РУКАВНЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ПЫЛИ
BAG FILTER FOR DUST TRAPPING

Изобретение предназначено для очистки воздуха от пыли и других мелкодисперсных частиц и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в том числе при высоких температурах очищаемого воздуха.
Существуют различные конструкции рукавных фильтров, применяемых для очистки газов от пыли.
Известен рукавный фильтр швейцарской фирмы «Гебрюдер Бюлер АГ», состоящий из корпуса, разделенного перегородкой на камеру для загрязненного и камеру очищенного воздуха. В камере для загрязненного воздуха, подлежащего очистке, размещены пористые тканевые фильтровальные рукава с направлением фильтрации снаружи во внутрь рукавов. В камере очищенного воздуха размещены трубы Вентури для импульсной продувки рукавов сжатым воздухом, который подается из емкости для сжатого продувочного воздуха. Фильтр снабжен патрубками для подвода воздуха с пылью в фильтр для очистки и вывода из него очищенного воздуха, устройством для импульсной продувки рукавов сжатым воздухом в направлении, противоположном фильтрации, клапанами для обратной продувки и прибором управления длительностью и частотой импульсов. Низ фильтра выполнен в виде конуса-сборника со шлюзовым затвором для сбора пыли, задержанной фильтровальными рукавами, и вывода ее из фильтра (1).
По патенту РФ №2191061 на изобретение (2), патентообладатель ОАО «Дзержинскхиммаш», рукавный фильтр для очистки газов от пыли содержит цилиндрический корпус с крышкой, внутреннюю облицовку на его боковой поверхности и конусное днище-сборник для транспортировки уловленной пыли к шлюзовому затвору. Корпус фильтра разделен перегородкой на камеры чистого и запыленного газа. В камере запыленного газа расположены фильтровальные рукава, каждый из которых выполнен в виде проволочного каркаса и надетого на него фильтрующего полотна. В камере чистого газа расположен патрубок для выхода очищенного газа, короб для сжатого продувочного воздуха и мембранные клапаны системы импульсной обратной продувки фильтровальных рукавов, а также смонтированные на перегородке соосно с клапанами трубы Вентури (по числу рукавов), нижние концы которых через перегородку входят в камеру запыленного воздуха и на которых закреплены каркасы рукавов с фильтровальными полотнами. Корпус имеет тангенциальный патрубок ввода газа в камеру запыленного газа и снабжен взрыворазрядным устройством, смонтированным на штуцере корпуса в камере запыленного газа над конусным сборником уловленной пыли, оборудованным на наружной стороне пневмомолотком. Между корпусом и днищем-сборником размещена решетка, служащая для монтажа рукавов и предотвращения попадания сорвавшихся рукавов в шлюзовой затвор. Каждый мембранный клапан системы импульсной обратной продувки рукавов состоит из мембраны, сопла, пружины, крышки клапана и пневмораспределителя. Сопло расположено внутри короба для продувочного воздуха и его верхняя часть служит седлом клапана. При закрытом клапане мембрана плотно прижата к соплу пружиной и давлением воздуха, находящегося под мембраной, куда он поступает через три малых отверстия на периферии мембраны. На крышке клапана установлен металлический нажимной корпус-каркас, обеспечивающий плотное прилегание мембраны к поверхности короба. Верхнее отверстие крышки клапана плотно закрыто пневмораспределителем. Работой мембранных клапанов управляет электронное устройство, которое подает управляющий электрический импульс в соответствии с заданной програмой поочередно на каждый клапан с регулируемой паузой между импульсами. Одновременно продувается либо один рукав (16-, 24-рукавные фильтры), либо два рукава (36-, 48-рукавные фильтры), либо три рукава (72-рукавный фильтр).
По патенту РФ №2137530 на изобретение (3), патентообладатель Джапэн Ньюклиар Сайкл Дивелопмент Инститьют (JP), внутреннее пространство пылеуловителя разделено на верхнюю и нижнюю полости элементом перегородки, снабженным несколькими цилиндрическими фильтрами. Всасывающий канал сообщается с нижней полостью для запыленного газа, а общий выпускной канал сообщается с верхней полостью для очищенного газа. Выпускной канал пылеуловителя соединен с вытяжным вентилятором. Камера для извлечения собранной пыли закреплена на нижнем коническом конце корпуса пылеуловителя. Пылеуловитель снабжен запорными клапанами обратной продувки, способными открывать и закрывать верхние концевые части цилиндрических фильтров и имеющими сопла обратной продувки, механизмами приведения в действие запорных клапанов, предназначенными открывать и закрывать запорные клапаны, шлангами для сжатого воздуха, соединенными с соплами обратной продувки запорных клапанов, и электромагнитными клапанами обратной продувки для регулирования подачи и отключения сжатого воздуха, используемого для обратной продувки, к шлангам для сжатого воздуха. Благодаря такой конструкции цилиндрические фильтры могут подвергаться обратной продувке независимо, посредством подачи сжатого воздуха в фильтры через шланги для сжатого воздуха, при закрытых запорными клапанами верхних концевых частей цилиндрических фильтров. Фильтры могут продуваться последовательно один за другим, также может проводиться обратная продувка всех фильтров сразу.
Известен также фильтр для улавливания пыли швейцарской фирмы «БЮЛЕР АГ» по патенту РФ №2189272 на изобретение (4), который и взят в качестве прототипа. Согласно техническому решению, охраняемому данным патентом, рукавный фильтр для обеспыливания воздуха состоит из корпуса с крышкой, впускного отверстия для неочищенного газа и выпускного отверстия для очищенного газа. Полость для неочищенного газа отделена от полости для очищенного газа промежуточным дном, на котором закреплены фильтрующие рукава. В нижней части полости для неочищенного газа под фильтрующими рукавами размещен конус-сборник для сбора осевшей пыли и шлюзовой затвор для ее выгрузки из фильтра. Рукава смонтированы в вертикальном направлении и нагружаются запыленным воздухом снаружи, а очищенный воздух вытекает через рукав фильтра в осевом направлении в полость для очищенного воздуха, а оттуда в выпускное отверстие для очищенного газа. Для очистки рукавов фильтра через сопло для продувочного воздуха в рукав через определенные промежутки времени или же после установления разницы давлений в направлении, противоположном нормальному направлению течения, вдувается сжатый воздух в виде короткого и мощного импульса. Сопло для продувочного воздуха приводится в действие магнитным клапаном, и каждому рукаву соответствует свое сопло и свой управляющий клапан для продувочного воздуха. Существующая схема электронного управления, с которой связаны магнитные клапаны, обеспечивает соблюдение разных циклов продувки. Получение сжатого воздуха осуществляется через общую напорную полость, которая размещена выше полости для очищенного газа и образована крышкой корпуса и дном, ограничивающим сверху полость для очищенного газа. Напорная полость находится постоянно под давлением дутья, равным около 0,5 бар.
Технической задачей заявляемого изобретения является повышение производительности фильтра и снижение затрат на конструкцию, обеспечивающую продувку фильтрующих рукавов.
Согласно предлагаемому техническому решению фильтр содержит корпус с крышкой, патрубки входа и выхода очищаемого воздуха, фильтрующие рукава, систему для обратной продувки фильтрующих рукавов и устройство для выгрузки уловленной пыли. Корпус фильтра разделен на камеру для запыленного и камеру для очищенного воздуха. В камере для очищенного воздуха на промежуточной перегородке установлены трубы Вентури. На нижний конец каждой трубы Вентури крепится фильтрующий рукав. На камере очищенного воздуха сверху установлена перегородка, к которой крепится крышка. Между герметично соединенными крышкой и перегородкой образуется замкнутая напорная полость для сжатого продувочного воздуха, которая постоянно находится под давлением продувочного воздуха.
Задача повышения производительности фильтра и снижения затрат на конструкцию, обеспечивающую продувку рукавов, решается путем размещения клапанов, регулирующих подачу воздуха на продувку, непосредственно в напорной полости. Это позволяет отказаться от специальных сопел, пропускающих импульс сжатого воздуха из напорной полости в фильтрующий рукав, от конструкций по креплению сопел и клапанов в камере очищенного воздуха, уменьшить количество клапанов за счет возможности одновременной продувки нескольких фильтрующих рукавов одним клапаном, не ухудшая качества продувки. Такая продувка фильтрующих рукавов достигается путем применения распределительной полости и создания в ней двойного импульса продувочного воздуха от одного клапана для одновременной продувки нескольких фильтрующих рукавов. Из общего объема напорной полости воздух подается в нормально-закрытый электромагнитный или пневматический клапан. Находясь над мембраной клапана, воздух совместно с пружиной оказывает давление на мембрану клапана сверху. В момент поступления сигнала на управление клапана открывается канал выхода воздуха через дренажную трубку в распределительную полость и далее через патрубки в камеру очищенного воздуха, создавая первый более слабый импульс продувочного воздуха. Этот первый импульс, выходя из распределительной полости в камеру очищенного воздуха, за счет перепада давления между напорной полостью и камерой очищенного воздуха создает разрежение в распределительной полости. Это способствует равномерному распределению основного импульса по патрубкам и фильтрующим рукавам. В следующее мгновение мембрана клапана открывается, пропуская воздух из напорной полости по основному проходу в распределительную полость, из которой через патрубки по трубам Вентури, или напрямую без них, попадает в фильтрующие рукава, создавая тем самым второй основной мощный импульс воздуха для продувки. Оба импульса воздуха проходят в течение секунды. В прототипе воздух, поступающий в полость клапана над мембраной, просто стравливается через глушитель, не создавая никакого полезного действия.
Каждая распределительная полость соединена с несколькими патрубками, каждый из которых подает продувочный воздух в одну определенную трубу Вентури и далее в один определенный фильтрующий рукав. Распределительная полость может иметь различную конфигурацию и одновременно может обслуживать до десяти фильтрующих рукавов. Таким образом, продувка нескольких фильтрующих рукавов осуществляется двойным импульсом сжатого воздуха с давлением 0,5-0,8 атм в пределах одной секунды из одной распределительной полости с одним клапаном. Величина импульсного потока воздуха, необходимого для качественной продувки рукавов, достигается пропускной способностью вышеуказанной системы подвода сжатого воздуха и при необходимости может усиливаться применением труб Вентури с их известными аэродинамическими свойствами. Установка клапанов в напорной полости дает возможность использования данного фильтра при высоких температурах очищаемого воздуха, например в металлургии. Кроме того, отсутствие дополнительных деталей, простота и жесткость конструкции системы продувки, обеспечиваемая сваркой деталей, повышает надежность в эксплуатации предлагаемого фильтра в сравнении с прототипом.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 - общий вид фильтра с частичным разрезом камеры очищенного воздуха и напорной полости продувочного воздуха.
На фиг.2 - схематичное изображение одного из вариантов подачи импульса сжатого воздуха из распределительных полостей для продувки одновременно в несколько фильтрующих рукавов.
На фиг.3 - принцип действия клапана.
Рукавный фильтр имеет корпус 13, который промежуточной перегородкой 11 разделен с камерой очищенного воздуха 10. Запыленный воздух через патрубок входа очищаемого воздуха 12 по касательной входит в корпус фильтра 13, закручиваясь по спирали. Тяжелые частицы пыли под действием силы тяжести оседают в выгрузное днище, а легкие частицы оседают на фильтрующих рукавах 1. Очищенный воздух через фильтрующий рукав 1 и трубу Вентури 2 поднимается в камеру очищенного воздуха 10 и выводится из фильтра через патрубок выхода очищенного воздуха 9. Трубы Вентури 2 крепятся на промежуточной перегородке 11. На нижний конец трубы Вентури 2 с помощью зажимного хомута крепится фильтрующий рукав 1. Обслуживание рукавов 1 производится через дверной проем 5 в корпусе фильтра. Очистка рукавов 1 от осевшей на них пыли производится обратной продувкой сжатым воздухом из напорной полости 15, образованной крышкой 8 и перегородкой 14. Сжатый воздух в напорную полость 15 поступает через штуцер 6. Напорная полость 15 постоянно находится под давлением продувочного воздуха. В напорной полости 15 на перегородке 14 монтируются распределительные полости 16, с установленными на них клапанами 4. На одной распределительной полости 16 установлен один клапан 4. Для подачи сжатого воздуха из распределительной полости 16 на перегородке 14 монтируются патрубки 7, которые соединяют распределительную полость 16 с камерой очищенного воздуха 10. Патрубки 7 расположены соосно с трубами Вентури 2 и с закрепленными на них фильтрующими рукавами 1. При отключенном электропитании на электромагните 21 пилотная камера 20 клапана 4 заполнена сжатым воздухом напорной полости 15 через вход клапана и отверстия в диафрагме 17. Шток 18 прижат к седлу клапана силой давления воздуха в пилотной камере 20 и усилием сжатой пружины 19, исключая сообщение напорной полости 15 с распределительной полостью 16 через выход 1. Якорь электромагнита 21 находится в крайнем нижнем положении, также исключая сообщение пилотной камеры 20 с распределительной полостью 16 через выход 2 по дренажной трубке 3. При подаче питания на электромагнит 21 якорь втягивается и освобождает проход воздуха из пилотной камеры 20 к выходу 2 и далее по дренажной трубке 3 в распределительную полость 16. Из распределительной полости 16 импульс воздуха по патрубкам 7 идет в трубы Вентури 2 и далее на продувку в фильтрующие рукава 1. Так образуется первый импульс продувочного воздуха. При этом происходит падение давления в пилотной камере 20, из-за чего сила прижатия штока 18 к седлу снижается, становясь меньше, чем направленная вверх сила давления воздуха, находящегося в полости клапана под диафрагмой 17. Поэтому шток поднимается и освобождает проход воздуха из напорной полости 15 через вход клапана к выходу 1 и далее в распределительную полость 16. Из распределительной полости 16 импульс воздуха по патрубкам 7 идет в трубы Вентури 2 и далее на продувку в фильтрующие рукава 1. Так образуется второй более мощный импульс продувочного воздуха.
Краткие обозначения:
1 - фильтрующий рукав
2 - труба Вентури
3 - дренажная трубка
4 - клапан
5 - дверной проем для обслуживания рукавов
6 - штуцер сжатого воздуха
7 - патрубок
8 - крышка фильтра
9 - патрубок выхода очищенного воздуха
10 - камера очищенного воздуха
11 - промежуточная перегородка
12 - патрубок входа очищаемого воздуха
13 - корпус фильтра
14 - перегородка
15 - напорная полость
16 - распределительная полость
17 - диафрагма с отверстиями
18 - шток
19 - пружина
20 - пилотная камера
21 - электромагнит
Источники информации
1. Волошин Н.П. и др. Снижение энергоемкости мельничных пневмотранспортных установок. М.: Колос, 1978, с.104-106.
2. Патент РФ №2191061 на изобретение «Рукавный фильтр», кл. B01D 46/02, заявлено 23.04.2001, опубликовано 20.10.2002.
3. Патент РФ №2137530 на изобретение «Циклонный пылеуловитель», кл. B01D 46/02, В04С 9/00, заявлено 11.11.1997, опубликовано 20.09.1999.
4. Патент РФ №2189272 на изобретение «Фильтр для улавливания пыли», кл. B01D 46/02, заявлено 14.04.1998, опубликовано 20.09.2002.