СЕКЦИОННЫЙ КАРКАС ФИЛЬТРОВАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к устройствам для сухого улавливания пылевидных технологических продуктов в процессе их производства, а также для аспирации промышленных газов и воздуха посредством фильтровальных рукавов из гибкого материала, и может быть использована в металлургической, горнорудной, химической, пищевой и других отраслях промышленности.
Известен секционный каркас фильтровального рукава (см. патент RU №2179878, B01D 46/02, дата публикации 27.02.2002), состоящий по меньшей мере из двух секций, выполненных из металлических прутков, при этом первая секция содержит элемент для фиксирования каркаса на рукавной плите фильтровальной установки, а секции соединены между собой посредством замка. Верхние и нижние концы металлических прутков в каждой секции соединены кольцевыми элементами, при этом на сопрягаемых частях секций упомянутые элементы выполнены тарельчатой формы с центральными отверстиями, а на нижележащих секциях они дополнительно содержат по два или четыре диаметрально противоположных отогнутых вдоль оси каркаса выштамповок в виде ушек с отверстиями в их отогнутых частях. В кольцевых поперечных элементах на вышележащих секциях диаметр центральных отверстий превышает диаметр, образованной наружными поверхностями упомянутых выштамповок. Замки размещены в вышележащих секциях и выполнены в виде пружинной скобы с отогнутыми заостренными концами, которые взаимодействуют с отверстиями в выштамповках. При этом центр отверстий в выштамповках отстоит от плоскости этого кольцевого поперечного элемента на величину, равную сумме толщины материала кольцевого поперечного элемента в вышележащей секции и половины диаметра проволоки пружинной скобы. Элемент для фиксирования каркаса на рукавной плите фильтровальной установки выполнен в виде ∩-образных отгибов металлических прутков, жестко соединенных с верхним кольцевым поперечным элементом. В нижней части последней секции кольцевой поперечный элемент выполнен тарельчатой формы с центральным отверстием.
Недостатками известного каркаса являются:
- сравнительно сложная конструкция замков, что увеличивает материалоемкость и стоимость каркаса и снижает удобство монтажа и демонтажа секций в фильтровальной установке;
- «перекашивание» верхней секции каркаса относительно плоскости рукавной плиты из-за неплоскостности торцев ∩-образных отгибов металлических прутков и местных неровностей на рукавной плите в точках опоры, что приводит к несоосному расположению каркаса относительно фильтровального рукава и, соответственно, к неравномерному воздействию динамических нагрузок на фильтровальный рукав по его длине и периметру;
- существенные динамические нагрузки на верхнюю и нижнюю части фильтровального рукава при регенерации из-за выполнения донышка в нижней секции с центральным отверстием.
Известен секционный каркас фильтровального рукава (см. патент UA №13129, B01D 46/02, дата публикации 15.03.2006), состоящий по меньшей мере из двух секций, выполненных из металлических прутков, при этом первая секция содержит элемент для фиксирования каркаса на рукавной плите фильтровальной установки, а секции соединены между собой посредством замка, образованного отгибами концов металлических прутков на сопрягаемых частях секций и кольцевыми поперечными элементами, взаимодействующими друг с другом. Отгибы концов металлических прутков направлены внутрь каркаса и выполнены ∩-образной формы. Кольцевые поперечные элементы выполнены в виде чередующихся изгибов ∩-образной формы с округлыми углублениями в их впадинах для размещения металлических прутков каркаса. При этом концы металлических прутков на близлежащих частях секций отогнуты внутрь каркаса таким образом, что диаметр замков меньше диаметра каркаса. Элемент для фиксирования каркаса на рукавной плите фильтровальной установки выполнен в виде фигурных Сообразных отгибов верхних концов металлических прутков с округлыми углублениями в их впадинах для размещения соединяющего их кольцевого поперечного элемента. Недостатками известного каркаса являются:
- сравнительно сложная конфигурация элементов замка, что снижает удобство монтажа и демонтажа секций в фильтровальной установке;
- «перекашивание» верхней секции каркаса относительно плоскости рукавной плиты из-за неплоскостности торцев ∩-образных отгибов металлических прутков и местных неровностей на рукавной плите в точках опоры, что приводит к несоосному расположению каркаса относительно фильтровального рукава и, соответственно, к неравномерному воздействию динамических нагрузок на фильтровальный рукав по его длине и периметру;
- недостаточная жесткость металлических прутков в зоне соединения секций замками, что приводит к несоосному расположению секций каркаса друг относительно друга и, соответственно, к неравномерному воздействию динамических нагрузок на фильтровальный рукав по его длине и периметру;
- существенные динамические нагрузки на верхнюю и нижнюю части фильтровального рукава при регенерации из-за выполнения нижней секции без донышка.
Указанные недостатки в целом приводят к дополнительным затратам на эксплуатацию фильтровальной установки из-за повышенной трудоемкости монтажа и демонтажа секций каркаса и снижения ресурса фильтровальных рукавов.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования конструкции секционного каркаса фильтровального рукава за счет иного выполнения секций и замков для их соединения между собой, а также элемента для фиксирования на рукавной плите фильтровальной установки.
Технический результат от реализации этой задачи заключается в повышении удобства выполнения монтажа и демонтажа секций каркаса при одновременном устранении несимметричных динамических нагрузок на фильтровальный рукав в процессе эксплуатации за счет исключения «перекашивания» верхней секции каркаса на рукавной плите фильтровальной установки и жесткого соосного соединения секций между собой, а также уменьшения нагрузки на нижнюю часть фильтровального рукава от воздушной ударной волны при проведении операций регенерации. Указанный технический результат позволяет повысить ресурс фильтровальных рукавов и снизить затраты на эксплуатацию фильтровальной установки.
Поставленная задача решается тем, что секционный каркас фильтровального рукава, состоящий по меньшей мере из двух секций, выполненных из металлических прутков, при этом первая секция содержит элемент для фиксирования каркаса на рукавной плите фильтровальной установки, а секции соединены между собой посредством замка, образованного отгибами концов металлических прутков на сопрягаемых частях секций и кольцевыми поперечными элементами, взаимодействующими между собой, согласно полезной модели каждая секция содержит по меньшей мере один поперечный элемент жесткости, соединенный с металлическими прутками, последняя секция содержит донышко, жестко соединенное с нижними концами металлических прутков, элемент для фиксирования каркаса на рукавной плите фильтровальной установки выполнен в виде кольцевого фланца, жестко соединенного с верхними концами металлических прутков, концы металлических прутков на сопрягаемых частях секций выполнены в виде волнообразных отгибов с образованием впадины между ними, кольцевые поперечные элементы жестко закреплены на металлических прутках у основания их отгибов, выполненных с возможностью размещения в их впадинах кольцевых поперечных элементов сопрягаемых секций, при этом поперечные элементы жесткости в секциях расположены перед кольцевыми поперечными элементами на расстоянии, обеспечивающем жесткость соединения секций в замках.
Целесообразно, чтобы поперечные элементы жесткости были расположены на расстоянии L от кольцевых поперечных элементов, равном (0,15-0,50)D, где D - диаметр каркаса.
Целесообразно, чтобы кольцевой фланец был выполнен с горловиной и отбортовкой, а донышко выполнено с вертикальной кольцевой отбортовкой, при этом диаметр донышка был выполнен меньше диаметра каркаса.
Целесообразно, чтобы диаметр горловины кольцевого фланца соответствовал диаметру каркаса, а диаметр отбортовки кольцевого фланца превышал диаметр каркаса.
Целесообразно, чтобы в первой секции верхние концы металлических прутков были жестко соединены с кольцевым фланцем по внутренней или наружной поверхности его горловины, а в последней секции нижние концы металлических прутков выполнены с отгибом внутрь каркаса и жестко соединены с донышком по внутренней поверхности его вертикальной кольцевой отбортовки.
Целесообразно, чтобы секции были выполнены по меньшей мере с одним дополнительным поперечным элементом жесткости, расположенным в их средней части.
Целесообразно, чтобы кольцевые поперечные элементы и поперечные элементы жесткости были выполнены посредством изгиба металлических прутков с круглым поперечным сечением.
Целесообразно, чтобы отгибы концов металлических прутков на сопрягаемых частях секций замка были выполнены направленными внутрь каркаса.
Усовершенствованная конструкция секционного каркаса обеспечивает достижение заявляемого технического результата. В частности, за счет выполнения секций по меньшей мере с одним поперечным элементом жесткости, соединенным с металлическими прутками и расположенным перед соответствующим кольцевым поперечным элементом на заданном расстоянии, обеспечивается жесткое соосное соединение секций между собой и, соответственно, равномерное нагружение фильтровального рукава по его длине при эксплуатации.
Выполнение замков в виде волнообразных отгибов на концах металлических прутков с образованием впадины между этими отгибами и с возможностью размещения во впадинах кольцевого поперечного элемента, жестко закрепленного на металлических прутках у основания отгибов в сопрягаемых секциях, позволяет уменьшить количество деталей, взаимодействующих при монтаже и демонтаже каркаса, что повышает удобство выполнения этих работ.
Выполнение элемента фиксирования каркаса в виде кольцевого фланца также упрощает монтаж и демонтаж каркаса с фильтровальным рукавом на рукавной плите, а конструктивное исполнение кольцевого фланца обеспечивает необходимую точность центрирования каркаса в отверстии на рукавной плите и его соосное расположение с фильтровальным рукавом, что исключает, соответственно, несимметричные динамические нагрузки на фильтровальный рукав, характерные для известного каркаса. Это также создает условия для равномерного прилегания материала фильтровального рукава к каркасу и его симметричного нагружения как по длине, так и по периметру каркаса при эксплуатации, что существенно повышает ресурс рукава и снижает вероятность образования в нем локальных повреждений.
Оснащение нижней секции каркаса донышком позволяет уменьшить величину динамических нагрузок от воздушной ударной волны на нижнюю часть фильтровального рукава при регенерации, что снижает вероятность локальных повреждений этой зоны рукава и повышает его ресурс в целом.
Жесткое соединение верхних концов металлических прутков с кольцевым фланцем в первой секции и их жесткое соединение с донышком в последней секции позволяет выполнить эти секции цельными и упростить конфигурацию элементов замка, что обеспечивает удобство монтажа и демонтажа каркаса в фильтровальной установке и снижает трудоемкость выполнения этих операций. Жесткое соединение секций каркаса между собой одновременно обеспечивает необходимую прочность каркаса, исключающую его усталостное повреждение в течение установленного срока эксплуатации, а также исключает контакт материала фильтровального рукавов с острыми верхними и нижними кромками металлических прутков, характерными для известного каркаса.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется представленными фигурами чертежей, где на фиг. 1 показан общий вид двухсекционного каркаса; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 (соединение металлических прутков с поперечным элементом жесткости); на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1 (пример соединения металлических прутков с наружной поверхностью горловины кольцевого фланца); на фиг. 4 - вид В на фиг. 1 (соединение металлических прутков с донышком); на фиг. 5 - вид Г на фиг. 1 (соединение секций каркаса между собой); на фиг. 6 - общий вид двухсекционного каркаса (пример с дополнительным поперечным элементом жесткости в средней части секций); на фиг. 7 - общий вид трехсекционного каркаса с дополнительными поперечными элементами жесткости в средней части секций; на фиг. 8 - общий вид двухсекционного каркаса с диффузором в виде трубки Вентури; на фиг. 9 - размещение каркаса с фильтровальным рукавом на рукавной плите.
В рассматриваемом примере каркас фильтровального рукава состоит (фиг. 1, 2) из двух секций 1 и 2, каждая из которых выполнена из металлических прутков 3, одни концы которых соединены между собой в секции 1 посредством элемента для фиксирования каркаса на рукавной плите фильтровальной установки, выполненного в виде кольцевого фланца 4, и в секции 2 - посредством донышка 5, а противоположные концы - соединены поперечным элементом жесткости 6. Каркас содержит 12 металлических прутков 3.
Секции 1 и 2 соединены между собой посредством замков, выполненных в виде направленных внутрь каркаса отгибов 7 концов металлических прутков 3 и кольцевых поперечных элементов 8. Отгибы 7 на концах металлических прутков 3 выполнены волнообразной формы с образованием впадины между ними (не обозначена), а кольцевые поперечные элементы 8 жестко закреплены на металлических прутках 3 у основания их отгибов 7. При этом упомянутые отгибы 7 выполнены с возможностью размещения в их впадинах кольцевых поперечных элементов 8, закрепленных на металлических прутках 3 в сопрягаемых секциях 1 и 2 (фиг. 5).
1
2
3
Кольцевой фланец 4 выполнен с горловиной 9 и отбортовкой 10, а донышко 5 - с вертикальной кольцевой отбортовкой 11 (фиг. 4). В секции 1 кольцевой фланец 4 жестко соединен с верхними концами металлических прутков 3 по внутренней поверхности его горловины 9 (фиг. 1). В секции 2 нижние концы металлических прутков 3 выполнены с отгибом внутрь каркаса и жестко соединены с донышком 5 по внутренней поверхности отбортовки 11 (фиг. 4). В данном примере исполнения диаметр D горловины 9 кольцевого фланца 4 соответствует диаметру D каркаса, диаметр D отбортовки 10 кольцевого фланца 4 превышает диаметр D каркаса, а диаметр D донышка 5 меньше диаметра D каркаса.
Поперечные элементы жесткости 6 предназначены для повышения жесткости металлических прутков 3 в зоне соединения секций замками и расположены на расстоянии L от кольцевых поперечных элементов 8, равном (0,15-0,50)D. Поперечные элементы жесткости 6 соединены с металлическими прутками 3. Жесткость соединения секций в замках позволяет обеспечить соосное расположение секций между собой и, соответственно, равномерное нагружение фильтровального рукава по его длине при эксплуатации.
1
При большой длине каркас содержит дополнительные поперечные элементы жесткости 12, расположенные в средней части секций 1 и 2 (фиг. 6). Возможно выполнение каркаса, в котором верхние концы металлических прутков 3 жестко соединены горловиной 10 кольцевого фланца 4 по его наружной поверхности (фиг. 3). В этом случае диаметр D горловины 10 кольцевого фланца 6 будет меньше диаметра D каркаса на толщину (диаметр) двух-трех металлических прутков 3. Поперечные элементы жесткости 6, 12 и кольцевые поперечные элементы 8 выполнены посредством изгиба металлических прутков с круглым поперечным сечением.
Каркас фильтровального рукава может быть выполнен из трех и более секций (фиг. 7). При этом выполнение верхней секции 1 и нижней секции 2 аналогично рассмотренному выше примеру. На промежуточной секции 13 волнообразные отгибы 7 со впадиной между ними выполнены на противоположных концах металлических прутков 3. Кольцевые поперечные элементы 8 расположены у основания их отгибов 7 и жестко соединены с металлическими прутками 3, а поперечные элементы жесткости 6 - расположены на расстоянии L от кольцевых поперечных элементов 8, равном 0,15-0,50 В и также жестко соединены с металлическими прутками 3.
Выполнение кольцевого фланца 4 с отбортовкой 10 позволяет ее использовать для закрепления диффузоров, предназначенных для интенсификации процесса регенерации фильтровальных рукавов. На фиг. 8 приведен общий вид двухсекционного каркаса с диффузором в виде трубки Вентури 14. На каркасе возможно также использование других типов диффузоров.
Секционный каркас фильтровального рукава работает следующим образом (фиг. 9).
3
1
Перед выполнением монтажа каркаса заготавливают секции, соответствующие длине фильтровального рукава 15. Фильтровальный рукав 15 посредством пружинящего прижимного кольца 16 с выступами на его противоположных концах закрепляют в отверстии рукавной плиты 17. После этого внутрь фильтровального рукава 15 последовательно опускают 2 и 1 секции, соединяя их между собой посредством замков перед опусканием секции 1. После сборки каркаса отбортовка 10 кольцевого фланца 4 располагается над верхним выступом пружинящего прижимного кольца 16, что предохраняет его от возможных механических повреждений в процессе эксплуатации. При этом выполнение донышка 5 с диаметром D, меньшим диаметра D каркаса, а горловины 9 кольцевого фланца 4 с диаметром D, соответствующим диаметру D каркаса, повышает удобство выполнения этой операции. Заявляемая конструкция замка позволяет быстро соединять секции каркаса между собой. Механическая фиксация фильтровального рукава 15 на рукавной плите 17 и необходимая плотность их соединения обеспечиваются за счет пружинящих качеств прижимного кольца 16 и его выступов, охватывающих противоположные стороны отверстия на рукавной плите 17. Выполнение кольцевого фланца 4 с отбортовкой 10 исключает «перекашивание» секции 1 относительно плоскости рукавной плиты 17 и обеспечивает ее соосное расположение с фильтровальным рукавом. Кроме этого, поперечные элементы жесткости 6 обеспечивают соосное расположение секций 1 и 2 между собой.
При работе фильтровальной установки запыленный воздух подается в замкнутое пространство под рукавной плитой 17. Проходя через материал фильтровального рукава 15 воздух очищается от пыли и поступает в замкнутое пространство над рукавной плитой 17, откуда через выпускной патрубок направляется в атмосферу (не показаны). По мере осаждения пыли сопротивление материала фильтровального рукава 15 постепенно увеличивается. Когда оно достигнет некоторого предельного значения, фильтровальная установка переводится в режим регенерации для очистки фильтровальных рукавов 15 от осевшей на них пыли. Наибольшие динамические нагрузки на фильтровальный рукав 15, вызывающие его износ и повреждение, возникают, как правило, в режиме регенерации. Соосное взаимное расположение каркаса и фильтровального рукава 15 обеспечивают равномерное распределение динамических нагрузок на фильтровальный рукав 15 по его длине и периметру, а выполнение каркаса донышком 5 существенно уменьшает давление воздушного потока на закрытую нижнюю часть фильтровального рукава 15 и, соответственно, на зону его крепления к рукавной плите 17 за счет перераспределения большей части этой нагрузки на металлоконструкцию каркаса. Это создает более благоприятные условия эксплуатации фильтровальных рукавов 15 и существенно повышает их ресурс. В процессе регенерации слой пыли на наружной поверхности фильтровального рукава 15 разрушается и она оседает в бункер, откуда удаляется выгрузочным устройством (не показаны). После регенерации материал фильтровальных рукавов 15 восстанавливает свои фильтрующие качества.
Для повышения эффективности регенерации фильтровальных рукавов 15 и их защиты от воздействия неотцентрированных ударов импульсов сжатого воздуха может использоваться каркас с закрепленной на нем трубкой Вентури 14. Повышение эффективности регенерации фильтровальных рукавов 15 в этом случае достигается как за счет существенного увеличения скорости воздушного потока, поступающего через диффузор трубки Вентури 14 внутрь рукава 15, так и за счет его выхода из него через сопло с резким расширением потока. Это позволяет уменьшить расход воздуха на выполнение операций регенерации и одновременно увеличить ресурс фильтровальных рукавов 15 при эксплуатации.
Результаты проведенных испытаний подтвердили высокую эффективность применения каркасов заявляемой усовершенствованной конструкции. Использование таких каркасов позволяет существенно повысить удобство выполнения монтажа и демонтажа секций каркаса при одновременном устранении несимметричных динамических нагрузок на фильтровальный рукав в процессе эксплуатации и за счет этого повысить ресурс фильтровального рукава, обеспечить качество фильтрования и снизить затраты на эксплуатацию фильтровальной установки.