三軸聯(lián)動(dòng)脈沖袋式除塵器

童 科

（浙江 臺(tái)州 318000）

脈沖袋式除塵器是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣的除塵清灰方式之一，其原理是以壓縮空氣為動(dòng)力，利用噴吹機(jī)構(gòu)瞬間噴出的壓縮空氣，通過文丘里管誘導(dǎo)數(shù)倍于噴射氣量的空氣高速進(jìn)入濾袋，使濾袋由頂部濾口至底部產(chǎn)生急劇的膨脹和沖擊振動(dòng)，產(chǎn)生很強(qiáng)的清落積灰作用。這種除塵器清灰強(qiáng)度大，可以允許采用較高的過濾風(fēng)速，能滿足大多數(shù)除塵場(chǎng)合的清灰要求。

然而，目前國內(nèi)在售的脈沖袋式除塵器均采用了傳統(tǒng)的固定噴頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如QMC脈沖袋式除塵器和氣箱脈沖袋式除塵器，這種除塵器通常由一排平板形扁式濾袋和噴吹管組成，在每個(gè)濾袋的上方都裝有一根噴吹管，管上有噴吹孔正對(duì)每條濾袋中心，各噴吹管經(jīng)由脈沖閥與氣包相連。當(dāng)脈沖閥開啟時(shí)，氣包內(nèi)的壓縮空氣瞬間由噴吹孔射出，并通過置于濾袋口處的文丘里管引射大量空氣一并進(jìn)入濾袋，完成一次清灰。當(dāng)一個(gè)濾袋清灰后，間隔一定時(shí)間后對(duì)下一個(gè)濾袋進(jìn)行清灰，依次逐個(gè)循環(huán)進(jìn)行。落入灰斗的灰塵由卸灰閥排出。這種脈沖袋式除塵器存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：一是噴吹管和濾袋必須嚴(yán)格對(duì)正，否則不能保證有足夠的引射能力，并且噴吹氣流偏斜容易使濾袋損壞，降低使用壽命，因此需要經(jīng)常對(duì)所有噴吹管進(jìn)行維護(hù)以保證其精度；二是每個(gè)濾袋都需要各自的噴吹管、文丘里管和脈沖閥，制造成本較高；三是采用的平板形扁袋由于面積較大，需要更大的噴射動(dòng)力，因此對(duì)氣包和脈沖閥以及連接管的要求都比較高；四是扁袋和置于其內(nèi)的支撐骨架的制作都較為復(fù)雜，成本較高；五是噴吹管固定于濾袋的上方，維護(hù)或更換濾袋時(shí)需先拆除噴吹管或者打開灰塵較多的中箱體取出濾袋，兩種方式操作起來都十分不便。

因此，為了解決上述技術(shù)問題，本文提出了一種新式的三軸聯(lián)動(dòng)脈沖袋式除塵器，該除塵器采用筒式濾袋，并引入了一個(gè)三軸運(yùn)動(dòng)定位裝置，通過該定位裝置驅(qū)動(dòng)一個(gè)集噴嘴、文丘里管和可伸縮氣密壓套為一體的一體化噴氣頭沿三個(gè)方向作直線運(yùn)動(dòng)，使噴頭對(duì)接下方的濾袋口，從而完成脈沖清灰過程。這種脈沖袋式除塵器有如下特點(diǎn)：使用集成了文丘里管的一體化噴氣頭，省去了一組噴吹管和脈沖閥，每個(gè)濾袋口處也不再需要設(shè)置文丘里管了，可以大大節(jié)省制造成本；所有濾袋共用一個(gè)噴氣頭，可以大大降低對(duì)噴氣頭的維護(hù)成本；采用筒式濾袋，這種濾袋的受力更加均勻，濾袋及支撐骨架的制作也更加方便，成本更低，并且由于面積較小，清灰所需動(dòng)力較小，可以降低對(duì)氣包和脈沖閥的要求和成本；濾袋和其支撐骨架采用一種可抽插式的結(jié)構(gòu)，使得濾袋的拆卸和安裝都更加方便；使用三軸運(yùn)動(dòng)定位裝置，可以使清灰過程更加的靈活，可以對(duì)任意位置的濾袋進(jìn)行隨機(jī)清灰；使用可編程程序控制器和傳感器，可以使清灰系統(tǒng)智能自動(dòng)化運(yùn)行。

圖1 三軸定位運(yùn)動(dòng)裝置

1 關(guān)鍵構(gòu)造

三軸運(yùn)動(dòng)定位裝置是該新式脈沖清灰除塵器的核心構(gòu)件（如圖1所示），由x軸、y軸和z軸三軸的組件構(gòu)成。其x軸由滑桿、螺桿、電機(jī)和滑塊組成，螺桿由電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，滑塊套在滑桿和螺桿上，滑塊與螺桿通過內(nèi)外螺紋嚙合，螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)滑塊前后移動(dòng)。y軸組件與x軸類似，由齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)履帶轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)滑塊左右移動(dòng)。其z軸由滑桿、齒輪、電機(jī)、滑塊、履帶和帶齒輪的滑桿固定板組成，齒輪由電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，履帶套在齒輪上，滑塊與履帶固定連接，齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)履帶轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)滑塊上下移動(dòng)。一體化噴氣頭安裝在z軸的滑塊上隨z軸滑塊運(yùn)動(dòng)。

上述一體化噴氣頭是一個(gè)把噴嘴、文丘里管和可伸縮氣密壓套集成到一起的組件。文丘里管的上端連接噴嘴，下端連接可伸縮氣密壓套。可伸縮氣密壓套的內(nèi)徑大于花板開孔的直徑以便對(duì)接時(shí)能完全套壓住濾袋口以保證氣密性。

圖2 整體結(jié)構(gòu)圖

為了使濾袋是一種容易安裝和拆卸的結(jié)構(gòu)，上述的筒式濾袋套在一個(gè)支撐骨架的外面，支撐骨架的頂端焊接到一個(gè)卡環(huán)上，卡環(huán)的外徑大于花板開孔的直徑，另有一個(gè)環(huán)形壓片，該環(huán)形壓片的內(nèi)徑略大于濾袋的外徑，外徑與卡環(huán)相同，環(huán)形壓片從濾袋底部套入直至濾袋口處，與卡環(huán)對(duì)齊壓緊，將濾袋開口處的翻折多余部分夾在中間，并用鉚釘或螺絲緊固。這樣的結(jié)構(gòu)可將濾袋牢牢固定在支撐骨架外，安裝時(shí)只需將濾袋及支撐骨架插入花板開孔處，環(huán)形壓片會(huì)將濾袋卡在花板上而不會(huì)滑下，同樣，拆卸時(shí)只需將濾袋及支撐骨架抽出即可。

花板上的濾袋開孔呈等間距的方陣排列。可以采用正方形或三角形陣列等排列方式，但陣列邊緣的開孔需留有一定的邊距，以使所有開孔的位置均在三軸運(yùn)動(dòng)定位裝置能夠定位到的范圍內(nèi)。

2 自動(dòng)化控制

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，采用一個(gè)可編程程序控制器來控制三軸運(yùn)動(dòng)定位裝置各軸的運(yùn)動(dòng)，從而使得清灰過程可按預(yù)先設(shè)定的條件或順序進(jìn)行。同時(shí)，與一體化噴氣頭相連的氣包脈沖閥也由程序控制器控制，可實(shí)現(xiàn)每次脈沖噴氣量的按需釋放。

為了使清灰過程更加靈活和及時(shí)，同時(shí)減少能耗，還在每個(gè)濾袋內(nèi)部設(shè)了一個(gè)傳感器。該傳感器可以感知濾袋上吸附的灰塵量，當(dāng)吸塵量達(dá)到一定程度時(shí)，傳感器立即通知程序控制器中斷原清灰程序并優(yōu)先對(duì)所在濾袋進(jìn)行清灰。

在實(shí)際使用時(shí)，可根據(jù)入口氣體的含塵濃度、灰塵特性及進(jìn)氣速率等參數(shù)，靈活設(shè)置清灰順序、時(shí)間間隔、脈沖噴氣量大小以及傳感器的觸發(fā)閾值等，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的智能自動(dòng)化運(yùn)行。

3 具體實(shí)施

如圖2所示，整個(gè)除塵器主要分為上箱體1、中箱體2和下部灰斗3三個(gè)部分。在上箱體和中箱體之間有花板14分隔，花板的作用一是將含塵氣體與凈化后的氣體分隔，二是作為濾袋安裝的支撐。濾袋12放置于中箱體，每個(gè)濾袋均套在一個(gè)支撐骨架13外面，濾袋與支撐骨架一起從花板的開孔處插入中箱體。除塵時(shí)，含塵氣體從進(jìn)氣口4進(jìn)入中箱體，經(jīng)濾袋過濾后，灰塵被吸附在濾袋的外表面上，凈化后的氣體經(jīng)花板處的濾袋口進(jìn)入上箱體，并從上箱體的出氣口5排出系統(tǒng)。清灰時(shí)，首先由程序控制器9命令三軸運(yùn)動(dòng)定位裝置11將一體化噴氣頭10水平移動(dòng)到需要進(jìn)行清灰的濾袋的正上方，然后命令三軸運(yùn)動(dòng)定位裝置將一體化噴氣頭下降，使一體化噴氣頭的可伸縮氣密壓套壓套住濾袋口完成對(duì)接，接著控制器再命令與氣包7相連的脈沖閥8釋放一定量的壓縮氣體，經(jīng)輸氣軟管到達(dá)一體化噴氣頭射出，并通過一體化噴氣頭的文丘里管引射大量空氣一并進(jìn)入濾袋，使濾袋產(chǎn)生急劇的膨脹和沖擊振動(dòng)，將灰塵抖落至下部灰斗，完成一次清灰過程。當(dāng)灰斗的灰塵積累到一定量時(shí)，開啟排灰閥6排灰。當(dāng)需要維護(hù)或更換濾袋時(shí)，可將上箱體的上蓋15打開，并命令三軸運(yùn)動(dòng)定位裝置將噴氣頭水平移動(dòng)至上箱體邊緣處，即可將濾袋和支撐骨架完全抽出，十分方便。

上述的一體化噴氣頭通過兩根固定箍條固定在三軸運(yùn)動(dòng)定位裝置的z軸的滑塊上。一體化噴氣頭通過輸氣軟管與脈沖閥相連，輸氣軟管需保證一定的長度以使噴氣頭能移動(dòng)到最遠(yuǎn)端的濾袋上方，可以采用彈簧狀軟管。文丘里管的上端連接噴嘴，下端連接可伸縮氣密壓套。可伸縮氣密壓套的內(nèi)徑大于花板開孔的直徑以便對(duì)接時(shí)能完全套壓住濾袋口以保證氣密性。由于所有的濾袋共用同一個(gè)一體化噴氣頭，省去了一組原本每個(gè)濾袋都配備的噴吹管和脈沖閥，并且由于噴氣頭里集成了文丘里管，省去了原本在每個(gè)濾袋口處都設(shè)置的文丘里管，大大節(jié)省了制造成本。同時(shí)維護(hù)時(shí)也只需對(duì)這個(gè)一體化噴氣頭進(jìn)行，大大降低了維護(hù)成本。

綜上所述，本文所介紹的新式脈沖袋式除塵器是一種對(duì)脈沖氣體的動(dòng)力要求較低、噴氣頭的維護(hù)工作量少、清灰過程自動(dòng)化、同時(shí)濾袋易拆卸易安裝的脈沖袋式除塵器，兼具靈活、低成本、易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，相比傳統(tǒng)的脈沖袋式除塵器，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]王純，張殿印.廢氣處理工程技術(shù)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013：216-217.