ФИЛЬТР ПАТРОННЫЙ (ВАРИАНТЫ)
CARTRIDGE FILTER (VERSIONS)

Изобретение относится к устройствам для очистки нейтральных и агрессивных жидкостей от механических примесей фильтрованием, в частности к патронным фильтрам, и может быть использовано для микрофильтрации во всех отраслях промышленности, где требуется тонкая высокоэффективная очистка жидких сред от дисперсных частиц.
Известен фильтр патронный (патент РФ №2040306, B01D 27/08, 25.07.1995), содержащий днище с жестко закрепленными патрубками для подвода и отвода жидкости, съемный цилиндрический корпус, в котором концентрично расположены фильтровальные элементы, разделительную перегородку, соединенную стягивающим стержнем с прижимным устройством, воздействующим на фильтровальные элементы, запорное устройство и кольцевые уплотнительные прокладки, при этом разделительная перегородка содержит сходящиеся под углом навстречу друг другу конусные скосы, в которых концентрично выполнены канавки и установлены в них кольцевые уплотнительные прокладки, съемный цилиндрический корпус и днище содержат конусные отбортовки, выполненные с одинаковым углом наклона, равным углу наклона скосов разделительной перегородки, а фильтровальные элементы выполнены с увеличивающимися от центра к периферии размерами пор.
Недостатком аналога является невысокая эффективность фильтра, т.к. из-за отсутствия вращательного движения жидкости он забивается крупными и мелкими частицами, что сокращает срок эксплуатации фильтрующих элементов, а очистка фильтрующих элементов требует его разборки.
Известен фильтр патронный (патент РФ №2050928, B01D 27/04, 27.12.1995) для очистки жидкостей, содержащий вертикальный корпус с днищем и съемной крышкой, подводящий и отводящий патрубки и установленный по оси корпуса цилиндрический фильтрующий элемент, выполненный, например, из поливинилформаля, снабженный распределительным элементом, выполненным в виде цилиндрического перфорированного кольца, герметично присоединенного к днищу и нижней части фильтрующего элемента, и гофрированной трубкой из эластичного материала, герметично прикрепленной к крышке и к верхней части фильтрующего элемента, при этом подающий патрубок присоединен к днищу, а отводящий - к крышке.
Недостатком аналога является невысокая эффективность фильтра, т.к. вектор скорости потока жидкости направлен перпендикулярно поверхности фильтрующих элементов.
Известен фильтр патронный (патент РФ №2058802, B01D 27/00, 27.04.1996), содержащий корпус, разделенный трубной доской на верхнюю и нижнюю камеры, фильтрующие патроны с защитными футлярами, закрепленные открытыми концами в трубной доске и установленные вертикально в нижней камере, и патрубки с задвижками, причем защитные футляры выполнены из открыто пористого эластичного материала и снабжены перфорированными обоймами из жесткого материала, а верхняя и нижняя камеры снабжены двумя дополнительными патрубками с задвижками.
Недостатком аналога является невысокая эффективность работы фильтра, сложность конструкции и эксплуатации.
Известен также фильтр патронный (авторское свидетельство СССР №1274724, B01D 27/06, 05.07.1984), содержащий корпус, разделенный по высоте патронной решеткой на камеру исходной жидкости, имеющую тангенциально расположенный входной патрубок, и камеру очищенной жидкости с размещенными в ней на патронной решетке фильтрующими элементами, при этом фильтр снабжен размещенным в камере исходной жидкости направляющим элементом, выполненным в виде обратного усеченного конуса со спиралью, примыкающей верхней кромкой к наружной поверхности усеченного конуса, соединенного с патронной решеткой, а спираль соединена с корпусом посредством разъемного соединения.
Недостатком фильтра также является невысокая эффективность работы фильтра, высокое падение гидравлического сопротивления на фильтре, связанное с ограничением рабочей поверхности фильтрующих элементов и конструкцией фильтров.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является фильтр патронный (патент РФ №2352381, B01D 27/14, 28.04.2009), содержащий корпус, разделенный по высоте патронной решеткой с закрепленными на ней фильтрующими элементами на камеру исходной жидкости, имеющую тангенциально расположенный входной патрубок и снабженную направляющим элементом, выполненным в виде обратного усеченного конуса, и камеру очищенной жидкости, при этом содержащий пористую проницаемую перегородку, отделяющую по высоте от камеры исходной жидкости камеру предварительно очищенной жидкости, в которой расположены фильтрующие элементы, а обратный усеченный конус соединен с пористой проницаемой перегородкой и имеет на внешней поверхности направляющие лопасти.
Недостатком ближайшего аналога является ограниченная площадь пористой перегородки и отсутствие возможности ее увеличения, при этом вектор скорости перемещения жидкости имеет небольшой угол, что «впрессовывает» загрязнения в поверхность пористой перегородки.
Задача изобретения - повышение эффективности работы фильтра за счет увеличения площади фильтрующей поверхности пористой проницаемой перегородки, усиления динамического эффекта, обеспечивающего более длительную эксплуатацию фильтра между профилактическими работами по его очистке.
Поставленная задача по первому варианту достигается тем, что в фильтре патронном, содержащем корпус, разделенный по высоте патронной решеткой на камеру очищенной жидкости и камеру исходной жидкости, имеющую тангенциально расположенный входной патрубок, снабженный направляющим элементом, соединенным с пористой проницаемой перегородкой, отделяющей по высоте от камеры исходной жидкости камеру предварительно очищенной жидкости, в которой расположен фильтрующий элемент, согласно изобретению пористая проницаемая перегородка выполнена в виде полого цилиндра, расположенного вертикально к камере исходной жидкости, нижний конец которого закрыт и прикреплен планками к внутренней поверхности нижней части направляющего элемента таким образом, что площадь поверхности кольца, образованного диаметрами внутренней поверхности направляющего элемента и наружной поверхностью полого цилиндра в результате сечения горизонтальной плоскостью места их крепления в нижней части, должна быть больше или равна площади входного отверстия направляющего элемента или входного патрубка, а верхний конец полого цилиндра открыт и соединяет его внутреннюю полость с камерой предварительно очищенной жидкости, герметично прикреплен по длине окружности его наружной поверхности к внутренней поверхности корпуса фильтра через непроницаемую перегородку.
Поставленная задача по второму варианту достигается тем, что в фильтре патронном, содержащем корпус, разделенный по высоте патронной решеткой на камеру очищенной жидкости и камеру исходной жидкости, имеющую тангенциально расположенный входной патрубок, снабженный направляющим элементом, соединенным с пористой проницаемой перегородкой, отделяющей по высоте от камеры исходной жидкости камеру предварительно очищенной жидкости, в которой расположен фильтрующий элемент, согласно изобретению пористая проницаемая перегородка выполнена в виде двух полых коаксиальных цилиндров, расположенных вертикально в камере исходной жидкости, нижний конец внутреннего полого цилиндра закрыт и прикреплен планками к внутренней поверхности нижней части направляющего элемента, а наружный полый цилиндр имеет открытый нижний конец и по наружной поверхности прикреплен к внутренней поверхности направляющего элемента с помощью непроницаемой перегородки, при этом площадь поверхности ограничена внутренним диаметром наружного цилиндра и наружным диаметром внутреннего цилиндра, должна быть больше или равна площади входного отверстия направляющего элемента, а верхний открытый конец внутреннего полого цилиндра соединен с камерой предварительно очищенной жидкости, верхний конец наружного полого цилиндра закрыт кольцевой непроницаемой перегородкой, и верхние концы обоих коаксиальных полых цилиндров прикреплены планками к внутренней поверхности корпуса фильтра.
Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен фильтр патронный по первому варианту исполнения. На фиг.2 изображен фильтр патронный по второму варианту исполнения.
Фильтр патронный по первому варианту содержит корпус 1, разделенный по высоте патронной решеткой 2 на камеру очищенной жидкости 3 и камеру исходной жидкости 4, включающую тангенциально расположенный входной патрубок 5, направляющий элемент 6, в котором вертикально расположена пористая проницаемая перегородка 7, выполненная в виде полого цилиндра, нижний конец которого закрыт, и отделяющая от камеры исходной жидкости 4 камеру предварительно очищенной жидкости 8, в которой расположен фильтрующий элемент 9. Пористая проницаемая перегородка 7 расположена в камере исходной жидкости 4 и прикреплена нижним концом к внутренней поверхности направляющего элемента с помощью планок 10. Верхний конец пористой проницаемой перегородки 7 прикреплен к внутренней поверхности корпуса фильтра с помощью непроницаемой перегородки 11.
Фильтр патронный по второму варианту отличается тем, что пористая проницаемая перегородка выполнена в виде двух полых коаксиальных цилиндров наружного 7, нижний конец которого открыт, и внутреннего 12, расположенных вертикально в камере исходной жидкости 4, и отделяет от камеры исходной жидкости 4 камеру предварительно очищенной жидкости 8, в которой расположены фильтрующие элементы 9. Нижний конец внутреннего цилиндра 12 прикреплен планками 10 к внутренней поверхности нижней части направляющего элемента 6. Верхний конец наружного полого цилиндра 7 закрыт кольцевой непроницаемой перегородкой 11.
Фильтр патронный работает следующим образом. Исходная жидкость подается в нижнюю часть корпуса фильтра 1 в камеру исходной жидкости 4 через тангенциально расположенный входной патрубок 5. При этом направляющий элемент 6 усиливает тангенциальный эффект, воздействующий на механические примеси, находящиеся в жидкости, за счет увеличения угловой скорости вращения жидкости. Частицы, имеющие большую массу, отбрасываются центробежными силами к внутренней поверхности стенки корпуса и перемещаются вниз под действием сил гравитации, оседают в нижней части камеры исходной жидкости 4. Далее жидкость через отверстие, расположенное в нижней части направляющего элемента 6, попадает во внутреннюю его полость, где перемещается вверх вдоль образующей поверхность полого цилиндра пористой проницаемой перегородки 7, ось которого расположена вертикально и параллельно вектору скорости перемещения исходной жидкости. Пористая проницаемая перегородка 7 расположена в камере исходной жидкости и прикреплена в нижней части к внутренней поверхности направляющего элемента 6 с помощью планок 10, а в верхней части - к корпусу фильтра 1 с помощью непроницаемой перегородки 11, которая отделяет по высоте корпуса фильтра 1 от камеры исходной жидкости 4 камеру предварительно очищенной жидкости 8. Таким образом, исходная жидкость из камеры исходной жидкости 4 попадает в камеру предварительно очищенной жидкости через пористую проницаемую перегородку, на внешней поверхности которой осаждаются механические примеси до определенного грануляционного состава. В камере предварительно очищенной жидкости 8 расположены фильтрующие элементы 9, которые закреплены на патронной решетке 2, отделяющей камеру очищенной жидкости 3 от камеры предварительно очищенной жидкости 8. Затем жидкость, перемещаясь в камере предварительно очищенной жидкости 8 вдоль оси фильтрующих элементов 9, просачивается через их стенки и попадает в камеру очищенной жидкости 3. При этом частицы меньших размеров осаждаются на внешней поверхности фильтрующих элементов, а очищенная жидкость отводится из верхней части корпуса фильтра - камеры очищенной жидкости 3.
По второму варианту, с целью увеличения площади поверхности пористой проницаемой перегородки, последняя выполнена в виде двух полых коаксиальных цилиндров: наружного 7, нижний конец которого открыт, и внутреннего 12, расположенных так же как и в первом варианте вертикально, в камере исходной жидкости 4, во внутренней полости направляющего элемента 6. С помощью планок 10 нижние части двух полых коаксиальных цилиндров 7 и 12 крепятся к внутренней поверхности корпуса фильтра 1. При этом жидкость, перемещаясь вверх вдоль образующих наружной поверхности внутреннего цилиндра 12 и внутренней поверхности внешнего цилиндра 7, будет просачиваться через их пористые поверхности в полости, соединенные с камерой предварительно очищенной жидкости 8. При этом непроницаемая перегородка 11 обеспечивает проток исходной жидкости в камеру предварительно очищенной жидкости только через пористые проницаемые поверхности двух полых коаксиально расположенных цилиндров.
Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить эффективность работы фильтра за счет увеличения площади как пористой перегородки так и фильтрующего элемента. При этом вектор скорости движения жидкости направлен вдоль образующей поверхности цилиндров, как пористой перегородки, так и фильтрующих элементов. Это снижает силы сцепления (адгезию) механических примесей с поверхностью пористых проницаемых перегородок и фильтрующих элементов, увеличивает межрегламентный период эксплуатации фильтра.