CZ29973U1 - Sestava trubkovnice s filtračním elementem opatřeným keramickým filtračním prvkem včetně uchycení - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká oblasti odstraňování znečištění z plynů v patronových filtrech.

Dosavadní stav techniky

Pro průmyslové provozy produkující znečištěné odpadní plyny byla vyvinuta filtrační zařízení. Mezi známá filtrační zařízení se řadí patronové filtry, které jsou určeny zejména pro velkokapacitní čištění plynů. Mezi možné průmyslové provozy využívající patronové filtry se řadí např. spalovny odpadů nebo uhelné elektrárny.

Patronové filtry si je možné představit jako uzavřené nádoby, které mají přívod znečištěného plynu a odvod filtrovaného plynu. Přívod plynu může tvořit standardní potrubí vedené skrz jednu ze stěn filtru, zatímco odvod plynu je tvořen perforovanou stěnou filtru, z pravidla horní podstavou nádoby filtru, opatřenou polem uspořádaných otvorů. Perforovaná stěna, tzv. trubkovnice je uzpůsobena pro zasunutí a držení patronových filtračních elementů, které visí svisle dolů uvnitř nádoby patronového filtru.

Patronový filtrační element je znám ve dvojím provedení. Obě provedení mají válcový tvar s průchozí dutinou jejich středem. Buď je filtrační element tvořen podpěrným drátěným košem, na kterém je natažena filtrační hadice z filtrační látky. Nebo je filtrační element tvořen pátranou z pevného skládaného filtračního materiálu. Filtrační element je na jednom konci opatřen horním límcem, který má větší průměr, než je průměr otvoru v trubkovnici, takže slouží k zapření se o trubkovnici a k držení filtračního elementu na místě. Protilehlý konec filtračního elementu je z pravidla zaslepený.

Čištěný plyn se díky zvýšenému tlaku uvnitř patronového filtru tlačí skrz stěny filtračních elementů do jejich středových dutin, odkud uniká do odvodu plynu. Odloučené částice ulpívají na vnějším povrchu filtračních elementů, kde se kumulují.

Nevýhody stávajícího řešení spočívají v tom, že se musejí filtrační elementy k trubkovnici pevně upevňovat pomocí spojovacích prostředků, protože působící tlak uvnitř patronového filtru na ně působí silou vedoucí k odtlačování od trubkovnice. Pokud by síla horní límec od trubkovnice odtlačila, dojde k úniku znečištěného plynu. Upevňování je zpravidla řešeno šroubovým spojením. Šroubové spojení je komplikované na výrobu, vyžaduje velké množství montážního času, výměna elementů je zdlouhavá, a mimo jiné vyžaduje použití těsnění mezi trubkovnicí a horním límcem.

Pro odstranění výše uvedených nevýhod bylo vyvinuto řešení prezentované v přihlášce vynálezu US 5 308 485 A o názvu „Integrated collar, filter bag, cage and locking ring assembly for baghouses“. Vynález vnáší mezi trubkovnici a filtrační element těsnící manžetu uspořádanou pod horním límcem. Těsnící manžeta přiléhá k hornímu límci, případně mohou společně s horním límcem tvořit jedno těleso. Těsnící manžeta je tvořena pružným plechem, který je skládaný a v bočním řezu tvarem připomíná na boku ležící písmeno „U“, které je orientováno směrem k okraji otvoru trubkovnice. Při zasouvání filtračního elementu do otvoru je těsnící manžeta mírně deformována, dokud okraj otvoru trubkovnice nezapadne do profilu tvaru na boku ležícího „U“. Následně se pružný materiál manžety vrátí do svého původního tvaru, čímž okraj otvoru trubkovnice dokonale uchytí. Montáž filtračního elementu je rychlá, filtrační elementy se do trubkovnice zacvakají. Rovněž i demontáž vyžaduje méně montážního času oproti šroubovému upevnění. Horní límec filtračního elementu lze pákovým nástrojem podebrat, a tak se uvolní okraj otvoru trubkovnice, načež je možné filtrační element vytáhnout.

Nevýhody výše uvedeného řešení spočívají vtom, že při demontáži elementu dochází k poškozování trubkovnice a k poškozování horního límce filtračního elementu. Pri vsouvání elementu do otvoru trubkovnice dochází v průběhu zapadnutí hrany otvoru do manžety k poškozování těsnící manžety o okraj otvoru trubkovnice. Namáhání vzniklé držením trubkov-1 CZ 29973 Ul nice je přenášeno z okraje otvoru do manžety a až následně do horního límce elementu. Provoz patronového filtru provázejí vibrace elementu v otvoru trubkovnice. Vzhledem ktomu, že filtrační elementy mohou dosahovat délky několika metrů, je zatížení těsnící manžety a horního límce nezanedbatelné. Otvor trubkovnice odírá a opotřebovává těsnící manžetu deformovanou přítlačnou silou od horního límce, životnost se zkracuje.

Odlučování se týká především mechanicky oddělitelných částic, prachu, sazí atp. Pro filtraci škodlivých plynných látek jsou používány filtrační elementy tvořené válcovým filtračním keramickým prvkem, který má velmi jemnou porézní strukturu. Součástí keramického materiálu je účinná katalytická látka, kterou musí plyn obtékat při průchodu póry. Škodliviny jsou rozkládány na méně škodlivé, ěi bezpečné látky a sloučeniny. Jemná pórovitost současně odlučuje mechanické znečištění v podobě prachových částic.

Nevýhoda výše uvedeného řešení spočívá v tom, že jemně pórovitý materiál se zanáší a ztrácí schopnost propouštět plyn. Kapacita filtračního keramického prvku klesá a prvek se musí vyměnit. Výroba keramického prvku s jemně porézní strukturou a s obsahem katalytické látky je nákladná a provoz takového zařízení je ekonomicky náročný.

Úkolem technického řešení je vytvoření sestavy trubkovnice patronového filtru s filtračním elementem opatřeným filtračním keramickým prvkem, které by odstraňovalo výše uvedené nevýhody, které by se snadno instalovalo, snadno demontovalo, které by mělo dlouhou životnost provázenou stabilními provozními vlastnostmi, které by ochraňovalo keramický filtrační prvek před zanesením a prodlužovalo jeho životnost.

Podstata technického řešení

Vytčený úkol byl vyřešen vytvořením sestavy trubkovnice s filtračním elementem opatřeným filtračním keramickým prvkem včetně uchycení podle následujícího technického řešení.

Sestava zahrnuje trubkovnici s alespoň jedním otvorem a alespoň jeden filtrační element uchycený v otvoru. Filtrační element je tvořen podélným dutým tělesem majícím v příčném řezu tvar pasující do otvoru trubkovnice a je opatřen horním límcem pro uchycení v otvoru trubkovnice. Dále je filtrační element opatřen těsnící manžetou pro těsné spojení filtračního elementu s trubkovnicí uspořádanou pod horním límcem. Současně je uvnitř filtračního elementu uspořádán keramický filtrační prvek, který je opatřený na svém konci uspořádaném nad trubkovnicí dosedací hranou dosedající na homí límec.

Podstata technického řešení spočívá v tom, že homí límec je opatřen přesahem vedeným nad těsnící manžetou. Přesah je ohnutý směrem k trubkovnici a tvoří lem, přičemž je mezi trubkovnicí a lemem vytvořen alespoň jeden opěrný bod. Zároveň je alespoň část těsnící manžety uspořádána v oblasti vymezené lemem horního límce. A současně je keramický filtrační prvek upevněn k hornímu límci pomocí alespoň jedné rozebíratelné spony, jejíž jeden konec je uchycen k lemu a jejíž druhý konec je uchycen ke keramickému filtračnímu prvku.

Nové technické řešení přináší nesporné výhody od dosavadních řešení, zejména je veškeré zatížení způsobené vahou filtračního elementu a keramického filtračního prvku přeneseno přes lem horního límce na trubkovnici. Těsnící manžetě byla odebrána funkce nesení zátěže, tudíž není těsnící manžeta tímto namáhána a zrychleně opotřebovávána, např. vibracemi a vlastní zátěží, včetně zátěže od nánosu zachyceného znečištění na vnější straně filtračního prvku. Vlastnost přenášení zatížení z filtračního elementu do trubkovnice doposud řešili především nevýhodná šroubová spojení, které nové technické řešení odstraňuje. Nové řešení umožňuje rychlou montáž, i demontáž, se zachováním výhod šroubového spojení, keramický filtrační prvek je snadno upevnitelný pomocí spony. Lem horního límce je snadno vyrobitelný ohýbáním přesahujícího materiálu. Lem je hladký bez svárů, či jiných nerovností.

V dalším výhodném provedení sestavy podle technického řešení jsou mezi lemem a trubkovnicí vytvořeny alespoň tři opěrné body uspořádané v pravidelných vzájemných rozestupech. Pravidelné rozložení opěrných bodů vede k vycentrování filtračního elementu v otvoru trubkovnice. Vycentrováním v otvoru trubkovnice jsou odstraněny vedlejší problémy vyplývající z velké

-2CZ 29973 Ul délky filtračních elementů a z vibrací doprovázejících provoz patronového filtru. Díky vycentrování filtrační element nevibruje.

V jiném dalším výhodném provedení sestavy podle technického řešení je lem horního límce opatřen alespoň jedním otvorem nebo drážkou. Při demontáži by hladká konstrukce lemu a horního límce vadila při uchopení a vytahování filtračního elementu z otvoru trubkovnice. Otvor nebo drážka v lemu umožňují zachycení nástroje, takže nedochází k používání nepřiměřené síly a k poškozování jak trubkovnice tak elementů. Otvor nebo drážku lze využít k uchycení jednoho konce rozebíratelné spony, zatímco druhý konec se opírá o keramický filtrační prvek.

V jiném dalším výhodném provedení sestavy podle technického řešení je těsnící manžeta opatřena náběhovou hranou pro snížení odporu při cvakávání manžety do otvoru trubkovnice. Manžeta se o okraj otvoru deformuje postupně vzrůstajícím napětím, takže je sníženo riziko poškození.

V jiném dalším výhodném provedení sestavy podle technického řešení je v keramickém filtračním prvku uspořádána Venturiho trubice. Venturiho trubice je využívána zejména pro regeneraci filtrů při tzv. pneumatickém oklepu. Pneumatický oklep je proveden vehnáním stlačeného plynu do elementu, kdy se odfoukne nános částic na vnější straně elementu. Venturiho trubice změní dynamiku prostředí, takže vehnaný plynový pulz přisaje k sobě další plyn z okolí horního lemu, čímž se ušetří náklady za stlačené médium. Při vhánění plynového pulzu dojde ke krátkodobému zatížení elementu, které je však přeneseno na trubkovnici přes opěrné body.

Mezi výhody sestavy vytvořené podle technického řešení se řadí přenášení zatížení z filtračního elementu a z keramického filtračního prvku na trubkovnici bez účasti těsnící manžety. Těsnící manžeta není deformována zátěží a má velkou trvanlivost. Přenášení zatížení na trubkovnici současně centruje element v otvoru, čímž je uchycení elementu stabilní a odstraňuje vibrace. Keramický prvek je ve filtračním elementu fixován pomocí rozebíratelné spony, která je jedním koncem uchycena k límci a druhým koncem ke keramickému prvku. Při regeneraci elementů pulzy stlačeného plynu nezatěžují těsnící manžetu přitlačením horního límce na ní. Uchycení je snadno aplikovatelné i rozebíratelné, aniž by musela být vyvíjena nepřiměřeně velká síla v průběhu (de)montáže.

Objasnění výkresů

Uvedené technické řešení bude blíže objasněno na následujících vyobrazeních, kde:

obr. 1 znázorňuje axonometrický pohled na sestavu trubkovnice s jedním filtračním elementem tvořeným filtrační hadicí, obr. 2 znázorňuje boční pohled na sestavu trubkovnice s filtračním elementem, obr. 3 znázorňuje axonometrický pohled na částečný řez sestavou s filtračním elementem tvořeným filtrační hadicí, obr. 4 znázorňuje detailní boční řez poloviny sestavy s filtračním elementem tvořeným filtrační hadicí, obr. 5 znázorňuje detailní boční řez poloviny sestavy s filtračním elementem tvořeným pevným skládaným filtračním materiálem.

Příklad uskutečnění technického řešení

Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní případy uskutečnění technického řešení jsou představovány pro ilustraci, nikoliv jako omezení technického řešení na uvedené příklady. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zajistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním technického řešení, která jsou zde popsána. I tyto ekvivalenty budou zahrnuty v rozsahu následujících nároků na ochranu.

Na obr. 1 je vyobrazen axonometrický pohled na sestavu trubkovnice I s jediným filtračním elementem 2, který je opatřený keramickým filtračním prvkem 10. Vyobrazená část trubkovnice 1 je

-3 CZ 29973 Ul tvořena deskou s polem otvorů 3, do kterých se filtrační elementy 2 zasouvají. Sestavu lze uplatnit třeba v patronových odlučovačích prachu pro uhelné elektrárny.

Na obr. 2 je vyobrazen boční pohled na sestavu trubkovnice 1 a filtračního elementu 2. Element 2 byl protažen otvorem 3 v trubkovnici L Na konci elementu 2 je homí límec 4, který má větší průměr, než otvor 3, takže element 2 nepropadne otvorem 3. Pod límcem 4 je těsnící manžeta 5, která uchycení elementu 2 utěsňuje. Filtrační element 2 je tvořen podpěrným košem z drátů, na kterém je nasazena filtrační hadice. Koš je pevně spojen s horním límcem 4, který je tvořen kovovým kruhem. Těsnící manžeta 5 je tvořena skládaným pružným plechem zašitým v krycí textilii. Pružný plech je skládaný tak, aby měl v řezu tvar písmene „U“ ležícího na boku. Do tohoto tvaru zapadá hrana otvoru 3 trubkovnice I. Keramický filtrační prvek 10 je zasunut do filtračního elementu 2, přičemž se opírá opěrnou hranou o homí límec 4. Aby keramický filtrační prvek 10 nevibroval, je rozebíratelně upevněn k límci 4 pomocí ocelové spony 1L

Na obr. 3 je vyobrazen detailní pohled na částečný řez axonometrickým vyobrazením elementu 2 v otvoru 3 trubkovnice 1. Je patrné, jak hrana otvoru 3 zapadá do těsnící manžety 5, dále je dobře patrná náběhová hrana 8 těsnící manžety 5, která usnadňuje zapadnutí hrany otvoru 3 do těsnící manžety 5. Na obr. 3 je rovněž dobře viditelná Venturiho trubice 9 zasunutá do keramického filtračního prvku 10, která napomáhá především ke zlepšení vlastností pneumatického oklepávání filtračních elementů 2. Homí límec 4 přesahuje přes část těsnící manžety 5 vystupující nad trubkovnici I. Přesah je ohnutý směrem k trubkovnici 1 a tvoří lem 6. Lem 6 se dotýká v množině opěrných bodů podél celého obvodu horního límce 4, tvořících kontaktní plochu pro přenos sil ze zatížení elementu 2 na trubkovnici I. Homí část těsnící manžety 5 je ukryta pod lemem 6. V lemu 6 je patrný otvor 7, který slouží k zachycení páčidla či jiného nástroje pro rychle a jednoduché vytahování elementů 2 z trubkovnice I.

Na obr. 4 je detailní řez polovinou sestavy. Na tomto vyobrazení je velmi dobře viditelná náběhová hrana 8 a dále hlavní výhoda technického řešení, tedy opírající se lem 6 o trubkovnici 1, aniž by docházelo k namáhání těsnící manžety 5 vlivem tíhové síly. Dále je vyobrazeno keramické těsnění 12, které chrání před únikem nefiltrované vzdušiny.

Na obr. 5 je vyobrazen detail uchycení keramického prvku 10 pomocí rozebíratelné spony 1T· Konec spony lije zasunutý v otvoru 7 a druhý konec se opírá o homí plochu keramického prvku 10 překrytou Venturiho trubicí 9. Tím jsou keramický prvek 10 a Venturiho trubice 9 fixovány na místě.

Průmyslová využitelnost

Sestava trubkovnice a filtračního elementu opatřeného keramickým filtračním prvkem podle technického řešení nalezne uplatnění v průmyslu produkujícím znečištěné plyny pevnými částicemi a jedovatými látkami, zejména ve spalovnách a v uhelných elektrárnách.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (5)

1. Sestava trubkovnice (1) s filtračním elementem (

2) opatřená keramickým filtračním prvkem (10) včetně uchycení je tvořená alespoň jedním otvorem (3) trubkovnice (1) a alespoň jedním filtračním elementem (2), který je tvořen podélným dutým tělesem majícím v příčném řezu tvar pasující do otvoru (3) trubkovnice (1) a který je dále opatřen horním límcem (4) pro uchycení v otvoru (3) trubkovnice (1), dále je filtrační element (2) opatřen těsnící manžetou (5) pro těsné spojení filtračního elementu (2) s trubkovnicí (1) uspořádanou pod horním límcem (4), a současně je uvnitř filtračního elementu (2) uspořádán keramický filtrační prvek (10), který je opatřený na svém konci uspořádaném nad trubkovnicí (1) dosedací hranou, dosedající na homí límec (4), vyznačující se tím, že homí límec (4) je opatřen přesahem vedeným nad těsnící manžetou (5), že přesah je ohnutý směrem k trubkovnici (1) a tvoří lem (6), že současně je mezi trubkovnicí (1) a lemem (6) vytvořen alespoň jeden opěrný bod, a že je zároveň alespoň

-4CZ 29973 Ul část těsnící manžety (5) uspořádána v oblasti vymezené lemem (6) horního límce (4), přičemž keramický filtrační prvek (10) je upevněn k hornímu límci (4) pomocí alespoň jedné rozebíratelné spony (11), jejíž jeden konec je uchycen k lemu (6) a jejíž druhý konec je uchycen ke keramickému filtračnímu prvku (10).

5 2. Sestava podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi lemem (6) a trubkovnicí (1) jsou vytvořeny alespoň tři opřené body uspořádané v pravidelných vzájemných rozestupech.

3. Sestava podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že lem (6) horního límce (4) je opatřen alespoň jedním otvorem (7) nebo drážkou.

4. Sestava podle alespoň některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že těsnící ío manžeta (5) je opatřena náběhovou hranou (8).

5. Sestava podle alespoň některého z nároků laž4, vyznačující se tím, že je v keramickém filtračním prvku (10) uspořádána Venturiho trubice (9).