РЕГЕНЕРИРУЕМЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ТВЕРДЫХ АЭРОЗОЛЕЙ
RECYCLABLE FILTER FOR CLEANING GASES OF SOLID AEROSOLS

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано в атомной промышленности для очистки воздуха от радиоактивной пыли, а также в металлургии, химии и других отраслях.
Известен фильтр для очистки газов от твердых аэрозолей (а.с. СССР №1212507 от 20.12.83 г., кл. В01D 46/10), содержащий корпус с входным отверстием, выходной коллектор, ударный механизм и устройство для фильтрации, включающее плоские фильтрующие элементы с разделительными рамками, размещенными между ними. В верхних торцах фильтрующих элементов расположены выходные отверстия. Фильтрующие элементы и разделительные рамки жестко соединены с корпусом, а устройство для фильтрации установлено с возможностью перемещения относительно сильфонного устройства.
Недостатками этого устройства являются возможность попадания высокотоксичных веществ в окружающую среду при выходе из строя сильфонов и потеря энергии ударного устройства на деформацию сильфонов и пружины при регенерации.
Известен также фильтр для очистки воздуха от пыли (пат. РФ №101939 U1 от 29.09.2010 г., кл. В01D 46/46), содержащий корпус, узлы подачи запыленного и отвода очищенного воздуха, расположенное внутри корпуса фильтрующее устройство с фильтрэлементом из фильтровального полотна, подвешенным в верхней части на подвижной раме, и узел регенерации фильтрующего элемента. Рама на пружинах подвешена к верхней части корпуса, а фильтрэлемент закреплен в нижней части на неподвижной раме, выполнен изогнутым зигзагом и герметизирован относительно зон запыленного и очищенного воздуха.
Основным недостатком данного фильтра является то, что он конструктивно сложен и нетехнологичен в изготовлении.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является регенерируемый фильтр для очистки газов от твердых аэрозолей (пат. РФ №2139127 от 03.08.1998 г., кл. В01D 46/10), содержащий корпус с входным отверстием и выходным патрубком, цилиндрическое фильтрующее устройство, расположенное внутри корпуса коаксиально с ним, состоящее из расположенных радиально по отношению к оси корпуса плоских фильтрующих элементов с открытым верхним концом, и соединенное с выходным коллектором, установленным с возможностью вертикального перемещения. Кроме этого, фильтр содержит магнитоимпульсную систему, установленную на верхней части корпуса, в которую помещен ударный механизм в виде штока с упором и расположенным на нем бойком из магнитного материала, при этом шток жестко соединен с коллектором и плоскими фильтрующими элементами и расположен соосно с корпусом. Этот фильтр принят за прототип предлагаемого изобретения. Однако по сравнению с предлагаемым фильтром он конструктивно более сложен, материалоемок, менее технологичен, обладает недостаточной эффективностью регенерации.
Задача изобретения заключается в создании технологичного, менее материалоемкого, более простого в использовании фильтра для очистки газов от твердых аэрозолей с высокой эффективностью регенерации.
Технический результат заключается в большей технологичности изготовления фильтра, простоте эксплуатации, эффективности работы за счет увеличения степени регенерации фильтрующего устройства, а также в снижении его материалоемкости.
Указанный технический результат достигается предложенным фильтром, содержащим цилиндрический корпус с входным отверстием и выходным патрубком, эластичную мембрану, герметично соединенную с корпусом с образованием камер для запыленного и чистого воздуха, цилиндрическое фильтрующее устройство с открытым верхним концом, расположенное внутри корпуса коаксиально с ним и герметично скрепленное верхним концом с нижней стороной мембраны, ударный механизм с бойком, установленный в верхней части корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения бойка и герметичного перекрытия открытого конца фильтрующего устройства во время удара бойка по мембране, при этом соотношение внутреннего диаметра корпуса, внешнего и внутреннего диаметров фильтрующего устройства составляет 1:(0,75÷0,85):(0,45÷0,49).
Отличие предлагаемого фильтра от прототипа заключается в том, что он снабжен эластичной мембраной, герметично соединенной с корпусом с образованием камер для запыленного и чистого воздуха, верхний конец фильтрующего устройства герметично скреплен с нижней стороной мембраны, боек ударного механизма выполнен с возможностью герметичного перекрытия открытого конца фильтрующего устройства во время удара по мембране, при этом соотношение внутреннего диаметра корпуса, внешнего и внутреннего диаметров фильтрующего устройства составляет 1:(0,75÷0,85):(0,45÷0,49).
Из научно-технической литературы авторам не известен регенерируемый фильтр для очистки газов от твердых аэрозолей предлагаемой конструкции.
На чертеже приведен общий вид предлагаемого фильтра с частичным разрезом, где:
1 - корпус фильтра;
2 - входное отверстие;
3 - выходной патрубок;
4 - фильтрующее устройство;
5 - эластичная мембрана;
6 - камера чистого воздуха;
7 - камера запыленного воздуха;
8 - хомут;
9 - ударный механизм;
10 - боек;
11 - пылесборник;
12 - крышка.
Предлагаемый фильтр для очистки газов от твердых аэрозолей включает цилиндрический корпус (1) с крышкой (12) и пылесборником (11). В нижней части корпуса расположено входное отверстие (2) в виде круговой щели, а в верхней его части на боковой поверхности крышки - выходной патрубок (3). Эластичная мембрана (5) с помощью раздвижного хомута (8) герметично зажата между крышкой (12) и корпусом (1) и разделяет внутреннее пространство фильтра на камеры чистого (6) и запыленного (7) воздуха. К нижней стороне мембраны (5) герметично подсоединено фильтрующее устройство (4), включающее складчатый цилиндрический фильтрэлемент с внутренним перфорированным вкладышем. Верхний конец фильтрующего устройства открыт, а нижний - герметично заглушен. К мембране (5) фильтрующее устройство (4) присоединено верхним открытым концом, а нижний его конец не закреплен.
На крышке (12) расположен ударный механизм (9), на штоке которого имеется боек (10). Ударный механизм может быть пневматическим или электромагнитным. При ударе по мембране массивный боек (10) кратковременно перекрывает открытый верхний конец фильтрующего устройства, что способствует лучшему отделению от него пыли и значительно увеличивает эффективность регенерации предлагаемого конструктивно простого и технологичного фильтра.
Фильтр работает следующим образом. Запыленный воздух через входное отверстие (2) поступает в камеру запыленного воздуха (7), проходит через фильтрующее устройство (4), мембрану (5), камеру чистого воздуха (6) и выводится через выходной патрубок (3). При накоплении пыли на фильтрэлементе происходит повышение аэродинамического сопротивления фильтра до определенной величины, при которой проводится его регенерация.
Боек (10) ударяет по мембране (5). Эластичная мембрана (5) приводит фильтрующее устройство (4) в колебательное движение. Одновременно с ударом боек (10) герметично перекрывает на время удара открытый конец фильтрующего устройства (4), в результате поток воздуха через фильтр прекращается, что вместе с колебательным движением фильтрующего устройства приводит к более полному отделению от него пыли. Как показала практика, такая конструкция ударного механизма значительно повышает эффективность регенерации фильтра. Одно лишь непродолжительное герметичное перекрывание открытого конца фильтрующего устройства (4) вообще не дает никакой регенерации пыли, удар по мембране (5) без перекрывания фильтрующего устройства приводит к стряхиванию с него значительного количества пыли, и только предлагаемая конструкция ударного устройства, позволяющая герметично перекрывать открытый конец фильтрующего устройства и одновременно ударять по мембране, способствует полному отделению пыли. Таким образом, регенерация фильтрующего устройства происходит полностью и без каких-либо дополнительных затрат.
В результате большого количества экспериментов авторы пришли к выводу, что соотношение внутреннего диаметра корпуса, внешнего и внутреннего диаметров фильтрующего устройства, равное 1:(0,75÷0,85):(0,45÷0,49), является оптимальным. Соблюдение этого соотношения особенно важно для фильтров, очищающих газовый поток от радиоактивной пыли. Если данное соотношение больше заявленного, то необоснованно увеличиваются массогабаритные размеры фильтра при тех же характеристиках фильтрации. Уменьшение заявленного соотношения приводит к увеличению сопротивления фильтра газовому потоку, что приводит к его неработоспособности.
Таким образом, предлагаемый регенерируемый фильтр для очистки газов от твердых аэрозолей обладает простотой, надежностью в эксплуатации, меньшей материалоемкостью, технологичностью и значительно большей эффективностью регенерации.
Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на решение поставленной задачи, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.