Фильтр для очистки воздуха

 

Изобретение относится к производству сжатого воздуха в различных отраслях народного хозяйства и особенно на крупных компрессорных станциях со значительным суточным расходом сжатого воздуха. Фильтр для очистки воздуха позволит повысить экономичность производства сухого сжатого атмосферного воздуха при высокой надежности работы устройства в изменяющихся погодно - климатических условиях эксплуатации. Фильтр для очистки воздуха состоит из корпуса, снабженного рубашкой, имеющей штуцер вывода горячего потока термодинамически расслаиваемого всасываемого атмосферного воздуха, резинового кольца, штуцера ввода очищаемого воздуха, выполненного в виде дозвукового сопла с криволинейными канавками и соединенного со стенками рубашки и корпуса, штуцера вывода очищенного воздуха, размещенного на крышке корпуса и имеющего коническую насадку с радиальными канавками, конденсатоотводчика поплавкового типа, расположенного в коническом днище корпуса. Фильтр снабжен кольцевой полостью, установленной коаксиально конденсатоотводчику с его внешней стороны и выполненной с коническими отверстиями в нижней части. В этих отверстиях размещены затворы в виде шариков, а конденсатоотводчик выполнен с сегментообразными углублениями, контактирующими с шариками. 5 ил.

Изобретение относится к очистке сжатого воздуха, в основном от туманов, в различных отраслях народного хозяйства, особенно на крупных компрессорных станциях со значительным суточным расходом сжатого воздуха.

Известен фильтр для очистки воздуха [1] содержащий корпус с коническим днищем и верхней крышкой, внутри которого размещен перфорированный металлический цилиндр, обтянутый проволочной сеткой, и фильтрующий элемент, соединенный со штуцером вывода очищаемого воздуха, отражательную перегородку, штуцера ввода очищаемого воздуха, при этом корпус выполнен с отверстием в нижней части днища и снабжен рубашкой со штуцерами ввода и вывода сжатого воздуха, а штуцера ввода очищаемого воздуха выполнены в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности имеют со стороны входа атмосферного воздуха съемные металлические сетки, кроме этого фильтр снабжен форсунками для обдува сжатым воздухом фильтрующего элемента, установленными в крышке корпуса, конденсатоотводчиком, установленным в отверстии днища корпуса, и размещенной на торце штуцера вывода очищенного воздуха конической насадкой с радиальными канавками на внешней поверхности.

Недостатком является то, что для устранения возможности замерзания конденсатора в конусном днище корпуса, уменьшения внутренних отверстий штуцеров при намерзании влаги и твердых частиц, обледенения фильтрующего элемента часть горячего сжатого воздуха поступает в полость между стенками корпуса, в результате снижается давление сжатого воздуха перед потребителем за счет преодоления гидравлического сопротивления фильтра, т.е. часть энергии, расходуемой на компрессию, не используется потребителем.

Известен фильтр для очистки воздуха [2] содержащий корпус с коническим днищем и верхней крышкой, внутри которого размещен перфорированный металлический цилиндр, обтянутый проволочной сеткой с фильтрующим элементом, соединенный со штуцером выхода очищаемого воздуха, имеющим коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности, отражательную перегородку, штуцера ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие со стороны входа атмосферного воздуха съемные металлические сетки, форсунки для обдува горячим потоком атмосферного воздуха фильтрующего элемента, установленные в крышке корпуса, кроме того корпус снабжен рубашкой, в полости которой с внешней стороны выходной части штуцера очищаемого воздуха, имеющего радиальные отверстия, размещено резиновое кольцо с радиальными отверстиями, установленными соосно отверстиям штуцера, конденсатоотводчик, размещенный в отверстии днища корпуса.

Недостатком является процесс образования отложений загрязнений (например, ржавчина, соли жесткости и т.д.) на контактирующих поверхностях внутренней стенки днища корпуса и соответствующей поверхности конденсатоотводчика при удалении конденсата из конического днища корпуса фильтра, в результате возникает перекос или заклинивание конденсатоотводчика, что приводит к постоянному сливу конденсата (вместо периодического) и подсосу загрязненного воздуха через отверстие в днище корпуса или переполнению фильтра конденсатором и выходу его из строя.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности за счет устранения образования загрязнений при удалении конденсата.

Цель достигается тем, что фильтр для очистки воздуха, содержащий корпус с коническим днищем и верхней крышкой, внутри которого размещен перфорированный металлический цилиндр, обтянутый проволочной сеткой с фильтрующим элементом, соединенный со штуцером вывода очищаемого воздуха, имеющим коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности, отражательную перегородку, штуцера ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие со стороны входа атмосферного воздуха съемные металлические сетки, форсунки для обдува горячим потоком атмосферного воздуха фильтрующего элемента, установленные в крышке корпуса, кроме того, корпус снабжен рубашкой, в полости которой с внешней стороны выходной части штуцера очищаемого воздуха, имеющего радиальные отверстия, размещено резиновое кольцо с радиальными отверстиями, установленными соосно отверстиям штуцера, конденсатоотводчик, размещенный в отверстии днища корпуса, фильтр дополнительно снабжен затвором в виде шариков, размещенных в диаметрально противоположных полостях, каждая из которых образована коническим отверстием, выполненным во внутренней стенке нижней части днища корпуса, и сегментообразным углублением в сопрягаемой с этим днищем поверхности конденсатоотводчика.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема фильтра для очистки воздуха; на фиг. 2 представлено соединение в виде конденсата шарика с поверхностью конденсатоотводчика в состоянии закрытия подачи продувочного воздуха; на фиг. 3 соединение в виде контакта шарика с поверхностью конденсатоотводчика в состоянии подачи продувочного воздуха; на фиг. 4 создание в виде контакта шарика с поверхностью конденсатоотводчика в состоянии прекращения подачи продувочного воздуха перед сбросом конденсата из конического днища; на фиг.5 соединение в виде контакта шарика с поверхностью конденсатоотводчика в состоянии прекращения подачи продувочного воздуха при сбросе конденсата из конического днища фильтра.

Фильтр для очистки воздуха состоит из корпуса 1, снабженного рубашкой 2, имеющей штуцер вывода 3 горячего потока термодинамически расслоенного атмосферного воздуха, резинового кольца 4. Штуцеры 5 ввода очищаемого воздуха выполнены в виде дозвуковых сопел с криволинейными канавками корпуса 1, имеющие со стороны входа съемные металлические сетки 6. Штуцер 7 вывода очищенного воздуха размещен на крышке 8 корпуса, имеет коническую насадку 9 с криволинейными канавками 10 на внешней поверхности. Конденсатоотводчик 11 поплавкового типа расположен в отверстии конического днища 12 корпуса 1. На крышке 8 корпуса 1 непосредственно у штуцера вывода 7 очищенного воздуха установлены форсунки 13, служащие для направленной подачи горячего потока термодинамически расслаиваемого атмосферного воздуха из рубашки 2 корпуса 1.

Для отделения крупных примесей всасываемого воздуха на штуцерах ввода 5 очищаемого воздуха установлены съемные металлические сетки 14. Отражательная перегородка 15 укреплена на крышке 8 корпуса 1 и расположена между штуцером ввода 5 и вывода 7 очищаемого воздуха. Штуцер вывода 3 горячего потока снабжен клапаном управления 16. По периферии выхода суживающегося штуцера ввода 5, находящегося в полости рубашки 2, выполнены отверстия 17. Фильтрующий элемент 18 установлен на перфорированном металлическом цилиндре, обтянутым проволочной сеткой на штуцере вывода 7 очищаемого воздуха. В резиновом кольце 4 выполнены радиальные отверстия 19, проходные сечения которых в статическом состоянии закрыты и открываются при расширении кольца 4 под давлением горячего потока термодинамически расслоенного атмосферного воздуха.

Для удаления конденсата с загрязнениями установлены затворы в виде шариков 20, 21, размещенные в диаметрально противоположных конических отверстиях 22, 23, и контактирующие с сегментообразными углублениями 24, 25 на поверхности конденсатоотводчика 11, напротив отверстий 22, 23, при этом слив конденсата из конического днища 12 корпуса 1 осуществляется через кольцевую полость 26, прикрепленную в нижней части рубашки 2 с внешней стороны конденсатоотводчика 11 при открытии прокладочной шайбы 27, на которую воздействует кольцевой выступ 28 прямоугольного сечения.

Фильтр работает следующим образом. Атмосферный воздух, загрязненный капельной влагой и твердыми частицами пыли при положительных температурах окружающей среды или влагой в твердом и жидком состоянии при отрицательных температурах, поступает в жидком состоянии в штуцера 5 корпуса 1. Частицы загрязнений, проходящие через съемные металлические сетки 6, в результате уменьшения проходного сечения штуцера 5, выполненного в виде суживающегося сопла и возрастания скорости всасываемого потока, оттесняются к стенке и попадают в криволинейные канавки 10, где, сталкиваясь с другими частицами, укрупняются и становятся "ядрами конденсации" водяного пара. Закручивание в криволинейных канавках более плотного потока пограничного слоя приводит к вращательному движению всего потока всасываемого воздуха перед выходным отверстием суживающегося дозвукового сопла, в виде которого выполнены штуцеры 5, что приводит к более интенсивной коагуляции легких мелких частиц и в конечном итоге улучшает работу фильтра. На выходе из сопла газ внезапно расширяется, снижая свою температуру. Это приводит к дополнительной коагуляции мельчайших частиц влаги, которая с твердыми частицами пыли, а при отрицательных температурах и с твердой фазой жидкости, ударяясь об отражательную перегородку 15, попадает на коническое днище 12 фильтра, где находится конденсат. В результате этого осуществляется смачивание упавших частиц, тем самым предотвращается их унос к фильтрующему элементу 18.

Дальнейшая тонкая очистка всасываемого воздуха осуществляется на фильтрующем элементе 18, где происходит коагуляция мельчайших капелек тумана, стекание их по конической насадке 9, криволинейные канавки 10 которой предотвращают возможные витания частиц в потоке воздуха, поступающего в фильтрующий элемент.

Известно, что термодинамическое расслоение воздуха в суживающемся дозвуковом сопле сопровождается разделением на горячий и холодный потоки и различными давлениями (давление горячего периферийного потока более высокое, чем холодного центрального). При этом, чем выше плотность воздуха (например, за счет увлажнения) на входе в дозвуковое сопло, выполняющее функции вихревой трубы, тем более высокая температура горячего и более низкая температура холодного потоков. Поэтому упругость резинового кольца 4 в предлагаемом изобретении выбрана таким образом, что при положительных температурах всасываемого атмосферного воздуха с соответствующей плотностью по максимальной загрязненности влагой и пылью не расширяется под воздействием давления горячего потока, получаемого за счет термодинамического расслоения всасываемого воздуха. В результате проходные сечения радиальных отверстий 19 резинового кольца 4 закрыты и весь атмосферный воздух, поступающий в суживающееся дозвуковое сопло штуцера 5 после соответствующей обработки на элементах фильтра в виде очищенного газа направляется через штуцер 7 в компрессор.

При отрицательных температурах окружающей среды плотность всасываемого атмосферного воздуха увеличивается, соответственно, возрастает давление горячего периферийного потока, резиновое кольцо 4 расширяется, открываются проходные сечения радиальных отверстий 19, и часть горячего потока поступает в полость рубашки 2, обогревая корпус 1 фильтра, коническое днище 12, недопуская замерзания конденсата. При этом, чем ниже температура окружающей среды, тем выше плотность всасываемого атмосферного воздуха и, соответственно, больше давление горячего потока при термодинамическом расслоении. В результате шире открываются проходные сечения радиальных отверстий 19 при возрастании расширения резинового кольца 4 и большее количество горячего потока поступает в полость рубашки 2, осуществляя интенсивный нагрев элементов фильтра, после чего горячий поток через клапан управления 16 по штуцеру 3 выбрасывается в атмосферу. По мере необходимости этим горячим потоком термодинамически расслаиваемого атмосферного воздуха через форсунки 13 можно осуществлять противоточную продувку фильтрующего элемента 18.

Конденсат и загрязнения удаляются через кольцевую полость 26 при поднятии конденсатоотводчика 11 вверх по мере накопления жидкости в коническом днище 12 корпуса 1.

Процесс удаления конденсата из конического днища 12 корпуса 1 осуществляется следующим образом. При поступлении незначительного количества конденсата в коническом днище 12 конденсатоотводчик 11 находится в крайней нижнем положении (фиг.2) и затвор в виде шарика 20 (аналогично 21) контактирует с точкой А поверхности конденсатоотводчика 11, сопрягаемой с внутренней стенкой днища 12. В результате шарик 20 находится в крайнем левом положении (шарик 21, соответственно, в крайнем правом положении), что препятствует поступлению горячего потока воздуха, находящегося в рубашке 2, в полость 26, образованную сопрягаемыми поверхностями конденсатоотводчика 11 и внутренней стенки днища 12 и закрытую прокладочной шайбой 27.

По мере поступления конденсата в коническое днище 12 конденсатоотводчик 11 начинает подниматься вверх и шарик 20 (фиг.3) под воздействием давления горячего потока воздуха, находящегося в рубашке 2 корпуса 1, перемещается по поверхности сегментообразного углубления 24, контактируя в точке В (соответственно, шарик 21 перемещается по поверхности сегментообразного углубления 25). В результате под воздействием давления горячего потока воздуха, выходящего из рубашки 2 корпуса 1 через щель, образованную при смещении шарика 20 (шарика 21), осуществляется продувка полости 26, что приводит к отделению отложившихся загрязнений на сопрягаемых поверхностях днища 12 и конденсатоотводчика 11.

Дальнейшее поступление конденсата в коническое днище 12 приводит к последующему поднятию конденсатоотводчика 11 и шарик 20 (фиг.4), перемещаясь по сегментообразному углублению 22 (соответственно, шарик 21 по сегментообразному углублению 25), контактирует с точкой С, при этом кольцевой выступ 28 прямоугольного сечения приближается к прокладочной шайбе 27, но не контактирует с ней. В результате шарик 20 перемещается в крайнее левое положение, прекращая поступление горячего потока атмосферного воздуха из рубашки 2 в полость 26 (шарик 21 перемещается в крайнее правое положение, прекращая поступление горячего потока атмосферного воздуха из рубашки 2 в полость 26).

Увеличение конденсата в коническом днище 12 приводит к дальнейшему подъему конденсатоотводчика 11, который своим концевым выступом 28 прямоугольного сечения контактирует с прокладочной шайбой 27, поднимая ее вверх, а шарик 20 в это время контактирует с поверхностью конденсатоотводчика 11 в точке D (фиг.5), предотвращая поступление воздуха горячего потока из рубашки 2 в полость 26. В результате конденсат с загрязнениями, минуя прокладочную шайбу 27, по полости 26 выбрасывается в атмосферу, захватывая отделенные в процессе продувки полости 26 отложения загрязнений.

По мере сброса конденсата из конического днища 12 конденсатоотводник 11 опускается вниз. В результате прокладочная шайба 27, опускаясь, прекращает поступление конденсата в полость 26 (фиг. 4), осуществляется продувка полости 26 горячим потоком воздуха из рубашки 2 (фиг.3) и после этого закрывается доступ горячего потока воздуха из рубашки 2 (фиг. 2), т.е. конденсатоотводчик 11 устанавливается в исходное начальное положение.

Применение заявляемого фильтра повышает его эксплуатационную надежность, особенно для компрессорных станций большой производительности, эксплуатируемых на предприятиях с высокой степенью загрязнения атмосферного всасываемого воздуха.

Формула изобретения

ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА, содержащий корпус с коническим днищем и верхней крышкой, перфорированный металлический цилиндр, обтянутый проволочной сеткой с фильтрующим элементом, соединенным с штуцером вывода очищаемого воздуха и имеющим коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности, отражательную перегоородку, штуцера ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде суживающихся дозвуковых сопл с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие со стороны входа атмосферного воздуха съемные металлические сетки, форсунки для обдува горячим потоком фильтрующего элемента, установленные в крышке корпуса, рубашку, в полости которой размещено резиновое кольцо с отверстиями, соосными с отверстиями штуцера ввода, и конденсатоотводчик, размещенный в отверстии днища, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности за счет исключения образования загрязнений при удалении конденсата, фильтр снабжен кольцевой полостью, прикрепленной к нижней части рубашки с внешней стороны коаксиально конденсатоотводчику и выполненной с диаметрально противоположными коническими отверстиями в нижней части и затворами в виде шариков, размещенными в отверстиях полости, при этом конденсатоотводчик выполнен с сегментообразными углублениями в нижней части напротив отверстий полости с возможностью конатктирования с шариками.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5