УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ РУКАВОВ ФИЛЬТРА ОЧИСТКИ ВОЗДУХА

Полезная модель относится к устройствам для регенерации рукавов фильтра очистки воздуха от различных видов пыли методом механического встряхивания. Может быть использована для очистки аспирационного воздуха жилых и промышленных помещений, в металлургической, химической, строительной или других отраслях промышленности.
Известны разнообразные способы механического встряхивания рукавов фильтра очистки воздуха. Механическое встряхивание основано на сотрясении рукавов в вертикальном или горизонтальном направлении. Фильтры с такими системами достаточно широко распространены на предприятиях отечественной промышленности и за рубежом. Достоинствами фильтров с механическим встряхиванием рукавов является стабильность удаления осадка пыли. В качестве основных недостатков следует отметить сложность встряхивающего механизма, который требует постоянного внимания обслуживающего персонала, истирание и изломы рукавов в одних и тех же местах, чувствительность системы к усадке и вытяжке рукавов, необходимость отключения фильтра или отдельной секции на время проведения регенерации. Конструктивно фильтр с механическим встряхиванием может быть выполнен с горизонтальным перемещением верхней рамы с подвешенными на нее рукавов. В этом случае в процессе регенерации горизонтально подвешенная рама ударяется о специальный упор. Такая система применяется на ряде промышленных фильтров США. Конструкция фильтра с такой системой регенерации рукавов несколько проще, чем с вертикальной, однако, имеет существенный недостаток - расшатывание конструкции и недолговечность, работы резиновых упоров. Некоторое применение в фильтрах нашел способ регенерации перекручиванием рукавов вокруг оси. В результате закрутки пылевой слой сваливается с рукавов или ломается и удаляется с помощью продувки воздухом в обратном направлении. Самостоятельно этот способ обычно не применяется, а используется в качестве подготовки осадка пыли к более качественной очистке рукавов. Недостатком этого способа является сложность механизма привода рукавов в крутящее состояние, износ рукавов в местах крепления их к вращающимся деталям устройства. К механическому способу относится вибрационное встряхивания пыли, которое применяется в основном для фильтров, имеющих металлический каркас с натянутыми рукавами. Вибрационная система встряхивания применяется в фильтрах с различной компоновкой рукавов в рабочей камере, однако, необходимым условием применения является наличие каркаса, воспринимающего колебания от вибратора и передающего их рукавам. Механическое встряхивание рукавов наиболее эффективно в вертикальном направлении. Встряхивание должно быть
кратковременным и резким, но не сильным, чтобы не разрушить материал рукавов [Справочник по пыле- и золоулавливанию. Под общ. Ред. А.А. Русанова. М.: Энергоатомиздат.1983. Стр. 177-179].
Известен патент №77320, SU, класс 501 «Устройство для периодического встряхивания рукавных фильтров», 1949 г. Приводная звездочка укреплена на консоли приводного вала, укрепленного на станине болтами к крышке корпуса фильтра. В станине расположен вал с опирающимися на него двумя коромыслами. Одно коромысло одним концом связано с цепочным колесом, сидящим на валу, а другим концом с ушком штока. Второе коромысло связано с обечайкой сбоку цепочного колеса и с рычагом вала. Шток с пружиной проходит через стакан, вваренный в крышку фильтра. При работе устройства консоль приводится в движение от вала электродвигателя или рукоятки. К цепи приварены к звеньям с обеих сторон пальцы таким образом, что их количество соответствует числу зубьев звездочки и обеспечивает ее полный оборот. Приводная звездочка жестко связана с валом, а последний - с цевочным колесом. При повороте цевочного колеса цевки нажимают на конец коромысла и заставляют его совершать колебания. При отклонении коромысла от первоначального положения внешний конец его поднимается в крайнее верхнее положение, а шток сжимает пружину в стакане. При выходе цевки колеса из зацепления с коромыслом шток под действием пружины принимает первоначальное положение, чем посылает резкий встряхивающий толчок рукавам, подвешенным ниже. Недостатком такого устройства является сложная конструкция механизма встряхивания рукавов фильтра.
Известен патент 209199 SU, «Рукавный фильтр», B01d, 1968 г, в котором механизм встряхивания состоит из эксцентрика, установленного на ведущем валу. На корпусе установлен опорный рычаг, на одном конце которого установлен ролик, который находится в соприкосновении с эксцентриком. На втором конце опорного рычага подвешен шток, который проходит через корпус фильтра через стакан. К штоку подвешена штанга, на которой закреплены рукава. При повороте распределительного вала закрепленный на нем кулачок нажимает на качающийся на неподвижной стойке опорный рычаг, опуская его вниз. Второй конец опорного рычага поднимается вверх, тянет за собой шток с прикрепленными к нему раму с рукавами. Когда ролик соскользнет с эксцентрика, опорный рычаг вернется в первоначальное положение, и шток опустится вниз, рукава совершат вертикальное перемещение вверх-вниз. От сотрясения происходит регенерация рукавов фильтра. Недостатком такого устройства является расположение эксцентрика снаружи корпуса фильтра, сложная кинематика с применением опорного рычага.
Известен патент 688209 SU, «Устройство для встряхивания рукавных фильтров», B01D 46/42, 1979 г. Устройство состоит из корпуса, решетки, рукавов, верхние концы которых закреплены к решетке, привода со штоком, вертикального вала, соединенного с решеткой и приводом. Устройство снабжено зубчатой рейкой, соединенной с приводом, вращающейся зубчатой шестерней, выполненной в виде обоймы, входящей в зацепление с рейкой, ступицей с роликами, расположенными в обойме и установленными на верхнем конце вала. На валу насажена пружина, нижний конец которой закреплен за решетку с рукавами, а верхний конец за корпус фильтра. Зубчатая рейка предназначена для преобразования возвратно-поступательного движения привода во вращательное движение вертикального вала. Устройство работает следующим образом. При движении штока привода влево обойма шестерни поворачивается против часовой стрелки и заклинивает ступицу с роликами, установленными в обойме. Ступица совместно с валом поворачивается против часовой стрелки, закручивая при этом пружину. При движении штока привода вправо обойма и шестерни поворачиваются по часовой стрелке, при этом обойма расклинивает ролики. Под действием закрученной пружины вал с решеткой и рукава ускоренно поворачиваются по часовой стрелке, стремясь занять первоначальное положение. При ударе решетки об упор происходит встряхивание рукавов от пыли. Недостатком данного устройства является сложная конструкция механизма, закручивание рукавов и возникающая при ударе горизонтальная нагрузка на рукава фильтра.
Известен патент 670316 SU, «Устройство для встряхивания рукавных фильтров», B01D 46/42, 1979 г, который принят за прототип. Устройство включает корпус, вертикальный шток с пружиной сжатия, раму, к которой прикреплены рукава, снаружи корпуса находится привод и штангу, установленную с возможностью возвратно-поступательного перемещения верх-вниз. На верхнем торце штока закреплен ролик, а штанга установлена горизонтально над роликом и снабжена поперечными пазами, в которых с возможностью углового перемещения установлены ромбовидные кулачки. Кулачки имеют выступающие поверхности. Над штангой установлен упор, служащий направляющей для штанги. Привод штанги выполнен в виде пневмоцилиндра. Устройство работает следующим образом. При движении штанги влево с помощью пневмоцилиндра кулачки под действием штока опираются на поверхность в пазах штанги и своей поверхностью давят на шток, которой сжимает пружину, и связанная с ним рама с рукавами опускается вниз. После того как кулачок пройдет шток, он вместе с рукавами рывком возвращаются в исходное положение. Встряхивание рукавов осуществляется всеми кулачками поочередно. В левом крайнем положении штанги изменяется направление подачи сжатого воздуха в пневмоцилиндр, благодаря чему штанга с кулачками перемещается вправо. Под
действием штока кулачки опираются на поверхность в гнезде штанги. Встряхивание рукавов при движении штанги вправо происходит аналогично, как и при движении его влево. Таким образом, устройство снабжено закрепленным на верхнем торце штока роликом и ромбовидными кулачками на штанге, установленной горизонтально над роликом. Перемещение вверх-вниз рукавов осуществляется благодаря закрепленным на верхнем торце штока роликом и ромбовидными кулачками. Недостатками являются наличие пневмоцилиндра, сложная конструкция механизма встряхивания рукавов фильтра, который установлен на корпусе фильтра.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в разработке устройства для регенерации рукавов фильтра очистки воздуха простой и компактное конструкцией, простого в изготовлении без использования дорогостоящих механизмов и приспособлений, с надежной конструкцией, обеспечивающей высокую эффективность регенерации рукавов фильтра очистки воздуха.
Поставленная задача решена тем, что в полезной модели для регенерации рукавов, механизм встряхивания расположен в прямоугольном корпусе фильтра, устройство содержит два кулачка по форме спирально завитой улитки Паскаля, установленных на валу встряхивающего механизма, содержит раму подвеса рукавов в виде правильной решетке с четырьмя наковальнями, на которой установлены два ролика. Рукава подвешены к раме подвеса с помощью шпилек. Рама подвески опирается четырьмя наковальнями в болты ограничителей за счет натянутых четырех пружин. Два кулачка выполнен формой спирально завитой улитки Паскаля, толщина их рабочих поверхностей равна 20 мм. Размер гребней кулачков составляет 7% от длины ФЭ и равен 105 мм. Кулачки могут быть изготовлены известным методом, например, лазерной резки заготовки заданной толщины. Оба кулачка расположены симметрично на вале встряхивающего механизма, диаметр которого равен 20 мм. Два ролика расположены под двумя кулачками и их оси параллельны оси вала встряхивающего механизма. Вал встряхивающего механизма приводится во вращение мотором-редуктором по определенной программе регенерации рукавов. Кулачки и ролики преобразовывают вращательное движение вала встряхивающего механизма в поступательное движение рамы подвески рукавов в направление сверху вниз.
В режиме регенерации рабочая поверхность роликов находятся в соприкосновении с рабочими поверхностями кулачков. За счет формы кулачков спирально завитой улитки Паскаля при вращении вала встряхивающего механизма расстояние между осью кулачков и осями роликов увеличивается, тем самым ролики, закрепленные на поперечной штанге рамы подвески рукавов, сдвигают ее в направление сверху вниз, рукава сжимаются.
Таким образом, вращательное движение вала встряхивающего механизма с помощью кулачков и роликов преобразуется в поступательное движение сверху вниз поперечной штанги с рамой подвеса рукавов. Когда ролики соскользнут с гребня кулачков, рама подвеса рукавов под действием четырех пружин поднимается вверх, наковальни ударяются об ограничители, возникает импульс встряхивания и происходит регенерация рукавов.
В режиме между периодами регенерации рукавов устройство находится в стационарном положении и для предотвращения коробления элементов встряхивающего механизма предусмотрен температурный зазор размером 1÷2 мм между рабочими поверхностями кулачков и рабочими поверхностями роликов. Такой зазор регулируется с помощью болтов и гаек ограничителей вертикального хода рамы подвески рукавов. Для этого после установки в корпусе вала встряхивающего механизма с двумя кулачками и рамы подвески рукавов болты ограничителей вращают так, чтобы обеспечить соприкосновение рабочих поверхностей кулачков и роликов. После этого болты завертывают на 2÷3 оборота и фиксируют контргайками. В таком положение рама подвески рукавов упирается своими четырьмя наковальнями в болты ограничителей за счет натянутых четырех пружин.
В процессе регенерации за счет мотор - редуктора вал встряхивающего механизма вращается с двумя кулачками. Рабочие поверхности кулачков давят на рабочие поверхности своих роликов и перемещают ролики в направление сверху вниз на расстояние, равное высоте гребня кулачков. В процессе регенерации ролики прокатываются по поверхностям кулачков и соскакивают с гребней. За счет действия растянутых четырех пружин рама подвеса рукавов с роликами резко поднимается вверх, четыре наковальни ударяются об ограничители хода, возникают практически одновременно четыре встряхивающих ударных импульсов, которые по металлическим частям устройства передаются рукавам и происходит встряхивание уловленной пыли. В устройстве импульс встряхивания рукавов создается за счет ударения четырех наковален, установленных на раме подвески рукавов, с ограничителями. Четыре пружины держат на весу раму подвеса рукавов и расположены симметрично по две с каждой стороны рамы. Упругость пружин рассчитывается исходя из массы рукавов и массы пыли, уловленной перед очередной регенерацией. Для обеспечения эффективной регенерации рукавов в режиме их встряхивания упругость пружин должна быть максимально большой, но не настолько, чтоб механически разрушить рукава. Контактирующие рабочие поверхности кулачков и роликов в режиме регенерации соприкасаются друг с другом и при ударе не должны разрушаться. Расчет пружин производится известными математическими методами расчета, в том числе по закону Гука.
3
3
3
3
Рама подвески рукавов имеет квадратную форму, на ней установлено 25 рукавов симметрично 5×5. Рукава крепятся к раме подвески жестко с помощью шпилек и круглых тарелок. Шпильки установлены в узлах решетки квадратной рамы подвески рукавов. Верхняя часть рукавов наглухо перекрыта, нижняя часть рукавов открыта для поступления запыленного воздуха. Нижняя часть рукавов крепится к перегородке известными способами. Рукава имеет длину 1500 мм, диаметр 150, 175 и 200 мм в зависимости от производительности по очистке воздуха соответственно для 1500, 3000 и 4000 м/ч. Для того чтобы рама подвеса рукавов не передвигалась в горизонтальном направлении, в устройстве установлены ограничители, прикрепленные к боковым стенкам корпуса. Поперечный размер корпуса зависит от производительности по очистке воздуха и диаметра рукавов и равен: для 1500 м/ч - 650×650 мм; для 3000 м/ч - 830×830 мм; для 4000 м/ч - 950×950 мм.
3
Такими конструктивными решениями создана полезная модель устройства для регенерации рукавов фильтра очистки воздуха, как варианты, производительностью 1500, 3000 и 4000 м/ч, повышена надежность рукавного фильтра очистки воздуха, снижены энергетические и эксплуатационные затраты, обеспечена простота в обслуживание устройства.
На Фиг. 1 изображено устройство для регенерации рукавного фильтра очистки воздуха, два кулачка в форме спирально завитой улитки Паскаля, их расположение на валу встряхивающего механизма, рама подвески рукавов, шпильки крепления круглых тарелок рукавов, их расположение в корпусе.
На Фиг. 2 изображен вид «А» расположения рамы подвески рукавов в корпусе, расположение крепления рукавов к узлам решетки рамы подвески, вал встряхивающего механизма, два кулачка в форме спирально завитой улитки Паскаля и четыре пружины подвески рамы рукавов.
На Фиг. 3 изображено крепление рукавов к узлу рамы подвески, шпильки и гайки крепления, круглые тарелки и устройство крепления верхней части рукавов к раме подвески.
На Фиг. 4. изображено расположения кулачков, пружин, рамы подвески как варианты.
На Фиг. 5. изображено расположение кулачков, роликов, пружин, наковален, ограничителей горизонтального и вертикального хода рамы подвеса рукавов.
Описание позиций.
1. Кулачки в форме спирально завитой улитки Паскаля.
2. Ось вала встряхивающего механизма.
3. Мотор-редуктор.
4. Ролики.
5. Рама подвески рукавов с двумя роликами.
6. Рукава фильтра очистки воздуха.
7. Подшипники вала встряхивающего механизма.
8. Корпус фильтра очистки воздуха.
9. Бункер для уловленной пыли.
10. Пружины подвески рамы рукавов к корпусу.
11. Шпильки крепления рукавов к узлу рамы подвески.
12. Гайки крепления.
13. Круглая прижимная шайба.
14. Эластичная прокладка.
15. Круглая тарелка подвески рукавов.
16. Проволока контровочная.
17. Наковальни.
18. Ограничитель вертикального хода рамы подвески.
19. Ограничитель горизонтального хода рамы подвески.
Устройство для регенерации рукавов фильтра очистки воздуха содержит два кулачка по форме спирально завитой улитки Паскаля (см. Фиг. 1). Кулачки «1» симметрично расположены на валу «2» вала встряхивающего механизма, который вращается по часовой стрелке от мотор-редуктора «3». Под кулачками «1» расположены ролики «4», прикрепленные к раме подвески рукавов «5». К узлам решетки рамы подвески «5» крепятся рукава «6» так, что верхняя часть рукавов закрыта, а нижняя часть рукавов открыта. Запыленный воздух проходит снизу вверх через рукава. Вал «2» вращается в подшипниках «7» корпуса фильтра «8». При регенерации уловленная пыль встряхивается с рукавов «6» и падает вниз в бункер «9».
Четыре пружины «10» нижними концами крепятся к раме подвески «5» (см. Фиг. 2), а верхними концами крепятся к корпусу «8». В узлах решетки рамы подвески «5» установлены шпильки «11» крепления рукавов «6» к раме «5». Кулачки «1» установлены симметрично на вале «3». Рукава «6» прикреплены симметрично 5×5 к раме «5» с помощью шпилек «11» и гаек «12». Верхняя часть рукавов «6» (см. Фиг. 3) прикреплена к шпилькам «11» с помощью круглой прижимной шайбы «13», эластичной прокладки «14» и круглой тарелки подвеса «15». С целью предотвращения раскручивания гаек «12» установлена контровочная проволока «16».
Кулачок «1» вращается по часовой стрелке и надавливает на ролик «4» (см. Фиг. 4). Ролик «4» установлен на центральной штанге решетки рамы подвеса «5», которая висит на пружинах «10», прикрепленных верхними концами к корпусу «8». К раме подвески «5» прикреплены шпильки «11» крепления рукавов «6», которые висят на круглых тарелках «15». Между рабочими поверхностями кулачков «1» и рабочими поверхностями роликов «4» установлен температурный зазор 1-2 мм (см. Фиг. 5). Оси вала «2» и оси роликов «4» параллельны друг другу. Рама «5» подвески рукавов «6» висит на четырех пружинах «10». На раме «5» на концах установлены четыре наковальни «17», которые упираются в ограничители вертикального хода «18». Для предотвращения перемещения рамы «5» подвеса рукавов «6» на корпусе «8» установлены ограничители «19» горизонтального хода рамы подвеса «5».
Устройство для регенерации рукавов фильтра очистки воздуха работает следующим образом. В заданный период времени включается мотор - редуктор «3» и вал «2» встряхивающего механизма начинает вращаться вместе с двумя кулачками «1». Рабочие поверхности кулачков «1» преодолевают температурный зазор, соприкасаются с рабочими поверхностями роликов «4» и начинают на них давить сверху вниз. Так как кулачки «1» имеет форму спирально завитой улитки Паскаля, то их рабочие поверхности постоянно давят на рабочие поверхности роликов «4» и перемещают их сверху вниз на расстояние до величины, равной размеру гребня кулачков «1». Как только ролики «4» пройдут гребни кулачков «1», то они соскальзывают с кулачков «1». За счет растянутых пружин «10» рама подвески «5» начнет резко перемещаться снизу вверх. В конце этого пути наковальни «17» ударятся об ограничители свободного хода «18» и возникнут четыре импульса встряхивающего механизма регенерации рукавов. Эти импульсы передаются через раму «5» и шпильки крепления «1» к круглым тарелкам «15» подвеса «5». Рукава «6» распрямляются и получают импульсы встряхивания, уловленная пыль отскакивает от них и падает в бункер «9» для сбора уловленной пыли.
Такой способ регенерации рукавов наиболее эффективен, так как импульсы встряхивания направлены сверху вниз. Рассмотренное устройство для регенерации рукавов компактное и простое в обслуживании. Устройство просто в изготовлении без использования дорогостоящих механизмов и приспособлений. Испытание в промышленных условиях показало работоспособность, надежность конструкции и высокую эффективность устройства для регенерации рукавов фильтра очистки воздуха.