УСТРОЙСТВО ФИЛЬТРАЦИИ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ ВЗРЫВА Российский патент 2024 года по МПК B01D46/62 B01D46/12 

Изобретение относится к технике фильтрации газов и относится, в частности, к устройствам очистки газообразных продуктов взрыва (ГПВ) при их стравливании из камер специального назначения (КСН).

Известен фильтр для очистки газообразных продуктов взрыва [RU 2217217, МПК B01D 46/00, 46/10, опуб. 27.11.2003 г], который содержит силовой корпус, прикрепленный в камере специального назначения к каналу стравливания ГПВ, вход, выход и фильтрующую систему, содержащую фильтры грубой и тонкой очистки, установленные от входа в указанной последовательности, при этом со стороны входа в силовом корпусе выполнены дросселирующие отверстия.

Для закрепления в КСН силовой корпус со стороны выхода ГПВ снабжен патрубком с резьбой на его наружной поверхности и герметизирующим элементом. С внутренней торцевой стороны силового корпуса имеется лабиринт из выступов и впадин для исключения прямого воздействия на фильтры ударной волны и осколков. Каждый фильтр установлен во вкладыш с перепускными отверстиями на торцевой поверхности, а между силовым корпусом и вкладышами установлены упругие герметизирующие элементы. Фильтры выполнены с уменьшающимся по ходу движения газа размером пор. Для охлаждения ГПВ фильтрующая система снабжена высокотеплопроводным и теплоемким фильтром, выполненным из медной прессованной спирали. Фильтрующая пластина фильтра тонкой очистки выполнена из пористой металлокерамики и установлена между упругими пористыми пластинами с упругими герметизирующими уплотнениями по бокам и поджатыми с торцевых поверхностей. Данное устройство обеспечивает работоспособность фильтра в условиях взрыва и очистки ГПВ. Данное устройство имеет ряд недостатков:

- при фронтальном воздействии крупного по размеру осколка, например, образованного элементами конструкции взрывного устройства, установленного в КСН, возможно ослабление затяжки резьбы выходного патрубка с последующим выходом из строя (или прогаром) герметизирующей прокладки, что в итоге приведет к выходу неочищенных ГПВ из КСН;

- выполнение фильтра грубой очистки в виде вкладыша с перепускными дросселирующими отверстиями не предусматривает возможность абсорбционно очищать ГПВ, в состав которых входят аэрозоли вредных химических элементов;

- пластина фильтра тонкой очистки установлена вплотную к внутренней стенке вкладыша, который, несмотря на наличие упругих герметизирующих уплотнений, подвергается воздействию ударных нагрузок, что может привести к возникновению в пластине трещин и соответственно к неэффективной очистке ГПВ при воздействии ударной волны.

Известно устройство фильтрации газообразных продуктов взрыва [RU 2632696, МПК B01D 46/00, 46/10, опуб. 09.11.2017 г], принятое за прототип и содержащее силовой корпус, прикрепленный к каналу стравливания ГПВ, входной и выходной каналы, фильтрующую систему, содержащую фильтры грубой и тонкой очистки, сообщающиеся друг с другом через воздушную полость, фильтр грубой очистки представляет собой гранулированный адсорбирующий материал, обладающий высокой термической и химической стойкостью, засыпанный в полость силового корпуса между помещенными в нем входной и выходной сетками и поджатый к входному каналу прижимным элементом с осевыми отверстиями, закрытыми выходной сеткой, а фильтр тонкой очистки представляет собой герметичный корпус с фильтрующей пластиной и имеет впускной и выпускной штуцера, при этом конец выпускного штуцера является также выходом устройства.

В данном устройстве со стороны входного канала в силовом корпусе выполнены дросселирующие отверстия. Прижимным элементом служит резьбовая пробка с дросселирующими отверстиями. Концы штуцеров фильтра тонкой очистки закреплены во втулках, герметично установленных посредством ряда уплотнительных колец в канале стравливания ГПВ. Между входом в канал стравливания и фильтром грубой очистки установлен переходник со сквозным отверстием, образующий воздушную полость между фильтрами.

Недостатком прототипа является недостаточная надежность работы при стравливании из КСН газообразных продуктов взрыва, содержащих аэрозоли токсичных материалов, и относительно низкие эксплуатационные характеристики. В прототипе фильтр тонкой очистки закреплен непосредственно в канале стравливания КСН, поэтому несмотря на наличие упругих герметизирующих уплотнений, подвергается воздействию ударных взрывных нагрузок, что может привести к возникновению трещин и к его полному разрушению, и, соответственно, к неэффективной очистке ГПВ при воздействии ударной волны. Так как внешний габарит фильтра тонкой очистки напрямую зависит от внутреннего размера канала стравливания КСН, а размер фильтрующей пластины - от размера корпуса фильтра, то малые размеры фильтрующей пластины отрицательно влияют на скорость стравливания и объем очищаемых газообразных продуктов взрыва, снижая эксплуатационные характеристики устройства. Также недостатком является невозможность замены отработанных в процессе эксплуатации сорбента и фильтра тонкой очистки до полного падения давления в КСН. Сложность замены может возникнуть вследствие воздействия ГПВ на корпус фильтра и элементы его крепления в КСН.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предполагаемое изобретение, является обеспечение надежности работы при стравливании из КСН газообразных продуктов взрыва, содержащих аэрозоли токсичных материалов, при повышении эксплуатационных характеристик.

Технический результат достигается тем, что устройство фильтрации газообразных продуктов взрыва (ГПВ), содержащее силовой корпус, прикрепленный к каналу стравливания ГПВ, входной и выходной каналы, фильтрующую систему, содержащую фильтры грубой и тонкой очистки, сообщающиеся друг с другом через воздушную полость, фильтр грубой очистки представляет собой гранулированный адсорбирующий материал, обладающий высокой термической и химической стойкостью, засыпанный в полость силового корпуса между помещенными в нем входной и выходной сетками и поджатый к входному каналу прижимным элементом с осевыми отверстиями, закрытыми выходной сеткой, а фильтр тонкой очистки представляет собой герметичный корпус с фильтрующей пластиной и имеет впускной и выпускной штуцера, при этом конец выпускного штуцера является также выходным каналом устройства, согласно изобретению силовой корпус выполнен разъемным и состоит из центральной части, герметично закрытой внутренней и наружной крышками, корпус фильтра тонкой очистки помещен в засыпанную адсорбирующим материалом полость, а концы штуцеров присоединены к прижимному элементу и к наружной крышке разъемно, при этом узел соединения конца выпускного штуцера выполнен герметичным.

Предлагаемая заявляемым изобретением компоновка устройства фильтрации обеспечивает надежность работы в условиях ударных нагрузок при стравливании из КСН газообразных продуктов взрыва, содержащих аэрозоли токсичных материалов. Корпус фильтра тонкой очистки защищен сорбентом от прямого воздействия ударных взрывных нагрузок. Кроме того фильтрующий элемент фильтра тонкой очистки не ограничен в размерах, что положительно влияет на скорость стравливания и объем очищаемых газообразных продуктов взрыва, повышая эксплуатационные характеристики в части повышения пропускной способности устройства фильтрации.

А наличие разъемных соединений элементов устройства дает возможность осуществить замену отработанных в процессе эксплуатации фильтра тонкой очистки и гранулированного адсорбирующего материала, повышая эксплуатационные характеристики.

Таким образом, совокупность всех изложенных выше признаков создает условия обеспечения надежности работы при стравливании из КСН газообразных продуктов взрыва, содержащих аэрозоли токсичных материалов, при повышении эксплуатационных характеристик.

Кроме того, для обеспечения работоспособности устройства в условиях кратковременных вибрационных нагрузок силовой корпус снаружи охвачен демпфирующими элементами.

Наличие в заявляемом изобретении совокупности признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

Изобретение иллюстрируется чертежом, где представлен общий вид устройства фильтрации, на котором приняты следующие обозначения:

1 - центральная часть силового корпуса;

2 - входной канал;

3 - выходной канал;

4 - входная сетка;

5 - выходная сетка;

6 - внутренняя крышка;

7 - наружная крышка;

8 - уплотнение;

9 - крепежный элемент;

10 - прижимной элемент в виде диска;

11 - отверстия в диске;

12 - гранулированный адсорбирующий материал;

13 - воздушная полость;

14 - корпус фильтра тонкой очистки;

15 - впускной штуцер фильтра тонкой очистки;

16 - выпускной штуцер фильтра тонкой очистки;

17 - фильтрующая пластина;

18 - канавка на наружной крышке;

19 - демпфирующие элементы; 20, 21 - резьбовая втулка;

22 - уплотнительный элемент;

23 - гайка;

24 - камера специального назначения (КСН).

Устройство выполнено следующим образом.

Устройство фильтрации (фиг.) газообразных продуктов взрыва (ГПВ) содержит силовой корпус, прикрепленный к каналу стравливания (не показано) ГПВ, входной 2 и выходной 3 каналы, фильтрующую систему, содержащую фильтры грубой и тонкой очистки, сообщающиеся друг с другом через воздушную полость 13. Для обеспечения работоспособности устройства в условиях кратковременных вибрационных нагрузок снаружи силовой корпус охвачен демпфирующими элементами 19. Силовой корпус выполнен разъемным и имеет цилиндрическую центральную часть 1, по торцам герметично закрытую посредством крепежных элементов 9 и уплотнений 8 внутренней 6 и наружной 7 крышками.

Фильтр грубой очистки представляет собой гранулированный адсорбирующий материал 12, обладающий высокой термической и химической стойкостью, засыпанный в полость силового корпуса между помещенными в нем входной 4 и выходной 5 сетками и поджатый к входному каналу 2 прижимным элементом 10 в виде диска с осевыми отверстиями 11, закрытыми выходной сеткой 5. Адсорбирующий материал 12 выполнен из сферического гидратированного диоксида титана марки термоксид. Входная 4 и выходная 5 сетки выполнены из металла, стойкого к агрессивным средам.

Фильтр тонкой очистки представляет собой герметичный корпус 14 с фильтрующей пластиной 17 и имеет впускной 15 и выпускной 16 штуцера. Корпус 14 помещен в засыпанную адсорбирующим материалом 12 полость. Концы штуцеров 15, 16 присоединены к диску 10 и к наружной крышке 7 разъемно через резьбовые втулки 21, 20 соответственно. При этом узел соединения конца выпускного штуцера 16 выполнен герметичным посредством уплотнительного элемента 22. Конец выпускного штуцера 16 является также выходом 3 устройства.

Для максимального распределения ГПВ внутри засыпанной сорбентом 12 полости на наружной крышке 7 выполнена канавка 18, сообщающаяся с входным 2 каналом и закрытая входной сеткой 4.

Использование разъемных и резьбовых соединений дает возможность осуществить при необходимости замену отработанных в процессе эксплуатации фильтра тонкой очистки, а также гранулированного адсорбирующего материала 12.

Сборка устройства фильтрации осуществляется следующим образом.

Вначале на резьбовые концы впускного 15 и выпускного 16 штуцеров фильтра тонкой очистки присоединяют резьбовые втулки 21 и 20 соответственно, резьбовую втулку оснащают уплотнительным элементом 22, обеспечивая герметичность узла соединения. Затем втулку 20 присоединяют к крышке 7 герметично, например, с помощью сварки, так, чтобы выпускной 16 штуцер фильтра тонкой очистки являлся бы выходным каналом 3 устройства фильтрации. При помощи крепежных элементов 9 и уплотнений 8 к наружной крышке 7 герметично присоединяют центральную часть корпуса 1. Канавку 18 крышки 7 закрывают сеткой 4. Затем внутреннюю полость центральной части 1 в зависимости от требований к степени очистки ГПВ засыпают необходимым количеством гранулированного адсорбирующего материала 12, прижимая его диском 10 к входному каналу 2, при этом отверстия 11 в перегородке 10 закрыты сеткой 5. Затем с помощью резьбовой втулки 21 и гайки 23 штуцер 15 присоединяют к диску 10. Далее к центральной части корпуса 1 при помощи крепежных элементов 9 и уплотнений 8 герметично присоединяют внутреннюю крышку 6 с образованием воздушной полости 13. Снаружи собранное устройство фильтрации охватывается демпфирующими элементами 19.

Устройство работает следующим образом.

После срабатывания взрывного устройства (не показано) из полости камеры 24 начинают поступать ГПВ через входной канал 2 в канавку 18, закрытую входной сеткой 4. Входная сетка 4 исключает проникновение крупных частиц продуктов взрыва в полость корпуса 1. Аэрозольные продукты взрыва при прохождении через всю толщу сорбента 12, охлаждаются и очищаются. Далее ГПВ, проходя через отверстия 11 диска 10 с выходной сеткой 5, попадают в воздушную полость 13. Так проходит первая ступень фильтрации.

Затем, ГПВ поступают через впускной штуцер 15 фильтра тонкой очистки на фильтрующую пластину 17, пройдя которую достигают максимальной степени очистки (99,99999% по аэрозольным частицам). Затем очищенные ГПВ через выпускной штуцер 16 поступают через выход 3 в магистраль стравливания, которая может быть снабжена системами специализированных газоанализаторов и газовой откачки (не показано), размещенных снаружи КСН.

В результате заявляемой компоновки фильтрующая пластина 17 фильтра тонкой очистки не ограничена в размерах, что положительно влияет на скорость стравливания и объем очищаемых газообразных продуктов взрыва, повышая эксплуатационные характеристики в части повышения пропускной способности устройства фильтрации, а фильтр тонкой очистки защищен сорбентом 10 от ударных взрывных нагрузок, обеспечивая надежность работы устройства при стравливании из КСН газообразных продуктов взрыва, содержащих аэрозоли токсичных материалов. При этом наличие разъемных соединений элементов устройства дает возможность осуществить замену отработанных в процессе эксплуатации фильтра тонкой очистки и гранулированного адсорбирующего материала, повышая эксплуатационные характеристики устройства фильтрации.

На предприятии данное устройство фильтрации используется как фильтр второй ступени стравливаемых из КСН ГПВ и выдержало широкий спектр ударных и вибрационных нагрузок, обеспечивая при этом высокую степень очистки экологически опасных ГПВ при повышенной пропускной способности устройства фильтрации.

Итак, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:

- устройство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для очистки газообразных продуктов взрыва (ГПВ) при их стравливании из камеры специального назначения (КСН);

- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить надежность работы устройства при стравливании из КСН газообразных продуктов взрыва, содержащих аэрозоли токсичных материалов, при повышении эксплуатационных характеристик;

- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Изобретение относится к технике фильтрации газов и относится, в частности, к устройствам очистки газообразных продуктов взрыва (ГПВ) при их стравливании из камер специального назначения (КСН). Устройство фильтрации газообразных продуктов взрыва содержит силовой корпус, прикрепленный к каналу стравливания ГПВ, входной и выходной каналы, фильтрующую систему, содержащую фильтры грубой и тонкой очистки, сообщающиеся друг с другом через воздушную полость. Фильтр грубой очистки представляет собой гранулированный адсорбирующий материал, обладающий высокой термической и химической стойкостью, засыпанный в полость силового корпуса между помещенными в нем входной и выходной сетками и поджатый к входному каналу прижимным элементом с осевыми отверстиями, закрытыми выходной сеткой. Фильтр тонкой очистки представляет собой герметичный корпус с фильтрующей пластиной и имеет впускной и выпускной штуцера, при этом конец выпускного штуцера является также выходным каналом устройства. Силовой корпус выполнен разъемным и состоит из центральной части, герметично закрытой внутренней и наружной крышками. Корпус фильтра тонкой очистки помещен в засыпанную адсорбирующим материалом полость, а концы штуцеров присоединены к прижимному элементу и к наружной крышке разъемно, при этом узел соединения конца выпускного штуцера выполнен герметичным. Технический результат - обеспечение надежности работы устройства при стравливании из КСН газообразных продуктов взрыва, содержащих аэрозоли токсичных материалов, при повышении эксплуатационных характеристик. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство фильтрации газообразных продуктов взрыва (ГПВ), содержащее силовой корпус, прикрепленный к каналу стравливания ГПВ, входной и выходной каналы, фильтрующую систему, содержащую фильтры грубой и тонкой очистки, сообщающиеся друг с другом через воздушную полость, фильтр грубой очистки представляет собой гранулированный адсорбирующий материал, обладающий высокой термической и химической стойкостью, засыпанный в полость силового корпуса между помещенными в нем входной и выходной сетками и поджатый к входному каналу прижимным элементом с осевыми отверстиями, закрытыми выходной сеткой, а фильтр тонкой очистки представляет собой герметичный корпус с фильтрующей пластиной и имеет впускной и выпускной штуцера, при этом конец выпускного штуцера является также выходным каналом устройства, отличающееся тем, что силовой корпус выполнен разъемным и состоит из центральной части, герметично закрытой внутренней и наружной крышками, корпус фильтра тонкой очистки помещен в засыпанную адсорбирующим материалом полость, а концы штуцеров присоединены к прижимному элементу и к наружной крышке разъемно, при этом узел соединения конца выпускного штуцера выполнен герметичным.

2. Устройство фильтрации по п. 1, отличающееся тем, что силовой корпус снаружи охвачен демпфирующими элементами.