Устройство для очистки воздуха

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для осуществления технологических процессов по разделению различных материалов, касается, в частности, устройства для очистки воздуха, предназначенного для использования в технологических процессах промышленной и санитарной очистки газов от аэрозольных частиц, преимущественно, для очистки аспирационного воздуха от аэрозольных частиц ванн электрохимических покрытий и травления.
Известен волокнистый складчатый фильтр (SU 1725981 А1, кл. B01D46/52, опубл. 15.04.1992 г.), содержащий прямоугольный корпус с размещенной в пазах фильтровальной перегородкой, выполненной в виде одинаково гофрированных каркаса и прилегающей к нему прижимной решетки с зажатым между ними волокнистым фильтрующим материалом. Каркас и прижимная решетка выполнены в виде пружин сжатия, которые снабжены самозаклинивающимися разъемными соединениями, размещенными в вершинах гофр, и скрепляются между собой за счет сил упругости. Самозаклинивающееся разъемное соединение выполнено в виде паза с щелевой прорезью, в которую вставляется фиксатор, выполненный в виде стержня, причем геометрия паза, ширина щели и диаметр стержня обеспечивает возможность за счет сил упругости стержню протолкнуть фильтрующий материал через щель и заклинить его внутри паза.
Известен фильтр волокнистый складчатый (RU 2456057 C1, кл. B01D46/52, опубл. 20.07.2012 г.), содержащий корпус с размещенной в пазу фильтрующей кассетой и сливные патрубки. Фильтрующая кассета выполнена из гофрированных каркаса и прижимной решетки, между которыми установлен волокнистый фильтрующий материал. При этом фильтрующая кассета выполнена в сборе в виде пружины и снабжена самозаклинивающимися разъемными соединениями, выполненными в вершинах гофр. В корпусе установлены отбойные перегородки, размещенные перед и после фильтрующей кассеты. Корпус снабжен гидрозатвором, а сливные патрубки установлены на дне корпуса между пазом и отбойными перегородками и соединены с гидрозатвором, снабженным сливным штуцером.
Известен фильтр волокнистый (RU 2465037 C1, кл. B01D46/52, B01D47/06, опубл. 27.10.2012 г.), содержащий корпус с установленной через монтажный люк кассетой с фильтрующей перегородкой, выполненной в виде вертикально расположенных складок фильтрующего материала, наложенного и зафиксированного на каркасе, сливные патрубки, размещенные до и после кассеты с фильтрующей перегородкой. Сливные патрубки от кассеты с фильтрующей перегородкой, заглублены под уровень жидкости в баке отстойнике, расположенной под корпусом, где они образуют гидрозатвор, для чего бак-отстойник снабжен штуцером.
Недостатком указанных устройств является сложность их эксплуатационного обслуживания из-за трудности извлечения фильтрующей кассеты из направляющих пазов, для чего необходима остановка всей производственной линии на неопределенный, часто, большой срок, отсутствие устройств для промывки фильтрующей кассеты во время работы производственной линии, отсутствие устройств для оценки степени загрязненности фильтра, отсутствие возможности снятия гидрозатвора для промывки и удаления из него скопившегося осадка или системы промывки и удаления скопившегося осадка в процессе работы.
Известны фильтры с фильтрующими элементами, выполненными из зигзагообразно сложенного фильтровального материала с расположенными между складками разделителями из гофрированного алюминиевого листа (RU 2192914 С2, кл. В01D39/16, G21F9/02, опубл. 20.11.2002 г. и RU 2192916 С2, кл. В01D46/52, опубл. 20.11.2002 г.).
Недостатком этих устройств является невозможность регенерации фильтрующего материала – только его замена, при полной остановке производственного процесса, на неопределенный срок. Хотя эти устройства заявлены как фильтры, при отсутствии узлов крепления к системе вентиляции, устройств контроля за состоянием фильтроэлемента или его осмотра, их возможно считать только как отдельную составляющую фильтра в целом.
Известен фильтрующий элемент в форме пластины, который содержит фильтрующий материал, сложенный зигзагообразным способом с уплотнительной полосой, покрывающей продольные кромки фильтрующего элемента, и концевую полосу, расположенную на конце фильтрующего элемента (DE 19730817 A1, кл. B01D46/00, B01D46/10, B01D46/52, B60H3/06, опубл. 21.01.1999 г.). Концевая полоса снабжена боковыми соединительными секциями, которые частично перекрывают уплотнительную ленту.
Из патента US 4342570 известны фильтрующие элементы, содержащие гофрированные волокнистые пластины, прикрепленные болтами к опорным панелям.
Указанные фильтрующие элементы не могут быть использованы как полноценные, самостоятельные устройства для очистки воздуха. Кроме того, область их применения не соответствует условиям эксплуатации заявляемого устройства.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является фильтр волокнистый складчатый, защищенный патентом RU 2456057 C1, кл. B01D46/52, опубл. 20.07.2012 г., принятый за ближайший аналог (прототип).
Устройство по прототипу содержит прямоугольный корпус с размещенной в пазу фильтрующей кассетой и сливные патрубки. Фильтрующая кассета выполнена из гофрированных решетчатого каркаса и прижимной решетки, между которыми установлен волокнистый фильтрующий материал. При этом фильтрующая кассета выполнена в сборе в виде пружины и снабжена самозаклинивающимися разъемными соединениями, выполненными в вершинах гофр. В пазу на дне корпуса выполнены сливные треугольные прорези. В корпусе установлены отбойные перегородки, размещенные перед и после фильтрующей кассеты. При этом перегородка, расположенная после фильтрующей кассеты, снабжена наклонным желобом, нижний конец которого имеет зазор между ним и боковой стенкой корпуса. Корпус снабжен гидрозатвором, а сливные патрубки установлены на дне корпуса между пазом и отбойными перегородками и соединены с гидрозатвором, снабженным сливным штуцером.
Преимуществами и общими признаками устройства по прототипу с предлагаемой полезной моделью является эффективная очистка аспирационного воздуха от электролитов и снижение коррозионного воздействия уловленных электролитов на газоходы и вентилятор за счет снижения вторичного их уноса. Это достигается за счет использования фильтрующей кассеты из волокнистого материала с вертикальными складками, а также за счет отвода стекающей жидкости из нижних слоев волокнистого материала в сливные патрубки и далее через гидрозатвор и штуцер наружу для утилизации и переработки.
Недостатками устройства по прототипу являются:
- во-первых, трудность извлечения фильтрующей кассеты при эксплуатационном обслуживании;
- во-вторых, отсутствие устройств для промывки фильтрующей кассеты;
- в-третьих, отсутствие устройств для оценки степени загрязненности фильтра;
- в-четвертых, отсутствие возможности промывки и удаления из гидрозатвора скопившегося в процессе работы осадка.
В задачу полезной модели положено усовершенствование устройства для очистки воздуха.
Техническим результатом от использования предлагаемой полезной модели является повышение надежности и упрощение эксплуатационного обслуживания.
Это достигается тем, что устройство для очистки воздуха содержит корпус с приемной и выходной камерами, со сливными патрубками, соединенными с гидрозатвором, с люком, с опорной перегородкой, фильтрующую кассету, установленную в корпусе с опорой на опорную перегородку и зафиксированную с помощью самозаклинивающихся зажимов, выполненных на корпусе, содержащую опорную раму с профилированными опорными ложементами, на которых с помощью профилированных прижимных полос закреплен фильтроэлемент, выполненный из нескольких слоев гофрированного волокнистого фильтрующего материала, в который интегрированы стержни жесткости, система промывки и вакуумметры, установленные на корпусе; гидрозатвор снабжен переливным штуцером, сливной пробкой и штуцером подачи промывной жидкости; между опорной перегородкой и фильтрующей кассетой выполнено уплотнение; стержни жесткости выполнены из нержавеющей стали, титана или полимерного материала; дополнительно содержит направляющие, приваренные с внутренней стороны к боковым стенкам корпуса, по которым фильтрующая кассета устанавливается на посадочное место.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства для очистки воздуха.
На фиг. 2 представлен разрез вида сбоку устройства для очистки воздуха.
На фиг. 3 представлен разрез в узле А устройства для очистки воздуха.
На фиг. 4 представлен разрез вида сверху устройства для очистки воздуха.
На фиг. 5 представлена фильтрующая кассета устройства для очистки воздуха.
Конструктивно предлагаемый волокнистый фильтр на фиг. 1-5 содержит:
1 – корпус;
2 – приемную камеру;
3 – выходную камеру;
4 – сливные патрубки;
5 – гидрозатвор;
6 – переливной штуцер;
7 – сливную пробку гидрозатвора;
8 – штуцер подачи промывной жидкости в гидрозатвор;
9 – люк;
10 – герметичную крышку;
11 – опорную перегородку;
12 - фильтрующую кассету;
13 – самозаклинивающиеся зажимы;
14 – уплотнение;
15 – опорную раму фильтрующей кассеты;
16 – профилированные опорные ложементы;
17 – профилированные прижимные полосы;
18 – фильтроэлемент;
19 – стержни жесткости;
20 - систему промывки;
21 – вакуумметры;
22 – направляющие.
Корпус 1 содержит приемную 2 и выходную 3 камеры, соединенные с газоходами. Корпус 1 выполнен со сливными патрубками 4. Сливные патрубки 4, соединены с гидрозатвором 5, снабженным переливным штуцером 6, сливной пробкой 7, штуцером подачи промывочной жидкости 8. Сверху в корпусе 1 выполнен люк 9, снабженный герметичной крышкой 10. В корпусе 1 выполнена опорная перегородка 11, представляющая собой пластину с квадратным отверстием, соответствующим проекции проходного сечения фильтрующей кассеты 12, расположенную поперек корпуса 1 и приваренную к нему по внешнему контуру. Фильтрующая кассета 12 установлена на дно корпуса 1 с опорой на опорную перегородку 11 и зафиксирована с помощью самозаклинивающихся зажимов 13, выполненных на корпусе 1. При этом между опорной перегородкой 11 и фильтрующей кассетой 12 предусмотрено уплотнение 14, закрепленное на опорной раме 15 фильтрующей кассеты 12.
Фильтрующая кассета 12 содержит опорную раму 15 с профилированными опорными ложементами 16, на которых с помощью профилированных прижимных полос 17, закреплен фильтроэлемент 18.
Фильтроэлемент 18 выполнен из нескольких слоев волокнистого гофрированного фильтрующего материала, например, из иглопробивного полотна или полотна на основе полиэфирных волокон, в который интегрированы стержни жесткости 19.
Стержни жесткости 19 выполнены из нержавеющей стали, титана, или полимерного материала.
Система промывки 20 представляет собой трубки, в которые нагнетается промывочная жидкость, с гидравлическими форсунками, подающими промывочную жидкость на фильтроэлемент 18 для смыва с него образовавшихся загрязнений.
Вакуумметры 21 установлены на корпусе 1.
Направляющие 22 приварены с внутренней стороны к боковым стенкам корпуса 1.
Сборку предлагаемой полезной модели осуществляют следующим образом.
В корпус 1 через открытый люк 9 вставляют фильтрующую кассету 12, которую по направляющим 22, приваренным к боковым стенкам корпуса 1, устанавливают нижней кромкой точно на посадочное место. После этого, верхнюю кромку фильтрующей кассеты 12 подают вперед по направлению к выходной камере 3, так, чтобы она зафиксировалась с помощью самозаклинивающихся зажимов 13. Затем люк 9 закрывают крышкой 10 и фильтр готов к работе.
Выемку фильтрующей кассеты 12 осуществляют в обратном порядке: верхнюю кромку фильтрующей кассеты 12 выводят из зацепления с самозаклинивающимися зажимами 13, после чего ее отводят назад по направлению к приемной камере 2. При этом происходит отрыв фильтрующей кассеты 12 от опорной перегородки 11 корпуса 1. Далее фильтрующую кассету 12 вынимают через люк 9 корпуса 1 фильтра.
3
3
В фильтроэлемент 18 между отдельными слоями волокнистого фильтрующего материала осуществляют интеграцию стержней жесткости 19. Расстояние между ними и материалы, из которых они могут быть изготовлены, могут быть различны, в зависимости от производительности фильтра. Например, для фильтра производительностью 10–20 тыс. м/ч стержни располагают на расстоянии 19 мм и выполняют из химически стойких материалов – нержавеющей стали, титана и др. Диаметры стержней при этом составляют 3-4 мм. Это обусловлено значительными габаритами и нагрузками, как на сами стержни 19, так и на фильтроэлемент 18. При использовании полимерных материалов потребуется увеличение их диаметра, что затруднит герметизацию фильтрующей кассеты. При меньшей производительности, например, до 5 тыс. м/ч стержни могут быть выполнены, например, из полимерных стержней. Фиксацию стержней жесткости 19 в фильтроэлементе 18, а также скрепление между собой слоев фильтрующего материала осуществляют методом прошивки или проклейки.
Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.
Взвешенные примеси из рабочих зон производственных помещений, в том числе, аэрозольные частицы электролита, содержащиеся в аспирационном воздухе от гальванических и травильных ванн, улавливаются фильтрующей кассетой 12 на волокнах фильтроэлемента 18. Далее уловленная на волокнах жидкость сливается в капли и частично стекает на дно корпуса 1, а частично воздушным потоком продавливается на внешнюю по ходу очищаемых газов поверхность фильтроэлемента 18 и также стекает в нижнюю часть корпуса 1. При этом стержни жесткости 19 в фильтрэлементе 18 предотвращают деформацию и разрушение фильтрующего материала и засасывание его в воздуховод. Благодаря возвышению фильтроэлемента 18 над дном корпуса 1 эффект барботажа и вторичного уноса части взвешенных примесей потоком очищаемых газов в газоход после фильтра, так называемому «проскоку», снижается. Со временем, взвешенные примеси, содержащиеся в аспирационном воздухе, накапливаются в волокнах фильтроэлемента 18, что приводит к загрязнению и возрастанию гидравлического сопротивления фильтрующей кассеты 12. Вывод о загрязненности фильтрующей кассеты 12 и необходимости проведения операции ее промывки делают по разности показаний вакуумметров 21, измеряющих давление перед и после фильтрующей кассеты 12. Операцию промывки проводят при достижении фильтрующей кассеты 12 гидравлического сопротивления в диапазоне 200-500 Па при помощи системы промывки 20 водой или растворителем с обеих сторон фильтрующей кассеты 12. Промывочные воды через систему промывки 20 под давлением подают на фильтроэлемент 18. Причем напор со стороны выходной камеры 3 создают больше, чем напор со стороны приемной камеры 2, что обеспечивает продавливание уловленных взвешенных частиц на поверхность фильтроэлемента 18 со стороны приемной камеры 2, где они смываются вниз корпуса 1 и сливаются через патрубок 4 в гидрозатвор 5. Излишки промывочных вод со стороны выходной камеры 3 также сливаются через патрубок 4 в гидрозатвор 5. Из гидрозатвора 5 промывочные воды выводятся через переливной штуцер 6 в очистную систему предприятия.
В процессе работы в гидрозатворе 5 будет накапливаться осадок. Для его удаления предусмотрен штуцер 8, через который подается промывочная жидкость в гидрозатвор 5. Он расположен у дна гидрозатвора 5. Струя промывочной жидкости, подаваемая в гидрозатвор 5, поднимает со дна осадок, который через переливной штуцер 6 отводится в очистную систему предприятия. При остановленной системе вентиляции возможно более полное удаление осадка из гидрозатвора 5 через сливную пробку 7.
Таким образом, в предлагаемой полезной модели отсутствуют все недостатки, присущие устройству по прототипу. Упрощению эксплуатационного обслуживания способствует конструктивное выполнение устройства, обеспечивающего упрощение монтажа/демонтажа фильтрующей кассеты, а также наличие вакуумметров, обеспечивающих оценку степени загрязнения фильтрующей кассеты, и системы промывки, обеспечивающей удаление скопившегося осадка в процессе работы. Возможность удаления скопившегося осадка в гидрозатворе также упрощает эксплуатационное обслуживание предлагаемого устройства. Наряду с этим, конструктивное выполнение фильтрующей кассеты и наличие в фильтрующем материале стержней жесткости, предотвращающих его деформацию и засасывание в воздуховод, обеспечивает повышение надежности предлагаемого устройства.