РЕГЕНЕРИРУЕМЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ РАДИОАКТИВНОЙ ПЫЛИ
RECOVERABLE FILTER TO CLEAN AIR OF RADIOACTIVE DUST

Изобретение относится к области очистки газов от твердых аэрозолей и может быть использовано в различных отраслях промышленности для улавливания пыли, в частности в атомной для очистки от радиоактивной пыли воздуха, удаляемого из боксов с технологическим оборудованием.
Известен фильтр для очистки газов от твердых аэрозолей (а.с. РФ №1212507 от 20.12.83 г., кл. В01D 46/10), содержащий корпус, плоские фильтрующие элементы с выходными отверстиями в верхних торцах, сильфонное устройство, разделительные рамки, расположенные между фильтрующими элементами и вместе с ними жестко соединенные с корпусом с образованием пакета, который установлен с возможностью перемещения относительно сильфонного устройства параллельно плоскости фильтрации, выходной коллектор, ударный механизм и компенсационную пружину.
Недостатком этого устройства является потеря энергии ударного механизма на деформацию сильфонов и пружины при регенерации пакета, а также сложность и материалоемкость конструкции.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и назначению является регенерируемый фильтр для очистки воздуха от твердых аэрозолей, в том числе и от радиоактивной пыли (а.с. РФ №2139127 от 03.08.1998 г., кл. В01D 46/10), содержащий цилиндрический корпус с входным отверстием и выходным патрубком, расположенный внутри корпуса коаксиально с ним фильтрующий элемент с открытым верхним торцом, образованный расположенными радиально относительно оси корпуса плоскими фильтрующими приспособлениями, соединенными с выходным коллектором, установленным с возможностью перемещения, сильфонное устройство, электромагнит, жестко закрепленный на верхней части корпуса соосно с ним, там же расположен ударный механизм, выполненный в виде штока с упором, с помещенным на нем кольцеобразным бойком из магнитного материала, установленным на подставке, при этом шток жестко соединен с коллектором и фильтрующим элементом. Этот фильтр принят за прототип предлагаемого изобретения.
Недостатком прототипа является его конструктивная сложность, материалоемкость, нетехнологичность изготовления, а также невозможность замены фильтрующего элемента без демонтажа фильтра.
Задачей изобретения является создание простого в изготовлении, компактного и надежного фильтра для очистки воздуха от радиоактивной пыли с высокой степенью регенерации и возможностью осуществлять замену фильтрующего элемента без демонтажа фильтра.
Техническим результатом данного изобретения является высокая степень регенерации, простота конструкции, технологичность изготовления, надежность, большой ресурс работы, компактность предлагаемого фильтра, а также простота и экологичность его обслуживания.
Этот технический результат достигается предлагаемым регенерируемым фильтром для очистки воздуха от радиоактивной пыли, содержащим цилиндрический корпус с выходным патрубком, фильтрующий элемент в виде патрона с открытым верхним торцом, расположенный внутри корпуса коаксиально с ним, кольцевой электромагнит с подвижным кольцом из магнитного материала, жестко закрепленный сверху на корпусе соосно с ним, легкосъемный сборник пыли, герметично присоединенный к нижнему фланцу корпуса, эластичную мембрану с центральным отверстием для прохода воздуха, герметично прикрепленную к верхнему фланцу корпуса, к которой снизу прижат фильтрующий элемент, а сверху прикреплен выходной патрубок с надетыми на него с образованием зазора между ними кольцом, жестко прикрепленным к патрубку, и электромагнитом. Кроме того, корпус фильтра выполнен из двух частей с возможностью крепления фильтра сверху на боксе с технологическим оборудованием и размещения нижней части вместе со сборником пыли внутри бокса.
Отличием предложенного фильтра от прототипа является то, что он снабжен эластичной мембраной с центральным отверстием для прохода воздуха, герметично прикрепленной к верхнему фланцу корпуса, к которой снизу прижат фильтрующий элемент в виде патрона, а сверху прикреплен выходной патрубок с надетыми на него с образованием зазора между ними кольцом, жестко прикрепленным к патрубку, и электромагнитом.
Другое отличие состоит в том, что корпус фильтра выполнен из двух частей с возможностью крепления фильтра сверху на боксе с технологическим оборудованием и размещения нижней его части вместе со сборником пыли внутри бокса.
Высокая эффективность регенерации, большой ресурс работы, компактность, технологичность, простота конструкции и обслуживания, надежность в эксплуатации достигаются в предлагаемом фильтре за счет использования эластичной мембраны, соединенной с одной стороны с фильтрующим элементом, а с другой - с выходным патрубком, на который надеты жестко соединенное с патрубком кольцо из магнитного материала и электромагнит, образующие между собой зазор 1-4 мм. Выполнение корпуса фильтра из двух частей с возможностью крепления фильтра сверху на боксе и размещения нижней части вместе со сборником пыли внутри бокса позволяет очищать сборник пыли и заменять фильтрующий элемент внутри бокса, исключив попадание пыли в производственное помещение.
Из научно-технической литературы авторам не известен регенерируемый фильтр для очистки воздуха от радиоактивной пыли предлагаемой конструкции.
На фигуре 1 приведен разрез фильтра, где
1 - корпус фильтра;
2 - фильтрующий элемент;
3 - выходной патрубок;
4 - электромагнит;
5 - кольцо из магнитного материала;
6 - эластичная мембрана;
7 - крепление фильтра на технологическом боксе;
8 - стержень;
9 - гайка специальная;
10 - сборник пыли.
Предлагаемый фильтр для очистки воздуха от радиоактивной пыли включает цилиндрический корпус (1), в котором коаксиально с ним расположен фильтрующий элемент (2), выполненный в виде патрона с открытым верхним торцом. Сверху на корпусе (1) соосно с ним жестко закреплен кольцевой электромагнит (4), к верхнему фланцу корпуса (1) герметично прикреплена эластичная мембрана (6), к которой снизу прижат фильтрующий элемент (2), а сверху присоединен выходной патрубок (3) с закрепленным на нем кольцом (5) из магнитного материала, которое образует с электромагнитом (4) зазор высотой 1-4 мм. Детали крепления магнитного кольца к выходному патрубку и последнего к мембране на фигуре 1 не показаны. Фильтрующий элемент (2) прижимается к мембране (6) посредством стержня (8), верхний конец которого закреплен на выходном патрубке, и гайки специальной (9), которая одновременно центрирует нижний торец фильтрующего элемента (2) относительно корпуса (1) фильтра. Выходной патрубок (3) и фильтрующий элемент (2) посредством центрального стержня (8) и гайки специальной (9) стянуты в единую жесткую конструкцию, способную перемещаться в осевом направлении под действием электромагнита (4) на величину зазора между электромагнитом (4) и кольцом (5) из магнитного материала. Размещение приспособления, прижимающего фильтрующий элемент (2) к мембране (4), на нижнем конце фильтрующего элемента (2) позволяет заменять фильтрующий элемент (2) без демонтажа фильтра.
Снизу на корпусе (1) расположен легкосъемный сборник пыли (10). Корпус фильтра (1) выполнен из двух частей и снабжен приспособлением (7) для крепления фильтра сверху на боксе так, чтобы нижняя его часть вместе со сборником пыли (10) размещалась внутри бокса.
Фильтр работает следующим образом. Выходной патрубок (3) своим верхним концом через отрезок эластичного шланга присоединяется к вытяжной вентиляционной системе. Под действием разрежения запыленный воздух поступает внутрь корпуса (1) фильтра через входной патрубок, расположенный на сборнике пыли (10), и, проходя через фильтрующий элемент (2), очищается от пыли. Пыль оседает на наружной поверхности фильтрующего элемента (2), а очищенный воздух поступает в его внутреннюю полость и далее через выходной патрубок (3) в вентсистему.
По мере накопления пыли на поверхности фильтрующего элемента (2) перепад давления на фильтре возрастает и возникает необходимость его регенерации. Величина перепада давления на фильтре, при которой необходимо осуществлять процесс регенерации, определяется опытным путем во время эксплуатации фильтра.
Для регенерации фильтра короткий электрический импульс подается на катушку электромагнита (4). Под действием электромагнита (4), благодаря эластичности мембраны (6), кольцо (5) из магнитного материала и механически связанный с ним фильтрующий элемент (2) быстро перемещаются вверх до удара о корпус электромагнита (4). От удара и возникающих при этом ускорений осевшая на поверхности фильтрующего элемента пыль осыпается, и работоспособность фильтра восстанавливается. Осыпавшаяся пыль накапливается в сборнике пыли (10). При проведении регенерации рекомендуется перекрывать поток воздуха через фильтр, чтобы осыпающаяся пыль не оседала снова на поверхность фильтрующего элемента.
Для замены фильтрующего элемента необходимо снять сборник пыли (10), отвинтить гайку специальную (9) и вынуть фильтрующий элемент (2) из корпуса (1) фильтра вниз. Установка нового фильтрующего элемента выполняется в обратном порядке.
2
Был изготовлен и испытан компактный регенерируемый фильтр для очистки воздуха от радиоактивной пыли с внутренним диаметром корпуса 110 мм, высотой фильтрующего элемента 400 мм и площадью фильтрации 0,5 м. В качестве фильтрующего материала был использован полиэстер с мембраной из фторопласта, обеспечивающий класс очистки воздуха Н11 по ГОСТ Р 51251-99. Длительные испытания фильтра подтвердили его работоспособность. Фильтр стабильно обеспечивал высокую эффективность фильтрации и хорошо регенерировался. После 1200 циклов регенерации фильтр сохранил работоспособность. При этом на фильтрующей поверхности остался равномерный тонкий слой пыли, влияние которого на аэродинамическое сопротивление фильтра незначительно.
На фигуре 2 приведен полученный во время испытаний график зависимости перепада давления на фильтре от количества пыли, поданной в фильтр. Из графика видно, что при подаче пыли в фильтр его аэродинамическое сопротивление интенсивно растет, а при проведении регенерации возвращается близко к исходному состоянию. При большом числе циклов сопротивление фильтра после регенерации стабилизируется на уровне, несколько превышающем первоначальное сопротивление чистого фильтра.
По результатам испытаний предлагаемый регенерируемый фильтр для очистки воздуха от радиоактивной пыли обладает высокой эффективностью регенерации, большим ресурсом работы, конструктивно прост, компактен, надежен в эксплуатации, технологичен в изготовлении, а также прост в обслуживании.
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.