Фильтрующий элемент

Полезная модель относится к очистке жидкостей или газов в процессе фильтрования от твердых частиц, в частности к фильтрующим элементам воздушного фильтра, предназначенного для очистки воздуха, поступающего в двигатель внутреннего сгорания, и к фильтрующим элементам для фильтрования топлива и масел в двигателях внутреннего сгорания.
Известен расположенный в корпусе фильтрующего устройства фильтрующий элемент, обтекаемый фильтруемой текучей средой, выполненный в виде многосильфонного фильтра, по меньшей мере, с двумя радиально вставленными друг в друга фильтрующими сильфонами, из которых, по меньшей мере, один фильтрующий сильфон выполнен с возможностью обтекания в радиальном направлении. Между фильтрующими сильфонами образована проточная камера для текучей среды, сообщенная с торцевой стороной фильтрующего элемента, причем каждый фильтрующий сильфон выполнен в виде звездчатого фильтра со звездообразно расположенными фильтрующими складками и, по меньшей мере, на одной торцевой стороне фильтрующего элемента между одним из фильтрующих сильфонов и корпусом расположено уплотнение, посредством которого фильтрующий элемент герметизирован от корпуса (патент RU №2491113, МПК B01D 46/00, 27.08.2013).
Недостатком фильтрующего элемента является неспособность противостоять кратковременному воздействию открытого пламени, искрам и высоким температурам, а также не возможность его регенерации, а следовательно, короткий жизненный цикл фильтрующего элемента.
Известен фильтрующий элемент в фильтре для фильтрации текучих сред, имеющий зигзагообразно сложенную фильтрующую среду с грязной стороной и чистой стороной, с расположенными на них удлиненными клеевыми сегментами и бесклеевыми разрывами, причем, если смотреть в направлении ребер складок, клеевые сегменты и бесклеевые разрывы размещены смещенными относительно друг друга таким образом, что через бесклеевые разрывы в одном фрагменте среды, который проходит между двумя соседними ребрами складок, параллельно ребрам складок не создается сплошной проход (патент RU №2548413, МПК B01D 46/52, 20.04.2015).
Недостатками фильтрующего элемента являются сложность конструкции, неспособность противостоять кратковременному воздействию открытого пламени, искрам и высоким температурам, а также невозможность его регенерации, то есть короткий жизненный цикл фильтрующего элемента.
Известен фильтрующий элемент воздухоочистителя двигателя внутреннего сгорания, имеющий вид параллелепипеда, в основании которого лежит квадрат, содержащий фильтрующий материал, согнутый в виде гофрированной ленты, имеющей линии перегибов (патент RU №2117180, МПК F02M 35/02, B01D 46/52, 10.08.1998).
Недостатками фильтрующего элемента являются неспособность противостоять кратковременному воздействию открытого пламени, искрам и высоким температурам, а также невозможность его регенерации, то есть короткий жизненный цикл фильтрующего элемента.
Известен фильтрующий элемент для воздушного фильтра установки подачи приточного воздуха двигателя внутреннего сгорания, содержащий кольцевое фильтрующее тело из складчатого фильтрующего материала, две соседние в окружном направлении концевые складки которого закреплены друг на друге, выравнивающий контур и закрепленные друг на друге концевые складки образуют в окружном направлении угол, который соответствует заданному углу или расположен в заданном угловом диапазоне, границы которого отстоят друг от друга максимум на 20°, 15° или 10° (патент RU №2553301, МПК B01D 46/52, 10.06.2015). Концевые складки закреплены друг на друге посредством по меньшей мере одного зажима, при этом, в частности, может быть предусмотрено, что соответствующий зажим состоит из металла, в частности из магнитно обнаруживаемого металла, или он содержит элемент из металла, в частности из магнитно обнаруживаемого металла. На фильтрующем материале на осевой торцевой стороне фильтрующего тела закреплен по меньшей мере один концевой диск, который, содержит по меньшей мере один выравнивающий контур, выступающий от соответствующего концевого диска в радиальном и/или в осевом направлении.
Недостатками фильтрующего элемента являются сложность конструкции, неспособность противостоять кратковременному воздействию открытого пламени, искрам и высоким температурам, а также невозможность его регенерации, то есть короткий жизненный цикл фильтрующего элемента.
Наиболее близким является фильтрующий элемент, содержащий перфорированную трубку, расположенный на ней трехслойный фильтрующий трикотажный материал, выполненный уточным переплетением на базе ластик 1+1, где грунтовые петли выполнены из эластомерных нитей, а дополнительные уточные нерастяжимые нити образуют ворсовые элементы с каждой стороны поверхности фильтрующего материала, и торцевые ограничители, закрепленные на перфорированной трубке (авторское свидетельство SU №1837937, МПК B01D 29/11, 30.08.1993).
Недостатками фильтрующего элемента являются невысокая плотность фильтрующего трикотажного материала и, как следствие, низкая эффективность очистки воздушной смеси.
Задача полезной модели - создание высокоэффективного фильтрующего элемента, обладающего высокими эксплуатационными свойствами на протяжении всего срока его эксплуатации.
Техническим результатом является повышение качества очистки за счет увеличения улавливающей способности фильтрующего элемента и увеличения устойчивости к действию потоков очищаемых сред.
Технический результат достигается тем, что фильтрующий элемент содержит перфорированную трубку, расположенный на ней трехслойный фильтрующий трикотажный материал из эластомерных и нерастяжимых нитей и торцевые ограничители, закрепленные на перфорированной трубке, при этом каждый слой фильтрующего трикотажного материала выполнен комбинированным переплетением ластика 2+2 и глади, провязанной на лицевой и изнаночной стороне ластика в 8 петельных рядах из полипропиленовой нити.
Использование фильтрующего элемента с трехслойным фильтрующим трикотажным материалом из эластомерных и нерастяжимых нитей, каждый слой которого выполнен комбинированным переплетением ластика 2+2 и глади, провязанной на лицевой и изнаночной стороне ластика в 8 петельных рядах из полипропиленовой нити, обеспечивает улучшение качества очистки и увеличение срока эксплуатации фильтра за счет более эффективной защиты от мелких, взвешенных частиц и устойчивости к действию очищаемых потоков. В результате того, что фильтрующий материал надет на перфорированную трубку в три слоя, каждый последующий слой фильтрующего материала в виде трубчатого трикотажного полотна имеет диаметр больше предыдущего, так как петли из эластомерных нитей от слоя к слою растягиваются, увеличивая размеры пор, что позволяет получить фильтрующий элемент объемного типа с переменной проницаемостью по глубине.
Наличие указанного комбинированного переплетения обеспечивает более эффективное улавливание механических примесей за счет максимально плотной петельной структуры внутреннего слоя фильтрующего трикотажного материала, а наличие указанного комбинированного переплетения в наружном и промежуточном слоях обеспечивает более эффективное улавливание механических примесей, защищая тем самым внутренний слой от забивки пор, выполняя функции предфильтра и повышая тем самым качество очистки. Кроме этого выполнение каждого слоя фильтрующего трикотажного материала в виде трубчатого трикотажа из полимерных нерастяжимых и эластомерных нитей комбинированным переплетением ластика 2+2 и глади, провязанной на лицевой и изнаночной стороне ластика в 8 петельных рядах из полипропиленовой нити, обеспечивает его достаточную жесткость, способную эффективно противостоять действию потоков очищаемой среды, сохраняя пористость фильтрующего трикотажного материала на протяжении всего срока использования.
Все это обеспечивает повышение качества очистки и увеличение срока эксплуатации фильтрующего элемента.
На фиг. 1 представлен общий вид фильтрующего элемента. На фиг. 2 представлена графическая запись комбинированного переплетения ластика 2+2 и глади, провязанной на лицевой стороне ластика в 8 петельных рядах.
Фильтрующий элемент состоит из перфорированной трубки 1, днища 2, крышки со штуцером 3, фильтрующего трикотажного материала 4 и торцевых ограничителей 5, закрепленных на перфорированной трубке 1. Фильтрующий трикотажный материал 4 надет на перфорированную трубку 1 в три слоя. Каждый слой фильтрующего трикотажного материала 4 выполнен в виде трубчатого трикотажа из полимерных нерастяжимых и эластомерных нитей. Трубчатый трикотаж выполнен комбинированным переплетением ластика 2+2 путем одновременного провязывания полипропиленовой нити 6 (нерастяжимая нить) и полиуретановой нити 7 (эластомерная нить) и глади, провязанной на лицевой и изнаночной стороне ластика в 8 петельных рядах из полипропиленовой нити 6.
Каждый последующий (от внутреннего до наружного) слой фильтрующего материала 4 в виде трубчатого трикотажа имеет диаметр больше предыдущего, так как петли из эластомерных нитей от слоя к слою растягиваются, увеличивая размеры пор, что позволяет получить фильтрующий материал 4 объемного типа с переменной проницаемостью по глубине.
Трубчатый трикотаж комбинированным переплетением вяжется на плоскофанговой машине 14 класса путем выключения накрестлежащих замочных систем игольницы при вязании восьми петельных рядов переплетением гладь, соответственно, на лицевых петлях ластика и изнаночных петлях ластика. Таким образом, от каждой петли ластика начинается первый ряд глади и на ней же завершается провязывание глади провязыванием последней восьмой петли. Цикл (ряд ластика 2+2 и 8 рядов глади от каждой петли лицевой и изнаночной стороны ластика) повторяется в каждом петельном ряду. Таким образом, на лицевой и изнаночной поверхности трубчатого трикотажа переплетением ластик 2+2 в каждом его ряду образуются поперечные трубки из переплетения гладь, которые образуют складки 8.
При этом по окончании вязания образуется цилиндрическое трикотажное изделие в виде трубчатого трикотажа, содержащее на наружной (лицевой) и внутренней (изнаночной) поверхностях складки 8 переплетением гладь.
Трубчатый трикотаж в три слоя надевают на перфорированную трубку 1, формируя фильтрующий трикотажный материал 4.
Фильтрующий элемент работает следующим образом.
Внутри перфорированной трубки 1 фильтрующего элемента через штуцер 3 создается вакуум (или избыточное давление снаружи перфорированной трубки 1). Под действием перепада давления идет процесс фильтрации газа или жидкости. Крупные частицы при фильтрации задерживаются в наружном слое фильтрующего трикотажного материала 4, где петельная структура несколько растянута, а более мелкие частицы задерживаются в промежуточном слое фильтрующего материала 4, где петельная структура плотнее предыдущего слоя. Самая тонкая очистка - от взвешенных частиц - осуществляется внутренним слоем фильтрующего трикотажного материала 4.
Очищаемая среда (газ, воздух или жидкость), проходя через поры фильтрующего трикотажного материала 4, получает предварительную очистку от крупных механических частиц, которые очень эффективно улавливаются наружным слоем, далее от мелких и взвешенных частиц, которые улавливаются соответственно промежуточным и внутренними слоями. При этом образованные на поверхности ластика плотные складки 8 переплетением гладь задерживают механические частицы, защищая тем самым внутренний слой трикотажа - ластика - от забивки пор (выполняя функции предфильтра), соответственно, от механического повреждения его петельной структуры механическими частицами.
Плотная петельная структура ластика наряду с плотно уложенными складками 8 обеспечивают высокую прочность каждого слоя фильтрующего трикотажного материала 4, что формирует высокую устойчивость последнего к действию потоков очищаемой среды (особенно агрессивным в данном случае является действие газовой или воздушной среды).
Для регенерации фильтрующего элемента фильтрующий материал 4 снимается с перфорированной трубки 1 и растягивается в радиальном и продольном направлениях. Это позволяет максимально увеличивать размер пор, что обеспечивает качественную регенерацию от уловленных частиц при обратном потоке воздуха или жидкости.
Таким образом, фильтрующий элемент, содержащий перфорированную трубку, закрепленные на ней торцевые ограничители и надетый на перфорированную трубку трехслойный фильтрующий трикотажный материал из эластомерных и нерастяжимых нитей, в котором каждый слой выполнен комбинированным переплетением ластика 2+2 и глади, провязанной на лицевой и изнаночной стороне ластика в 8 петельных рядах из полипропиленовой нити, обеспечивает повышенное качество очистки за счет увеличения улавливающей способности фильтрующего элемента и увеличения устойчивости к действию потоков очищаемых сред.