Фильтровальный элемент рукавного фильтра для промышленной пыле- газоочистки

Полезная модель относится к охране окружающей среды. Полезная модель относится к устройствам области очистки технологических газов и аспирационного воздуха от пыли и вредных газообразных компонентов воздуха. Полезная модель может быть использовано на предприятиях черной и цветной металлургии, на предприятиях химической промышленности, на предприятиях пищевой промышленности и предприятиях производства строительных материалов, а также на других производствах, где требуется очистка воздуха или газов от пыли. В частности, полезная модель может быть использовано в рукавных фильтрах с импульсной регенерацией рукавов рукавных фильтров сжатым воздухом или газом, у которых рукава расположены как горизонтально, так и вертикально.
2
2
2
2
Известен фильтровальный элемент (картриджный элемент) рукавного фильтра с горизонтальным расположением рукавов для промышленной пыле- газоочистки, состоящий из металлического каркаса и тканевого рукава, одетого на металлический каркас, где металлический каркас нераздельно соединен с металлическими крепежными деталями фильтровального элемента, с помощью которых фильтровальный элемент крепят в корпусе рукавного фильтра, при этом металлический каркас состоит из нераздельно соединенных методом сварки между собой продольных и поперечных ребер, изготовленных из металлических прутков, каждое из поперечных ребер каркаса имеет геометрическую форму, близкую к ромбу, причем геометрическая форма каждого из поперечных ребер каркаса, близкая к ромбу, вписана в классическую геометрическую форму ромба так, что длина большей диагонали ромба, в который вписана геометрическая форма, близкая к ромбу, поперечного ребра каркаса, лежит в пределах от 250 мм до 350 мм, а острый угол ромба, в который вписана геометрическая форма, близкая к ромбу, поперечного ребра каркаса, лежит в пределах от 14° до 35°, и наименьший радиус закругления геометрической формы, близкой к ромбу, каждого из поперечных ребер каркаса, лежит в пределах от 3 мм до 20 мм, причем минимальное расстояние между двумя поперечными ребрами каркаса лежит в пределах от 200 мм до 300 мм, а минимальное расстояние между двумя продольными ребрами каркаса по поверхности поперечного ребра каркаса лежит в пределах от 30 мм до 80 мм, при том, что самая большая площадь поперечного сечения прутков поперечных ребер каркаса лежит в пределах от 5 мм до 38 мм, и самая большая площадь поперечного сечения прутков продольных ребер каркаса лежит в пределах от 5 мм до 38 мм (RU 151043, B01D 46/02, опубл. 20.03.2015).
Известный фильтровальный элемент рукавного фильтра с горизонтальным расположением рукавов расположен в корпусе рукавного фильтра так, что большая диагональ ромба является вертикальной. В корпус рукавного фильтра подают грязный газ или воздух. С помощью фильтровальной ткани рукава фильтруют пыль, которая поступает в корпус рукавного фильтра с потоком грязного газа или воздуха. Чистый газ или воздух поступает в фильтровальный элемент, то есть, во внутреннюю его часть, где расположен каркас фильтровального элемента. После чего чистый газ или воздух удаляют из корпуса рукавного фильтра.
Через установленный промежуток времени или при увеличении аэродинамического сопротивления потока грязного газа или воздуха, более установленного значения, тканевый рукав продувают сжатым газом или воздухом, с одной стороны фильтровального элемента, с той, где расположена крепежная деталь фильтровального элемента, или с обеих сторон фильтровального элемента. Накопленную в тканевом рукаве пыль выдувают, и затем накапливают в нижней части корпуса рукавного фильтра. Накопленную пыль в нижней части корпуса рукавного фильтра удаляют из рукавного фильтра.
Недостатком данного решения является то, что фильтровальные элементы горизонтального расположения имеют очень большую длину (примерно. 2,5 м) при относительно небольшом поперечном сечении (поперечный размер - 150 мм). При горизонтальном расположении на фильтровальные элементы при такой длине действуют нагрузка от собственного веса. При закреплении концов каркаса фильтровального элемента в корпусе рукавного фильтра, каркас прогибается, изменяя расстояния между фильтровальными элементами в фильтре. Эту особенность приходится учитывать при заполнении рукавного фильтра, но эта же особенность не дает возможности повысить плотность наполнения рукавного фильтра фильтровальными элементами. Кроме того, такое длинномерное изделие обладает высокой изгибной деформацией, затрудняющей как вынимать фильтрующие элементы из корпуса рукавного фильтра, так и вставлять их через технологические окна. Повышенная изгибность приводит к тому, что при продувке сжатым воздухом на каркасе образуются волны, приводящие к колебаниям каркаса. Так же повышенная изгибность приводит к нагрузкам в точках сварки прутков каркаса, что приводит к ослаблению сварки и разрушению. Как правило, каркас фильтровального элемента выполняется их тонких прутков круглой формы в поперечном сечении, прямоугольной формы поперечного сечения, или любой другой геометрической формы поперечного сечения. Для снижения веса каркаса стараются минимизировать поперечный размер прутков, но при этом сильно возрастают изгибность и кручение каркаса. А повышение прочности и пространственной жесткости за счет увеличения поперечного размера прутков приводит к резкому утяжелению каркаса. Так как в рукавном фильтре таких фильтровальных элементов может быть несколько десятков штук, то вес каждого такого элемента приобретает существенное значение.
Повышения сопротивления деформациям за счет применения определенных геометрических форм поперечного сечения приводит к повышению сопротивления именно самого сечения, но не изделия по его длине. Это объясняется тем, что изгибные деформации по длине каркаса реализуются не на поперечном сечении этого каркаса, а на продольных прутках, которые сваркой связывают ромбовидные поперечные элементы, которые расположены на расстоянии друг от друга. В известном решении отсутствуют средства, повышающие сопротивление каркаса продольному изгибу и кручению.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении эксплуатационных характеристик за счет повышения сопротивления прогибам и кручению для возможности повышения плотности уложения фильтровальных элементов в рукавном фильтре.
Указанный технический результат достигается тем, что в фильтровальном элементе рукавного фильтра для промышленной пыле- газоочистки, состоящем из металлического каркаса и натянутого на этот каркас тканевого трубчатого рукава, сшитого из фильтроматериала, при этом металлический каркас состоит из нераздельно соединенных сваркой между собой изготовленных из металлических прутков продольных и поперечных ребер, при этом продольные ребра выполнены в виде прямолинейных отрезков металлических прутков, а каждое поперечное ребро представляет собой плоский элемент замкнутого контура из изогнутого металлического прутка, при этом тканевый трубчатый рукав выполнен глухим с одного конца для охвата торцевой части металлического каркаса и открытым с другого конца каждый плоский элемент замкнутого контура из поперечных ребер выполнен в виде двух плоских жестко связанных между собой рамок, одна их которых размещена внутри другой, наружно расположенная рамка представляет собой уплощенный прямоугольник, короткие стороны которого выполнены в виде двух соединенных между собой под углом в вершине наклонных участков, а по середине длинных сторон выполнены направленные навстречу друг другу углубления, а внутренне расположенная рамка представляет собой верхнюю и нижнюю волнообразно изогнутые и связанные в замкнутый контур ветви, торцевые части которых уложены в углах вершин наружно расположенной рамки и соединены с этими вершинами и которые в зоне между углублениями наружно расположенной рамки соединены между собой на участках дугообразных впадин, при этом наружно расположенная рамка соединена с внутренне расположенной рамкой на участках дугообразных выпуклостей последней.
При этом каждый плоский элемент замкнутого контура из поперечных ребер выполнен симметричным в поперечном и в продольном направлениях. А со стороны глухого конца тканевый трубчатый рукав к каркасу прикреплена торцевая пластина с отогнутыми бортами, к которой приварены загнутые концы металлических прутьев продольных ребер.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 - общий вид рукавного фильтра;
фиг. 2 - вид сбоку на каркас фильтровального элемента;
фиг. 3 - вид сверху в плане на каркас фильтровального элемента;
фиг. 4 - поперечное сечение А-А каркаса по фиг. 1.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция фильтровального элемента 1 (картриджного элемента) рукавного фильтра 2 (фиг. 1) для промышленной сухой пыле- газоочистки. Такие фильтровальные элементы по типу кассет или картриджей горизонтально вставляются через технологические окна в корпусе рукавного фильтра так, что больший поперечный размер картриджного элемента располагался вертикально. Таким образом в корпусе рукавного фильтра фильтровальные элементы расположены рядами по горизонтали и по вертикали на некотором расстоянии друг от друга, достаточном для прохождения между этими элементами загрязненного воздуха или газового потока. Плотность расположения таких элементов определяет эффективность очистки поступающего загрязненного агента. В корпус рукавного фильтра 2 подают грязный газ или воздух (поз. 3). С помощью фильтровальной ткани рукава фильтруют пыль, которая осаждается на фильтровальной ткани, а очищенный газ или воздух поступает во внутреннюю полость фильтровального элемента, где расположен каркас фильтровального элемента. После чего чистый газ или воздух удаляют (поз. 4) через открытый торец фильтровального элемента из корпуса рукавного фильтра.
Через установленный промежуток времени или при увеличении аэродинамического сопротивления потока грязного газа или воздуха, более установленного значения, в полость фильтровального элемента подают (фиг. 5) импульсы сжатого газа или воздуха от системы 6 подачи высокого импульсного давления и продувают тканевый рукав этим сжатым газом или воздухом со стороны открытого конца фильтровального элемента. Происходит разрушение накопившейся на тканевой оболочке пыли, которую выдувают. Частицы пыли падают вниз рукавного фильтра и накапливают в нижней части корпуса рукавного фильтра в специальном бункере (который периодически очищают от накопления пыли).
Для обеспечения высокой эффективности очистки рукавного фильтра обеспечивают повышение плотности размещения фильтровальных элементов в решетчатой кассете фильтра. Для этой цели разработана новая конструкция фильтровального элемента, представленная на фиг. 2-4.
Фильтровальный элемент состоит из металлического каркаса 7 и натянутого на этот каркас тканевого трубчатого рукава 8, сшитого из фильтроматериала. Особенностью фильтроматериала (фильтрополотна) является его пропускная способность, обеспечивающая пропуск чистого газа или воздуха при том, что частицы пыли, сажи и других загрязнений остаются на поверхности материала. В качестве таких материалов могут использоваться материалы, изготовленные из стекловолокна Paint Stop и Dust Stop, мельтблаун (meltblown) (ст. "Фильтрующие материалы", опубликованная на сайте "Группа компаний MAC", http://www.masvent.ru/tovari/filtromatt), полотно нетканое фильтрующее ФилТек ФТ-500-Б5 2 (сайт "ЗАО ВЕНТИЛЯЦИЯ", http://www.ventplus.ru/ru/potolokf5/), рукавные фильтроэлементы ЗАО „СПЕЙС-МОТОР".
Тканевый трубчатый рукав 8 выполнен глухим с одного конца для охвата торцевой части металлического каркаса и открытым с другого конца (фиг. 3). Открытый конец используется для вывода очищенного газа или воздуха из рукавного фильтра.
Конструктивно металлический каркас состоит из нераздельно соединенных сваркой между собой изготовленных из металлических прутков продольных 9 и поперечных 10 ребер.
Продольные ребра 9 выполнены в виде прямолинейных отрезков металлических прутков, а каждое поперечное ребро 10 представляет собой плоский элемент замкнутого контура из изогнутого металлического прутка.
Каждый плоский элемент замкнутого контура из поперечных ребер 10 выполнен в виде рамки из двух уплощенных соединенных между собой овалообразных контуров, симметрично расположенных по длинному поперечному размеру, при этом противоположно расположенные ветви 11 и 12 каждого овалообразного контура вдоль длинного поперечного размера 13 выполнены волнобразно изогнутыми с расположением вогнутостей 14 одной ветви напротив вогнутостей другой ветви, а продольные ребра в виде металлических прутков приварены к выпуклостями 15 ветвей овалообразных контуров каждой рамки.
Так как каждый плоский элемент замкнутого контура из поперечных ребер выполнен симметричным в поперечном и в продольном направлениях, то образуется равнопрочная конструкция, одинаково работающая со всех сторон в рамках сопротивления деформациям.
Со стороны глухого конца тканевого трубчатого рукава к каркасу прикреплена торцевая пластина 16 с отогнутыми бортами, к которой приварены загнутые концы 17 металлических прутьев продольных ребер 9. Так как тканевый трубчатый рукав обладает меньшей прочностью по отношению к конструкции металлического каркаса и представляет собой сшитую конструкцию, то при подаче импульсного давления в полость фильтрующего элемента (для очистки поверхности тканного рукава от накопившейся грязи) происходит мощный пневмоудар по рукаву, в том числе и по заглушенной его части. Направление этого пневмоудара (ударной воздушной или газовой волны) - в сторону заглушенной части оболочки, что приводит к разрушению рукава в этой зоне. Для исключения этого и для обеспечения целостности тканевого трубчатого рукава продольные ребра в зоне глухого торца рукава приварены к торцевой пластине 16, которая представляет собой ограничитель для ударной волны и предохранитель для рукава. Ударная волна отражается от пластины и меняет вектор движения.
По сути, металлический каркас представляет собой конструкцию, в которой все элементы находятся в положении, когда деформация элемента вызывает не локальное напряжение и изменение формы в этом элементе, а восприятие этой деформации другими элементами конструкции, то есть происходит перераспределение нагрузок. Если поперечные ребра формируют объемный контур каркаса, то продольные ребра удерживают эти поперечные ребра. При прогибе или кручении всей конструкции продольные ребра начинают деформироваться, что приводит к изменению плоскостной формы поперечных ребер. Поперечные ребра деформируются, прежде всего, теряя плоскостность замкнутого контура. Но, в заявленной полезной модели поперечные ребра выполнены в виде двух непростой геометрической формы замкнутого контура рамок, ветви которой находятся в общей плоскости. В таком поперечном ребре изменение формы одной левой части рамки должно приводить к изменению формы другой рамки. Но, в действительности, каждая из частей рамок является опорой для другой части рамки. А волнообразные формы рамок определяют различные условия, при которых каждая рамка может деформироваться. Таким образом, каждая из частей рамки является своеобразным ребром жесткости для другой части рамки. В этом случае, если продольные ребра подвержены изгибу, что должно приводить к изменению общей геометрии каркаса, такой деформации на поперечных ребрах не происходит, так как эти ребра становятся ребрами жесткости для продольных прутков. Исключение возможности деформации поперечных ребер приводит к минимизации деформаций на продольных ребрах. Это и позволило свести к минимуму прогибы и изгибы фильтровального элемента.
Использование принципа симметрии контура поперечного ребра позволяет сформировать равнопрочность каркаса по главным осям.
Так как фильтровальные элементы приобрели повышенную прочность, то становится возможны увеличить плотность уложения фильтровальных элементов в рукавном фильтре, что при тех же габаритах корпуса рукавного фильтра обеспечивает более глубокую объемную очистку промышленных газов от пыли и вредных компонентов и большую площадь фильтрации.
Настоящая полезная модель промышленно применима и может быть реализована в комплексах промышленной очистки.