一种多级过滤器及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种多级过滤器及其设计方法，包括主流道、设于主流道上下游的多个旋转多通阀、多个单通阀、流量控制模块，所述主流道、旋转多通阀、单通阀、流量控制模块紧密贴合且相互连通，所述旋转多通阀包括转子、定子、驱动部。本发明专利技术中，通过在旋转多通阀内的定子和转子上开设有通孔，并使其形成不同的切换通道，使得单个旋转多通阀可以相当于多个单通阀门，极大地减小了阀门的布置，将主流道、旋转多通阀、单通阀、流量控制模块紧密贴合且相互连通，减少了原先设置的连接管路的占用空间，同时多个旋转多通阀和单通阀的设置可根据阀组间阀位逻辑实现不同切换通道的组合，减小了气体模组的安装尺寸，节省了安装空间。节省了安装空间。节省了安装空间。

【技术实现步骤摘要】
一种多级过滤器及其设计方法


[0001]本专利技术涉及尾气处理设备
，更具体涉及一种多级过滤器及其设计方法。

技术介绍

[0002]气体处理系统可对腔体内的气体实现过滤、排气、抽除及气体流量测量控制、排气压力测量控制，以及气体成分检测等功能。
[0003]气体处理过程中涉及到的过滤器有金属烧结过滤器、聚四氟乙烯烧结过滤器、气动阀、差压计、单向阀等，过滤器两端安装压力变送器，测量过滤器前端进气和过滤器后端出气之间的压差，以此判定管路通气能力和过滤器工况。当压差达到设定值或压差过大时，说明过滤器发生堵塞，判定为过滤功能“失效”。高密封性过滤器必须在有限空间内同时满足高过滤效率与低阻力损失。
[0004]在大型气体过滤处置系统中，既要保证气体流通的速度又要保证过滤的质量，这就对过滤器的压降性能提出了很高的要求；过滤器使用在危险气体的场合较多，如天然气管路系统，在这种系统中工作要求过滤器机械强度高、低压降保证气体流量的连续性、强耐腐蚀性、集尘能力强、过滤褶皱面积大的要求，这就必然要对过滤器开展优化设计与实验验证。当前的过滤器有集中在基于有限元仿真的过滤器结构设计，确定过滤器尺寸满足使用安全要求。如采用粗、细两级的过滤器进行电力系统除尘的技术，分析不同质量流量下粗粒和细粒的压降、收集效率和粉尘粒径分布，表明过滤效率较好，主要应用于粒径在1mm以上颗粒的过滤，收集效率为99.75％。还有的应用插值法和缩小比例的方法，对过滤器的压力损失系数进行模拟分析，以用于指导过滤器设计。还有的分析含有两种多孔介质的过滤装置的气动行为，得到空气流经过滤器中多孔介质时的流动特性、压力分布和速度分布等方面的变化，表明在一定范围内，多孔介质对气体流动起到了很好的过滤作用，但是当流量较大或环境条件恶劣时，多孔介质也会导致压降增加、过滤效率降低等问题。通过对工业上低压金属纤维过滤器在一系列压力和不同流量下的性能进行测试，表明最大渗透速率随压力和流量的降低而降低，低压过滤器性能的准确预测关键取决于过滤器填料密度的有效分布。
[0005]现有专利公告号为CN 218653368 U的专利文献公开了一种过滤装置，包括多级过滤器，所述多级过滤器包括若干个依次连接的单级过滤器，上一级单级过滤器的过滤精度小于下一级单级过滤器的过滤精度；单级过滤器包括腔体和滤芯，所述滤芯设置在所述腔体的内部，所述滤芯由外向内设置有至少三层滤膜。
[0006]对于um级以下粒径颗粒进行过滤的过滤器，则需要采用多级的方式，但现有的过滤器过滤效率不高，同时由于过滤气体压力较大，容易导致滤芯受损，影响过滤效果，难以实现高压气体管路中um级颗粒的有效过滤。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题在于，如何实现提高过滤器滤芯的安装强度。
[0008]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种多级过滤器，包括多个依次相连的次级过滤器，所述次级过滤器包括壳体、滤芯，所述壳体内壁沿其轴线方向设有环形的支撑板，所述支撑板中心处开设有安装凹槽，所述滤芯伸入安装凹槽的一端为锯齿状并与安装凹槽粘接固定，所述滤芯还通过压环与安装凹槽连接紧固。
[0009]通过将滤芯伸入安装凹槽的一端为锯齿状并与安装凹槽粘接固定，提高了滤芯的固定效果，同时在支撑板外侧固定压环可对滤芯进一步固定，进一步提高了滤芯的固定效果，实现高压气体管路中um级颗粒的有效过滤，保证了过滤效果。
[0010]作为优选的技术方案，所述支撑板两端均固定连接有压环，并围合形成一个与滤芯相适配的安装腔。
[0011]作为优选的技术方案，所述安装凹槽与滤芯相连的一端设有与滤芯连接端相适配的安装凸起。
[0012]作为优选的技术方案，所述次级过滤器包括依次相连的第一次级过滤器、第二次级过滤器、多个第三次级过滤器，所述滤芯包括第一滤芯、第二滤芯、第三滤芯，且其分别固定设于第一次级过滤器、第二次级过滤器、第三次级过滤器内，所述第一滤芯过滤效率低于第二滤芯，所述第二滤芯过滤效率低于第三滤芯。
[0013]作为优选的技术方案，所述第一滤芯为粗海绵，所述第二滤芯为细海绵，所述第三滤芯为玻璃纤维滤纸。
[0014]作为优选的技术方案，所述安装凸起与滤芯的连接端之间填充固状胶水。
[0015]作为优选的技术方案，所述压环为钢丝网压片。
[0016]一种多级过滤器的设计方法，包括如下步骤：S1：获取多级过滤器的结构参数，得到各个结构参数与过滤器过滤效率和压降之间的关联关系，确定结构参数；
[0017]其中S1包括以下步骤：
[0018]S11：根据过滤器承压能力P和过滤器内部管路直径D设计要求，确定管道计算壁厚，其中管道计算壁厚的计算公式为：
[0019][0020]式中，S
C
为过滤器计算壁厚；P为设计压力；D为过滤器内径；[δ]t
为设计温度下的许用应力；φ为焊接系数；C为腐蚀裕量，带入公式得到，得到过滤器计算壁厚。根据安全系数得到过滤器实际壁厚S
n
的值，那么过滤器外径为D+Sn；
[0021]S12：根据管道壁厚和其他相应参数，进行三维建模和动力学分析，校核过滤器设计的强度；过滤器使用的钢材的许用应力为[δ]t
，通过动力学分析得到在外筒体承受目标内压条件下的最大应力的数值，判断其与材料屈服强度的大小；
[0022]S13：根据过滤器管道面积确定过滤器滤芯面积；基于过滤器筒体通径并减去滤芯粘接固定的面积，确定滤芯外径，根据空气流阻、过滤器结构尺寸、滤纸折叠厚度确定折叠深度及折叠层数；
[0023]过滤器的有效面积A
DN
计算如公式为：
[0024]A
DN
＝π
×
a
×
b
[0025]式中椭圆长径为a，椭圆短径为b；
[0026]S14：选择过滤器滤芯材料；
[0027]S15：计算过滤器滤芯性能；过滤器气体处理量的计算公式为：
[0028]Q＝A
DN
V
[0029]式中：Q为气体处理量；V为气体进出管道的流速，根据技术设计指标要求的流量q，计算V的数值从而得到过滤器的处理量Q；
[0030]出口压力与入口压力的压差即为压降，计算公式如下：
[0031][0032]式中：h为压降，ξ为局部阻力系数，V为进出管道的流速；并根据计算出的h与要求值进行比较。
[0033]S16：确定过滤器夹层厚度与级数；
[0034]按照技术指标要求，过滤器总长保持不变，改变级数和空气夹层厚度，采用动力学仿真分析压降随着空气夹层厚度的变化关系，综合考虑压降和过滤效率，根据空气夹层厚度选取过滤器级数值；
[0035]其中S2包括以下步骤：
[0036]S2：根据获取的多层过滤器结构参数进行加工和装配，过滤器每一级之间焊接连接，保证密封效果；其中S2包括以下步骤：
[0037]S21：加工过滤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多级过滤器，其特征在于，包括多个依次相连的次级过滤器，所述次级过滤器包括壳体、滤芯，所述壳体内壁沿其轴线方向设有环形的支撑板，所述支撑板中心处开设有安装凹槽，所述滤芯伸入安装凹槽的一端为锯齿状并与安装凹槽粘接固定，所述滤芯还通过压环与安装凹槽连接紧固。2.根据权利要求1所述的一种多级过滤器，其特征在于，所述支撑板两端均固定连接有压环，并围合形成一个与滤芯相适配的安装腔。3.根据权利要求2所述的一种多级过滤器，其特征在于，所述安装凹槽与滤芯相连的一端设有与滤芯连接端相适配的安装凸起。4.根据权利要求3所述的一种多级过滤器，其特征在于，所述次级过滤器包括依次相连的第一次级过滤器、第二次级过滤器、多个第三次级过滤器，所述滤芯包括第一滤芯、第二滤芯、第三滤芯，且其分别固定设于第一次级过滤器、第二次级过滤器、第三次级过滤器内，所述第一滤芯过滤效率低于第二滤芯，所述第二滤芯过滤效率低于第三滤芯。5.根据权利要求4所述的一种多级过滤器，其特征在于，所述第一滤芯为粗海绵，所述第二滤芯为细海绵，所述第三滤芯为玻璃纤维滤纸。6.根据权利要求3所述的一种多级过滤器，其特征在于，所述安装凸起与滤芯的连接端之间填充固状胶水。7.根据权利要求1所述的一种多级过滤器，其特征在于，所述压环为钢丝网压片。8.一种如权利要求任意一项所述的多级过滤器的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：获取多级过滤器的结构参数，得到各个结构参数与过滤器过滤效率和压降之间的关联关系，确定结构参数；其中S1包括以下步骤：S11：根据过滤器承压能力P和过滤器内部管路直径D设计要求，确定管道计算壁厚，其中管道计算壁厚的计算公式为：式中，S
C
为过滤器计算壁厚；P为设计压力；D为过滤器内径；[δ]
t
为设计温度下的许用应力；φ为焊接系数；C为腐蚀裕量，带入公式得到，得到过滤器计算壁厚。根据安全系数得到过滤器实际壁厚S
n
的值，那么过滤器外径为D+Sn；S12：根据管道壁厚和其他相应参数，进行三维建模和动力学分析，校核过滤器设计的强度；过滤器使用的钢材的许用应力为[δ]
t
，通过动力学分析得到在外筒体承受目标内压条件下的最大应力的数值，判断其与材料屈服强度的大小；S13：根据过滤器管道面积确定过滤器滤芯面积；基于过滤器筒体通径并减去滤芯粘接固定的面积，确定滤芯外径，根据空气流阻、过滤器结构尺寸、滤纸折叠厚度确定折叠深度及折叠层数；过滤器的有效面积A
DN
计算如公式为：A
DN
＝π
×
a
×
b式中椭圆长径为a，椭圆短径为b；S14：选择过滤器滤芯材料；
S15：计算过滤器滤芯性能；过滤器气体处理量的计算公式为：Q＝A
DN
V式中：Q为气体处理量；V为气体进出管道的流速，根据技术设计指标要求的流量q，计算V的数值从而得到过滤器的处理量Q；出口压力与入口压力的压差即为压降，计算公式如下：式中：h为压降，ξ为局部阻力系数，V为进出管道的流速；并根据计算出的h与要求值进行比较；S16：确定过滤器夹层厚度与级数；按照技术指标要求，过滤器总长保持不变，改变级数和空气夹层厚度，采用动力学仿真分析压降随着空气夹层厚度的变化关系，综合考虑压降和过滤效率，根据空气夹层厚度选取过滤器级数值；其中S2包括以下步骤：S2：根据获取的多层过滤器结构参数进行加工和装配，过滤器每一级之间焊接连接，保证密封效果；其中S2包括以下步骤：S...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：