 6, forming a water seal with the annular pocket 7. Cylindrical springs 9 are installed on the beam 10 equidistant from the cylindrical part 1 of the body along the circumference, while the elasticity of each spring is determined by expression (2). On the cover 6 from below, axisymmetrically with the cylindrical part 1, the body is attached to a cylindrical mesh shell 11 with a diameter determined by expression (1).

Циклон работает следующим образом. Предварительно в кольцевой карман 7 заливается слой воды, с помощью которого карман 7 с кольцевой перегородкой 8 образуют гидрозатвор, предупреждающий выход неочищенного запыленного газа наружу. По патрубку 4 подается запыленный газ, предназначенный для очистки от частиц и капель дисперсной фазы к стенке цилиндрической части 1 корпуса, образуя на нем слой уловленных частиц и капель. Внутри этого слоя находится цилиндрическая сетчатая обечайка 11, так как ее диаметр меньше, чем диаметр цилиндрической части 1 корпуса, и определяется выражением (1). Так как крышка 6 с выходным патрубком 5 кольцевой перегородкой 8 и цилиндрической сетчатой обечайкой 11 совершает резонансные осевые колебания с частотой, равной частоте колебаний очищенного газа, движущегося внутри выходного патрубка 5, то под действием этих колебаний с высокой амплитудой слой осадка из уловленных частиц и капель будет тиксотропно разрушаться, уменьшая свою неньютоновскую вязкость, будет проходить его адгезионное и когезионное скольжение под действием силы тяжести вниз в коническую часть 2 корпуса. Таким образом, будет отпадать необходимость в периодической остановке работы циклона и удаления слоя из его корпуса, что увеличивает основное время работы, а значит и в целом производительность.The cyclone works as follows. Previously, a layer of water is poured into the annular pocket 7, with the help of which the pocket 7 with the annular partition 8 form a water seal that prevents the raw dusty gas from escaping to the outside. Dust-laden gas is supplied through the branch pipe 4, which is intended for cleaning from particles and drops of the dispersed phase to the wall of the cylindrical part 1 of the housing, forming a layer of trapped particles and drops on it. Inside this layer is a cylindrical mesh shell 11, since its diameter is smaller than the diameter of the cylindrical part 1 of the housing, and is determined by expression (1). Since the cover 6 with the outlet pipe 5, the annular partition 8 and the cylindrical mesh shell 11, performs resonant axial vibrations with a frequency equal to the frequency of the purified gas moving inside the outlet pipe 5, then under the action of these vibrations with a high amplitude, a sediment layer of trapped particles and drops will thixotropically collapse, reducing its non-Newtonian viscosity, it will undergo its adhesive and cohesive sliding under the action of gravity down into the conical part 2 of the body. Thus, there will be no need to periodically stop the operation of the cyclone and remove the layer from its body, which increases the main operating time, and hence the overall performance.

Как известно частота колебаний газа в выходном патрубке 5 описывается уравнениемAs is known, the frequency of gas oscillations in the outlet pipe 5 is described by the equation

где с - скорость звука в очищаемом газе, м/с;where с is the speed of sound in the purified gas, m/s;

L - выходного патрубка 5, м [Яворский Б.М. Справочник по физике. Изд. 8-е. - М. Оникс. Мир и образование 2006, -1056 с: стр. 510].L - outlet pipe 5, m [Yavorsky B.M. Handbook of Physics. Ed. 8th. - M. Onyx. World and education 2006, -1056 p. 510].

Крышка 6 с выходным патрубком 5, кольцевой перегородкой 8 и цилиндрической сетчатой обечайки 11, подвешенные на цилиндрических пружинах 9 к опорной балке 10, образуют пружинный маятник, собственная частота колебаний которых определяется уравнениемCover 6 with outlet pipe 5, an annular partition 8 and a cylindrical mesh shell 11, suspended on cylindrical springs 9 to the support beam 10, form a spring pendulum, the natural frequency of which is determined by the equation

где а - упругость витков цилиндрической пружины 9, Н/м;where a is the elasticity of the coils of the cylindrical spring 9, N/m;

m - масса приходящаяся на одну цилиндрическую пружину 9, кг [элементарный учебник физики. Т III. Колебания и волны/ Под редакцией Ландсберга Г.С. стр. 127].m - mass attributable to one coil spring 9, kg [elementary textbook of physics. T III. Oscillations and Waves / Edited by Landsberg G.S. p. 127].

Решая совместно уравнения (3) и (4) относительно упругости витков цилиндрической пружины 9 и имея ввиду, что масса т, приходящаяся на одну цилиндрическую пружину 9, определяется какSolving equations (3) and (4) together with respect to the elasticity of the coils of the coil spring 9 and keeping in mind that the mass m per coil spring 9 is determined as

.

Получаем исходное уравнение (2), заявляемое в формуле полезной модели.We obtain the original equation (2), declared in the formula of the utility model.

Пример расчета упругости цилиндрической пружины по выражению (1).An example of calculating the elasticity of a cylindrical spring according to expression (1).

В циклоне Ц-250 очищается воздух с частицами пыли и капельками тумана. Длина выходного патрубка 5 L=0,425 м. Диаметр цилиндрической части 1 корпуса D _k=0,25 м. Масса циклона 18,2 кг [Тимонин А.С.Инженерно- экологический справочник. Т1. - Калуга: издание Н.Б. Бочкаревой, 2003. - 917 с.: стр. 547].In the C-250 cyclone, the air is cleaned with dust particles and fog droplets. The length of the outlet pipe 5 L=0.425 m. The diameter of the cylindrical part 1 of the body D _k =0.25 m. The mass of the cyclone 18.2 kg [Timonin A.S. Engineering and environmental reference. T1. - Kaluga: edition of N.B. Bochkareva, 2003. - 917 p.: p. 547].

Масса колебаний очищенного воздуха, движущегося в выходном патрубке 5 согласно уравнению (3) численно равнаThe mass of oscillations of the purified air moving in the outlet pipe 5 according to equation (3) is numerically equal to

Масса крышки 6 с выходным патрубком 5, кольцевой перегородкой 8 и цилиндрической сетчатой обечайки 11 принимаем в 7 раз меньше массы самого циклона, то естьThe mass of the cover 6 with the outlet pipe 5, the annular partition 8 and the cylindrical mesh shell 11 is assumed to be 7 times less than the mass of the cyclone itself, i.e.

Число цилиндрических пружин 9, на которых опирается крышка 6 с выходным патрубком 5, кольцевой перегородкой 8 и цилиндрической сетчатой обечайки 11, образуя физический маятник, равно N=8.The number of cylindrical springs 9, on which the cover 6 with the outlet pipe 5, the annular partition 8 and the cylindrical mesh shell 11, is supported, forming a physical pendulum, is equal to N=8.

Тогда упругость каждой пружины должна быть равна согласно условию (2):Then the elasticity of each spring must be equal according to condition (2):

Выбираем пружину сжатия из прутков стали 60С2.We select a compression spring from bars of steel 60C2.

Диаметр пружин d=12 мм, наружный диаметр D=70 мм, которая при силе сжатия Р=680 кг деформируется на f=3,5 мм [В.И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя. Изд. 8-е, переработанное и дополненное. - Машиностроение-М.1967, 688 с: стр 543].Spring diameter d=12 mm, outer diameter D=70 mm, which, with a compression force P=680 kg, is deformed by f=3.5 mm [V.I. Anuryev. Handbook of the designer-machine builder. Ed. 8th, revised and enlarged. - Mashinostroenie-M.1967, 688 s: p. 543].

Упругость витков

Elasticity of coils

При этом шаг витка t=18,5 мм.In this case, the turn pitch t=18.5 mm.

Длина пружин сжатия H₀≤D-d=70-12=58 мм.The length of the compression springs H ₀ ≤Dd=70-12=58 mm.

Тогда число витков

Then the number of turns

Из расчета видно, что для обеспечения резонансных осевых колебаний крышки 6 с выходным патрубком 5, кольцевой перегородкой 8 и цилиндрической сетчатой обечайкой 11 устанавливаем крышку 6 на 8 цилиндрических пружинах 9 сжатия с наружным диаметром витков D=12 мм, толщиной прутка d=12 мм с шагом 18,5 мм. В этом случае крышка 6 с выходным патрубком 5, кольцевой перегородкой 8 и цилиндрической сетчатой обечайкой 11 будут колебаться в резонансном режиме с высокой амплитудой и частотой v=388 Гц при упругости каждой из 8 цилиндрических пружин 9 а=194 кг/мм.It can be seen from the calculation that in order to ensure resonant axial vibrations of the cover 6 with an outlet pipe 5, an annular partition 8 and a cylindrical mesh shell 11, we install the cover 6 on 8 cylindrical compression springs 9 with an outer diameter of the coils D=12 mm, a bar thickness d=12 mm with pitch 18.5 mm. In this case, the cover 6 with the outlet pipe 5, the annular partition 8 and the cylindrical mesh shell 11 will oscillate in a resonant mode with a high amplitude and frequency v=388 Hz with the elasticity of each of the 8 coil springs 9 a=194 kg/mm.

Таким образом, предлагаемая конструкция циклона, в котором вынужденные колебания, создаваемые газом в цилиндрическом патрубке 5, создают резонансный режим колебаний крышки 6 с выходным патрубком 5, кольцевой перегородкой 8 и цилиндрической сетчатой обечайкой 11, установленных на цилиндрических пружинах 9, а высота сетчатой цилиндрической обечайки 11 равна высоте цилиндрической части 1 корпуса, повышает степень очистки и увеличивает время безостановочной работы, что, в общем, повышает производительность.Thus, the proposed design of the cyclone, in which the forced oscillations created by the gas in the cylindrical pipe 5, create a resonant oscillation mode of the cover 6 with the outlet pipe 5, the annular partition 8 and the cylindrical mesh shell 11 mounted on the cylindrical springs 9, and the height of the mesh cylindrical shell 11 is equal to the height of the cylindrical body part 1, improves the degree of cleaning and increases the non-stop operation, which generally improves productivity.

Claims

Циклон, содержащий ввод запыленного газового потока в цилиндрическую часть корпуса, осевой выходной патрубок, коническую часть корпуса, балку с пружинами, отличающийся тем, что на верхнем торце цилиндрической части корпуса установлен кольцевой карман, а на крышке закреплена кольцевая перегородка, на которой осесимметрично закреплена сетчатая цилиндрическая обечайка, высота которой равна высоте цилиндрической части корпуса, а отношение диаметра сетчатой цилиндрической обечайки к диаметру цилиндрической части корпуса определяется выражениемA cyclone containing a dusty gas flow inlet into the cylindrical part of the housing, an axial outlet pipe, a conical part of the housing, a beam with springs, characterized in that an annular pocket is installed on the upper end of the cylindrical part of the housing, and an annular partition is fixed on the lid, on which a mesh is fixed axisymmetrically. cylindrical shell, the height of which is equal to the height of the cylindrical part of the body, and the ratio of the diameter of the mesh cylindrical shell to the diameter of the cylindrical part of the body is determined by the expression

где D₀ и D_k– соответственно диаметр сетчатой цилиндрической обечайки и цилиндрической части корпуса, м; where D ₀ and D _k are the diameters of the mesh cylindrical shell and the cylindrical part of the body, respectively, m;

а на балке равноудаленно от цилиндрической части корпуса по окружности, установлены цилиндрические пружины, соединенные с кольцевой перегородкой, при этом упругость витков каждой цилиндрической пружины, определяется соотношениемand on the beam, equidistant from the cylindrical part of the body along the circumference, there are cylindrical springs connected to the annular partition, while the elasticity of the coils of each cylindrical spring is determined by the ratio

где a – упругость витков цилиндрической пружины, H/м;where a is the elasticity of coils of a cylindrical spring, N/m;

π – число Пи;π is the Pi number;

с – скорость звука в очищаемом газе, м/с;s is the speed of sound in the purified gas, m/s;

L – длина выходного патрубка, м;L is the length of the outlet pipe, m;

N – число цилиндрических пружин;N is the number of cylindrical springs;

M – масса крышки с выходным патрубком кольцевой перегородкой и сетчатой цилиндрической обечайки, кг. M is the mass of the lid with an annular outlet branch pipe and a mesh cylindrical shell, kg.