Фильтр для очистки газов
GAS FILTER

Заявляемое техническое решение относится к конструкции фильтров для очистки газов и может быть использовано в химической, пищевой, медицинской, микробиологической и других отраслях промышленности.
Известна конструкция фильтра для очистки газов и жидкостей по патенту РФ на изобретение №2426577 (кл. МПК B01D 29/11, B01D 27/00, дата приоритета 16.02.2010, дата публикации 20.08.2011) [1].
Фильтр содержит перфорированный каркас, выполненный в виде цилиндра с закрытым торцом, к которому прикреплена съемная крышка, плотно соприкасающаяся внутренней поверхностью с наружной поверхностью фильтрующего элемента. Съемная крышка прикреплена к закрытому торцу перфорированного каркаса с помощью центрирующего элемента, который исключает перемещение в горизонтальной плоскости нижней части корпуса относительно его верхней части.
Недостатком данной конструкции фильтра является ее сложность, заключающаяся в обязательном наличии внутреннего перфорированного каркаса, на котором механическим путем закреплена (надета) нежесткая фильтрующая трубка. В результате этого затруднен процесс регенерации фильтра обратным импульсным потоком газа (воздуха) или методом промывки.
Кроме того, наличие перфорированного каркаса существенно снижает площадь рабочей поверхности фильтрующей трубки, что сказывается на производительности фильтра и его ресурсе.
Известен металлокерамический фильтр по патенту РФ на изобретение №2281145 (МПК B01D 46/10, дата приоритета 05.05.2005, дата публикации 10.08.2006) [2], наиболее близкий к заявляемой конструкции фильтра для очистки газов и потому принятый за прототип.
Данный металлокерамический фильтр содержит корпус, фильтрующий блок, бункер и крышу с механизмом продувки. Фильтрующий блок фильтра выполнен в виде кассеты, состоящей из установленных на перегородке фильтрующих патронов, включающих в себя фильтрующие элементы из пористой металлокерамики, полученные прессованием металлического порошка из нержавеющей стали Х18Н9 с последующим спеканием при температуре от 800 до 1300°C. Фильтрующий элемент выполнен в виде втулки, нижний торец которой взаимодействует через прокладку с головкой шпильки, проходящей внутри втулки, соосно ей, а верхний торец взаимодействует через прокладку с крепежным элементом, состоящим из цилиндрической резьбовой части, входящей в отверстие перегородки, и конической части с профильными отверстиями, в которую входит резьбовая часть шпильки, притягиваемая гайкой к верхнему торцу крепежного элемента, закрепленного на перегородке посредством цилиндрической резьбовой части и гайки. Фильтрующий патрон состоит из фильтрующего элемента из пористой металлокерамики, выполненного в виде входящего в отверстие перегородки стакана с буртиком в верхней части, опирающегося через прокладку на перегородку и прижимаемого к ней через винтовую пружину посредством перфорированной пластины, закрепленной через шпильку на перегородке.
Недостатком данного технического решения является то, что конструктивно предполагается направление потока фильтруемого газа в направлении снаружи внутрь, а в этом случае, при работе фильтра, на наружных поверхностях фильтрующих элементов, которые близко расположены друг к другу, накапливается динамический слой осадка и создается ситуация, когда возможно соприкосновение нарастающих динамических слоев друг с другом, что повышает аэродинамическое сопротивление в целом фильтра и снижает его ресурс.
Кроме того, недостатком конструкции является то, что при использовании фильтрующих элементов из металлического порошка из нержавеющей стали Х18Н9 невозможна высоко термическая регенерация в среде водорода, что необходимо для полного восстановления первоначального перепада давления посредством термического разложения органических элементов (пыли и грязи).
Задачей заявляемой конструкции фильтра для очистки газов является создание такой конструкции фильтра, которая позволила бы повысить ресурс, в том числе регенерируемость и надежность фильтра.
Данная техническая задача решается за счет того, что фильтр для очистки газа содержит корпус с установленными в нем фильтрующими элементами из пористой металлокерамики в виде трубок, установленных на трубной перегородке (доске). Согласно заявляемому техническому решению корпус фильтра выполнен перфорированным и имеет герметично закрепленный на нем входной фланец с тороидальными кольцевыми выступами, входными окнами для поступления газа на очистку и шпилькой. К входному фланцу фильтра прикреплена герметично входная трубная доска. С другой стороны корпуса фильтра закреплена выходная трубная доска. Во входной трубной доске герметично закреплены верхние концы фильтрующих элементов, а нижние концы фильтрующих элементов, имеющие каждый заглушку с бобышкой, размещены с зазором в нижней трубной доске. На выходной трубной доске имеются дополнительные отверстия для выхода очищенного газа.
Заявляемая конструкция фильтра для очистки газов иллюстрируется фиг. 1, на которой изображен фильтр в разрезе, фиг. 2 - на которой показано место расположения нижнего конца фильтрующего элемента в нижней трубной доске (выносной элемент А), фиг. 3 - вид части нижней трубной доски сбоку (вид Б).
Заявляемый фильтр для очистки газов (фиг. 1) содержит корпус (1), выполненный перфорированным (отверстия (2), например, круглые). Корпус (1) имеет герметично закрепленный на нем, например, с помощью аргонодуговой сварки, входной фланец (3) с тороидальными выступами (4), входные окна (5) и шпильку (6), входную (7) и выходную (8) трубные доски, причем входная трубная доска (7) прикреплена герметично, например, с помощью аргонодуговой сварки к входному фланцу (3) корпуса фильтра (1) и образует с ним входную полость фильтруемого газа (9). Во входной трубной доске (7) герметично закреплены, например, аргонодуговой сваркой верхние концы (10) фильтрующих элементов (11), а нижние концы фильтрующих элементов (11) размещены с зазором в выходной трубной доске (8), также закрепленной на корпусе.
На виде А (фиг. 2) показаны нижние концы (12) фильтрующих элементов (11), в которых установлены заглушки (13) с бобышками (14), предназначенные для размещения нижних концов (12) фильтрующих элементов (11) в выходной трубной доске (8). Зазор между нижними концами (12) фильтрующих элементов (11) в местах их нахождения в выходной трубной доске (8) образован за счет того, что диаметр бобышки (14) меньше диаметра отверстия в выходной трубной доске (8). В организованный таким образом зазор (15) также выходит очищенный газ.
На фиг. 3 на виде Б показана часть выходной трубной доски (8). В выходной трубной доске (8) выполнены дополнительные отверстия (16) для выхода очищенного газа.
Фильтр для очистки газов заявляемой конструкции работает следующим образом. Фильтр с помощью шпильки (6) прикрепляется к оборудованию потребителя. Благодаря тороидальным выступам (4), например двум на входном фланце (3), при креплении фильтра к оборудованию потребителя организуется герметичное присоединение.
Через входные окна (5) во входном фланце (3) фильтруемый поток газа поступает во входную полость фильтруемого газа (9), а оттуда внутрь фильтрующих элементов (11). Фильтрующие элементы (11) выполнены в виде трубок из пористой металлокерамики, например трубок из спеченного никелевого порошка. Проходя через стенки фильтрующих элементов (11) в направлении изнутри наружу уже очищенный фильтруемый газ выходит через отверстия (2) в корпусе фильтра, зазоры (15) и дополнительные отверстия (16) в выходной трубной доске (8).
Благодаря данной конструкции фильтра он может быть без разборки подвергнут регенерации любым из способов, например обратной отдувкой снаружи внутрь, обратной промывкой в направлении снаружи внутрь, обработке в ультразвуковой ванне, термической регенерации в восстановительной среде, например в водороде, а также дезинфекционной обработке в перекиси водорода, автоклавированию при температуре до 160°C. Использование фильтра заявляемой конструкции позволит повысить его ресурс работы и в целом - надежность при эксплуатации.
Фильтры для очистки газов заявляемой конструкции позволяют осуществить высокоэффективную очистку газа (воздуха) от частиц размером не менее 0,1 мкм с эффективностью не менее 99,995%, что позволяет использовать его в таких областях промышленности, как пищевая, фармацевтическая, медицинская, химическая, микробиологическая и другие.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент РФ на изобретение №2426577 «Фильтр».
2. Патент РФ на изобретение №2281145 «Металлокерамический фильтр».