УСТРОЙСТВО ФИЛЬТРАЦИИ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ ВЗРЫВА
DEVICE FOR FILTRATING GASEOUS EXPLOSION PRODUCTS

Изобретение относится к технике фильтрации газов и относится, в частности, к устройствам очистки газообразных продуктов взрыва (ГПВ) при их стравливании из камер специального назначения (КСН).
Известен фильтр, содержащий корпус, фильтрующие пластины с прокладками и входной и выходной патрубки (SU №837375 от 07.09.79, B01D 46/10, G01N 1/22, опубл. 15.06.1981 в БИ №22).
К недостаткам данного фильтра относятся: отсутствие защиты корпуса и фильтрующих элементов от воздействия фронта ударной волны и осколков; отсутствие охлаждения; возможность перемещения и поломки фильтрующих элементов при прохождении фронта ударной волны; ненадежная заделка фильтрующих элементов в корпусе, что может приводить к проскоку нефильтрованного газа. Все это делает невозможным его установку внутри КСН для безопасного ее освобождения от образующихся при эксперименте ГПВ.
Известен фильтр для очистки газообразных продуктов взрыва [RU 2217217, B01D 46/00, 46/10, опубл. 27.11.2003 г.], который содержит силовой корпус, прикрепленный в камере специального назначения к каналу стравливания ГПВ, вход, выход и фильтрующую систему, содержащую фильтры грубой и тонкой очистки, установленные от входа в указанной последовательности, при этом со стороны входа в силовом корпусе выполнены дросселирующие отверстия.
Для закрепления в КСН силовой корпус со стороны выхода ГПВ снабжен патрубком с резьбой на его наружной поверхности и герметизирующим элементом. С внутренней торцевой стороны силового корпуса имеется лабиринт из выступов и впадин для исключения прямого воздействия на фильтры ударной волны и осколков. Каждый фильтр установлен во вкладыш с перепускными отверстиями на торцевой поверхности, а между силовым корпусом и вкладышами установлены упругие герметизирующие элементы. Фильтры выполнены с уменьшающимся по ходу движения газа размером пор. Для охлаждения ГПВ фильтрующая система снабжена высокотеплопроводным и теплоемким фильтром, выполненным из медной прессованной спирали. Фильтрующая пластина фильтра тонкой очистки выполнена из пористой металлокерамики и установлена между упругими пористыми пластинами с упругими герметизирующими уплотнениями по бокам и поджатыми с торцевых поверхностей. Данное устройство обеспечивает работоспособность фильтра в условиях взрыва и очистки ГПВ. Указанный фильтр принимается за прототип, как наиболее близкий по технической сущности к заявляемому.
Однако прототип имеет ряд недостатков:
- при фронтальном воздействии крупного по размеру осколка, например, образованного элементами конструкции взрывного устройства, установленного в КСН, возможно ослабление затяжки резьбы выходного патрубка с последующим выходом из строя (или прогаром) герметизирующей прокладки, что в итоге приведет к выходу неочищенных ГПВ из КСН;
- выполнение фильтра грубой очистки в виде вкладыша с перепускными дросселирующими отверстиями не предусматривает возможность абсорбционно очищать ГПВ, в состав которых входят аэрозоли вредных химических элементов;
- пластина фильтра тонкой очистки установлена вплотную к внутренней стенке вкладыша, который, несмотря на наличие упругих герметизирующих уплотнений, подвергается воздействию ударных нагрузок, что может привести к возникновению в пластине трещин и соответственно к неэффективной очистке ГПВ при воздействии ударной волны.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предполагаемое изобретение, является обеспечение повышения работоспособности фильтра в условиях взрыва и очистки газообразных продуктов взрыва, содержащих аэрозоли токсичных материалов, при их стравливании из КСН.
Технический результат достигается тем, что устройство фильтрации газообразных продуктов взрыва (ГПВ), содержащее силовой корпус, прикрепленный в камере специального назначения к каналу стравливания ГПВ, вход, выход и фильтрующую систему, содержащую фильтры грубой и тонкой очистки, установленные от входа в указанной последовательности, при этом со стороны входа в силовом корпусе выполнены дросселирующие отверстия, согласно изобретению фильтр грубой очистки представляет собой гранулированный адсорбирующий материал, обладающий высокой термической и химической стойкостью, засыпанный в полость силового корпуса между помещенными в нем входной и выходной сетками и поджатый ко входу со стороны выходной сетки резьбовой пробкой с дросселирующими отверстиями, а фильтр тонкой очистки установлен в указанном канале стравливания и представляет собой герметичный корпус с фильтрующей пластиной, установленный с воздушным зазором в указанном канале и имеющий впускной и выпускной штуцера, концы каждого из которых закреплены во втулках, герметично установленных посредством ряда уплотнительных колец в указанном канале, причем между входом в канал стравливания и фильтром грубой очистки установлен переходник со сквозным отверстием.
Выполнение фильтра грубой очистки в виде гранулированного адсорбирующего материала, обладающего высокой термической и химической стойкостью, засыпанного в полость силового корпуса между помещенными в нем входной и выходной сетками и поджатого ко входу со стороны выходной сетки резьбовой пробкой с дросселирующими отверстиями, дает возможность осуществить первую ступень фильтрации ГПВ, очистить их от загрязняющих окружающую среду экологически опасных веществ. В качестве фильтрующего элемента используют гранулированное вещество, гранулы которого могут разрушиться на более мелкие фракции в условиях воздействия динамических ударных нагрузок, что положительно повлияет на увеличение удельной поверхности адсорбирования и вместе с этим позволит осуществить охлаждение ГПВ перед входом в переходник и далее в фильтр тонкой очистки. Кроме этого, наличие дросселирующих отверстий в силовом корпусе на входе и в резьбовой пробке на выходе понижает величину газового потока, а наличие сеток - исключает проникновение крупных частиц продуктов взрыва (ПВ) в полость силового корпуса.
Выполнение фильтра тонкой очистки в виде герметичного корпуса с фильтрующей пластиной, установленного с воздушным зазором в указанном канале и имеющего впускной и выпускной штуцера, концы каждого из которых закреплены во втулках, герметично установленных посредством ряда уплотнительных колец в указанном канале обеспечивает снижение воздействия вибрации и перегрузок на фильтрующую пластину, повышая ее сохранность, а также исключает проскок ГПВ мимо пластины, позволяя произвести вторую ступень фильтрации. Размещение фильтра тонкой очистки в указанном канале стравливания надежно защищает фильтр тонкой очистки от воздействия ударных нагрузок и осколков. В случае разрушения фильтра грубой очистки фильтр тонкой очистки будет осуществлять фильтрацию, исключив выход неочищенных ГПВ за пределы стенки КСН.
Для последующего выравнивания давления и дополнительного частичного охлаждения ГПВ при переходе из одной ступени фильтрации в другую между входом в канал стравливания и фильтром грубой очистки установлен переходник со сквозным отверстием.
В зависимости от требований к степени очистки ГПВ адсорбирующий материал может быть выполнен из сферического гидратированного диоксида титана марки термоксид, при этом объем адсорбирующего материала и величину его пор выбирают исходя из объема прокачиваемых через него ГПВ.
Для сохранения работоспособности фильтра грубой очистки при наличии в ГПВ аэрозолей и примесей, находящихся в газообразном' состоянии, входная и выходная сетки выполнены из металла, стойкого к агрессивным средам.
Наличие в заявляемом изобретении совокупности признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».
Изобретение иллюстрируется чертежом, где представлен общий вид устройства фильтрации.
Устройство выполнено следующим образом.
Устройство фильтрации газообразных продуктов взрыва содержит силовой корпус 1 и фильтрующую систему. Со стороны входа ГПВ в корпусе 1, закрепленном в КСН 2 к каналу стравливания 3, выполнены дросселирующие отверстия 4. Фильтрующая система содержит фильтры грубой и тонкой очистки, установленные от входа ГПВ в указанной последовательности. Фильтр грубой очистки представляет собой гранулированный адсорбирующий материал 5 из сферического гидратированного диоксида титана марки термоксид, обладающий высокой термической и химической стойкостью, засыпанный в полость силового корпуса 1 между помещенными в нем входной и выходной сетками 6, 7 и поджатый ко входу со стороны выходной сетки 7 резьбовой пробкой 8 с дросселирующими отверстиями 9. Фильтр тонкой очистки установлен вдоль оси в канале стравливания 3 и представляет собой герметичный корпус 10 с установленной в нем никелевой фильтрующей пластиной 11. Корпус 10 установлен с воздушным зазором 12 относительно стенок указанного канала 3 и имеет впускной и выпускной штуцера 13, 14, концы каждого из которых закреплены во втулках 15, герметично установленных посредством ряда уплотнительных колец 16 в указанном канале 3. Между входом в канал стравливания 3 и фильтром грубой очистки установлен переходник 17 со сквозным отверстием 18. Силовой корпус 1 соединен с переходником 17 по резьбе, а переходник 17 присоединен к камере 2 к каналу 3 при помощи крепежных элементов 19.
Сборка и установка устройства фильтрации в КСН осуществляется следующим образом.
Вначале выполняют сборку фильтра тонкой очистки. На концы впускного 13 и выпускного 14 штуцеров корпуса 10 прикрепляют с помощью пайки втулки 15. В выполненные снаружи втулок канавки устанавливают трехрядное уплотнение 16. Далее собранный таким образом фильтр тонкой очистки устанавливают в канал стравливания 3 и фиксируют с помощью гайки 20. А сборку фильтра грубой очистки начинают с припаивания входной сетки 6 к внутренней поверхности корпуса 1 в области расположения дросселирующих отверстий 4. А выходную сетку 7 аналогичным образом закрепляют на поверхности резьбовой пробки 8. Затем в полость корпуса 1 в зависимости от требований к степени очистки ГПВ засыпают необходимое количество адсорбирующего вещества 5 и прижимают закручиванием резьбовой пробки 8. Собранный таким образом фильтр грубой очистки навинчивают на переходник 17, который в свою очередь прикрепляют с помощью крепежных элементов 19 к каналу стравливания 3, где уже установлен фильтр тонкой очистки.
Устройство работает следующим образом.
После срабатывания взрывного устройства (не показано) ГПВ начинают поступать из полости КСН через дросселирующие отверстия 4 к входной сетке 6. Сетка 6 дает возможность исключить проникновение крупных частиц продуктов взрыва в полость корпуса 1. Продукты взрыва в виде аэрозолей, проникая через навеску адсорбирующего материала 5, находящегося в корпусе 1, охлаждаются и очищаются до степени очистки на 99,9%. Так проходит первая ступень фильтрации. Далее ГПВ, проходя через сетчатый фильтр 7 и дросселирующие отверстия 9, поступают в полость 18 переходника 17, где давление ГПВ выравнивается, что позволяет сохранить целостность фильтрующей пластины 11 фильтра тонкой очистки. Далее ГПВ поступают через входной штуцер 13 во внутреннюю полость корпуса 10 на фильтрующую пластину 11, где ГПВ достигают степени очистки 99,99999% по аэрозольным частицам. Затем очищенные таким образом ГПВ через штуцер 14 поступают к системам специализированных газоанализаторов (не показано), размещенных снаружи КСН.
На предприятии данное устройство фильтрации выдержало широкий спектр взрывных нагружений, обеспечивая при этом высокую степень очистки экологически опасных ГПВ.
Итак, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:
- устройство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для очистки газообразных продуктов взрыва (ГПВ) при их стравливании из камеры специального назначения (КСН);
- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить повышение работоспособности устройства фильтрации в условиях взрыва и очистки ГПВ, содержащих аэрозоли токсичных материалов при их стравливании из КСН;
- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «промышленная применимость».