УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА

Полезная модель относится к воздухоочистительным устройствам, в частности, к устройствам для очистки от пылевидных частиц транспортирующего воздуха пневмотранспортирующих установок.
Известны фильтрующие элементы, выполненные в виде проволоки, намотанной на каркас, который изготовлен в виде полого цилиндра (авт. свид. СССР №455739, кл. В01Д 25/10, 1972).
Недостатком такого устройства является постепенное забивание пылевидными частицами рабочей поверхности фильтрующего элемента в процессе работы, а очистка возможна после прекращения работы.
Известно также устройство для очистки воздуха, включающее корпус с бункером, фильтрующий элемент, установленный в корпусе и соединенный с фильтрующим элементом механизм его регенерации (патент ФРГ №1607722, кл. В01Д 46/44, 1974).
Недостатком этого устройства является неравномерность очистки фильтровального элемента от осевшей на его поверхности пыли, так как механизм регенерации не обеспечивает равномерного импульса встряхивания по всей фильтрующей поверхности, и, кроме того, ударная нагрузка способствует к быстрому выходу из строя элементов конструкции.
Известно устройство для очистки воздуха, включающее корпус с бункером, фильтрующий элемент, установленный в корпусе и соединенный с фильтрующим элементом механизм его регенерации, при этом механизм регенерации размещен на фильтрующем элементе и выполнен в виде закрепленного на приводном валу шнека, а фильтрующий элемент выполнен в виде струн (авт. свид. СССР №741914, кл. В01Д 46/42, 1976).
Однако в таком устройстве при симметричности прогиба струн фильтрующего элемента относительно продольной оси шнека, структура движения воздушного потока носит стационарный характер, что не является оптимально возможным условием для качественной очистки от пылевидных частиц воздуха при пневмотранспортировании.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для очистки воздуха (полезная модель RU 29861, кл. В01Д 46/42, 2002), включающее корпус с бункером, фильтрующий элемент, установленный в корпусе и соединенный с фильтрующим элементом механизм его регенерации, при этом механизм регенерации размещен на фильтрующем элементе и выполнен в виде закрепленного на приводном валу шнека, причем фильтрующий элемент выполнен в виде струн, а шнек со стороны привода снабжен механизмом его осевого перемещения.
В данном техническом решении механизм осевого перемещения шнека выполнен в виде соединенных с корпусом подшипниковой опоры шаровых упоров и контактирующих с ними выступов, закрепленных на одном из торцов цилиндрической обечайке шнека. Однако схемно-конструктивное решение устройства не обеспечивает установочные изменения кинематики движения шнека, динамику и направленность силового воздействия его винтовой поверхности на фильтрующий элемент, что не позволяет обеспечить технологически необходимый уровень очистки воздуха от пылевидных частиц при пневмотранспортировании, причем процесс очистки является глубоко зависимым от физико-механических свойств перегружаемого материала, его фракционного состава и агрегатного состояния.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, - повышение эффективности технологического процесса очистки воздуха путем возможности изменения амплитуды и частоты циклического осевого перемещения механизма регенерации - шнека и назначения оптимальных режимных параметров силового поля воздействия его винтовой поверхности на фильтрующий элемент.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для очистки воздуха, включающее корпус с бункером, фильтрующий элемент, установленный в корпусе и соединенный с фильтрующим элементом механизм его регенерации, при этом механизм регенерации размещен на фильтрующем элементе и выполнен в виде закрепленного на приводном валу шнека, причем фильтрующий элемент выполнен в виде струн, а шнек со стороны привода снабжен механизмом его осевого перемещения, согласно полезной модели, механизм осевого перемещения шнека выполнен в виде расположенных соосно ведущего и ведомого конических зубчатых колес, начальная поверхность которых выполнена волнообразной, и промежуточного конического зубчатого колеса со средством его поступательного перемещения вдоль оси вала шнека, состоящим из ползуна, водила и червячной передачи с регулируемым приводом вращения червяка, при этом ползун размещен на водиле, установленном с возможностью поворота вокруг вала шнека и фиксации посредством жестко связанного с водилом червячного колеса, причем промежуточное коническое зубчатое колесо установлено с возможностью взаимодействия с основными коническими зубчатыми колесами.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 дан разрез А-А на фиг.1.
Устройство состоит из корпуса 1 с бункером 2, патрубков 3 и 4 соответственно входа загрязненного и выхода очищенного воздуха, фильтрующего элемента 5, перекрывающего сечение корпуса между входным и выходным патрубками. Фильтрующий элемент выполнен в виде параллельно натянутых струн на каркас 6, который закреплен в стенках корпуса. На фильтрующем элементе в подшипниковых опорных узлах установлен механизм его регенерации, выполненный в виде приводного вала 7 с закрепленным на нем шнеком 8. Причем вал со шнеком установлен на фильтрующем элементе так, что наружный диаметр шнека продавливает струны на некоторую величину вниз.
Шнек 8 со стороны привода снабжен механизмом его осевого перемещения, который заключен в корпус. Механизм осевого перемещения кинематически связан с валом 7 шнека 8, выполнен зубчатым двуступенчатым и состоит из соосно расположенных ведущего 9 и ведомого 10 конических зубчатых колес с зубьями, выполненными на волнистой начальной поверхности, причем ведущее зубчатое колесо 9 жестко закреплено на валу 11, получающим вращательное движение от шестерни 12, а ведомое зубчатое колесо 10 жестко связано с валом 7 шнека 8 и взаимодействует с ведущим зубчатым колесом 9 через промежуточное коническое зубчатое колесо 13, опора которого размещена в ползуне 14, связанном с прямолинейной направляющей 15 водила 16 с возможностью поступательного перемещения вдоль оси вала 7 шнека 8. Водило 16 установлено в корпусе механизма осевого перемещения с возможностью поворота вокруг оси вала 7 и жестко связано с червячным колесом 17, взаимодействующим с управляемым червяком 18, приводимым во вращение от отдельного электропривода (не показан). Водило 16 может вращаться вокруг оси вала 7 шнека 8 и может быть зафиксировано относительно корпуса привода в любом положении с помощью червячного колеса 17 и червяка 18. Закон циклического осевого перемещения сводообрушителя определяется формой волнистой конической начальной поверхности промежуточного зубчатого колеса 13 и взаимодействующих с ним ведущего 9 и ведомого 10 зубчатых колес.
Для силового замыкания зубчатых колес 9, 13 и 10 между водилом 16 и зубчатым колесом 10 установлена пружина 19 сжатия.
В бункере установлено разгрузочное устройство 20, выполненное, например, в виде обратного клапана.
Устройство для очистки воздуха работает следующим образом.
В рабочем режиме очистки воздуха вращение вала 7 с установленным на нем шнеком 8 осуществляется от шестерни 12 привода. Одновременно с вращением входного вала 11 ведущее зубчатое колесо 9 механизма осевого перемещения шнека получает вращательное движение с угловой скоростью
w и сообщает это вращательное движение через промежуточное зубчатое колесо 13 ведомому зубчатому колесу 10. Кроме того, за счет волнистой начальной поверхности ведущее зубчатое колесо 9 при своем вращении сообщает промежуточному колесу 13 циклическое (возвратно-поступательное) перемещение вдоль оси вала 7 шнека 8. При этом, если форма конической волнистой поверхности ведущего зубчатого колеса 9 обеспечивает перемещение промежуточного зубчатого колеса 13 вдоль оси вала 7, например, по гармоническому закону
а форма волнистой начальной поверхности ведомого зубчатого колеса 10 обеспечивает его осевое перемещение относительно зубчатого колеса 13 по аналогичному закону
то суммарное перемещение ведомого зубчатого колеса 10 и, следовательно, вала 7 совместно со шнеком 8 происходит по зависимости:
9
где А - амплитуда циклического осевого перемещения промежуточного зубчатого колеса 13 относительно зубчатого колеса 9;
10
А - амплитуда циклического осевого перемещения зубчатого колеса 10 относительно промежуточного колеса 13;
9
10
w, w - угловые скорости зубчатых колес 9 и 10;
9
10
к, к - число волн на начальных поверхностях зубчатых колес 9 и 10;
t - время;
9
φ - начальное угловое положение зубчатого колеса 9 относительно корпуса механизма осевого перемещения шнека;
10
φ - начальное угловое положение зубчатого колеса 10 относительно зубчатого колеса 9, причем в начальном положении гребни и впадины волн зубчатых колес 9 и 10 совпадают.
Из формулы (1) следует, что амплитуда суммарного перемещения вала 7 и соответственно шнека 8 совместно с зубчатым колесом 10 зависит от относительного углового положения зубчатых колес 9 и 10 и может непрерывно регулироваться от нулевого значения в достаточно широком диапазоне.
9
10
9
10
9
10
9
10
9
10
В частном случае, при А=А=А, к=к=к, w=-w, осевые колебания вала со шнеком 8 отсутствуют при φ=φ=π и происходят с максимальной амплитудой 2 А при φ=φ=0.
В результате взаимодействия зубчатых колес 9, 13 и 10 вал 7 совместно со шнеком 8 получает циклическое (возвратно-поступательное) осевое перемещение. При одном обороте вращающегося вала каждая из натянутых струн один раз отжимается вниз от плоскости общего ряда при набегании соответствующей линии винтовой поверхности шнека 8 на фильтрующий элемент. Толщина и шаг винтовой поверхности шнека 8 определяют количество отжатых струн, а частота вращения соответственно определяет их частоту колебаний. Таким образом, фильтрующий элемент 5 приобретает волнообразное движение. При этом пульсирующие силовые воздействия и геометрические условия контактирования винтовой поверхности шнека с фильтрующим элементом в широком диапазоне амплитудно-частотных и частотно-силовых характеристик, в свою очередь, формируют многокомпонентный спектр колебаний струн, изгибные волны которых характеризуются большими вариациями амплитуд и частот этих колебаний, быстрыми их изменениями. Загрязненный воздух, подаваемый во входной патрубок 3, проходит через фильтрующий элемент 5 и очищается вследствие неоднократного изменения направления воздушного потока и путем отбивания пылевидных частиц колеблющимися струнами. При циклично повторяющемся процессе движения шнека многократное изменение формы изгиба волны и фазовые траектории колебаний фильтрующей поверхности за короткий промежуток времени создают дополнительные пульсирующие скорости воздушного потока и давления воздуха, что способствует более эффективному и качественному выполнению операции очистки воздуха. Структура движения винтовой поверхности
шнека, динамика и направленность силового поля его воздействия на фильтрующий элемент, в свою очередь, обеспечиваю хорошую самоочистку струн от адгезированных с ними частиц материала. Очищенный воздух из корпуса выходит через выходной патрубок 4. Осаждающиеся в бункере 2 частицы могут выгружаться любым известным способом, периодически, по мере накопления, при открывании обратного клапана 20.
9
10
9
10
Для установки оптимальных параметров движения вала 7 амплитуду А осевого колебания вала и соответственно шнека 8 можно регулировать вращением червяка 18, при этом вращение червяка преобразуется во вращение червячного колеса 17 и водила 16 на требуемый угол. В результате регулировки гребни и впадины волнистых начальных поверхностей зубчатых колес 9 и 10 смещаются по фазе на требуемый угол φ-φ, что обеспечивает в соответствии с формулой (1) изменение амплитуды циклического осевого перемещения зубчатого колеса 10 и, следовательно, вала 7 со шнеком 8. Для изменения частоты осевого колебания вала сообщают вращение червяку 18 и обеспечивают условие w≠-w.
Таким образом, схемно-конструктивное решение предлагаемого устройства для очистки от пылевидных частиц транспортируемого воздуха по сравнению с базовым объектом принятым за прототип, позволяет обеспечит технологически необходимый уровень очистки воздуха, так как конструкция исполнительного механизма позволяет устанавливать оптимальные значения кинематических режимов воздействия рабочего органа - шнека на фильтрующий элемент как в процессе очистки воздуха от пылевидных частиц, так и при переходе к новым исходным условиям (вид перегружаемого материала, его физико-механические свойства и структурно-агрегатное состояние) за счет регулировки амплитуды и частоты циклического осевого перемещения приводного вала со шнеком и закон его движения.
Использование технического решения улучшает эксплуатационно-технические характеристики устройства для очистки воздуха.