Внимание, воздух ! - Олег Жолондковский

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.