ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ ПЫЛИ Российский патент 2012 года по МПК B01D46/52 B01D46/02 

Изобретение относится к устройствам для очистки запыленных газов, в частности для очистки воздуха от различных пылей, в том числе пылей от наждачных, шлифовальных и деревообрабатывающих станков, искр при сварке с возвратом воздуха в помещение, и может быть использовано в металлообрабатывающей, металлургической, машиностроительной, химической, пищевой и других отраслях промышленности, например, для очистки аспирационного воздуха различных бункеров (силосов), а также в качестве первой ступени перед подачей воздуха в операционные, медицинские и спецлаборатории, электронные производства.

Известен фильтр для очистки воздуха от пыли (см. авторское свидетельство СССР №1212504, Мкл. В01D 46/02, 1986), содержащий корпус с подвешенными на подвижной раме, которая на пружинах подвешена к верхней части корпуса, фильтровальными рукавами, закрепленными внизу на неподвижной перфорированной раме, и механизм вибрационного встряхивания, соединенный с подвижной рамой, при этом внутри каждого фильтровального рукава свободно подвешены на гибком элементе к подвижной раме била, соединенные между собой и с гибким элементом пружинами.

Недостатками этого фильтра являются сложность его аппаратурного исполнения, в частности герметизации, невысокая производительность, обусловленная забиванием пор фильтра и, соответственно, возрастанием его аэродинамического сопротивления, а также возрастанием давления в фильтровальных рукавах, что требует для обеспечения надежности высокую материалоемкость.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в создании конструкции, обеспечивающей эффективную очистку воздуха от пыли в условиях изменяющихся погодно-климатических воздействий и различной температуры очищаемого воздуха при длительной эксплуатации за счет поддержания нормированного аэродинамического сопротивления фильтрующего элемента при изменяющейся концентрации пыли путем вибрационного стряхивания налипающих твердых частиц при вибрационном воздействии на рычажный механизм фильтровального элемента с изменяющимся силовым усилием, величина которого определяется как перепадом давления на фильтровальном полотне по ходу движения очищаемого воздуха, так и его расходом, который существенно зависит от плотности и, соответственно, температуры очищаемого воздуха.

Технический результат по повышению эксплуатационной надежности работы фильтра с нормированной степенью эффективности очистки достигается тем, что фильтр для очистки воздуха от пыли содержит корпус, узел подачи запыленного воздуха, выполненный сбоку корпуса, узел отвода очищенного воздуха, снабженный вентилятором, расположенный внутри корпуса фильтрующий элемент из фильтровального полотна, подвешенный в верхней части на подвижной раме, которая на пружинах подвешена к верхней части корпуса, и закрепленный в нижней части на неподвижной раме, выполненный изогнутым зигзагом и герметизированный относительно зон запыленного и очищенного воздуха, узел вибрационной регенерации в виде рычажного механизма встряхивания фильтрующего элемента, установленного с возможностью колебательных движений, при этом рычажный механизм встряхивания снабжен приводом с регулятором скорости перемещения, соединенным с выходом регулятора давления и датчиком перепада давления, расположенным на фильтрующем элементе и присоединенным к регулятору давления, кроме того, вентилятор снабжен приводом с регулятором скорости вращения, соединенным с выходом регулятора температуры и датчиком температуры, расположенным на входе очищаемого воздуха на фильтрующий элемент и соединенным с регулятором температуры, при этом как регулятор температуры, так и регулятор давления содержат блок сравнения и блок задания, при этом блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи, причем выход электронного усилителя соединен с входом магнитного усилителя с выпрямителем, подключенным на выходе к регуляторам скорости перемещения в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода узла вибрационной регенерации и привода вентилятора.

На фиг.1 - схематическое изображение фильтра в разрезе с узлом подачи воздуха на очистку, расположенным сбоку, ручным приводом рычажного механизма встряхивания фильтрующего элемента, горизонтальным расположением вентилятора и поддоном для сбора пыли, с электромагнитным приводом вентилятора и регулятором скорости вращения, общий вид; на фиг.2 - схематическое изображение узла вибрационной регенерации фильтра с электромагнитным приводом и регулятором скорости перемещения.

Фильтр для очистки воздуха от пыли содержит корпус 1 с узлом подачи запыленного воздуха на очистку 2 и узлом отвода очищенного воздуха 3, расположенный внутри корпуса 1 фильтрующий элемент 4, разделяющий корпус 1 на зоны запыленного 5 и очищенного 6 воздуха, выполненный в виде изогнутого зигзагом фильтровального полотна с образованием верхних и нижних ребер, соединенных по краям посредством пружинных элементов 7 вверху с подвижной рамой 8, на пружинах 9 подвешенной к верхней части корпуса 1, и неподвижной рамой 10 внизу. Фильтрующий элемент снабжен торцевыми фильтрующими вставками (не показаны) и герметизирован относительно зон запыленного 5 и очищенного 6 воздуха по периметру за счет отбортовки краев фильтровального полотна и фильтрующих вставок. Рычажный механизм встряхивания 11 фильтрующего элемента 4 установлен с возможностью колебательного движения и снабжен ручным приводом 12. На узле отвода очищенного воздуха 3 установлен горизонтальный вентилятор 13, а внизу корпуса 1 установлен поддон для сбора пыли 14.

Напорный фильтр содержит привод 15 и через узел подачи запыленного воздуха на очистку 2 может быть соединен с бункером или силосом (не показано).

Узел регенерации фильтра расположен в верхней части корпуса 1 и выполнен в виде рычажного механизма встряхивания 11, установленного на кронштейне 16 с возможностью колебательного движения от привода 15, установленного на опоре 17 и приводимого в движение посредством тяги 18.

Рычажный механизм встряхивания 11 снабжен приводом 15 с регулятором скорости перемещения 19, соединенным с выходом 20 регулятора давления 21 и датчиком перепада давления 22, например, в виде дифференциального манометра, расположенного на фильтрующем элементе 4 и регистрирующего перепад давления в зоне запыленного 5 и очищенного 6 воздуха, а также присоединенного к регулятору давления 21. Регулятор давления 21 содержит блок сравнения 23 и блок задания 24, при этом блок сравнения 23 соединен с входом электронного усилителя 25, оборудованного блоком нелинейной обратной связи 26, причем выход электронного усилителя 25 соединен с входом магнитного усилителя 27 с выпрямителем, подключенным на выходе 20 к регулятору скорости перемещения 19 в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода 15 узла вибрационной регенерации.

Горизонтальный вентилятор 13 снабжен приводом 28 с регулятором скорости вращения 29, соединенным с выходом регулятора температуры 30 и датчиком температуры 31, расположенным на входе очищаемого воздуха на фильтрующий элемент 4 и соединенным с регулятором температуры 30.

Регулятор температуры 30 содержит блок сравнения 32 и блок задания 33, при этом блок сравнения 32 соединен с входом электронного усилителя 34, оборудованного блоком нелинейной обратной связи 35, причем выход электронного усилителя 34 соединен с входом магнитного усилителя 36 с выпрямителем, подключенным на выходе 37 к регулятору скорости вращения 29 в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода 28 вентилятора 13.

Фильтр работает следующим образом.

В зависимости от погодно-климатических условий, воздух, подаваемый на очистку от пыли, имеет разную температуру и, соответственно, плотность. Следовательно, при более низкой температуре очищаемого воздуха по сравнению с нормированной, определяемой заданной массовой производительностью, наблюдается перерасход энергии на привод 28 вентилятора 13 (см., например, Курчавин В.Н., Мезенцев А.П. Экономия тепловой и электрической энергии в поршневых компрессорах. Л.: Энергоатомиздат. 1985. - 80 с., ил.). Для обеспечения энергосберегающего процесса работы фильтра для очистки воздуха от пыли между приводом 28 и вентилятором 13 установлен регулятор скорости вращения 29 в виде блока порошковых электромагнитных муфт. В этом случае, при понижении температуры воздуха ниже нормированной по условиям массовой производительности вентилятора 13 сигнал от датчика температуры 31 на фильтрующем элементе 4 поступает в регулятор температуры 30. При этом сигнал блока задания 32 будет иметь меньшее значение, чем сигнал датчика температуры 31, и на выходе блока сравнения 32 появится сигнал отрицательной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 34, сюда же поступает и сигнал с блока 35 нелинейной обратной связи, который вычитается из сигнала блока сравнения 32. Сигнал с выхода электронного усилителя 34 поступает на вход магнитного усилителя 36, где он усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на выход 37 и далее на регулятор скорости вращения 29 в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода 28.

Отрицательная полярность сигнала от электронного усилителя 34 вызывает уменьшение тока возбуждения на выходе 37 магнитного усилителя 36, тем самым снижая момент вращения и, соответственно, момент привода 28 с обеспечением заданной массовой производительности вентилятора 13, т.е. достигается сокращение энергозатрат.

При работе вентилятора 13 поток воздуха, поступающего на очистку от пыли, через узел подачи воздуха 2 подают в нижнюю часть корпуса 1, и по мере перемещения вверх поступает в зону запыленного воздуха 5, состоящую из суживающихся направляющих изогнутого зигзагом фильтровального полотна, что приводит к возрастанию скорости воздуха по мере его контакта с фильтрующим элементом 4, где и происходит отделение частиц пыли, после чего поток поступает в зону очищенного воздуха 6. Процесс перехода очищаемого воздуха из зоны запыленного 5 в зону очищенного 6 обусловлен наличием перепада давления из-за преодоления аэродинамического сопротивления фильтровального полотна, что регистрируется датчиком перепада давления 22, выполненным, например, в виде электрического дифференциального манометра (см. Преображенский В.П. Технические измерения и приборы. - М.: Энергия, 1978. - 704 с., ил.). При длительной эксплуатации наблюдается залипание частиц пыли на фильтровальном полотне, что повышает энергозатраты на работу вентилятора из-за возрастания аэродинамического сопротивления фильтрующего элемента. Между зоной запыленного 5 и очищенного 6 воздуха возрастает разность давлений и сигнал от датчика перепада давления 22 поступает в регулятор давления 21. При этом сигнал блока задания 24 превышает сигнал датчика перепада давления 22 и на выходе блока сравнения 23 появляется сигнал положительной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 25, сюда же поступает и сигнал с блока 26 нелинейной обратной связи, который вычитается из блока сравнения 23. Сигнал с выхода электронного усилителя 25 поступает на вход магнитного усилителя 27, где он усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на выход 20 и далее на регулятор скорости перемещения 19, например, в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода 15. Положительная полярность сигнала электронного усилителя 25 вызывает увеличение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 27, тем самым увеличивается амплитуда колебаний тяги 18 и, соответственно, рычажного механизма встряхивания 11, который, осуществляя колебательные движения, заставляет колебаться подвижную верхнюю раму 8, к которой посредством пружинных элементов 7 прикреплены края верхних ребер зигзага фильтровального полотна. Колебательные движения рычажного механизма 11 за счет растяжения и сокращения пружины 9 вызывают соответственно сокращение и растяжение пружинных элементов 7, соединенных как с верхней 8, так и с нижней 10 рамами, натяжение фильтровального полотна изменяется, при этом происходит деформация геометрической формы фильтрующего элемента 4, что способствует повышению степени регенерации, которая происходит и за счет вибрации, и за счет сжатия-растяжения фильтровальной ткани фильтрующего элемента. Конструкция фильтрующего элемента позволяет создать оптимальные условия натяжения фильтровального полотна с достаточно плавным их изменением за счет растяжки и сжатия пружинных элементов, что увеличивает продолжительность срока эксплуатации фильтрующего элемента за счет снижения вероятности прорыва фильтровального полотна. Выполнение фильтровального полотна и фильтрующих вставок с отбортовкой по периметру фильтрующего элемента позволяет надежно и герметично разделить зоны запыленного 5 и очищенного 6 воздуха.

При уменьшении перепада давления на фильтровальном полотне фильтрующего элемента 4, что так же регистрируется датчиком перепада давления 22, сигнал от него поступает в регулятор давления 21, при этом сигнал от датчика перепада давления 22 больше, чем сигнал блока задания 24, и на выходе блока сравнения 23 появится сигнал отрицательной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 25 одновременно с сигналом отрицательной нелинейной обратной связи блока 26. Сигнал с выхода электронного усилителя 25 поступает на вход магнитного усилителя 27, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на выход 20 и далее на регулятор скорости перемещения 19. Отрицательная полярность сигнала электронного усилителя 25 вызывает уменьшение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 27. В результате уменьшается момент от привода 15 на тягу 18, и, соответственно, на рычажный механизм встряхивания 11, т.е. амплитуда колебаний снижается и фильтр переходит в режим оптимальной очистки воздуха от пыли.

Оригинальность предложенного технического решения по повышению эксплуатационной надежности и эффективности очистки воздуха от пыли достигается автоматизированностью как системы регулирования электромеханических колебаний фильтрующего элемента, в зависимости от степени загрязненности фильтровального полотна залипающими частицами, так и системы регулирования температуры, определяющей нормализацию потребляемой мощности вентилятора при длительной эксплуатации, обеспечивая оптимизацию энергозатрат на процесс фильтрации.

Изобретение относится к устройствам для очистки запыленных газов, в частности для очистки воздуха от различных пылей, и может быть использовано в металлообрабатывающей, металлургической, машиностроительной, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Фильтр для очистки воздуха от пыли содержит корпус. Узел подачи запыленного воздуха выполнен сбоку корпуса. Узел отвода очищенного воздуха снабжен вентилятором. Внутри корпуса расположен фильтрующий элемент из фильтровального полотна, подвешенный в верхней части на подвижной раме, которая на пружинах подвешена к верхней части корпуса, и закрепленный в нижней части на неподвижной раме, выполненный изогнутым зигзагом и герметизированный относительно зон запыленного и очищенного воздуха. Узел вибрационной регенерации в виде рычажного механизма встряхивания фильтрующего элемента установлен с возможностью колебательных движений. Рычажный механизм встряхивания снабжен приводом с регулятором скорости перемещения, соединенным с выходом регулятора давления и датчиком перепада давления, расположенным на фильтрующем элементе и присоединенным к регулятору давления. Вентилятор снабжен приводом с регулятором скорости вращения, соединенным с выходом регулятора температуры и датчиком температуры, расположенным на входе очищаемого воздуха на фильтрующий элемент и соединенным с регулятором температуры. Регулятор температуры и регулятор давления содержат блок сравнения и блок задания. Блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи. Выход электронного усилителя соединен с входом магнитного усилителя с выпрямителем, подключенным на выходе к регуляторам скорости перемещения и скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода узла вибрационной регенерации и привода вентилятора. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности очистки воздуха от пыли в условиях изменяющихся погодно-климатических воздействий. 2 ил.

Фильтр для очистки воздуха от пыли, содержащий корпус, узел подачи запыленного воздуха, выполненный сбоку корпуса, узел отвода очищенного воздуха, снабженный вентилятором, расположенный внутри корпуса фильтрующий элемент из фильтровального полотна, подвешенный в верхней части на подвижной раме, которая на пружинах подвешена к верхней части корпуса, и закрепленный в нижней части на неподвижной раме, выполненный изогнутым зигзагом и герметизированный относительно зон запыленного и очищенного воздуха, узел вибрационной регенерации в виде рычажного механизма встряхивания фильтрующего элемента, установленного с возможностью колебательных движений, отличающийся тем, что рычажный механизм встряхивания снабжен приводом с регулятором скорости перемещения, соединенным с выходом регулятора давления и датчиком перепада давления, расположенным на фильтрующем элементе и присоединенным к регулятору давления, кроме того, вентилятор снабжен приводом с регулятором скорости вращения, соединенным с выходом регулятора температуры и датчиком температуры, расположенным на входе очищаемого воздуха на фильтрующий элемент и соединенным с регулятором температуры, при этом как регулятор температуры, так и регулятор давления содержат блок сравнения и блок задания, при этом блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи, причем выход электронного усилителя соединен с входом магнитного усилителя с выпрямителем, подключенным на выходе к регуляторам скорости перемещения и скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода узла вибрационной регенерации и привода вентилятора.