CN115558534A - 一种用于煤层气煤粉过滤的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于煤层气煤粉过滤的装置,涉及煤层气煤粉过滤技术领域，包含：圆筒状壳体、设于壳体中的旋转滤架、设于旋转滤架上的三个扇形滤材，其中，壳体两端为封闭结构，并设有进气管与出气管；旋转滤架包括中心的转轴以及沿转轴长度方向垂直设置的三个隔板，相邻的两个隔板与壳体端部封闭结构、壳体内壁形成一密闭的腔室，腔室包括过滤室、反喷吹室、拆装室；滤材配合竖向夹设在相邻的两个隔板之间，在位于所述出气管一侧的装置上设有反喷吹机构，反喷吹机构用于对反喷吹室中的滤网进行反向喷吹。本发明的装置结构设计紧凑巧妙，体积小，可安装在煤层气输送管道上，拆装方便，利于实施，相比现有的过滤设备具有其独特的优势。

Description

一种用于煤层气煤粉过滤的装置

技术领域

本发明属于煤层气过滤技术领域，具体是涉及一种用于煤层气煤粉过滤的装置。

背景技术

我国是煤炭生产大国，煤炭产量丰富。随着煤炭的开采，其伴生产物煤层气，俗称“瓦斯”产量也非常巨大。煤层气的主要成分为甲烷,煤层气是一种与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，热值是通用煤的2-5倍。1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。因此对煤层气的开发利用具有一举多得的功效；煤层气作为一种高效洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。

目前对煤层气的利用很大一部分是用于燃烧发电，作为这一系统当中的输送设备，煤层气螺杆压缩机起着重要的作用，它将煤井中的煤层气经压缩通过管道输送至指定地点。但煤层气中含有大量的固相颗粒和液滴，在煤层气输送过程中，会严重损坏压缩机气缸和密封元件，也会堵塞精细过滤元件，因此就需要经常更换压缩机气缸、密封元件，需要频繁清洗或更换精细过滤元件。更换元件就要停机停产，影响生产正常进行，也增加工人的工作量，增加生产成本。虽然在现有技术中有多种形式的用于煤层气的过滤装置，但现有的很多设备就如上述所说的那样在更换滤材时需要停产，且设备体积重量较大，制造成本较高，无法灵活地应用在煤层气输送管道上。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供了一种煤层气煤粉过滤的装置，该装置的特点在于：利用了旋转滤架切换滤网，并同时在煤层气过滤的过程中，实现对滤网的清理与拆装更换的功能，解决了现有技术中更换滤材时需要停产的问题。

具体的，上述装置包含以下结构部件：

一圆筒状壳体，该壳体两端为封闭结构，在所述壳体两端的上部偏心位置分别垂直连接有一进气管与一出气管，且所述进气管与出气管水平设置且相互对应；

一旋转滤架，该旋转滤架设于壳体内腔中，其具体包括中心的转轴以及沿转轴长度方向垂直设置的三个隔板，所述三个隔板环形阵列在转轴径向上，隔板的两侧边部正好分别与所述壳体两端封闭结构的内侧部接触连接，隔板的外侧边部正好与所述壳体的内壁接触连接，相邻的两个隔板与壳体端部封闭结构、壳体内壁形成一密闭的腔室，所述腔室包括上方两侧的过滤室、反喷吹室以及下方中间位置的拆装室，所述转轴两端分别与壳体两端封闭结构的中心转动连接，转轴一端设有驱动装置；

三个扇形滤材，其分别配合竖向夹设在相邻的两个隔板之间，所述滤材的两侧边部分别与对应侧的隔板靠紧抵接，滤材的弧形外侧边部正好与壳体的内壁接触连接，滤材的内端与所述转轴连接，滤材包括其中心用于滤除煤灰的滤网，滤材位于转轴轴向的侧方位置；

在位于所述出气管一侧的装置上设有反喷吹机构，反喷吹机构用于对反喷吹室中的滤网进行反向喷吹。 进一步的，所述壳体两端的封闭结构分别采用一左封板与一右封板进行设置，在所述左封板上部一侧开设有一进气偏心孔，所述进气管一端与进气偏心孔连接；在所述右封板上部一侧开设有一出气偏心孔，所述出气管一端与出气偏心孔连接；所述转轴两端分别与左封板、右封板中心转动连接。

进一步的，在所述右封板上设有反喷吹机构，反喷吹机构包括喷吹管、电磁脉冲阀以及固定安装在右封板外侧部上的储气包，所述喷吹管的一端与储气包连接，喷吹管的另一端插设在右封板中，并与反喷吹室连通，喷吹管的喷吹端指向滤网，电磁脉冲阀设于喷吹管管路上，喷吹管位于电机斜上方，且与所述出气偏心孔相对设置。

进一步的，所述驱动装置为电机，电机固定安装在右封板外侧部，在所述右封板的中心设有一右轴承，在所述左封板的中心设有一左轴承，所述转轴一端穿设右轴承延伸至右封板外侧，其外端与电机的动力输出轴连接，转轴另一端与左轴承的转动中心连接。

进一步的，在所述壳体底部开设有一排灰口，排灰口与所述拆装室连通，且所述排灰口为弧形，排灰口的开口弧度大小与相邻两个隔板之间的弧度大小一致。

进一步的，所述滤材还包括设于扇形滤网外部边沿的外框以及设于滤材内端一侧的凸耳，所述凸耳与外框垂直固定连接，凸耳位于出气管一侧；在相邻两个隔板之间的转轴侧部中间沿转轴轴长方向设有一截外延板，外延板两端均与对应侧的封闭结构具有一段间距，外延板一侧部与凸耳贴合接触连接，外延板包括其一外侧边部设有的卡条，在所述滤材内端的外框开设有一滑槽，滑槽配合卡接在所述外延板上，拖动滤材可使其于外延板上滑动，在所述凸耳上开设有穿孔，在外延板沿其板长方向开设有多个与穿孔相对应的螺孔，穿孔中设有一螺栓，螺栓一端螺纹连接在螺孔中，螺栓的设置用于对滤材的固定。

进一步的，所述装置还包括控制器与压差传感器，控制器与压差传感器、电机、电磁脉冲阀电性连接，所述压差传感器用于测量装置左、右两端进气管与出气管的压差。

本发明至少包含以下有益效果：

（1）本发明的装置结构设计紧凑巧妙，体积小，可安装在煤层气输送管道上，拆装方便，利于实施，相比现有的过滤设备具有其独特的优势；

（2）本发明通过设置过滤室、反喷吹室、拆装室、排灰口，可同时实现以下多个功能：一是煤层气中煤灰的过滤；二是滤材的喷吹清理；三是滤材的拆装、更换及维护；四是煤灰的自动排出，且上述多个功能在实现过程中互不干扰影响。

（3）本发明通过设置压差传感器及控制器，智能自动实现上述功能，无需人为干预处理，具有不停机、转换快、效率高、省时省力等优点。

（4）本发明的装置通过设置旋转滤架以及按顺时针方向设置过滤室、反喷吹室、拆装室，能够较好地衔接循环上述功能；

（5）本发明实施例设计的滤材拆装方案，不仅可实现与滤材与旋转滤架之间的可拆卸式连接，还可以实现滤材拆除过程中顺带对隔板上粘附的煤灰进行刮除，以及滤材两侧进风空间与出风空间大小的调节，能够达到储灰量调控的目的。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是实施例1装置主视状态的结构示意图；

图2是实施例1装置左视状态的立体结构简图；

图3是实施例1装置右视状态的立体结构简图；

图4是图2状态的部件拆分图；

图5是实施例1中壳体与旋转滤架的拆分图；

图6是实施例2中左视状态下旋转滤架与滤材的连接图；

图7是实施例2中滤材的结构示意图；

图8是实施例2中右视状态下旋转滤架与滤材的连接图；

图9是图8中A处的局部放大图。

图中标记为：

1、壳体；101、左封板；102、右封板；103、进气偏心孔；104、出气偏心孔；105、过滤室；106、反喷吹室；107、拆装室；108、排灰口；

2、进气管；

3、出气管；

4、旋转滤架；401、转轴；402、隔板；403、外延板；404、卡条；405、螺孔；

5、电机；6、右轴承；7、左轴承；

8、滤材；801、滤网；802、外框；803、凸耳；804、滑槽；805、穿孔；

9、法兰接头；

10、喷吹管；11、电磁脉冲阀；12、储气包；13、支架；14、输送管道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

本实施例1提出了一种煤层气过滤装置，该装置用于解决煤层气中煤灰滤除等问题，且该装置可拆装于煤层气输送管道14上，结合图1-图5所示，本实施例的过滤装置包括有：

一竖向设置的壳体1，壳体1为圆筒状，壳体1两侧端口分别设有一圆形的左封板101与右封板102，在左封板101上部左侧开设有一圆形的进气偏心孔103，进气偏心孔103外侧连接有一进气管2；相对应的，在右封板102上部左侧开设有一圆形的出气偏心孔104，出气偏心孔104外侧连接有一出气管3；进一步的，进气偏心孔103具体设置在左封板101圆心的右上方135°半径线的中点上。

一旋转滤架4，该旋转滤架4包括其中心的转轴401以及沿转轴401长度方向垂直设置的三块隔板402，三块隔板402环形阵列在转轴401径向上，隔板402的两侧边部正好分别与左封板101、右封板102的内侧部接触连接，隔板402的外侧边部正好与壳体1的内壁接触连接，且隔板402的外侧边部形状与壳体1的圆弧形内壁相匹配，相邻的两个隔板402与左封板101、右封板102、壳体1内壁形成一密闭的腔室，通过上述结构的设计，旋转滤架4将壳体1内腔具体均分成了三个腔室，依次分别上方中间两侧的过滤室105、反喷吹室106以及下方中间位置的拆装室107。

为了能驱动旋转滤架4，在右封板102外侧部中心位置固定安装有一电机5，电机5位于出气管3斜下方，在右封板102的中心安装有一右轴承6，在左封板101的中心安装有一左轴承7，转轴401一端穿设右轴承6延伸至右封板102外侧，转轴401外端与电机5的动力输出轴连接，转轴401另一端与左轴承7的转动中心连接，电机5的设置用于带动旋转滤架4于壳体1内腔中转动。

本实施例的过滤装置还包括三个扇形的滤材8，三个滤材8分别配合夹设在相邻的两个隔板402之间，滤材8的两侧边部分别与对应侧的隔板402连接，滤材8的弧形外侧边部正好与壳体1的内壁接触连接，滤材8的内端与转轴401连接，滤材8包括其中心位置设有的用于滤除煤灰的扇形滤网801，滤材8竖向设置在转轴401轴向的中间侧方位置。

通过驱动旋转滤架4，可实现对过滤室105中滤材8的转换，以便煤层气中煤灰的高效滤除，为了达到滤材8转换的自动控制，本实施例的装置还包括了控制器（未示出）与压差传感器（未示出），控制器与压差传感器、电机5电性连接，压差传感器用于测量装置左右两端进气管2与出气管3的压差，当压差较大时，则说明滤材8与进气偏心孔103之间的过滤腔中煤灰累积量较大，造成了拥堵，进而导致两边管路中风压的差异，压差传感器将测量信号传输给控制器，由控制器控制电机5启停，带动旋转滤架4动作，实现对过滤室105中滤材8的转换以及煤灰的自动排出。

另外，在本实施例中，进气管2与出气管3的外端均设有一法兰接头9，用于与煤层气输送管道14密封连接；在壳体1底部两侧设有支架13，用于支撑装置。

在壳体1底部开设有一排灰口108，排灰口108与拆装室107连通，当电机5带动旋转滤架4转动时，可利用隔板402拨动自动将过滤室105及反喷吹室106中的煤灰从排灰口108处排出。

左封板101与右封板102分别嵌设在壳体1两端，并通过螺栓组件与壳体1进行连接，以此便于装置的组装、拆卸及维修，左、右封板102与壳体1之间可通过增设密封橡胶圈实现壳体1内腔中的密闭。

基于上述，本实施例还在上述右封板102上增设了反喷吹机构，反喷吹机构用于对反喷吹室106中的滤材8进行反向喷吹，以清理滤材8正面积累的煤灰，具体的，喷吹机构包括L形的喷吹管10、与控制器电性连接的电磁脉冲阀11以及固定安装在右封板102外侧部上的储气包12，喷吹管10的一端（进气端）与储气包12连接，储气包12供气，喷吹管10的另一端（喷吹出气端）插设在右封板102中，与反喷吹室106连通，并朝向滤网801反面，且所述喷吹管10的该端管口嵌设在右封板102中，不与旋转滤架4产生干涉阻碍，不影响旋转滤架4动作；电磁脉冲阀11安装在喷吹管10管路上，并与控制器电性连接，喷吹管10位于电机5斜上方，且与出气偏心孔104相对，在喷吹管10侧方的右封板102上还安装有泄气阀（未示出），用于降低反喷吹室106内的气压，防爆。

本实施例通过控制电磁脉冲阀11定时开启，储气包12内压缩空气经过喷吹管10进入壳体1内腔中喷射冲击滤网801反面，进而达到反吹清除滤材8上煤灰的目的，采用上述喷吹机构及方案能够在煤层气过滤的过程中，同时实现对处于反喷吹室106内滤材8的喷吹清理，且该喷吹工作不影响拆装室107内滤材8的拆装更换以及对过滤室105中流经煤层气的过滤，大大提高了装置的效率性和功能性。

本实施例的煤层气过滤装置工作原理是：经输送管道14传输的煤层气通过进气管2进入到壳体1中，随后煤层气在经过过滤室105时，其中的煤灰被滤除，隔留于滤材8与进气偏心孔103之间的过滤腔中，净化后的煤层气透过滤材8，从出气偏心孔104排出，进入到输送管道14系统中；在使用过程中，当压差传感器监测到滤材8与进气偏心孔103之间的过滤腔中煤灰累积拥堵过多时，电机5带动旋转滤架4动作，实现对过滤室105中滤材8及隔板402的转换，一方面解决了煤灰堵塞、无法较好实现煤层气过滤及输送的问题，另一方面，反喷吹机构通过对由过滤室105转换至反喷吹室106内滤材8的喷吹清理，能够达到滤材8的长时间利用，无需人工清理；再一方面，通过设置的拆装室107与排灰口108也同时解决了煤粉排出的问题。

实施例2

基于实施例1，本实施例2改进方案是：将滤材8可拆卸式安装在旋转滤架4上，以解决滤材8更换维护不便的问题。

结合图6-图9所示，在本实施例中，滤材8还包括设于扇形滤网801外部边沿的外框802以及设于滤材8内端一侧的凸耳803，凸耳803与外框802垂直固定连接，凸耳803位于出气管3一侧；在相邻两个隔板402之间的转轴401侧部中间沿转轴401轴长方向设有一截条形的外延板403，外延板403两端均与对应侧的封闭结构具有一段间距，外延板403一侧部与凸耳803贴合接触连接，外延板403包括其一外侧边部设有的卡条404，在滤材8内端的外框802开设有一滑槽804，滑槽804配合卡接在外延板403上，拖动滤材8可使其于外延板403上滑动，滑槽804的形状与外延板403的纵截面形状相同一致，在凸耳803上开设有穿孔805，在外延板403沿其板长方向开设有多个与穿孔805相对应的螺孔405，穿孔805中设有一螺栓（未示出），螺栓一端螺纹连接在螺孔405中，进而实现将滤材8与外延板403的可拆卸式连接。

其中，外延板403两端设置的间距分别是用于滤材8的插装与拆卸；卡条404用于限定滤材8以转轴401径向的移动；螺栓、凸耳803以及螺孔405用于限定滤材8以外延板403板长方向上的移动；另外，将凸耳803设计在滤材8的出风侧，具有不易落灰、便于拆装的优点。

为了便于人为实施操作，上述排灰口108为弧形，且排灰口108的弧度大小与相邻两个隔板402之间的弧度大小（120°）一致，以此便于扇形滤材8的放入取出。

本实施例中滤材8的拆装方式及具有的功能如下：

（一）安装：滤材8通过排灰口108进入到拆装室107中，将滤材8从靠向右封板102一侧的外延板403端部插装至外延板403上，推动滤材8调节安装位置，即调节滤材8两侧进风空间与出风空间的大小，最后通过螺栓固定；

（二）拆卸：松开螺栓，将滤材8从靠向左封板101一侧的外延板403端部缓慢滑动取出，通过这种方式能够将粘附在隔板402上的煤灰顺带刮除，拓宽了本实施例方案的效果及功能，便于清理装置内的煤灰，煤灰粘附是由于煤层气中的液滴水汽导致的。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。另外还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电路连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于煤层气煤粉过滤的装置，其特征在于，包含：

一圆筒状壳体，该壳体两端为封闭结构，在所述壳体两端的上部偏心位置分别垂直连接有一进气管与一出气管，且所述进气管与出气管水平设置且相互对应；

一旋转滤架，该旋转滤架设于壳体内腔中，其包括中心的转轴以及沿转轴长度方向垂直设置的三个隔板，所述三个隔板环形阵列在转轴径向上，隔板的两侧边部正好分别与所述壳体两端封闭结构的内侧部接触连接，隔板的外侧边部正好与所述壳体的内壁接触连接，相邻的两个隔板与壳体端部封闭结构、壳体内壁形成一密闭的腔室，所述腔室包括上方两侧的过滤室、反喷吹室以及下方中间位置的拆装室，所述转轴两端分别与壳体两端封闭结构的中心转动连接，转轴一端设有驱动装置；

三个扇形滤材，其分别配合竖向夹设在相邻的两个隔板之间，所述滤材的两侧边部分别与对应侧的隔板靠紧抵接，滤材的弧形外侧边部正好与壳体的内壁接触连接，滤材的内端与所述转轴连接，滤材包括其中心用于滤除煤灰的滤网，滤材位于转轴轴向的侧方位置；

在位于所述出气管一侧的装置上设有反喷吹机构，反喷吹机构用于对反喷吹室中的滤网进行反向喷吹。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述壳体两端的封闭结构分别采用一左封板与一右封板进行设置，在所述左封板上部一侧开设有一进气偏心孔，所述进气管一端与进气偏心孔连接；在所述右封板上部一侧开设有一出气偏心孔，所述出气管一端与出气偏心孔连接；所述转轴两端分别与左封板、右封板中心转动连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述右封板上设有反喷吹机构，反喷吹机构包括喷吹管、电磁脉冲阀以及固定安装在右封板外侧部上的储气包，所述喷吹管的一端与储气包连接，喷吹管的另一端插设在右封板中，并与反喷吹室连通，喷吹管的喷吹端指向滤网，电磁脉冲阀设于喷吹管管路上，喷吹管位于电机斜上方，且与所述出气偏心孔相对设置。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述驱动装置为电机，电机固定安装在右封板外侧部，在所述右封板的中心设有一右轴承，在所述左封板的中心设有一左轴承，所述转轴一端穿设右轴承延伸至右封板外侧，其外端与电机的动力输出轴连接，转轴另一端与左轴承的转动中心连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述壳体底部开设有一排灰口，排灰口与所述拆装室连通。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述排灰口为弧形，排灰口的开口弧度大小与相邻两个隔板之间的弧度大小一致。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述滤材还包括设于扇形滤网外部边沿的外框以及设于滤材内端一侧的凸耳，所述凸耳与外框垂直固定连接，凸耳位于出气管一侧；在相邻两个隔板之间的转轴侧部中间沿转轴轴长方向设有一截外延板，外延板两端均与对应侧的封闭结构具有一段间距，外延板一侧部与凸耳贴合接触连接，外延板包括其一外侧边部设有的卡条，在所述滤材内端的外框开设有一滑槽，滑槽配合卡接在所述外延板上，拖动滤材可使其于外延板上滑动，在所述凸耳上开设有穿孔，在外延板沿其板长方向开设有多个与穿孔相对应的螺孔，穿孔中设有一螺栓，螺栓一端螺纹连接在螺孔中。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括控制器与压差传感器，控制器与压差传感器、电机、电磁脉冲阀电性连接，所述压差传感器用于测量装置左、右两端进气管与出气管的压差。

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