Циклон-фильтр

Изобретение относится к технике пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов. Циклон содержит корпус, периферийный ввод газового потока, выполненный в виде входного патрубка, винтообразную крышку, бункер и выходной патрубок для выхода очищенного газа. На конце выходного патрубка закреплен фильтрующий элемент. Фильтрующий элемент представляет собой фильтрпатрон, выполненный в виде цилиндрического стержневого каркаса с верхним и нижним фланцами, на котором посредством ремешков, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси каркаса, закреплен фильтрующий материал. На верхнем фланце фильтрпатрона расположена система регенерации фильтр-патрона. Бункер для сбора пыли выполнен конической или пирамидальной формы с углом наклона стенок, превышающим угол естественного откоса улавливаемой пыли, и соединен со шлюзовым питателем или передвижной емкостью для сбора пыли. Фильтрующий элемент фильтрпатрона выполнен в виде сплошной или гофрированной цилиндрической оболочки. Технический результат: повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к технике пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является циклон по патенту RU №2256510, В04С 9/00 от 15.06.04, содержащий корпус, периферийный ввод газового потока, выполненный в виде входного патрубка, винтообразную крышку, бункер и выходной патрубок для выхода очищенного газа, причем ось входного патрубка направлена под углом к оси корпуса и по касательной к поверхности выходного патрубка, а на конце выходного патрубка очищенного газа закреплен фильтрующий элемент, материал которого обладает повышенными звукопоглощающими свойствами (прототип).

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания.

Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания.

Это достигается тем, что в циклоне, содержащем корпус, периферийный ввод газового потока, выполненный в виде входного патрубка, винтообразную крышку, бункер и выходной патрубок для выхода очищенного газа, причем ось входного патрубка направлена под углом к оси корпуса и по касательной к поверхности выходного патрубка, а на конце выходного патрубка очищенного газа закреплен фильтрующий элемент, материал которого обладает повышенными звукопоглощающими свойствами, гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента составляет не более 50% от гидравлического сопротивления всего аппарата, фильтрующий элемент представляет собой фильтрпатрон, выполненный в виде цилиндрического проволочного или стержневого каркаса с верхним и нижним фланцами, на котором посредством ремешков, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси каркаса, закреплен фильтрующий элемент, а на верхнем глухом фланце фильтрпатрона расположена система регенерации фильтрпатрона, причем бункер для сбора пыли выполнен конической или пирамидальной формы с углом наклона стенок, превышающим угол естественного откоса улавливаемой пыли, и соединен со шлюзовым питателем или передвижной емкостью для сбора пыли, причем фильтрующий элемент фильтрпатрона выполнен в виде сплошной или гофрированной цилиндрической оболочки из бумажного фильтровального материала или тканых материалов со способами переплетения: полотняные, саржевые, сатиновые; с видами волокон в нити: штапельные, филаментные, текстурированные; с обработкой поверхности: гладкие и ворсованные, или нетканых материалов со способами закрепления волокон: иглопробивные, холстопрошивные и клееные, полученные вышеперечисленными способами из: естественных волокон животного и растительного происхождения (шерстяные, льняные, хлопчатобумажные, шелковые); искусственных органических волокон (лавсан, нитрон, капрон, хлорин, оксалон, полипропилен, поливинилхлорид, фторопласт, тефлон); искусственных неорганических волокон (например, стеклянное волокно).

На фиг.1 изображен общий вид циклона, на фиг.2 - общий вид фильтрпатронов различного типоразмера, на фиг.3 - схема механической системы регенерации фильтрпатрона, фиг.4 - схема импульсной системы регенерации фильтрпатрона.

Циклон содержит корпус 1 (фиг.1), периферийный ввод 3 газового потока, выполненный в виде входного патрубка, винтообразную крышку, бункер 2 и выходной патрубок 4 для выхода очищенного газа, причем ось входного патрубка 3 направлена под углом к оси корпуса 1 и по касательной к поверхности выходного патрубка 4, а на конце 5 выходного патрубка очищенного газа закреплен фильтрующий элемент 9, материал которого обладает повышенными звукопоглощающими свойствами.

Гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента 9 составляет не более 50% от гидравлического сопротивления всего аппарата, фильтрующий элемент представляет собой фильтрпатрон, выполненный в виде цилиндрического проволочного или стержневого каркаса 6 (фиг.2) с верхним 8 и нижним 7 фланцами, на котором посредством ремешков 11, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси каркаса, закреплен фильтрующий элемент 9, а на верхнем глухом фланце фильтрпатрона расположена система регенерации фильтрпатрона, причем бункер 2 для сбора пыли выполнен конической или пирамидальной формы с углом наклона стенок, превышающим угол естественного откоса улавливаемой пыли, и соединен со шлюзовым питателем или передвижной емкостью для сбора пыли (не показано), причем фильтрующий элемент 9 фильтрпатрона выполнен в виде сплошной или гофрированной цилиндрической оболочки из бумажного фильтровального материала или тканых материалов со способами переплетения: полотняные, саржевые, сатиновые; с видами волокон в нити: штапельные, филаментные, текстурированные; с обработкой поверхности: гладкие и ворсованные, или нетканых материалов со способами закрепления волокон: иглопробивные, холстопрошивные и клееные, полученные вышеперечисленными способами из: естественных волокон животного и растительного происхождения (шерстяные, льняные, хлопчатобумажные, шелковые); искусственных органических волокон (лавсан, нитрон, капрон, хлорин, оксалон, полипропилен, поливинилхлорид, фторопласт, тефлон); искусственных неорганических волокон (например, стеклянное волокно).

Система регенерации фильтрпатрона 9 выполнена импульсной (фиг.4) с ресивером сжатого воздуха, электромагнитными клапанами (не показано), соплами Вентури 13, продувочными трубами 14 с соплами 15 на концах и блоком управления регенерацией (не показано), соединенным с общим микропроцессором (не показано), управляющим работой фильтра во всех режимах фильтрации, причем избыточное давление сжатого воздуха составляет порядка Р_и=0,4...0,8 Па; длительность импульса τ=0,1...0,2 с; а для равномерности процесса регенерации фильтрпатрона 9 по всей поверхности фильтрующего элемента во внутренней его полости, соосно фильтрующему элементу, закреплен вытеснитель 12 конической формы.

Система регенерации фильтрпатрона 9 выполнена механической (фиг.3) с механизмом регенерации, выполненным в виде жестко закрепленных на валу 16, соосно расположенном с фильтрующим элементом 9, по крайней мере двух пластин 17 и 18, причем вал 16 приводится во вращение от привода (не показано), закрепленного на верхнем глухом фланце 8 фильтрпатрона и состоящего из электродвигателя, редуктора, и блока управления регенерацией, соединенного с общим микропроцессором (не показано), а пластины 17 и 18 входят во впадины гофра фильтрующего элемента 9 не более чем на 25% высоты гофра.

В корпусе 1 на расстоянии h от среза выходного патрубка 4 диаметром d, соосно ему, установлена отражающая шайба 10 диаметром d₁, причем отношение диаметра D цилиндрической части корпуса 1 к диаметру d выходного патрубка 4 находится в оптимальном интервале величин: D/d=1,5...2,5, а отношение диаметра D цилиндрической части корпуса 1 к диаметру d₁ отражающей шайбы 10 находится в оптимальном интервале величин: D/d₁=1,2...1,5, а отношение расстояния h от среза выходного патрубка 4 до отражающей шайбы 10 к диаметру отражающей шайбы 10 находится в оптимальном интервале величин: h/d₁=1,0...1,5.

Циклон работает следующим образом.

Запыленный газовый поток поступает в циклон через патрубок 3, закручивается за счет тангенциального периферийного ввода и движется далее по нисходящей винтовой линии вдоль стенок 1 аппарата. В результате чего частицы пыли под действием центробежной силы движутся от центра аппарата к периферии и, достигая стенок аппарата, транспортируются вниз в коническую часть 2 корпуса для сбора уловленной пыли. Очищенный воздух выводится из циклона через выходной патрубок 4. При этом легкие, мелкодисперсные фракции частиц пыли, не уловленные в коническую часть 2 корпуса, задерживаются на фильтрующем элементе 9, при этом происходит снижение виброакустической энергии, так как фильтрующий элемент 9 одновременно является аэродинамическим глушителем шума активного (сорбционного) типа. Отражающая шайба 10 предотвращает унос мелкодисперсной фракции частиц пыли, повышая тем самым эффективность пылеулавливания.

Процесс пылеулавливания протекает в оптимальном гидродинамическом режиме при следующих соотношениях основных конструктивных параметров предлагаемого устройства:

- отношение диаметра D цилиндрической части корпуса к диаметру d выходного патрубка находится в оптимальном интервале величин: D/d=1,5...2,5;

- отношение диаметра D цилиндрической части корпуса к диаметру d₁ отражающей шайбы находится в оптимальном интервале величин: D/d₁=1,2...1,5;

- отношение расстояния h от среза выходного патрубка до отражающей шайбы к диаметру отражающей шайбы находится в оптимальном интервале величин: h/d₁=1,0...1,5.

1. Циклон-фильтр, содержащий корпус, периферийный ввод газового потока, выполненный в виде входного патрубка, винтообразную крышку, бункер и выходной патрубок для выхода очищенного газа, причем ось входного патрубка направлена под углом к оси корпуса и по касательной к поверхности выходного патрубка, а на конце выходного патрубка очищенного газа закреплен фильтрующий элемент, материал которого обладает повышенными звукопоглощающими свойствами, отличающийся тем, что гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента составляет не более 50% от гидравлического сопротивления всего аппарата, фильтрующий элемент представляет собой фильтрпатрон, выполненный в виде цилиндрического стержневого каркаса с верхним и нижним фланцами, на котором посредством ремешков, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси каркаса, закреплен фильтрующий материал, а на верхнем фланце фильтрпатрона расположена система регенерации фильтрпатрона, при этом бункер для сбора пыли выполнен конической или пирамидальной формы с углом наклона стенок, превышающим угол естественного откоса улавливаемой пыли, и соединен со шлюзовым питателем или передвижной емкостью для сбора пыли, причем фильтрующий материал фильтрпатрона выполнен в виде гофрированной цилиндрической оболочки, при этом в корпусе на расстоянии h от среза выходного патрубка диаметром d соосно ему установлена отражающая шайба диаметром d₁, при этом отношение диаметра D цилиндрической части корпуса к диаметру d выходного патрубка находится в оптимальном интервале величин: D/d=1,5÷2,5, отношение диаметра D цилиндрической части корпуса к диаметру d₁ отражающей шайбы находится в оптимальном интервале величин: D/d₁=1,2÷1,5, а отношение расстояния h от среза выходного патрубка до отражающей шайбы к диаметру отражающей шайбы находится в оптимальном интервале величин: h/d₁=1,0÷1,5.

2. Циклон-фильтр по п.1, отличающийся тем, что система регенерации фильтрпатрона выполнена импульсной с ресивером сжатого воздуха, электромагнитными клапанами, соплами Вентури, продувочными трубами с соплами на концах, и с блоком управления регенерацией, соединенным с микропроцессором, управляющим работой фильтрпатрона во всех режимах фильтрации, причем избыточное давление сжатого воздуха составляет Р_и=0,4÷0,8 Па, длительность импульса τ=0,1÷0,2 с, а для равномерности процесса регенерации фильтрпатрона по всей поверхности фильтрующего элемента во внутренней его полости соосно фильтрующему элементу закреплен вытеснитель конической формы.

3. Циклон-фильтр по п.1, отличающийся тем, что система регенерации фильтрпатрона выполнена механической с механизмом регенерации, выполненным в виде жестко закрепленных на валу, соосно расположенном с фильтрующим элементом, по крайней мере, двух пластин, при этом вал приводится во вращение от привода, закрепленного на верхнем фланце фильтрпатрона и состоящего из электродвигателя и редуктора, а пластины входят во впадины гофра фильтрующего элемента не более, чем на 25% высоты гофра, причем система регенерации содержит блок управления регенерацией, соединенный с микропроцессором.

4. Циклон-фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве фильтрующего материала используют бумажный материал, или тканые материалы со способами переплетения: полотняные, саржевые, сатиновые, с видами волокон в нити: штапельные, филаментные, текстурированные, с обработкой поверхности: гладкие и ворсованные, или нетканые материалы со способами закрепления волокон: иглопробивные, холстопрошивные и клееные, полученные вышеперечисленными способами из естественных волокон животного и растительного происхождения: шерстяные, льняные, хлопчатобумажные, шелковые, искусственных органических волокон: лавсан, нитрон, капрон, хлорин, оксалон, полипропилен, поливинилхлорид, фторопласт, тефлон, искусственных неорганических волокон, например, стеклянное волокно.