ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ ПЫЛИ

Полезная модель относится к устройствам для очистки запыленных газов, в частности, для очистки воздуха от различных пылей, в том числе пылей от наждачных, шлифовальных и деревообрабатывающих станков, искр при сварке с возвратом воздуха в помещение, и может быть использовано в металлообрабатывающей, металлургической, машиностроительной, химической, пищевой и других отраслях промышленности, например, для очистки аспирационного воздуха различных бункеров (силосов), а также в качестве первой ступени перед подачей воздуха в операционные, медицинские и спецлаборатории, электронные производства.
Известен фильтр для очистки воздуха от пыли (см. авторское свидетельство СССР №1212504, Мкл В01D 46/02, 1986) содержащий корпус с подвешенными на подвижной раме, которая на пружинах подвешена к верхней части корпуса, фильтровальными рукавами, закрепленными внизу на неподвижной перфорированной раме, и механизм вибрационного встряхивания, соединенный с подвижной рамой, при этом внутри каждого фильтровального рукава свободно подвешены на гибком элементе к подвижной раме била, соединенные между собой и с гибким элементом пружинами.
Недостатками этого фильтра являются сложность его аппаратурного исполнения, в частности герметизации, невысокая производительность и высокая материалоемкость.
Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в создании конструкции, обеспечивающей эффективную очистку воздуха от пыли в условиях длительной эксплуатации за счет поддержания нормированного аэродинамического сопротивления фильтрующего элемента при изменяющейся концентрации пыли, путем постоянного вибрационного стряхивания налипающих твердых частиц при термодинамической вибрации подвижной рамы, соединенной с фильтровальным полотном.
Технический результат по повышению эксплуатационной надежности работы фильтра с нормированной степенью эффективности очистки достигается тем, что фильтр для очистки воздуха от пыли содержит корпус, узел подачи запыленного воздуха, выполненный сбоку корпуса, узел отвода очищенного воздуха снабженный вентилятором, расположенный внутри корпуса фильтрующий элемент из фильтровального полотна, подвешенный в верхней части на подвижной раме, которая на пружинах подвешена к верхней части корпуса, и закрепленный в нижней части на неподвижной раме, выполненный изогнутым зигзагом и герметизирован относительно зон запыленного и очищенного воздуха, узел вибрационной регенерации в виде рычажного механизма встряхивания фильтрующего элемента, установленного с возможностью колебательных движений, при этом подвижная рама выполнена из биметалла, при чем материал биметалла подвижной рамы со стороны подачи воздуха имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше, чем коэффициент теплопроводности материала биметалла со стороны отвода воздуха из корпуса фильтра.
На фиг.1 - схематическое изображение фильтра в разрезе с узлом подачи воздуха на очистку, расположенным сбоку, ручным приводом рычажного механизма встряхивания фильтрующего элемента, горизонтальным расположением вентилятора и поддоном для сбора пыли, общий вид; на фиг.2 - схематическое изображение узла вибрационной регенерации фильтра с электромагнитным приводом; на фиг.3 - разрез подвижной рамы из биметалла.
Фильтр для очистки воздуха от пыли содержит корпус 1 с узлом подачи запыленного воздуха на очистку 2 и узлом отвода очищенного воздуха 3, расположенный внутри корпуса 1 фильтрующий элемент 4, разделяющий корпус 1 на зоны запыленного 5 и очищенного 6 воздуха, выполненный в виде изогнутого зигзагом фильтровального полотна с образованием верхних и нижних ребер, соединенных по краям посредством пружинных элементов 7 вверху с подвижной рамой 8, на пружинах 9 подвешенной к верхней части корпуса 1, и неподвижной рамой 10 внизу. Фильтрующий элемент снабжен торцевыми фильтрующими вставками (не показаны) и герметизирован относительно зон запыленного 5 и очищенного 6 воздуха по периметру за счет отбортовки краев фильтровального полотна и фильтрующих вставок. Рычажный механизм встряхивания 11 фильтрующего элемента 4 установлен с возможностью колебательного движения и снабжен ручным приводом 12. На узле отвода очищенного воздуха 3 установлен горизонтальный вентилятор 13, а внизу корпуса 1 установлен поддон для сбора пыли 14.
Напорный фильтр содержит электромагнитный привод 15 и через узел подачи запыленного воздуха на очистку 2 может быть соединен с бункером или силосом (не показано).
Узел регенерации фильтра расположен в верхней части корпуса 1 и выполнен в виде рычажного механизма встряхивания 11, установленного на кронштейне 16 с возможностью колебательного движения и приводимого в движение посредством тяги 18 от элетромагнитного привода 15, установленного на опоре 17.
Подвижная рама 8 выполнена из биметалла, при этом материал 19 биметалла подвижной рамы 8 со стороны подачи воздуха имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше, чем коэффициент теплопроводности материала 20 биметалла со стороны отвода воздуха из корпуса 1 фильтра.
Фильтр работает следующим образом.
Воздух, подаваемый на очистку от пыли, через узел подачи воздуха 2 подают в нижнюю часть корпуса 1, и по мере перемещения вверх поступает в зону запыленного воздуха 5, состоящую из суживающихся направляющих изогнутого зигзагом фильтровального полотна, что приводит к возрастанию скорости воздуха по мере его контакта с фильтрующим элементом 4, где и происходит отделение частиц пыли, после чего поток поступает в зону очищенного воздуха 6. Процесс перехода очищаемого воздуха из зоны запыленного 5 в зону очищенного 6 обусловлен внезапным расширением движущегося потока (фильтровальное полотно в зоне запыленного воздуха 5 выполнено в виде сужений, а в зоне очищенного воздуха 6 выполнено в виде расширений) и в соответствии с эффектом Джоуля-Томсона (см. например, стр.164, Лариков Н.Н., «Общая теплотехника.» М.: Стройиздат 1975. 559 с., ил.) наблюдается изменение температуры воздуха омывающего подвижную раму 8 со стороны материала 19 биметалла и теплый поток проходит через металлическую конструкцию подвижной рамы 8.
Выполнение подвижной рамы 8 из биметалла осуществляется таким образом, что материал 19 (например, алюминий с коэффициентом теплопроводности λ=204 Вт/м*°С, см. например, стр.312, Нащокин В.В., «Техническая термодинамика и теплопередача», М.: Высшая школа, 1980, 469 с., ил.) со стороны подачи воздуха имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше, чем коэффициент теплопроводности материала 20, (например латуни λ=85 Вт/м*°С, см. там же) со стороны отвода воздуха из корпуса 1 фильтра, что приводит к более быстрому прогреву материала 19, за счет поступления тепла от движущегося потока очищенного воздуха и более медленному охлаждению материала 20, омываемого воздухом контактирующим с окружающей корпус 1 фильтра средой. В результате на границе материалов 19 и 20 биметалла подвижной рамы 8 возникает максимально возможное значение температурного градиента для условий эксплуатации фильтра очистки воздуха от пыли, а это, как известно, приводит к появлению термовибрации (см., например, Дмитриев В.П., «Биметаллы», Пермь, 1990, 387 с., ил.). От подвижной рамы 8 вибрационное воздействие передается на фильтровальное полотно и частицы пыли, имеющие геометрический размер превышающий размер пор фильтрующего элемента 4, не залипают на поверхности полотна и не забивают его поры (как это наблюдается в прототипе и известных технических решениях), а стряхиваются в поддон для сбора пыли. В результате, при длительной эксплуатации поддерживается эффективная и надежная очистка воздуха от пыли и кроме того, даже частичное устранение вероятности залипания частиц пыли на фильтровальном полотне, то есть забивание ее пор и соответственно уменьшение полезной поверхности в процессе очистки воздуха от пыли, что позволяет снизить энергозатраты на работу вентилятора как из-за отсутствия возрастания аэродинамического сопротивления в процессе эксплуатации фильтрующего элемента 4, так и в результате появившейся возможности пропускания большего объема воздуха на очистку от пыли до проведения необходимой технологической регенерации.
Регенерацию фильтрующего элемента 4 осуществляют по мере возрастания аэродинамического сопротивления фильтра. Ручным 12 или электромагнитным приводом 15 приводят в движение рычажный механизм встряхивания 11, который, осуществляя колебательные движения, заставляет колебаться подвижную верхнюю раму 8, к которой посредством пружинных элементов 7 прикреплены края верхних ребер зигзага фильтровального полотна. Колебательные движения рычажного механизма 11 за счет растяжения и сокращения пружины 9, вызывают соответственно сокращение и растяжение пружинных элементов 7, соединенных как с верхней 8, так и с нижней 10 рамами, натяжение фильтровального полотна изменяется, при этом происходит деформация геометрической формы фильтрующего элемента 4, что способствует повышению степени регенерации, которая происходит и за счет вибрации, и за счет сжатия-растяжения фильтровальной ткани фильтрующего элемента. Конструкция фильтрующего элемента позволяет создать оптимальные условия натяжения фильтровального полотна с достаточно плавным их изменением за счет растяжки и сжатия пружинных элементов, что увеличивает продолжительность срока эксплуатации фильтрующего элемента за счет снижения вероятности прорыва фильтровального полотна. Выполнение фильтровального полотна и фильтрующих вставок с отбортовкой по периметру фильтрующего элемента позволяет надежно и герметично разделить зоны запыленного 5 и очищенного 6 воздуха.
Оригинальность предложенного технического решения по повышению эксплуатационной надежности и эффективности очистки воздуха от пыли заключается в обеспечении устранения возможности забивания пор или залипания частиц пыли с геометрическими размерами превышающими размер пор на фильтровальном полотне достигается тем, что в процессе прохождения воздуха, загрязненного частицами пыли через фильтрующий элемент, он подвергается непрерывной термовибрации за счет образования температурного градиента на противоположных поверхностях подвижной рамы выполненной из биметалла таким образом, что материал биметалла со стороны подачи воздуха имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше, чем коэффициент теплопроводности материала биметалла со стороны отвода воздуха из корпуса фильтра.