УСТРОЙСТВО РЕГЕНЕРАЦИИ ФИЛЬТРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА ФИЛЬТРА ОЧИСТКИ ВОЗДУХА

Полезная модель относится к устройствам регенерации методом механического встряхивания фильтрующего элемента (ФЭ) фильтра очистки воздуха от различных видов пыли с возвратом воздуха в помещение, может быть использована в коммунальном хозяйстве, металлургической, химической, машиностроительной промышленности или других отраслях.
2
Как известно, механическое встряхивание закрепленных на общей раме ФЭ наиболее эффективно в вертикальном направлении. Встряхивание должно быть кратковременным и резким, но не настолько сильным, чтобы не вызвать разрушение материала ФЭ. Известная операция встряхивания ФЭ заключается в поднятии штанги подвеса на 7÷10 см и последующем свободным падением ее с этой высоты вместе с ФЭ на подушки, которые амортизируют удар. Этот способ регенерации наиболее эффективен, но применим для тяжелых ворсованных тканей, на которых удерживается в равновесном состоянии до 1 кг/м пыли. [Справочник по пыле- и золоулавливанию. Под общ. Ред. А.А. Русанова. М.: Энергоатомиздат.1983. Стр. 177-179]. Этот метод не применим для регенерации ФЭ очистки воздуха, выполненных из современных легких синтетических фильтрующих тканей.
Известно устройство регенерации фильтра очистки воздуха с механизмом принудительного встряхивания ФЭ (см. патент на полезную модель №46200 RU, Мкл B01D 46/52, 2004). Привод для принудительного встряхивания фильтрующей кассеты с ФЭ, расположенной в корпусе на двух амортизационных растяжках внутри корпуса, осуществляется при помощи электродвигателя, на валу которого расположено эксцентриковое устройство. При работе электродвигателя за счет эксцентрикового устройства создается возвратно поступательное движение опоры и вместе с ней нижней части кассеты с ФЭ. Осевшие частицы пыли стряхиваются, тем самым осуществляется регенерация ФЭ. Недостатком данной полезной модели является нижнее расположение кассеты с ФЭ и поперечное горизонтальное движение опоры с ФЭ.
Известно устройство регенерации фильтра очистки воздуха с механизмом принудительного встряхивания ФЭ (см. патент на полезную модель №101939 RU, Мкл B01D 46/46, 2010). Регенерация ФЭ осуществляется путем вибрационного встряхивания. Подвижная рама с ФЭподвешена в верхней части корпуса на пружинах. Узел вибрационной регенерации в виде рычажного механизма встряхивания ФЭ установлен с возможностью колебательных движений. Подвижная рама совершает колебательное движение только поперечно (горизонтально) относительно корпуса фильтра очистки воздуха, что является недостатком данного устройства.
Известно устройство регенерации фильтра очистки воздуха с механизмом принудительного встряхивания (регенерации) ФЭ (см. патент на полезную модель №144130 RU, Мкл B01D 46/52, 2013). В верхней части внутреннего пространства корпуса фильтра очистки воздуха расположена опора, висящая на двух амортизационных растяжках. К этой опоре через клипсы крепятся карманы ФЭ. Опора с помощью тяги жестко соединена с эксцетриковым устройством, расположенном на валу электродвигателя снаружи корпуса. Ось вала расположена вертикально и параллельно относительно корпуса фильтра очистки воздуха, ось эксцетрикового устройства расположена тоже вертикально так, что расстояние между этими двумя осями составляло 3÷6 мм. За счет этого тяга осуществляет возвратно-поступательное горизонтальное движение с амплитудой 3÷6 мм, которое передается опоре, висящей на двух амортизационных растяжках. В результате верхняя часть карманов ФЭ совершают возвратно-поступательное горизонтальное движение, что является недостатком данного устройства.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении технологического процесса регенерации ФЭ устройства очистки воздуха за счет наиболее эффективного использования импульса встряхивающего механизма, направленного сверху вниз.
Поставленная задача решена тем, что создано устройство, которое воздействует на ФЭ при регенерации методом встряхивания и обеспечивает эффективную технологию действия ударного импульса направлением сверху вниз, что обеспечивает эффективную регенерацию ФЭ за счет простого компактного устройства фильтра очистки воздуха. Одновременно с этим повышается эффективность очистки воздуха, обеспечивается снижение энергетических, эксплуатационных затрат и простоту в обслуживании устройства.
Технический результат достигнут тем, что создано устройство регенерации фильтра очистки воздуха, которое содержит кулачок в форме спирально завитой улитки Паскаля, толщина рабочей поверхности которого равна 20 мм. Кулачок расположен посередине вала встряхивающего механизма, диаметр которого равен 15 мм. Использование кулачка в форме спирально завитой улитки Паскаля является оптимальным решение для преобразования вращательного движения привода вала встряхивающего механизма в поступательное движение поперечной штанги в направление сверху вниз. Величина перемещения поперечной штанги вниз равна высоте гребня кулачка и определяется длиной ФЭ.
Данное устройство снабжено роликом, который размещен посередине квадратной поперечной штанги, длина которой равна длине держателя карманов фильтрующих элементов и равна 440 мм с размером сторон 30 мм. Диаметр ролика равен 20 мм, а толщина 25 мм. Ролик решает задачу преобразования вращательного движения привода вала встряхивающего механизма в поступательное движение поперечной штанги в направление сверху вниз. А именно, рабочая поверхность ролика в режиме регенерации ФЭ находится в соприкосновении с рабочей поверхностью кулачка, за счет формы кулачка спирально завитой улитки Паскаля. При вращении рукоятки встряхивающего механизма расстояние между осью кулачка и рабочей поверхностью ролика увеличивается, тем самым ролик, закрепленный на поперечной штанге, вместе с поперечной штангой сдвигаются в направление сверху вниз. Таким образом, вращательное движение кулачка с помощью ролика преобразуется в поступательное движение поперечной штанги вниз.
В режиме между периодами регенерации ФЭ все устройство находится в стационарном положении, а для предотвращения коробления элементов встряхивающего механизма предусмотрен температурный зазор между рабочей поверхностью кулачка и рабочей поверхностью ролика в размере 1÷2 мм. Такой зазор регулируется с помощью болтов и гаек ограничителя хода штанги. Например, после установки в корпусе вала встряхивающего механизма и поперечной штанги болты ограничителя вращают так, чтобы обеспечить соприкосновение рабочих поверхностей кулачка и ролика. После этого болты завертывают на 2+3 оборота и фиксируют контргайками.
В процессе регенерации кулачок вращается, его рабочая поверхность давит на рабочую поверхность ролика и перемещает его в направление сверху вниз на расстояние, равное высоте гребня кулачка. Высота гребня кулачка находится во взаимосвязи с длиной ФЭ, а именно, составляет 7% от его длины. То есть, при длине клинового рукава 500 мм гребень кулачка равен 35 мм. Кулачок может быть изготовлен известным методом, например, лазерной резки заготовки заданной толщины.
В устройстве импульс встряхивания ФЭ создается за счет соударения двух наковален, установленных на концах поперечной штанги, с ограничителями вертикального хода штанги. В процессе регенерации ролик прокатывается по поверхности кулачка до гребня и соскакивается с него. За счет действия растянутых пружин поперечная штанга с роликом резко поднимается вверх, наковальни ударяются об ограничители хода, возникнет встряхивающий ударный импульс, который по металлическим частям устройства передается ФЭ для встряхивания уловленной пыли. Для того чтобы поперечная штанга не передвигалась в горизонтальном направлении, в устройстве установлены ограничители, прикрепленные к боковым стенкам корпуса.
Четыре пружины держат на весу поперечную штангу и расположены по две с каждого конца штанги. Упругость этих пружин рассчитывается исходя из массы держателей карманов ФЭ, массы самих ФЭ и массы пыли, уловленной перед очередной регенерацией. Для обеспечения эффективной регенерации ФЭ в режиме их встряхивания упругость пружин должна быть максимально возможной, но не настолько, чтобы сохранять импульс удара при встряхивании, способный механически разрушить ФЭ. Контактирующие рабочие поверхности кулачка и ролика в режиме регенерации соприкасаются друг с другом, то при ударе они не должны разрушаться. Расчет пружин производится известными математическими методами расчета, в том числе по закону Гука.
Длина поперечной штанги равна длине держателей карманов ФЭ для того, чтобы центр тяжести устройства регенерации ФЭ был расположен на месте соприкосновении кулачка с роликом. Одинаковая жесткость четырех пружин, равномерное их расположение относительно поперечной штанге и центровка центра тяжести обеспечивают равномерное опускание вниз устройства регенерации при вращении кулачка и равномерное резкое поднятие поперечной штанги и соударение наковален с ограничителями.
3
Поперечный размер корпуса равен 450×450 мм для производительности по очищаемому воздуху 400 м/ч и длины клинового рукава 500 мм. Высота корпуса зависит от длины клинового рукава, размеров электровентилятора и бункера для уловленной пыли и индивидуально проектируется.
С целью автоматизации процесса регенерации ФЭ, вместо ручки привода встряхивающего механизма, можно установить электрический мотор-редуктор с блоком управления заданного режима автоматической регенерации ФЭ.
На Фиг. 1 схематично изображено устройство регенерации фильтра очистки воздуха, кулачек в форме спирально завитой улитки Паскаля, горизонтальная квадратная поперечная штанга, пружины, наковальни, ограничители хода штанги, шпильки и карманы фильтрующих элементов.
На Фиг. 2 схематично изображено устройство регенерации фильтра очистки воздуха с кулачком в форме спирально завитой улитки Паскаля, расположенным на валу встряхивающего механизма с рукояткой, ролик и крепление его к горизонтальной квадратной поперечной штанге, шпильками и держателями карманов фильтрующих элементов.
Описание позиций.
1. Кулачок в форме спирально завитой улитки Паскаля.
2. Гребень кулачка.
3. Ось вала встряхивающего механизма.
4. Ролик.
5. Штанга поперечная с роликом.
6. Подшипники вала встряхивающего механизма.
7. Корпус фильтра очистки воздуха.
8. Ручка вала встряхивающего механизма.
9. Наковальня поперечной штанги.
10. Регулятор свободного хода поперечной штанги с болтами и гайками.
11. Ограничители горизонтального хода поперечной штанги.
12. Держатели карманов фильтрующих элементов.
13. Пружины подвеса поперечной штанги.
14. Карманы поликлинового фильтрующего элемента.
15. Шпильки крепления фильтрующих элементов к поперечной штанге.
Устройство регенерации фильтра очистки воздуха (см. Фиг. 1) содержит кулачок 1 в форме спирально завитой раковины улитки Паскаля. Гребень 2 кулачка 1 расположен перпендикулярно оси вала 3 встряхивающего механизма. Рабочая поверхность кулачка 1 параллельна рабочей поверхности ролика 4, между ними устанавливается температурный зазор 1÷2 мм (см.Фиг. 2). Ролик 4 свободно вращается в плоскости, перпендикулярной квадратной поперечной штанге 5. Ролик 4 установлен с помощью держателей посередине квадратной поперечной штанге 5.
Вал 3 встряхивающего механизма с жестко закрепленным к нему кулачком 1 вращается по часовой стрелке в подшипниках 6, установленных в корпусе 7, с помощью ручки 8. На двух концах квадратной поперечной штанге 5 (см.Фиг. 1) расположены наковальни 9, над которыми расположены регуляторы 10 свободного хода в виде металлических болтов с гайками, прикрепленными к корпусу 7. Оси куличка и ролика расположены параллельно оси вала встряхивающего механизма и перпендикулярно поперечной штанге.
Концы горизонтальной квадратной поперечной штанги 5 расположены между вертикальными ограничителями 11, прикрепленными к стенкам корпуса 7, поэтому штанга имеет только одну степень свободы перемещения в корпусе, а именно, вертикально вверх вниз. В направление вниз штанга перемещается за счет давления кулачка 1 на ролик 4. В направление вверх штанга перемещается за счет упругости четырех пружин 13, расположенных вверху устройства, которые подтягивают штангу 5 вверх. Пружины 13 закреплены одними концами к верхней части корпуса 1. Регуляторы свободного хода 10 ограничивают перемещение штанги вверх. С помощью регуляторов свободного хода 10 устанавливается температурный зазор между рабочей поверхности кулачка 1 и рабочей поверхности ролика 4, равный 1÷2 мм.
На держателях ячеек 12 (см. Фиг. 2) надеты карманы поликлинового ФЭ 14, которые свободно висят и не закреплены снизу. Держатели 12 жестко соединены с квадратной поперечной штангой 5 посредством шпилек 15, закрепленные к штанге 1 болтами, а к держателю ячеек 12 с помощью гаек и металлических полукруглых шайб с радиусом равным радиусу держателя ячейки ФЭ и проложенных между ними резиновых прокладок. Устройство регенерации фильтра очистки воздуха работает следующим образом. В заданный период времени оператор приводит во вращение кулачок 1, закрепленный на валу 3, с помощью рукоятки 8. Рабочая поверхность кулачка 1 преодолевает температурный зазор и соприкасается с рабочей поверхностью ролика 4, начинает на него давить сверху вниз. Так как кулачок 1 имеет форму спирально завитой раковины улитки Паскаля, то его рабочая поверхность постоянно давит на рабочую поверхность ролика 4 на расстояние до величины, равной размеру гребня 2 кулачка 1. За это время ролик 4 давит на штангу 5 и перемещает ее сверху вниз на величину гребня 2 ролика 1. Как только ролик 4 пройдет гребень 2, он соскальзывает и за счет растянутых пружин 13 штанга 5 начнет резко перемещаться снизу вверх. В конце этого пути наковальни 9 ударятся о регуляторы свободного хода 10 и возникнет импульс встряхивающего механизма регенерации ФЭ. Этот импульс передается через штангу 5 и шпильки 15 к держателям ячеек ФЭ 12. Карманы поликлинового ФЭ 14 получат импульс встряхивания, уловленная пыль отскочит от ФЭ и упадет в бункер для сбора уловленной пыли.
Так как весь механизм встряхивающего устройства металлический и упругий, то после первого соприкосновения наковален 9 с регуляторами свободного хода 10 происходит отскок наковален 9 от поверхности регуляторов 10. В этом процессе играет роль и гибкий материал поликлинового ФЭ 14, который свободно подвешен и, возвращаясь в исходное положение сверху вниз, также оттягивает штангу 5 сверху вниз. Пружины подвеса 13 повторно поднимают штангу 5 и происходит следующий удар наковален 9 о регуляторы свободного хода, тем самым возникает второй импульс встряхивания, по силе меньший, чем первый. Этот импульс также способствует интенсивной регенерации ФЭ от уловленной пыли.
Как было указано ранее, такой способ регенерации наиболее эффективен, так как импульс встряхивания направлен сверху вниз. Рассмотренное устройство регенерации фильтра очистки воздуха очень компактное и простое в обслуживании. Устройство просто в изготовлении без использования дорогостоящих механизмов и приспособлений.
Испытание в промышленных условиях показало работоспособность, надежность конструкции и высокую эффективность регенерации ФЭ.