ПАТРОННЫЙ ФИЛЬТР
CARTRIDGE FILTER

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 и газовых сред от дисперсных частиц.
Известен патронный фильтр (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 аналога является невысокая эффективность работы фильтра, высокое падение гидравлического сопротивления на фильтре, связанное с ограничением рабочей поверхности фильтрующих элементов и конструкцией фильтров.
Известен также патронный фильтр (патент РФ № 2040306, B01D 27/08, 1995.07.25), содержащий днище с жестко закрепленными патрубками для подвода и отвода жидкости, съемный цилиндрический корпус, в котором концентрично расположены фильтрующие элементы, разделительную перегородку, соединенную стягивающим стержнем с прижимным устройством, воздействующим на фильтрующие 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 гидродинамического эффекта он забивается крупными и мелкими частицами, что сокращает срок эксплуатации фильтрующих элементов, а очистка фильтрующих элементов требует его разборки.
Известен также патронный фильтр (патент РФ № 2050928, B01D 27/04, 1995.12.27) 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.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является патронный фильтр (патент РФ № 2058802, B01D 27/00, 1996.04.27), 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 прототипа является невысокая эффективность работы фильтра, связанная с ограничением рабочей поверхности и равномерным загрязнением фильтрующих элементов и сложностью их очистки.
Задача изобретения - повышение эффективности работы фильтра за счет увеличения рабочей поверхности фильтрующих элементов и концентрации загрязнений в одном месте, повышение технологичности изготовления фильтрующих элементов.
Поставленная задача достигается тем, что в патронном фильтре, содержащем корпус, разделенный трубной доской на верхнюю и нижнюю камеры, фильтрующие патроны с защитными футлярами, закрепленные открытыми концами в трубной доске и установленные вертикально, патрубки с задвижками, в отличие от прототипа защитные футляры расположены в верхней камере, являющейся камерой исходной жидкости, выполнены из герметичного материала с открытыми концами, как нижними, скрепленными с трубной доской, так и верхними, скрепленными с верхними открытыми концами фильтрующих патронов, нижние открытые концы которых соединены со второй трубной доской, выполненной из проницаемого материала, расположенной ниже выходного патрубка и отделяющей нижнюю камеру, являющуюся камерой очищенной жидкости, от нижней части верхней камеры исходной жидкости, которая соединена с ее нижней частью с помощью внутренних полых цилиндрических каналов фильтрующих патронов.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид патронного фильтра.
Патронный фильтр содержит входной 1 и выходной 2 патрубки с задвижками (условно не показаны), корпус 3, разделенный первой трубной доской 4 на камеры: верхнюю - исходной жидкости 5, соединенную с помощью внутренних полых цилиндрических каналов фильтрующих патронов 6 с ее нижней частью 7, и нижнюю - очищенной жидкости 8. Фильтрующие патроны 6 верхними открытыми концами прикреплены к верхним открытым концам защитных футляров 9. Защитные футляры 9 выполнены из герметичного материала, расположены в верхней камере 5 и нижними открытыми концами прикреплены к трубной доске 4. Нижние открытые концы фильтрующих патронов 6 прикреплены ко второй трубной доске 10, выполненной из проницаемого материала, расположенной ниже выходного патрубка 2 и отделяющей нижнюю камеру, являющуюся камерой очищенной жидкости 8, от нижней части 7 верхней камеры исходной жидкости 5. Верхняя камера 5 и ее нижняя часть 7 соединяются через полые цилиндрические каналы фильтрующих патронов 6, поскольку фильтрующие патроны 6 выполнены с открытыми верхними и нижними концами.
Патронный фильтр работает следующим образом. Исходная жидкость по патрубку 1 попадает в корпус 3 и направляется трубной доской 4 в верхнюю камеру исходной жидкости 5. Движение исходной жидкости по внутренним цилиндрическим каналам фильтрующих патронов 6 происходит под действием разности перепадов давления между элементарными объемами жидкости в верхней и нижней части рабочего объема фильтрующего патрона 6 в направлении от его верхних открытых концов к его нижним открытым концам (вектор скорости движения жидкости направлен вдоль образующей поверхности сверху вниз). Процесс очистки жидкости характеризуется ее перемещением из верхней камеры 5 и ее нижней части 7 через проницаемые поверхности фильтрующего патрона 6 и второй трубной доски 10 в нижнюю камеру очищенной жидкости 8. В этом случае вектор скорости движения жидкости направлен перпендикулярно к цилиндрической образующей проницаемой поверхности фильтрующего патрона 6 и к проницаемой поверхности второй трубной доски 10 в сторону нижней камеры очищенной жидкости 8. При этом механические загрязнения оседают на внутренних проницаемых поверхностях фильтрующих патронов 6, но перемещаются потоком исходной жидкости в нижнюю часть 7 верхней камеры исходной жидкости 5. Таким образом происходит очистка рабочих поверхностей фильтрующих патронов 6 во время работы фильтра за счет перемещения загрязнений и их концентрации в нижней части 7 верхней камеры исходной жидкости 5.
Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить эффективность работы фильтра за счет увеличения рабочей поверхности фильтрующих элементов и концентрации загрязнений в одном месте, а также повысить технологичность изготовления фильтрующих элементов и увеличить продолжительность работы фильтра между профилактическими мероприятиями по очистки фильтрующих патронов и удалению загрязнений.