-за
высокой парусности они вылетают из циклона и поступают в антициклон, в котором
и улавливаются. Здесь обычный циклон выполняет функцию подготовителя пыли для
более успешного улавливания антициклоном. Ведь в нем чем выше парусность, тем
эффективнее улавливание пыли. Правда, двухступенчатый пылеуловитель менее компактен,
чем антициклон, но в нем можно отделить от пушистой пыли тонкую минеральную. В
условиях хлопкоочистительных заводов это качество очень пригодится.

Антициклон в
чистом виде уже сейчас способен заменить громоздкие пылеосадочные камеры и
сетчатые фильтры, устанавливаемые на текстильных предприятиях в системах
кондиционирования воздуха перед оросительными камерами. Большую пользу он
принесет и в пневмотранспорте, если его использовать вместо
циклонов-разгрузителей.



АНТИЦИКЛОН ВЫЗВАЛ ШКВАЛ ЗАПРОСОВ



Об антициклоне
я рассказал в девятом номере журнала "Техника и наука" за 1974 г. После этого
огромный поток писем буквально обрушился на редакцию. Я расскажу о тех своих
ответах читателям, которые и сегодня не потеряли своей актуальности.

Меня
спрашивали, защищен ли антициклон патентом.

Да, мне
выдано авторское свидетельство No 270484 на антициклон, отличающийся тем, что
воздуховод, расположенный на вертикальной оси корпуса, через который обычно
отсасывают из циклона очищенный воздух, служит для подачи запыленного потока, а
воздуховод, подключенный к циклону, обычно служащий для подачи запыленного
потока, использован по совершенно новому назначению -- через него отсасывают
очищенный воздух. На сочетание двух устройств -- антициклона и обычного циклона
-- выдано авторское свидетельство No 336049 (рис.6).

Читатели
журнала интересовались, как удалось изобрести антициклон и действительно ли это
произошло случайно. Действительно случайно, но таких случайностей в моей жизни
было уже несколько. Дело в том, что лет 15 назад в каком-то журнале я прочитал
высказывание деда Чарлза Дарвина -- Эразма. Он рекомендовал периодически ставить
самые дикие опыты. Так я и поступаю, Я проделал множество таких опытов, и из
них ничего не получалось, но было несколько случаев, когда кое-какой эффект
наблюдался. Как-то, попав на завод, где были установлены волочильные станы, я
поразился огромной запыленности в помещении. Оказывается, пыль, вернее окалина,
слетала с проволоки, которую волочили на станах. Ее сдували струи воздуха,
подаваемого на проволоку для ее охлаждения.

-- А что если
сделать все наоборот? -- спросила сопровождавшая меня сотрудница Н. Бузина.

Стали
прикидывать так и эдак и, наконец, высчитали, что оптимальным решением будет не
подача воздуха к проволоке, а, наоборот, его отсасывание. В течение нескольких
часов жестянщик отключал от стана нагнетательный патрубок вентилятора и
подключал всасывающий. Пыль исчезла, а стан продолжал работать как ни в чем не
бывало. Н. Бузиной и мне за это предложение выдали авторское свидетельство No
177830 на "Способ охлаждения барабана волочильного стана".

На вопрос,
можно ли в центральную трубу антицик-







Рис.   6.
Антициклон:

1 -- корпус; 2
-- входная труба для запыленного воздуха; 3 -- кольцевой зазор для входа чистого
воздуха; 4 -- входной патрубок для чистого воздуха; 5 -- выходной патрубок для
очищенного воздуха; 6 -- конусная перегородка; 7 -- пылевыпускной патрубок.



лона подавать
воздух со скоростью 50 м/с, отвечаю -- можно. Чем выше скорость, тем выше и
степень очистки воздуха.

Машинист
катера А. Вернер спрашивал, можно ли антициклон применить для улавливания в нем
искр, вылетающих из выхлопной трубы двигателя. "Нам, -- писал Вернер,-- нужен
именно такой компактный аппарат, о котором говорилось в журнале, а то от нас
шарахаются суда, груженные пожароопасным грузом".

Антициклон,
конечно, поймает искру, но при этом может случиться, что в бункере наберется
столько сажи, что она сама загорится и возникнет фейерверк на рейде. Поэтому
лучше всего в нижнюю часть корпуса антициклона залить забортную воду, предусмотрев
для ее подачи и слива две небольшие трубочки. Главное, чтобы уровень воды не
поднимался выше нижнего среза центральной трубы антициклона.

Но не только
с вопросами обращались читатели в редакцию журнала. Были письма и совсем иного
свойства. Одни спешили поделиться радостью от удачного пуска антициклона,
сообщить о том, что и у них появился положительный опыт его применения,
некоторые предлагали свои интересные разработки пылеулавливающих устройств.

Старший
преподаватель Калининского политехнического института Б. С. Аксенов темой своей
научной работы избрал изыскание надежного способа улавливания торфяной пыли,
образующейся при добыче фрезерного торфа. Обычный циклон, как показал опыт
эксплуатации, недостаточно полно улавливал легкие частицы торфа, кроме того, он
громоздок и занимал много места на торфоуборочной машине. Антициклон, который
построил Б. С. Аксенов, обеспечил отличное улавливание торфяной пыли.

Параллельно
он построил и установку для обеспыли-вания с помощью антициклона воздуха в
кабине водителя торфоуборочной машины. Шлейф пыли тянулся за трактором, везущим
торфоуборочную машину, обволакивал кабину, проникал в нее через все щели,
забивал глаза и органы дыхания водителя. Нужен был очень компактный и
эффективный пылеуловитель, в который можно было бы подавать наружный воздух с
большим содержанием торфяных частиц, а выпускать в кабину абсолютно чистый.
Конечно, в обычном антициклоне до такой степени очистить воздух нельзя. Б. С.
Аксенов приехал в Москву ко мне на консультацию. В субботу моя квартира
превратилась в мастерскую. Посреди комнаты жужжал пылесос, в подключенный к
нему антициклон, сделанный из стеклянной фляги, бросали горстки пыли. Она
тучами носилась в воздухе, но ловиться в антициклон не хотела никак. Ведь
фракции аэрозолей, витающих в воздухе, значительно тоньше, чем фракции
промышленной пыли! Одно дело поймать пыль, отсасываемую вентилятором от дымовой
трубы или деревообрабатывающего станка, другое -- заставить ее осесть из
окружающей атмосферы или воздуха, находящегося в комнате.

"А ведь пыль
все же поймать возможно! -- размышлял Борис Сергеевич Аксенов.-- Нужно только
постараться обойти закон Стокса. Сделать так, чтобы частицы эффективно оседали
не при минимальной, а при максимальной скорости несущего их воздуха".

Один из
экспериментов мы с Борисом Сергеевичем поставили в ванне. Антициклон опустили
наполовину в воду и включили пылесос. С огромной скоростью воздух с пылью
устремился перпендикулярно слою воды, ударился о нее. И... все пылинки утонули,
а очищенный воздух вышел из антициклона. Решение было найдено: для
обеспыливания воздуха, поступающего в кабину водителя, нужно в антициклон
заливать обычную воду.

Сейчас
эксперимент уже позади. Аксенов построил установку для очистки воздуха на
действующей машине.

Письмо
инженера В. Данского из Калуги привожу почти целиком.

"Дорогая
редакция! Ежегодно в стране гибнут при хранении в стогах и хранилищах, теряются
при транспортировке и втаптываются в землю миллионы тонн прекрасного сочного
сена. А ведь в конечном счете это и масло, и мясо, и молоко! Пока что в
сельском хозяйстве применен лишь агрегат витаминной муки (АВМ), выпускаемый
фирмой "Нерис". Только он предназначен для переработки свежескошенной травы в
муку, являющуюся великолепным кормом для скота. Недостаток этого агрегата, с
нашей точки зрения, в том, что он стационарный. Траву к нему нужно возить.
Следовательно, потери при ее транспортировке остаются. Идеальный выход из
положения -- сконструировать передвижной агрегат, но размеры оборудования,
использованного в АВМ, настолько велики, что он не помещается ни на каком
шасси. Особенно громоздок циклон. Его диаметр -- 1900 мм, высота-- 2500 мм. Автор
помещенной в журнале статьи пишет, что антициклон, разработанный им, почти в 2
раза J компактней обычного и
имеет вдвое меньшее аэродинамическое сопротивление. Это как раз то, что нам
нужно, чтобы сделать самоходный агрегат для переработки травы в муку
непосредственно на месте".

Сразу по
получении этого письма В. Данскому были посланы расчеты. Прошло несколько
месяцев, и из Kaлуги
пришло второе письмо:   "Спасибо за
помощь, мы разработали антициклон, высота и диаметр которого в 2 раза меньше,
чем у обычного циклона. Это и позволило создать компактную установку на
колесном шасси. Улавливание вырабатываемой агрегатом муки полное".

Срочно
выехавший на место событий фоторепортер привез фотографиию этой впечатляющей
самоходной установки. Впечатляющей не только внешним видом, но и своими
параметрами: агрегат давал тонну витаминизированного корма в час, он проходил
по любому бездорожью и работал на низкосортном топливе.

И еще один
интересный вопрос, который мне задал читатель, инженер из г. Гуково Ростовской
области А. Г. Заболотский: "Как удалось решить проблему улавливания легких
пылей?"

Случается,
что проблема, о которой вы еще вчера и не думали, вдруг захватывает вас
полностью и не отпускает по нескольку лет. Так случилось и со мной. Однажды,
испытывая стеклянную модель циклона, я натолкнулся на совершенно новый эффект,
который меня на первых порах просто ошарашил.

В этот день
приятные неожиданности буквально преследовали меня. С утра раздался телефонный
звонок, и редактор одного журнала обрадовал .меня сообщением, что моя статья о
пневмотранспорте вскоре будет опубликована, а я должен подготовиться к визиту
фотокорреспондента, который сделает репортаж о моей творческой кухне.
Действительно, вскоре появился фотограф. Меня он загнал в угол комнаты, туда же
велел поставить кухонный стол, на него пылесос и циклон, вокруг установил
ослепительно яркие лампы, а сам стал выбирать точку для съемки. Вскоре объектив
был наведен, я сделал каменное лицо, и затвор щелкнул. "Теперь еще",--
скомандовал фотограф. Я принял прежнюю позу. "Да нет же! -- досадовал репортер.--
Нужна экспрессия! Поверните как-нибудь иначе пылесосный шланг. Не смотрите в
объектив! Вы работаете, не обращайте на меня внимания! Когда композиция мне
понравится, я сниму".

Я включил
пылесос и стал бросать хлопья ваты в стеклянный циклон, сделанный из молочной
бутылки. Они вращались по окружности, а когда их количество возрастало
настолько, что образовывался как бы "пояс астероидов", они, как корабли в
старые парусные времена, делали поворот "все вдруг" и мгновенно улетали из
циклона-бутылки.

Итак, я на
какое-то время увлекся, своими занятиями и даже забыл о фотографе. Вдруг слышу
его голос: "Да что вы мне все время один и тот же кадр даете! Неужели нельзя
взять циклон не в правую, а в левую руку, повернуть его боком, что ли?"

Вот тут-то
оно, это самое, и случилось. "Эх,-- думаю,-- да не все ли равно -- будет ли в
бутылке циклонный эффект, поверну все вверх ногами, задом наперед и совсем
по-другому. Что будет, то будет!"/Лихорадочно переменил я концы пылесосного
шланга так, что запыленный поток стал входить не сбоку бутылки по касательной к
ее поверхности, а с торца в то место, где было дно. В первое мгновение я ничего
не понял. Такое впечатление, что в бутылке стал работать диафрагменный насос.
Резкие хлопки, как такты поршневой машины, стали четко ощутимы. Посмотрел сбоку
и увидел, что из верхнего патрубка, который минуту до того был выходным,
частицы пыли, как из пушки, влетали в горлышко бутылки. Не поверил глазам. Еще
и еще раз повторил этот до смешного простой, но совершенно необыкновенный опыт.
Впускал в циклон бумажки, пепел от сигарет, кусочки шерстяных ниток. Я то
подключал циклон по обычной схеме, то опять делал все наоборот. Наоборот циклон
работал значительно лучше. В частности, вата по обычной схеме вообще не
ловилась, наоборот -- ловилась почти полностью. Шерстинки от кроличьей шапки
вели себя точно так же.

О том, что
идет съемка, я вспомнил только тогда, когда фоторепортер сказал, утирая с лица
пот: "Все! Вы стали повторяться, и пленка у меня кончилась!"

Забегая
вперед, скажу, что фотограф в тот день побил все существовавшие до него рекорды
-- из 72 отснятых кадров, на которых было одно и то же лицо с одними и теми же
предметами, редакция приняла 22!

Впоследствии
я сложил из этих фотографий своеобразный фильм, в котором можно было проследить
поведение пылевых частиц при различном положении входных и выходных патрубков
циклона.

Но
неожиданности, которые может принести метод исследования по принципу "делай все
наоборот", еще не закончились. Впереди было опробование установки по мокрому
способу.



ФОНТАН ВМЕСТО НАСОСА



Отечественные
и зарубежные изобретатели создали десятки конструкций очистных устройств, так или
иначе использующих струи воды. Достоинства всех этих фильтров неодинаковы. Один
-- компактен, другой -- высокопроизводителен, третий -- надежен, но недостаток у
них общий: большой расход воды и необходимость сооружения очистных установок и
бассейнов. Задумав усовершенствовать мокрые пылеуловители, я стал наблюдав за
фонтанами на Пушкинской площади, на скверике Большого театра в Москве, ездил
смотреть знаменитые фонтаны в Петергофе. Но больше всего мне понравился
естественный фонтан на мысе Казантип в Азовском море. Набегающая волна вымыла в
скале нависающий козырек. Во время шторма волна ударяется о скалу, поднимается
вверх и мириадами брызг обрушивается обратно в море. Вот это фонтан! Без
насоса, без труб и без очистных сооружений. А воздух! Лучшего, чем на мысе
Казантип, не найти нигде в мире. Он промыт морской водой и насыщен
отрицательными ионами, как в аэрарии.

Конечно, я
попытался построить искусственный "мыс Казантип". Совместить в одном корпусе
вентилятор и пылеуловитель мне не удалось, но зато удалось другое. В корпусе
нового аппарата прекрасно ужились очистка воздуха и осветление воды. Как же он
устроен? Цилиндрический корпус наполовину заполнен водой, и туда введена труба.
Она немного не доходит до уровня воды. Вокруг нижнего конца трубы, словно на
хвосте ракеты, наварены лопасти, а выше надет конусный козырек. верхней части
корпуса пылеуловителя смонтирован обычный вентилятор. Он прокачивает через все
устройство газ или воздух.

Газ идет по
трубе под некоторым давлением и, выходя из нижнего отверстия, как бы вминает
водное зеркало под лопастями. В этот зазор устремляется очищенный газ и
увлекает воду. По косым направляющим лопастей газоводяная смесь движется со
скоростью 10--20 м/с. Она приобретает вращательное движение и, подобно кольцам
Сатурна, крутится вокруг козырька. Контакт воды и газа настолько тесен, что они
не могут не смешиваться. Вода поглощает примеси и, ударившись о козырек,
обрушивается вниз, а очищенный воздух свободно выходит наружу.

Но ведь вода
насыщается пылью, как ее очистить? В нижней части корпуса пылеуловителя сделан
конус. В нем в виде шлама осаждается пыль и периодически сливается прямо в
кузов самосвала или с помощью шнека удаляется в отвал. Шлам довольно густой и
быстро застывает на воздухе.

Теперь
отпадает необходимость в строительстве очистных сооружений. Становится излишней
и такая каверзная деталь, как водораспределительное устройство для
фонтанирования воды. В новой конструкции не нужны также насос, форсунки и
водонапорные башни. Фонтан образует сам воздух во время очистки.

Подобные
пылеуловители уже работают на одном московском заводе. Там установлены восемь
цилиндрических элементов производительностью 50 тыс. м3/ч. Шлам из-под них
удаляется скребковыми транспортерами. Применили его и текстильщики одной из
фабрик технических тканей. Здесь он очищает воздух и заодно его кондиционирует.



БЕСКАМЕРНЫЙ ПРЯМОТОЧНЫЙ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ



Довольно
часто в лабораториях и на опытных установках газ очищается великолепно, а на
предприятии выясняется, что уловитель никуда не годится: пыль забивает
трубопроводы, налипает на электродах и сетках и в конце концов загрязняет
помещение, где установлен фильтр. Сложная конструкция требует тщательной
балансировки, регулярной чистки, шлифовки внутренних поверхностей и высокой
квалификации обслуживающего персонала. Все это сдерживает ее широкое
применение. Поэтому у инженеров-эксплуатационников сложилось убеждение, что
хороша лишь конструкция "из-под топора", т. е. предельно простая вещь.

Долгое время
мне пришлось работать над усовершенствованием пылеуловителей циклонов. Меня
изводила шероховатость их стенок. Мельчайшая неровность, сварной или вмятина на
корпусе -- и запыленный поток отбрасывался от стенки. Желаемого расслоения "пыль
воздух"   не получалось. Решил сделать
циклон из стекла -- достаточно   гладкого
материала. Снова пришлось взять обычную литровую бутылку из-под молока. Но и
эта, казалось бы, идеально гладкая поверхность тормозила частицы. Через стенки
бутылки было ясно видно, как легкие фракции -- хлопок, пух -- ни в какую не
хотели спускаться по спирали в горлышко бутылки, делали пируэт в сторону и
вылетали вверх в атмосферу.

У   меня опустились  руки. Все испробовано, надежд никаких. Я отсоединил отсасывающий
шланг от патрубка, введенного по оси устройства, и не знаю, зачем присоединил
его к тому патрубку, в который   вводят
запыленный поток. Получился прямоточный прибор.

Ни минуты не
думал, что из этого опыта выйдет что-либо путное, но эффект получился. Частицы
пыли, впускаемые в патрубок, опущенный сверху по оси циклон стали  делать забавные кульбиты. Они не поворачивал
сразу, как этого можно было ожидать, в отсасывающий шланг, а продолжали с
большой скоростью лететь вниз Причем чем большей   парусностью они обладали, тем ниже ныряли. Самые пушистые и легкие,
вообще, вылетали наружу через нижнее отверстие. Как бы заставить частицы
осесть? Возникла идея подстелить липкую бумагу. Но где взять столько липучки?
Если налить в корпус циклона какую-нибудь жидкость, например воду, то пыль   вскоре
покроет ее поверхность ровным слоем и дальнейший эффект осаждения
пропадет. А что если прямо под трубой поместить обечайку?

У второго
циклона я смонтировал под вертикальным патрубком чашу без дна, а сам, патрубок
снабдил соплом. Нижнюю его кромку погрузил а воду. Мне удалось убить сразу
нескольких зайцев: частицы, летящие с большой скоростью, сталкиваются с
зеркалом налитой в чашу воды; поток воздуха, увлекая загрязненную воду,
находящуюся в чаше, выплескивает ее наружу через края; чистая вода поднимается
через отверстие в дне чаши и занимает место ушедшей; вода, выплескивающаяся из
чаши, создает для уже частично очистившегося воздуха еще ряд пленочных завес, в
которых улавливаются оставшиеся частицы пыли.

Первую модель
гидродинамического   пылеуловителя
пришлось делать в домашних условиях. Корпусом служила стеклянная фляга емкостью
50 л, сопло мне выточил токарь на заводе, роль чаши выполнил обыкновенный
деревенский чугунок, у которого я отпилил дно. Испытания с помощью пылесоса
производил в ванне. Эффект очистки сразу получился отличный.

Поток
запыленного воздуха (запылял я его зубным порошком, тальком и сажей) со
страшной силой ударялся о зеркало воды и своим давлением заставлял ее подняться
вверх. При этом в чаше образовывался водяной круговой фонтан, через который
проходил уже частично очищенный воздух. Фонтан отбирал у воздуха еще какое-то
количество пылинок. Доходя до верхней кромки сопла, вода каскадом обрушивалась
вниз, и уже дважды очищенный поток воздуха, проходя через него, освобождался от
последних пылинок.

На
гидродинамический пылеуловитель мне вскоре выдали авторское свидетельство No
177848. Дальнейшие опыты были перенесены прямо в цехи Московского
чугунолитейного завода имени Войкова. Задачи, которые поставили передо мной
руководители завода, вкратце можно было сформулировать так: максимум очистки, минимум
расхода воды и минимум хлопот по эксплуатации. Зато мне предоставили широчайшее
поле деятельности. Первый рабочий образец решили делать сразу на
производительность 5 тыс. м3/ч.

Когда уже
были рассчитаны сопло и чаша, мы с начальником энергом