ФИЛЬТР
A FILTER

Техническое устройство относится к области сухой очистки газов от пыли и может быть использовано в нефтехимической промышленности, черной и цветной металлургии, теплоэнергетике, цементной промышленности и др.
Известен фильтр RU 2567327, включающий коллекторы чистого и грязного газа, разделенные плитой с фильтрующими элементами. Фильтрующие элементы крепятся в отверстия плиты (или в отверстии корпуса фильтра) за счет упругого уплотнительного кольца шириной больше, чем толщина плиты. В известном техническом решении для требуемого диапазона производительности фильтров диаметр отверстий в плите составляет 50-300 мм. Превышение верхней границы диаметра (300 мм) не обеспечивает достаточно надежную фиксацию уплотнительного кольца в плите по причине уменьшенной упругости уплотнительного кольца. При этом предполагается использование плоского фильтровального полотна. Использование гофрированного фильтровального полотна для увеличения производительности фильтра приведет к уменьшению расстояния между соседними фильтровальными элементами и необходимости увеличения его габаритов.
Известно устройство фильтрации RU 2563482, включающее корпус и фильтрующие элементы с каркасами, изготовленными с переменным диаметром от 80 до 450 мм. Это позволяет применять гофрированное фильтровальное полотно, не выходя за габариты первоначального диаметра каркаса или отверстия в корпусе. Однако для сохранения площади фильтрации при использовании гофрированного фильтровального полотна для увеличения производительности устройства фильтрации возникает необходимость в увеличении длины фильтрующих элементов с каркасами. С увеличением длины фильтрующих элементов с каркасами габариты устройства фильтрации возрастают. Дополнительно, увеличенный диаметр каркаса требует увеличенного диаметра отверстия в корпусе, и, как следствие, увеличенных габаритов устройства фильтрации.
Технической задачей предлагаемого решения является снижение габаритов фильтра и (или) увеличение его производительности при применении гофрированного фильтровального полотна.
Технический результат достигается тем, что в фильтре, включающем корпус и фильтрующие элементы в составе устройства для крепления к отверстию в корпусе, гофрированного фильтровального полотна и каркаса, площади сечения фильтрующего элемента из гофрированного фильтровального полотна в средней части и отверстии в корпусе фильтра равны.
Гофрированное полотно характеризуется наличием впадин и выступов. Изготовление фильтрующего элемента с продольной осью и в сечении в виде окружности обеспечивает меньший диаметр, образованный внутренними вершинами гофр и больший диаметр, образованный вершинами гофр с внешней стороны. При этом внутренние и внешние вершины гофр могут быть скреплены равномерно по диаметрам. Между большим и меньшим диаметрами располагается средний диаметр, который равен диаметру отверстия в корпусе при условии равенства площадей сечения круглого отверстия в корпусе и площади сечения фильтрующего элемента. Площадь сечения фильтрующего элемента состоит из площади окружности, определяемой меньшим диаметром и суммарной площадью равносторонних выступов каждый в виде треугольника, располагаемого на меньшем диаметре. Основание треугольника равно расстоянию между внутренними вершинами, а высота - равна высоте гофра.
Равенство площадей сечения фильтрующего элемента из гофрированного фильтровального полотна в средней части и отверстии в корпусе фильтра позволяет получить следующие технические преимущества, в том числе обеспечивающие снижение габаритов и увеличение производительности фильтра по сравнению с плоским фильтровальным полотном и известными техническими решениями:
2.3
- увеличить площадь фильтрования фильтра и его производительность (без увеличения длины фильтрующего элемента и диаметра отверстия в корпусе) в раза путем увеличения количества гофр на среднем диаметре (или равносторонних выступов на меньшем диаметре) при сохранении высоты гофра;
- сохранить соотношение скоростей грязного газа в пространстве между фильтрующими элементами и чистого газа внутри фильтрующего элемента, а также одинаковый скоростной режим чистого газа внутри фильтрующего элемента и в отверстии корпуса фильтра, что не приводит к увеличению гидравлического сопротивления;
- сохранить объем сжатого воздуха, используемого для регенерации от пыли фильтрующего элемента из гофрированного фильтровального полотна, на уровне объема сжатого воздуха для регенерации фильтрующего элемента из плоского фильтровального полотна;
- сохранить расстояние между осями соседних фильтрующих элементов. При этом возможна ориентация гофр таким образом, чтобы внешняя вершина гофра была направлена на внутреннюю вершину гофра соседнего фильтрующего элемента;
- использовать меньшие диаметры отверстий, обеспечивающие надежную фиксацию уплотнительного кольца в плите (в отверстии в корпусе фильтра) по причине достаточной упругости уплотнительного кольца;
- выполнить диаметр фильтрующего элемента в устройстве для крепления с размером, соизмеримым с диаметром отверстия в корпусе. Для этого в верхней части фильтрующего элемента внешние стороны каждого гофра от внутренних вершин по высоте гофра скрепляются до среднего диаметра, а длина скрепления равна ширине упругого уплотнительного кольца. В результате образуется внешняя плоскость в виде цилиндра с диаметром близким к диаметру отверстия и высотой, равной ширине или чуть больше упругого уплотнительного кольца, а внутри образуются плоскости с удвоенной толщиной полотна вдоль оси фильтрующего элемента, располагаемые перпендикулярно среднему диаметру. При этом отверстие в корпусе свободно для прохождения газовых потоков. Конструкция плоскости является достаточно жесткой, если используется упругое фильтровальное полотно. Для повышения жесткости плоскостей между сторонами гофра до скрепления могут устанавливаться жесткие пластины. Внутри фильтрующего элемента плоскости образуют диаметр, равный меньшему диаметру внутренних вершин гофр и равный диаметру каркаса. При этом диаметр каркаса по длине фильтрующего элемента выполнен с постоянным сечением и меньше размера отверстия. При необходимости обеспечения повышенной точности расположения (или фиксации) в корпусе фильтрующих элементов, например, для фильтров повышенной производительности, для которых требуется увеличенная длина фильтрующего элемента, их нижняя часть может также выполняться, как и верхняя, с образованием внешней поверхности в виде цилиндра и внутренних плоскостей;
- предлагаемое техническое решение может быть реализовано и для других, кроме круглых, форм отверстия, например, продолговатых с закругленными торцами и плоскими сторонами (см. RU 2567327);
- предлагаемое техническое решение может быть использовано для повышения производительности работающего фильтра путем замены фильтрующих элементов в том же отверстии в корпусе.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется на фигурах.
На фиг. 1 показан фильтрующий элемент, установленный в корпусе фильтра.
На фиг. 2 показано сечение фильтрующего элемента, А-А.
На фиг. 3 показан вид сверху на сечение фильтрующего элемента, Вид А.
Перечень позиций на фиг. 1-3:
1 - корпус фильтра;
2 - фильтрующий элемент;
3 - устройство для крепления фильтрующего элемента в отверстие в корпусе;
4 - упругое уплотнительное кольцо устройства для крепления фильтрующего элемента в отверстие в корпусе;
5 - гофрированное фильтровальное полотно фильтрующего элемента;
6 - каркас фильтрующего элемента;
7 - устройство фиксации фильтрующего элемента в нижней части корпуса фильтра;
8 - внутренняя вершина гофра;
9 - внешняя вершина гофра;
10 - равносторонний выступ;
11 - расстояние между внутренними вершинами гофр;
12 - высота гофра;
13 - внешние стороны гофра;
14 - поверхность, выполненная двойной толщиной фильтровального полотна.
Обозначения на фиг. 1-3:
м
D - меньший диаметр (равен внешнему диаметру каркаса);
б
D - больший диаметр;
ср
D - средний диаметр (соизмерим с диаметром отверстия в корпусе);
L - длина фильтрующего элемента в устройстве крепления в корпусе фильтра.
Предлагаемый фильтр (фиг. 1) включает корпус 1 и фильтрующие элементы 2 в составе устройства для крепления фильтрующего элемента в отверстие в корпусе 3 с упругим уплотнительным кольцом 4, гофрированного фильтровального полотна 5 и каркаса 6. В качестве варианта для фильтрующих элементов повышенной длины для очистки повышенных объемов газа предлагается устройство фиксации 7 фильтрующего элемента в нижней части корпуса фильтра. Для удобства монтажа между фильтрующим элементом 2 устройством 7 выполнен зазор.
м
б
ср
м
На фиг. 2 показано сечение А-А фильтрующего элемента, выполненного из гофрированного фильтровального полотна. В сечении внутренние вершины гофр 8 образуют окружность с малым диаметром D, а внешние вершины гофр 9 образуют больший диаметр D. Между большим и меньшим диаметрами располагается средний диаметр D, который соизмерим с диаметром отверстия в корпусе при условии равенства площадей сечения фильтрующего элемента из гофрированного полотна в средней части и отверстии в корпусе фильтра. Площадь сечения фильтрующего элемента состоит из площади окружности, определяемой меньшим диаметром D и суммарной площадью треугольников, образованных равносторонними выступами 10 и расстоянием между внутренними вершинами гофр 11, а высота треугольника равна высоте гофра 12.
ср
ср
На фиг. 3 показан вид А (сверху) на сечение фильтрующего элемента в устройстве для крепления к отверстию в корпусе фильтра 3 (само устройство крепления не показано). Из фиг. 3 следует, что скрепление внешних сторон гофра 13 от внутренней вершины гофра 8 по высоте гофра 12 до среднего диаметра D позволяет выполнить эту часть фильтрующего элемента в виде цилиндра с диаметром D, соизмеримым с диаметром отверстия в корпусе, и длиной цилиндрической части L (см. фиг. 1), равной или чуть больше ширины упругого уплотнительного кольца 4. При этом скрепленные внешние стороны гофра 13 образуют поверхность 14, выполненную двойной толщиной фильтровального полотна при скреплении внешних сторон 13. Плоскости 14 располагаются перпендикулярно среднему диаметру. Конструкция плоскости является достаточно жесткой, если используется упругое фильтровальное полотно. Для повышения жесткости плоскостей между внешними сторонами гофра 13 до их скрепления могут устанавливаться жесткие пластины.
Фильтр работает следующим образом. Частицы пыли пылегазового потока, проходя через гофрированное фильтровальное полотно 5, осаждаются на поверхности полотна с образованием слоя. По мере роста толщины слоя и, соответственно, гидравлического сопротивления до предельного значения, производится подача через отверстие в корпусе фильтра внутрь фильтрующего элемента 2 импульса сжатого воздуха. Под действием сжатого воздуха слой пыли отделяется от полотна 5 и под действием силы тяжести падает, а затем выводится из фильтра.
Применение предложенного технического решения позволяет снизить габариты фильтра и (или) увеличить его производительность при применении гофрированного фильтровального полотна.