РУКАВНЫЙ ФИЛЬТР Российский патент 2002 года по МПК B01D46/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам, предназначенным для очистки воздуха и газов от пыли и других мелкодисперсных частиц, и может быть использовано преимущественно на предприятиях зерноперерабатывающей промышленности, а также комбикормовой, биохимической, химической и других отраслях промышленности.

Известен рукавный фильтр швейцарской фирмы "Гебрюдер Бюлер АГ", состоящий из корпуса, разделенного перегородкой на две камеры: камеру для загрязненного воздуха, подлежащего очистке и размещенных в этой камере пористых тканевых фильтрованных рукавов с направлением фильтрации снаружи во внутрь рукавов; камеру очищенного воздуха с размещенными в ней трубами Вентури импульсной продувки рукавов и емкостью для сжатого продувочного воздуха и с клапанами для обратной продувки. Корпус снабжен патрубками для подвода воздуха с пылью в фильтр для очистки и вывода из него очищенного воздуха, конусом - сборником с шлюзовым затвором для сбора пыли, задержанной фильтровальными рукавами и вывода ее из фильтра, устройством для импульсной продувки рукавов сжатым воздухом в направлении, противоположном фильтрации, прибором управления длительностью и частотой импульсов (1).

В связи с наличием фильтровальных пор в полотне фильтровальных рукавов, при очистке воздуха частицы пыли с размером, меньшим фильтровальных пор, просасываются через поры в полости рукавов, выходящим потоком воздуха через трубы Вентури выносятся в камеру очищенного воздуха и затем из фильтра. Масса очищенного воздуха с содержанием остаточной мельчайшей пыли в движущемся непрерывно потоке постоянно находятся над рукавами.

Для увеличения производительности фильтра за счет повышения эффективности регенерации воздухопроницаемости полотна фильтровальных рукавов при импульсах обратной продувки сжатым чистым воздухом предложено осуществлять подачу очищаемого газа тангенциально со скоростью, обеспечивающей турбулентность потока, а корпус фильтра снабжать внутренней тонкостенной облицовкой с многочисленными фигурными завихрителями, способствующими образованию смерчеобразных вихрей внутри корпуса, турбулизирующих очищаемый поток и увеличивающих производительность фильтрации. Таков известный рукавный фильтр (2), взятый за прототип к предлагаемому, как наиболее близкий по существу и достигаемому техническому результату, содержащий цилиндрический корпус с коническим бункером, разделенный на две камеры: камеру для чистого воздуха и камеру для запыленного воздуха. В камере чистого воздуха расположено устройство импульсной продувки, размещенное над перегородкой, отделяющей верхнюю камеру чистого воздуха от нижней камеры для запыленного воздуха. К перегородке крепятся трубы Вентури (по числу рукавов). Верхняя часть труб Вентури находится в камере чистого воздуха, к нижней части труб Вентури, расположенных в нижней камере, хомутами крепятся проволочные каркасы, на которые надеты фильтровальные рукава. Корпус имеет тангенциальный патрубок ввода запыленного воздуха. К внутренней поверхности корпуса прикреплена тонкостенная облицовка, снабженная сферическими лунками, способствующими формированию турбулентных потоков запыленного воздуха, разрушающими налипающий слой пыли на поверхности фильтрующего полотна рукавов, что увеличивает производительность фильтрации.

Камера чистого воздуха имеет патрубок выхода очищенного воздуха. В коробе устройства импульсной продувки расположены соосно трубам Вентури клапаны с соплами, подающими импульс сжатого воздуха в трубы Вентури от прибора управления. Известный рукавный фильтр с тонкостенной облицовкой корпуса позволяет повысить эффективность регенерации фильтровальных рукавов и соответственно повысить производительность фильтрации при соблюдении заданного режима подачи воздуха на очистку. Однако при длительной работе фильтра в аспирационных и всасывающих пневмотранспортных установках, в нагнетающих пневмотранспортных установках происходит накапливание статического электричества как на рукавах, так и трубах Вентури, что приводит к оседанию и плотному налипанию задержанной фильтрующим полотном пыли на наружной поверхности фильтровальных рукавов, снижающему их фильтрующую способность, увеличению удельных затрат электрической энергии на очистку воздуха фильтром, увеличению частоты замены фильтрующего полотна, к аварийным ситуациям, обусловленным разрывом и срывом рукавов, повышением рабочего давления, а также - к трудоемкости эксплуатации фильтра.

Задачей изобретения является создание рукавного фильтра, обеспечивающего уменьшение трудоемкости и материальных затрат на его производство и эксплуатацию, безопасность работы и обслуживания при повышении производительности за счет усиления регенерации воздухопроницаемости фильтрующего полотна.

Задача решается рукавным фильтром для очистки газов от пыли, содержащим цилиндрический корпус с внутренней облицовкой, разделенный перегородкой на камеры чистого и запыленного воздуха (газа), фильтровальные рукава, каждый из которых выполнен в виде фильтрующего полотна, надетого на проволочный каркас, смонтированный на соответствующей трубе Вентури, посаженной на упомянутой перегородке, патрубки: один для тангенциального ввода запыленного и другой - вывода очищенного воздуха (газа), конусный сборник уловленной пыли, имеющий шлюзовой затвор для ее выброса и систему импульсной регенерации рукавов с мембранными клапанами, в котором согласно предложению каждый рукав снабжен антистатическим экраном, отделяющим его полотно от каркаса и трубы Вентури, а внутренняя облицовка выполнена в виде углеродсодержащего покрытия.

В таком фильтре возможно дополнительно каждую трубу Вентури снабжать антистатическим экраном, смонтированным на перегородке и поджатым к полотну рукава.

В фильтре экраны целесообразно выполнять в виде фигурной лентообразной полоски из металлической фольги.

Экран фильтровального рукава выполнен V-образным с удлиненным установочным хвостовиком, а экран трубы Вентури - Г-образным.

В предложенном фильтре внутренняя облицовка - покрытие выполнено, по меньшей мере, двухслойным.

В фильтре покрытие внутренней поверхности выполнено компаундом на основе эпоксидной смолы и графита. Покрытие также может быть выполнено композицией в составе шпатлевки и углерода технического, 4-5%.

В фильтре каждый клапан системы импульсной регенерации снабжен нажимным защитным корпусом, закрепленным на крышке клапана.

Целесообразно предложенный фильтр снабжать взрыворазрядным устройством, смонтированным на корпусе в камере запыленного газа над сборником. Взрыворазрядное устройство оснащено мембраной.

Технические результаты такого выполнения фильтра состоит в следующем:
1. Уменьшены удельные затраты электрической энергии на очистку воздуха.

2. Обеспечена безопасность работы и обслуживания фильтра.

3. Уменьшена частота замены фильтровальных рукавов, возможность аварийных ситуаций.

4. Уменьшена трудоемкость эксплуатации фильтров и материальные затраты на его эксплуатацию и производство.

5. Повышена производительность за счет усиления регенерации воздухопроводимости фильтрующего полотна, что обусловлено снятием статического электричества в процессе импульсной продувки рукавов.

6. Увеличена продолжительность использования фильтрующего полотна при эксплуатации до замены новыми фильтровальными рукавами.

Заявителю неизвестны аналогичные рукавные фильтры, включающие совокупность предлагаемых существенных признаков, обеспечивающих конструкции положительный результат, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 дан общий вид конструкции фильтра по данному изобретению, на фиг.2 показан схематично клапан системы импульсной регенерации, на фиг.3 представлен узел установки антистатического экрана фильтровального рукава, на фиг.4 - узлы крепления экранов рукава и трубы Вентури, на фиг.5 представлено схематично взрыворазрядное устройство в разрезе.

Рукавный фильтр для очистки газов от пыли содержит цилиндрический корпус 1 с крышкой 2, внутренней облицовкой 3 на его боковой поверхности и конусным днищем-сборником 4 (бункером) для транспортировки уловленной пыли к гильзовому затвору (не показан). Корпус 1 фильтра разделен перегородкой 5 на камеры 6, 7 соответственно чистого воздуха (газа) и запыленного воздуха (газа), а внутри него расположены фильтровальные рукава 8, каждый из которых выполнен в виде проволочного каркаса 9 и надетого на него фильтрующего полотна 10.

В камере 6 чистого воздуха расположен патрубок 11 для выхода очищенного воздуха, короб 12 для продувочного воздуха и мембранные клапаны 13 системы импульсной обратной продувки фильтровальных рукавов, а также смонтированные на перегородке 5 соосно с клапанами 13 трубы Вентури 14 (по числу рукавов), нижние концы которых через перегородку 5 входят в камеру 7 и на них закреплены каркасы 9 рукавов 8 с фильтровальными полотнами 10. Корпус 1 имеет тангенциальный патрубок 15 ввода запыленного воздуха в камеру 7 и снабжен взрыворазрядным устройством 16, смонтированным на штуцере корпуса (не обозначен) в камере 7 запыленного воздуха над конусным сборником 4 уловленной пыли, оборудованным на наружной стороне пневмомолотком 17. Между корпусом 1 и днищем-сборником 4 размещена решетка 18, служащая для монтажа рукавов 8 и предотвращения попадания сорвавшихся рукавов в шлюзовой затвор.

Каждый мембранный клапан 13 (фиг.2) системы импульсной обратной продувки рукавов 8 состоит из мембраны 19, сопла 20, пружины 21, крышки 22 клапана и пневмораспределителя 23.

Сопло 20 расположено внутри короба 12, и его верхняя часть служит седлом клапана.

При закрытом клапане мембрана плотно прижата к соплу пружиной и давлением воздуха, находящегося над мембраной, куда он поступает через три малых отверстия (не обозн.) на периферии мембраны. На крышке 22 клапана установлен металлический нажимной корпус-каркас 24, обеспечивающий плотное прилегание мембраны 19 к поверхности короба 12. Верхнее отверстие крышки 22 клапана 13 плотно закрыто пневмораспределителем 23. Работой мембранных клапанов 13 управляет, например, электронное устройство (не показано), питаемое от сети 220 В. Устройство устанавливается на колонке вблизи фильтра и подсоединяется к нему кабелем.

Устройство подает управляющий электрический импульс в соответствии с заданной программой поочередно на каждый клапан с регулируемой паузой между импульсами.

Для снятия статического электричества с рукавов 8 каждый рукав снабжен антистатическим экраном 25 (фиг. 3), отделяющим полотно 10 от каркаса 9 и трубы Вентури 14. Экран 25 выполнен в виде фигурной лентообразной полоски из металлической фольги, например медной. Экран 25 может быть выполнен, например, V-образным с удлиненным установочным хвостовиком. Такое выполнение экрана целесообразно использовать при установке в фильтре блока труб Вентури, выполненных из алюминия.

При использовании в фильтре труб Вентури, изготовленных из полипропилена или полиэтилена низкого давления, необходимо снимать статическое электричество и с рукавов, и с труб Вентури. Для этого используют экран 25 на каждом рукаве 8, а также для каждой трубы Вентури дополнительно устанавливают экран 26 (фиг.4), монтируемый болтом на перегородке 5 и поджатый к полотну 10 рукава крепежным хомутом 27.

Экран 26 выполнен в виде лентообразной полоски и медной фольги и имеет Г-образную форму.

Облицовка 3 на внутренней поверхности корпуса 1 выполнена, по меньшей мере, двухслойной. Облицовка 3 может выполняться компаундом на основе эпоксидной смолы и графита (например, эпоксидная смола ЭД-16 или ЭД-20, графит марки ГЛ-1 ГОСТ 17022-81).

Облицовка 3 может быть выполнена также и композицией в составе шпатлевки и углерода технического, например шпатлевка ЭП-0010 ГОСТ 28379-89, модифицированная 4-5% углерода технического П-234 ГОСТ 7885-86.

Взрыворазрядное устройство 16 (фиг. 5) выполнено в виде мембраны 28, закрепленной на штуцере 29 посредством установочных шайб 30. Устройство 16 предназначено для предотвращения роста давления в объеме защищаемого корпуса 1 выше допустимого уровня с целью защиты оборудования от разрушения и предотвращения распространения возникшего пламени и продуктов взрывного горения в производственные помещения.

Работает фильтр следующим образом.

Запыленный воздух тангенциально поступает в корпус 1 фильтра, где под действием центробежных сил, а также турбулентных вихрей, образованных по поверхности корпуса, происходит отделение наиболее крупных частиц пыли (циклонный эффект). Далее очищаемый воздух проходит через фильтровальные рукава 8, освобождается от пыли, проходит по трубам Вентури 14 в камеру 7 чистого воздуха и через выходной патрубок 11 удаляется из фильтра. Для очистки и регенерации фильтровальных рукавов 8 через определенные промежутки времени по команде прибора управления (не показан) пневмораспределитель 23 открывается и соединяет пространство над мембраной 19 с атмосферой. Давлением воздуха из короба 12 мембрана 19 отжимается вверх, воздух из короба устремляется по соплу в трубу Вентури, инжектируя при этом очищенный воздух. Весь этот воздух импульсом поступает внутрь продуваемого рукава 8, который раздувается на каркасе и стряхивает пыль, осевшую на его наружной поверхности, поры фильтрующего полотна 10 продуваются чистым воздухом. По окончании продувки пневмораспределитель 23 закрывает отверстие в крышке 22 клапана, пространство над мембраной наполняется сжатым воздухом из короба, и мембрана 19 прижимается к соплу - клапан закрыт, обратная продувка закончена.

Одновременно продувается либо один рукав (16-ти 24-х рукавные фильтры), либо два рукава (36-ти 48-ми рукавные фильтры), либо три рукава (72-х рукавный фильтр).

Поскольку процесс продувки протекает в течение достаточно короткого времени (менее 1 сек), процесс фильтрации в фильтре не прекращается.

В процессе фильтрации антистатические экраны 26 установлены между полотном 10 и трубой Вентури с одной стороны, и между полотном 10 и каркасом 9 рукава 8 с другой стороны корпуса 1, снимают с полотна рукава накапливаемое статическое электричество и способствует сбросу пыли, осаждающейся на рукавах, в отстойник 4. Кроме того, внутренняя облицовка, выполненная на боковой внутренней поверхности корпуса 1, также обеспечивает снятие статического электричества с элементов конструкции, что способствует стеканию пыли вниз с поверхности корпуса самотеком. Использование на внутренней поверхности корпуса облицовки - покрытия позволяет не только повысить эффективность регенерации фильтровальных рукавов и соответственно повысить производительность фильтрации, но и совместно с экранами и взрыворазрядным устройством обеспечить безопасность конструкции в процессе эксплуатации и обслуживания.

Положительным результатом, достигаемым заявляемым изобретением, является обеспечение возможности использования дешевых и доступных материалов для изготовления устройства в целом и его элементов при сохранении надежности и повышении производительности работы фильтра, увеличение эффективности регенерации полотна рукавов и продолжительности их использования при эксплуатации. Без дополнительных энергетических затрат исключено налипание пыли на корпусе, рукавах, трубах Вентури и перегородке, увеличены сроки службы клапанов системы импульсной регенерации фильтровальных рукавов, что в целом снижает трудоемкость производства фильтра и его обслуживание, уменьшает затраты при эксплуатации, повышает безопасность и производительность конструкции.

Использование в конструкции фильтра отработанных и освоенных промышленностью деталей, узлов и приборов управления позволяет сократить сроки технологической подготовки производства предлагаемого изделия, использовать имеющиеся прогрессивные заготовки и сборочные единицы, сократить трудоемкость и существенно сократить расход дефицитных материалов.

Введение в конструкцию фильтра деталей и сборочных единиц из пластмассы позволяет использовать высокопроизводительное оборудование и сверхсовременную технологию производства: литье, многоместные пресс-формы и современные термопластичные материалы, что улучшает технологичность конструкции и снижает трудоемкость изготовления указанных элементов, а следовательно, фильтра в целом.

Конструкция оригинальных деталей обусловлена установкой в фильтре указанных выше узлов и элементов, технологична, не требует специальных новых технологических процессов, использования специального и уникального оборудования и механизмов.

Предлагаемое выполнение облицовки позволяет в значительной степени сократить как сроки производства, так и ремонта действующего фильтровального оборудования. Такая облицовка обладает высокими водозащитными свойствами, устойчивостью к воздействию агрессивных сред, прочностью, обеспечивает усиленное связывание с поверхностью корпуса, проста в применении, безопасна и экологически чиста.

Опытный образец фильтра изготовлен, прошел испытания на заводе ОАО "Дзержинскхиммаш", Нижегородской области, подтвердившие возможность многократного воспроизведения объекта и ожидаемый от предложения эффект и позволившие сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности "промышленная применимость".

Испытания подтвердили, что наличие экранов 25, 26 для снижения статического электричества повышает эффективность регенерации фильтровальных рукавов, следовательно, способствует увеличению длительности эксплуатации фильтра при удовлетворении требуемых технико-экономических показателей. Наличие предлагаемой внутренней облицовки в виде недорогостоящего как с точки зрения технологии выполнения, так и по применению относительно дешевых доступных материалов, также способствует увеличению КПД фильтра, при этом безопасность фильтра при обслуживании и эксплуатации гарантирована.

Источники информации
1. Н. П. Волошин и др. Снижение энергоемкости мельничных пневмотранспортных установок. М. : Колос, 1978, с.104-106, "Рукавный фильтр" фирмы "Бюлер" (аналог) - данные приведены по "Руководству" к фильтрам рукавным фирмы "Гебрюдер Бюлер А.Г., Швейцария.

2. А. С. СССР 1731256, кл. B 01 D 46/02, з. 29.09.89, оп. 07.05.92, "Способ очистки газов от пыли и рукавный фильтр для его осуществления" (устройство-прототип).

Изобретение предназначено для очистки воздуха и газов от пыли и других мелкодисперсных частиц и может быть применено в различных отраслях промышленности, преимущественно зерноперерабатывающей. Рукавный фильтр содержит корпус, разделенный перегородкой на камеры для чистого и запыленного воздуха или газа, внутреннюю облицовку, фильтровальные рукава на каркасах внутри камеры запыленного воздуха, закрепленные на установочной решетке и блоке труб Вентури, число которых равно числу рукавов, конусный сборник-днище, патрубки для подвода запыленного воздуха к поверхностям для очистки и вывода очищенного воздуха, систему импульсной регенерации рукавов с мембранными клапанами и коробом для сжатого продувочного воздуха и устройство управления клапанами. Каждый рукав и трубы Вентури снабжены антистатическими экранами, выполненными из лентообразной металлической фольги заданной формы. Внутренняя облицовка корпуса выполнена в виде многослойного покрытия с определенной шероховатостью. Задачей изобретения является создание фильтра, обеспечивающего уменьшение трудоемкости и материальных затрат на его производство и эксплуатацию, безопасность работы и обслуживания при повышении производительности. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Рукавный фильтр для очистки газов от пыли, содержащий цилиндрический корпус с внутренней облицовкой, разделенный перегородкой на камеры чистого и запыленного газа, фильтровальные рукава, каждый из которых выполнен в виде полотна, надетого на каркас, смонтированный на трубе Вентури, посаженной на перегородке, патрубки для тангенциального ввода запыленного и вывода очищенного газа, конусный сборник пыли со шлюзовым затвором и систему импульсной регенерации рукавов с мембранными клапанами, отличающийся тем, что каждый рукав снабжен антистатическим экраном, отделяющим полотно от каркаса и трубы Вентури, а внутренняя облицовка выполнена в виде углеродсодержащего покрытия. 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что каждая труба Вентури снабжена антистатическим экраном, смонтированным на перегородке и поджатым к полотну рукава. 3. Фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что экран выполнен в виде фигурной лентообразной полоски из металлической фольги. 4. Фильтр по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что экран рукава выполнен V-образным с удлиненным установочным хвостовиком, а экран трубы Вентури - Г-образным. 5. Фильтр по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что облицовка-покрытие выполнено, по меньшей мере, двухслойным. 6. Фильтр по п.5, отличающийся тем, что покрытие выполнено компаундом на основе эпоксидной смолы и графита. 7. Фильтр по п.5, отличающийся тем, что покрытие выполнено шпатлевкой, модифицированной 4-5% углерода технического. 8. Фильтр по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что каждый клапан снабжен нажимным защитным корпусом, закрепленным на его крышке. 9. Фильтр по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что он снабжен взрыворазрядным устройством, смонтированным на корпусе над сборником.