EA003891B1 - Фильтр для горючих пылевидных материалов - Google Patents

Abstract

В изобретении описан приемный бункер и/или фильтр для горючих пылевидных материалов, имеющий образующую емкость практически цилиндрическую стенку, свод, подвод для подачи пылевидного материала и выпуск для отвода пылевидного материала, а также устройство для сброса давления, открывающееся при повышении давления в емкости до некоторого заданного уровня, прежде всего, взрывной предохранительный клапан, и установленные в емкости фильтрующие элементы, при этом задача изобретения состояла в том, чтобы усовершенствовать подобный приемный бункер, соответственно фильтр, таким образом, чтобы он при предельно простой конструкции был способен выдерживать возникающие при его работе механические нагрузки и вместе с этим надежно обеспечивал при необходимости сброс давления. Эта задача решается благодаря тому, что, по меньшей мере, одно устройство (17) для сброса давления расположено в своде (4) емкости, прежде всего, в центральной его части, при этом внутреннее пространство емкости под указанным, по меньшей мере, одним устройством (17) для сброса давления ограничено трубчатым, расположенным в емкости (2) практически вертикально элементом (3), в который входит и в котором оканчивается трубчатый подвод (9) для подачи пылевидного материала.

Description

Настоящее изобретение относится к фильтру для горючих пылевидных материалов указанного в ограничительной части п.1 формулы изобретения типа.

Устройства для сброса давления в виде взрывных предохранительных клапанов или предохранительных мембран находят широкое применение во всех тех областях, которые связаны с хранением (силосы, бункеры и иные хранилища) или транспортировкой (фильтровальные установки) горючих пылевидных материалов. Функция этих устройств заключается в том, что они при взрыве должны обеспечивать сброс давления из емкости, соответственно из корпуса, и тем самым предотвращать их повреждение.

В подобных фильтровальных установках горючие пылевидные материалы всасываются или нагнетаются в фильтровальную емкость за счет разрежения, соответственно за счет повышенного давления, при этом воздух, перемещающий пылевидные материалы (например, угольную пыль), проходит сквозь фильтрующие элементы, тогда как пылевидный материал задерживается фильтрующими элементами, образуя на них осадок, который периодически удаляют с фильтрующих элементов с помощью продувочных устройств или иных предназначенных для этой цели устройств и подают в бункер или силос.

В крупных фильтровальных установках, оснащенных системой взрывозащиты, фильтры обычно состоят из фильтровальной емкости, соответственно корпуса прямоугольной в сечении формы, которые в верхней части, а также с боков рядом с фильтрующими элементами оборудованы взрывными предохранительными клапанами. Эти известные фильтры имеют исключительно сложную конструкцию, поскольку, во-первых, корпуса прямоугольной в сечении формы из-за их невысокой способности выдерживать ударную или взрывную волну приходится изготавливать со стенками соответствующей толщины, а во-вторых, в таких фильтрах требуется предусматривать большое число взрывных предохранительных клапанов.

Помимо этого, известны также фильтры, состоящие из емкости круглой в сечении формы, устанавливаемой непосредственно на бункер (бункер с фильтром-насадкой). Однако в подобных конструкциях устройствами для сброса давления оборудованы не сами эти емкости, а расположенные под ними бункеры. Вместе с тем и сами такие емкости также могут быть рассчитаны на восприятие максимального давления и не иметь устройств для сброса давления.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача усовершенствовать бункер, соответственно фильтр, таким образом, чтобы он при предельно простой конструкции был бы способен выдер живать возникающие при его работе механические нагрузки и вместе с этим надежно обеспечивал бы при необходимости сброс давления.

В отношении фильтра указанного в начале описания типа эта задача решается согласно изобретению благодаря тому, что, по меньшей мере, одно устройство для сброса давления расположено в своде емкости, прежде всего, в центральной его части, при этом внутреннее пространство емкости под указанным, по меньшей мере, одним устройством для сброса давления ограничено трубчатым, расположенным в емкости практически вертикально элементом, в который входит и в котором оканчивается трубчатый подвод для подачи пылевидного материала.

Преимущество предлагаемого в изобретении бункера, соответственно имеющего подобное исполнение фильтра, состоит в возможности значительно упростить его конструкцию и тем самым снизить производственные издержки, поскольку стенки его емкости, прежде всего, благодаря наличию у нее круглого поперечного сечения и обусловленных этим оптимальных прочностных свойств можно выполнять относительно небольшой толщины.

Помимо этого, фильтр оснащен достаточно простым по конструкции, но вместе с тем исключительно эффективным устройством для сброса давления, что, в целом, также позволяет упростить конструкцию фильтра, поскольку в отличие от известных фильтров сравнимой производительности, корпус или емкость которых имеет прямоугольную в сечении форму, по меньшей мере, одно устройство для сброса давления достаточно установить только на своде емкости или вблизи него, а необходимость в размещении дополнительных устройств для сброса давления на боковых стенках емкости отпадает. Подобная возможность появляется за счет использования особой, более подробно рассмотренной ниже схемы подачи пылевидного материала, при которой пылевидный материал при возможных импульсах давления целенаправленно вытесняется непосредственно в сторону, по меньшей мере, одного устройства для сброса давления и уже не может попасть в зону расположения фильтрующих элементов, благодаря чему обеспечивается надежное отделение затронутой ударной или взрывной волной части емкости от остальной ее части.

Для оптимального использования внутреннего пространства емкости фильтрующие элементы предпочтительно располагать в промежутке между трубчатым элементом и наружной стенкой этой емкости.

Помимо этого, емкость ниже указанного промежутка, в котором расположены фильтрующие элементы, предпочтительно выполнять воронкообразной формы. В этом случае существенно упрощается отвод из фильтра осевшего на фильтрующих элементах пылевидного материа ла и его подача, например, в последующий бункер или силос.

При такой форме нижней части емкости предпочтительно, чтобы трубчатый подвод для подачи пылевидного материала наклонно к вертикали входил в емкость в этой ее воронкообразной части и вертикально входил в трубчатый элемент соосно ему.

Свод емкости с целью в максимально возможной степени снизить расход материала на его изготовление и уменьшить его вес и вместе с тем придать ему достаточно высокую прочность, при которой он способен выдерживать воздействие ударной или взрывной волны, наиболее предпочтительно выполнять в виде многослойной конструкции. Для этого согласно особо предпочтительному варианту свод емкости имеет верхний и нижний слои, которые соединены с сужающимися кверху воронкообразными элементами свода, при этом указанные верхний и нижний слои свода имеют в зоне расположения этих воронкообразных элементов сквозные отверстия, по периметру которых такие слои свода соединены по окружности с этими воронкообразными элементами свода.

Подобное конструктивное исполнение емкости обладает особыми преимуществами. Благодаря многослойной конструкции воздействию сжимающей нагрузки подвергается только нижний слой свода, тогда как верхний его слой работает на растяжение, что, в целом, не имеет существенного значения. Указанный нижний слой, который по той причине, что он работает на сжатие, соответственно необходимо выполнять достаточно большой толщины, имеет лишь небольшую площадь, поскольку сквозь него проходит большое число воронкообразных элементов свода, т. е. собственно этот нижний слой свода образован только участком, остающимся в промежутках между нижними концами открытых со стороны внутреннего пространства емкости воронкообразных элементов свода, и выполнен из имеющих достаточную толщину листовых или иных аналогичных деталей относительно небольших размеров. Верхний же слой свода, поскольку он работает исключительно на растяжение, можно выполнить из листовых деталей существенно меньшей толщины.

Предпочтительно далее, чтобы воронкообразные элементы свода выступали над верхним его слоем.

Согласно другому, отличному от рассмотренного выше, варианту выполнения предлагаемого в изобретении бункера, соответственно фильтра, по центру свода предусмотрен сужающийся наружу и кверху, имеющий форму усеченного конуса и выступающий над верхним слоем свода элемент, который окружен концентричными и наклонно расположенными металлическими полосами таким образом, что свод, если смотреть в продольном разрезе, имеет мно гослойную конструкцию, образованную конструкцией в виде фермы с треугольной решеткой.

Подобные отдельные наклонно расположенные металлические полосы, образующие многослойную конструкцию и заменяющие в ней воронкообразные элементы, обеспечивают оптимальное восприятие усилий при возможном взрыве внутри емкости. Так, в частности, направленные наружу усилия, воздействующие на наклонно расположенные металлические полосы, взаимно компенсируются благодаря замкнутой по периметру кольцевой форме этих полос, а другие замкнутые по периметру кольцевые металлические полосы, которые наклонены в другую сторону относительно вышеуказанных металлических полос, аналогичным образом способны оптимально воспринимать и передавать, а также компенсировать действующие на них усилия.

В соответствии со следующими вариантами осуществления изобретения свод имеет по краю вертикальную прямую наружную стенку и/или на этой наружной стенке закреплена кольцевая металлическая полоса, увеличивающая радиально наружу размеры верхнего слоя свода и образующая, если смотреть в разрезе, сторону прямоугольного треугольника.

Последний из вышеуказанных вариантов позволяет увеличить радиальные размеры многослойной конструкции и тем самым практически сделать ее выступающей за край бункера, соответственно фильтра, что целесообразно, прежде всего, в том случае, когда указанные устройства (бункер или фильтр) имеют сравнительно небольшой диаметр, но при этом по их периметру необходимо предусмотреть мостки для обслуживающего персонала или рабочие площадки, которые в этом случае можно создать увеличением радиальных размеров соответствующей части свода.

На расположенном по центру усеченном конусе, окруженном металлическими полосами, можно установить, например, упомянутый выше взрывной предохранительный клапан, однако, при другом конструктивном исполнении, например при ином конструктивном исполнении бункера, на нем можно установить также фильтровальный патрон. В последнем случае может оказаться целесообразным расположить взрывной предохранительный клапан на своде эксцентрично, что предусмотрено согласно еще одному варианту осуществления изобретения.

Другие отличительные особенности и преимущества изобретения более подробно рассмотрены ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано на фиг. 1 - вид сбоку предлагаемого в изобретении фильтра, на фиг. 2 - вид сверху фильтра, на фиг. 3 - сечение фильтра плоскостью, проходящей на уровне фильтрующих элементов, на фиг. 4 - увеличенное изображение фрагмента системы крепления дырчатого днища, на фиг. 5 - пространственное изображение свода бункера, соответственно фильтра, в виде так называемой прозрачной модели, на фиг. 6 - пространственное изображение сверху свода бункера, соответственно фильтра, на фиг. 7 - пространственное изображение снизу свода бункера, соответственно фильтра, на фиг. 8 - другой вариант выполнения изображенного в виде сбоку свода фильтра и на фиг. 9 - пространственное изображение сверху показанного на фиг. 8 свода фильтра.

Предлагаемый в изобретении фильтр для горючих пылевидных материалов, в целом, обозначен на чертежах позицией 1. Такой фильтр 1 имеет, во-первых, корпус или емкость 2 круглой в поперечном сечении формы. Диаметр такой емкости 2 может составлять, например, от 5 до 10 м.

По центру цилиндрической емкости 2 в ней расположен проходящий в вертикальном направлении трубчатый элемент 3, который с верхней стороны закреплен на обозначенном в целом позицией 4 своде, закрывающем емкость. На (дырчатом) (кольцевом) днище 5 в промежутке между трубчатым элементом 3 и наружной стенкой емкости закреплено несколько имеющих подвесное исполнение трубчатых фильтрующих элементов 6, которые как таковые известны.

Расположенная под фильтрующими элементами 6 часть емкости 2 имеет воронкообразно сужающуюся книзу форму и обозначена позицией 2а. Нижний конец этой воронкообразной части 2а образует выпуск 7 для отвода пылевидного материала, конструкция которого (выпуска) подробно не рассматривается и от которого пылевидный материал можно подавать, например, в силос, бункер и т.п.

Для подачи пылевидного материала в фильтр 1, предпочтительно с помощью воздуха (всасывание за счет разрежения), предусмотрен трубчатый подвод, входящий в расположенный в емкости 2 трубчатый элемент 3 соосно ему и оканчивающийся в нем. Этот трубчатый подвод для подачи пылевидного материала имеет первый участок 8, который наклонно к вертикали входит в емкость 2 в ее воронкообразной части 2а, проходя через ее стенку, и затем переходит в вертикальный участок 9, который входит в трубчатый элемент 3 соосно ему.

Благодаря описанной выше конструкции пылевидный материал, подаваемый под действием разрежения по подводу 8, 9, сначала попадает в указанных стрелками 10 направлениях из выходного конца участка 9 в трубчатый элемент 3, где направление его движения изменяется в направлении стрелок 10, поскольку трубчатый элемент 3 имеет сплошные боковые стенки и закрыт сверху. Далее, поток пылевидного мате риала, изменяя направление своего движения по стрелкам 11, поступает к фильтрующим элементам 6, где этот пылевидный материал скапливается с их внешних сторон в виде осадка на фильтре, тогда как воздух, перемещающий пылевидный материал, проходит сквозь фильтрующие элементы 6 и обычным образом отводится из них.

Для удаления с фильтрующих элементов 6 образовавшего на них осадок продукта, т.е. пылевидного материала, с внешней стороны емкости 2 предусмотрено, как и в известных конструкциях, несколько распределенных по ее окружности подводов 12 для подачи сжатого воздуха, которые позволяют удалять с фильтрующих элементов 6 образовавшийся на них осадок, который затем попадает в воронкообразную часть 2а емкости, откуда его можно отводить в качестве конечного продукта через выпуск 7. С внешней стороны на емкости 2 на уровне расположения указанных подводов 12 для подачи сжатого воздуха может быть предусмотрена также круговая рабочая площадка 13 для обслуживающего персонала.

Существенное значение в предлагаемом в изобретении фильтре 1 имеет, кроме того, конструкция закрывающего емкость свода 4, который наиболее предпочтительно выполнять в виде многослойной конструкции. В этом случае свод 4 имеет верхний 14 и нижний 15 слои, которые соединены между собой сужающимися кверху воронкообразными элементами 16 свода. При этом закрытые сверху (позиция 16а) элементы 16 свода образуют часть его стенки, т.е. верхний и нижний слои 14, 15 свода имеют сквозные отверстия (вырезы), по периметру которых эти слои 14, 15 соединены по окружности с воронкообразными элементами 16 свода.

В нижней части воронкообразные элементы 16 свода, поскольку они сужаются кверху, имеют с точки зрения занимаемой ими площади сравнительно большие размеры, т.е. сквозные отверстия 15а в нижнем слое 15 свода занимают большую часть площади этого нижнего слоя 15, на долю которого поэтому приходится лишь небольшая остальная площадь между воронкообразными элементами 16 свода. Поскольку нижний слой 15 свода воспринимает, в основном, сжимающую нагрузку и поэтому образующая его стенка должна иметь большую толщину, рассмотренная выше конструкция является наиболее предпочтительной, т.к. этот нижний слой 15 свода имеет лишь небольшую площадь, т. е. соответственно для восприятия такой нагрузки достаточной толщины необходимо выполнить лишь небольшой по площади участок между нижними концами элементов 16 свода, что можно обеспечить простым путем за счет использования, например, небольших кусков листового металла соответствующей формы, которые можно сваркой соединить с нижними краями элементов 16 свода.

Хотя площадь верхнего слоя 14 свода, приходящаяся на участок между сквозными отверстиями под элементы свода, и превышает площадь аналогичного участка нижнего слоя 15 свода, тем не менее, этот верхний слой, поскольку он должен, в основном, воспринимать только растягивающую нагрузку, можно выполнить из листового металла меньшей толщины. Тем самым фильтр 1 имеет оптимальный с точки зрения конструктивного исполнения свод, который благодаря многослойной конструкции с дополнительными воронкообразными элементами 16 при исключительно высоких прочностных свойствах имеет лишь сравнительно небольшую массу и изготовление которого связано с относительно небольшим расходом материала. С верхней стороны свод емкости окружен предохранительным заграждением 18.

Еще одно существенное преимущество подобного конструктивного исполнения свода емкости 2 равным образом состоит в возможности размещения в центре емкости 2 над трубчатым элементом 3 одного, предпочтительно двух или более, устройств для сброса давления в виде взрывных предохранительных клапанов, которые обозначены позицией 17 и встроены (интегрированы) в многослойную конструкцию свода 4 емкости. Эти взрывные предохранительные клапаны 17 необходимо предусмотреть только в зоне трубчатого элемента 3, что обусловлено конструктивными особенностями подвода 8, 9 для подачи пылевидного материала и трубчатого элемента 3. Так, в частности, при возникновении в потоке пылевидного материала импульса давления и/или вспышки пламени обусловленная этим ударная, соответственно взрывная волна, выходящая из участка 9 подвода для подачи пылевидного материала, будет благодаря рассмотренному выше конструктивному исполнению распространяться по трубчатому элементу 3 только в направлении стрелки 19 в его верхнюю часть и затем, не захватывая другие зоны емкости 2, достигнет непосредственно расположенных над этим трубчатым элементом взрывных предохранительных клапанов 17, которые под действием создаваемой такой волной нагрузки соответственно откроются, обеспечив тем самым сброс давления из емкости 2.

На фиг. 4 в увеличенном масштабе схематично изображена система крепления дырчатого кольцевого днища 5, к которому подвешены не показанные на чертеже фильтрующие элементы. Это днище 5 внешним краем опирается на выступающее внутрь емкости от ее наружной стенки кольцевое ребро 20, которое одновременно выполняет функцию элемента жесткости, повышающего жесткость емкости 2, а внутренним краем опирается на кольцевое ребро 21, выступающее наружу от трубчатого элемента 3. Над этими ребрами 20, 21 с внутренней стороны наружной стенки емкости, а также с внешней стороны трубчатого элемента 3 на некотором расстоянии друг от друга расположены крепежные уголки 22, 23 соответственно. Днище 5, когда оно установлено на ребра 20, 21, можно неподвижно зафиксировать, забив деревянные клинья 24 в промежуток между ним и крепежными уголками 22, 23. Помимо этого, днище 5 дополнительно подвешено на гибких тросах 25, которые одним концом прикреплены к его средней части и которые позволяют предотвратить его провисание, соответственно прогиб. Другим концом эти тросы 25 прикреплены к трубчатому элементу 3. Подобная система крепления днища 5 при возникновении в емкости 2 распространяющейся снизу вверх ударной волны (волны давления) обеспечивает возможность простого его разблокирования, благодаря чему это днище может приподниматься под действием такой ударной волны, предотвращая более серьезные повреждения.

Соответствующие особенности конструкции рассмотренного в приведенном выше описании свода емкости более подробно представлены на фиг. 5-7, при этом на фиг. 5 приведен так называемый прозрачный вид свода, который, в основном, соответствует показанному на фиг. 2 своду, но с расположенной по его центру выступающей вверх и имеющей форму усеченного конуса насадкой 26, которая установлена на соответствующий монтажный выступ 27 (фиг. 6).

На фиг. 8 и 9 показан другой, несколько отличающийся от рассмотренного выше вариант выполнения свода емкости, который на этих чертежах, в целом, обозначен позицией 4а. Основное отличие выполненного по этому варианту свода от показанного на фиг. 2 и 5-7 варианта состоит в том, что в этом случае многослойная конструкция свода 4а емкости 2 образована наклонными кольцевыми листовыми деталями 28 и 29, расположенными концентрично вокруг обозначенного позицией 26а центрального усеченного конуса, а также дополнительной кольцевой металлической полосой 30, наличие которой не обязательно и которая увеличивает радиально наружные размеры свода 4а, каковые элементы конструкции (28, 29 и 30) необязательно могут быть оснащены также элементами жесткости, при этом верхний наружный край свода 4а образован кольцевой вертикальной листовой деталью 31.

Как показано далее на чертежах, на расположенном по центру усеченном конусе 26а может быть установлен обозначенный на чертежах, в целом, позицией 32 фильтр, соответственно фильтровальный патрон или же один или несколько взрывных предохранительных клапанов, при этом в представленном на фиг. 8 варианте обозначенный позицией 17а подобный взрывной предохранительный клапан установлен на трубе 33 и расположен эксцентрично на своде 4а.

Кольцевые листовые детали 28, 29 и 30, если смотреть в продольном разрезе свода, образуют вокруг расположенного по центру усеченного конуса 26а своего рода фахверковую конструкцию, соответственно конструкцию в виде фермы, но без нижнего пояса (нижней стяжки), соответственно без нижнего слоя 15, и поэтому прикладываемые, например, к листовым деталям 29 усилия, обусловленные, например, взрывом внутри бункера 2, взаимно компенсируются благодаря кольцевой форме листовых деталей или их кольцевой компоновке. Если необходимо обеспечить доступ обслуживающему персоналу на свод, а его площадь слишком мала для этой цели, то размеры свода можно увеличить радиально наружу также за счет кольцевой листовой детали 30, которая в этом случае служит опорой для части верхнего металлического листа. Эта часть верхнего металлического листа обозначена на фиг. 8 позицией 34, при этом на чертеже показано также обозначенное позицией 35 и проходящее по периметру свода предохранительное заграждение в виде поручня или решетки.

Очевидно, что настоящее изобретение не ограничено рассмотренными выше вариантами его осуществления и предполагает возможность внесения в него различных изменений и модификаций, не выходящих при этом за его объем. Так, например, в показанном на фиг. 8 и 9 варианте осуществления изобретения можно предусмотреть дополнительные кольцевые листовые детали, а также различные иные конструктивные элементы.

Claims (10)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Фильтр для горючих пылевидных материалов, имеющий образующую емкость практически цилиндрическую стенку, свод, подвод для подачи пылевидного материала и выпуск для отвода пылевидного материала, а также устройство для сброса давления, открывающееся при повышении давления в емкости до некоторого заданного уровня, прежде всего, взрывной предохранительный клапан, и установленные в емкости фильтрующие элементы, отличающийся тем, что по меньшей мере одно устройство (17) для сброса давления расположено в своде (4) емкости, прежде всего, в центральной его части, при этом внутреннее пространство емкости под указанным, по меньшей мере одним, устройством (17) для сброса давления ограничено трубчатым, расположенным в емкости (2) практически вертикально элементом (3), в который входит и в котором оканчивается трубчатый подвод (9) для подачи пылевидного материала.
2. 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что фильтрующие элементы (6) расположены в промежутке между трубчатым элементом (3) и наружной стенкой емкости.
3. 3. Фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что емкость (2) ниже указанного промежутка, в котором расположены фильтрующие элементы, выполнена воронкообразной формы (2а).
4. 4. Фильтр по п.3, отличающийся тем, что трубчатый подвод (8, 9) для подачи пылевидного материала наклонно к вертикали входит в емкость (2) в ее воронкообразной части (2а) и вертикально входит в трубчатый элемент (3) соосно ему.
5. 5. Фильтр по п.1 или по любому из последующих пунктов, отличающийся тем, что свод (4, 4') емкости имеет многослойную конструкцию, прежде всего, свод (4) емкости имеет верхний и нижний слои (14, 15), которые соединены с сужающимися кверху воронкообразными элементами (16) свода или кольцевыми наклонно расположенными листовыми деталями, при этом указанные верхний и нижний слои (14, 15) свода необязательно имеют сквозные отверстия, по периметру которых эти слои (14, 15) свода соединены по окружности с элементами (16) свода.
6. 6. Фильтр по п.5, отличающийся тем, что воронкообразные элементы (16) свода выступают над верхним слоем (14) свода.
7. 7. Фильтр по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что по центру свода предусмотрен сужающийся наружу и кверху, имеющий форму усеченного конуса и выступающий над верхним слоем свода элемент (26а), который окружен концентричными и наклонно расположенными металлическими полосами (28, 29) таким образом, что свод, если смотреть в продольном разрезе, имеет конструкцию в виде фермы с треугольной решеткой.
8. 8. Фильтр, прежде всего, по п.7, отличающийся тем, что свод имеет по краю вертикальную прямую наружную стенку (31) и/или на этой наружной стенке (31) закреплена кольцевая металлическая полоса, увеличивающая радиально наружу размеры верхнего слоя свода и образующая, если смотреть в разрезе, сторону прямоугольного треугольника.
9. 9. Фильтр по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что на расположенном по центру усеченном конусе установлен взрывной предохранительный клапан или фильтровальный патрон.
10. 10. Фильтр по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что взрывной предохранительный клапан расположен на своде эксцентрично.