ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ

Предлагаемое техническое решение относится к конструкциям фильтров для очистки жидкостей и газов от тонкой дисперсной фазы и может найти применение в химической, нефтехимической, топливной, нефтедобывающей, нефте- и газоперерабатывающей, автомобильной, фармакологической, пищевой, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах при очистке сточных вод и дымовых газов.
Известен фильтрующий элемент для очистки жидкостей и газов, содержащий стержень и наружный каркас, между которыми размещен фильтрующий материал из ткани или трикотажа, смотанный в рулон, при этом фильтрующий элемент закрыт уплотнительными крышками, а поверхность фильтрующего материала имеет ворс, причем поверхность уплотнительных крышек равномерно перфорирована (патент на полезную модель РФ №124178, B01D 29/00, B01D 46/00, 2013 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность процесса регенерации при удалении частиц тонкодисперсной фазы, уловленных в порах поверхности ткани или трикотажа, что требует дополнительных затрат времени на их продувку, промывку или вибрацию при встряхивании.
Известен фильтрующий элемент для очистки жидкостей и газов, содержащий стержень и наружный каркас, между которыми размещен фильтрующий материал из ткани или трикотажа, смотанный в рулон, при этом поверхность фильтрующего материала имеет ворс, а фильтрующий элемент закрыт равномерно перфорированными уплотнительными крышками, причем стержень выполнен в виде полой трубки из упругого материала, герметично закрытой сверху, в боковой поверхности которой равномерно расположены четыре продольные прорези, а в нижней уплотнительной крышке осесимметрично с ней установлен с возможностью осевого перемещения регулировочный болт, конец которого имеет конусообразную форму и упирается в нижнюю часть трубки (патент РФ №131638, B01D 29/00, В01D 46/00, 2013 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся сложность и длительность процесса регенерации при удалении уловленных частиц, застрявших в порах между нитями поверхности фильтрующего материала.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков и принятым за прототип является фильтрующий элемент для очистки жидкостей и газов, содержащий стержень, выполненный в виде полой трубки, и наружный каркас, между которыми размещен фильтрующий материал из ткани или трикотажа, смотанный в рулон, при этом поверхность фильтрующего материала имеет ворс, а фильтрующий элемент закрыт равномерно перфорированными уплотнительными крышками, а полая трубка выполнена герметичной из эластичного материала и снабжена в нижней части патрубком (патент на полезную модель РФ №140114, B01D 29/00, B01D 46/00, 2014 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность процесса регенерации при удалении уловленных частиц из пор между волокнами нитей внутри каждого слоя фильтровального материала.
Техническим результатом предлагаемой конструкции фильтрующего элемента для очистки жидкостей и газов является упрощение процесса регенерации фильтровального материала.
Поставленный технический результат достигается тем, что в фильтрующем элементе для очистки жидкостей и газов, содержащем стержень, выполненный в виде герметичной полой трубки из эластичного материала, снабженной в нижней части патрубком, и наружный каркас, между которыми размещен смотанный фильтрующий материал, а фильтрующий элемент закрыт крышками, при этом на торцах трубки жестко закреплены равномерно перфорированные диски, а фильтровальный материал представляет собой мононити из натуральных, химических или синтетических материалов.
Жесткое закрепление равномерно перфорированных дисков на торцах трубки позволяет, во-первых, плотно наматывать на эту трубку мононити, равномерно заполняя ее по высоте и диаметру без соскальзывания с трубки, а, во-вторых, герметично закреплять края дисков между наружным каркасом и крышками, что в совокупности упрощает процесс регенерации фильтровального материала.
Применение в качестве фильтрующего материала мононитей из натуральных (шерсть, шелк, хлопок, лен), химических (вискоза, целлюлоза) или синтетических (полиамид, полипропилен, полиэтилен) материалов позволяет значительно упростить процесс регенерации по сравнению с применением в качестве фильтровального материала тканей или трикотажа, в которых улавливание частиц идет не только между смежными поверхностями полотен этих материалов, но и в порах между волокнами нитей. Поэтому поверхности тканей или трикотажа, используемые в качестве фильтрующего материала в прототипе и аналогах, требуют дополнительной промывки или продувки поперек их поверхности или вибрации, в отличие от мононитей, в которых улавливание частиц дисперсной фазы происходит только в фильтрационных каналах, образующихся между поверхностями мононитей. В предлагаемом фильтрующем элементе при регенерации достаточно перемотать мононить из рулона на другую трубку и уловленные частицы будут удаляться самопроизвольно с поверхности мононити. Особенно целесообразно в этом случае применение синтетических мононитей, так как они прочные, имеют гладкую поверхность и малую склонность к адгезии (прилипанию) улавливаемых частиц.
На чертеже представлена схема предлагаемой конструкции фильтрующего элемента для очистки жидкостей и газов.
Фильтрующий элемент содержит стержень 1, выполненный в виде герметичной полой трубки из эластичного материала. В нижней части стержня 1 установлен патрубок 2, соединенный шлангом 3 с насосом для подачи жидкости или компрессором для подачи воздуха внутрь полой трубки стержня 1 (насос и компрессор на фигуре не показаны). На шланг 3 установлен манометр 4 для регистрации давления. На верхнем и нижнем торцах стержня 1 жестко закреплены равномерно перфорированные диски 5. Осесимметрично со стержнем 1 установлен наружный каркас 6, между которыми размещен фильтровальный материал 7, представляющий собой мононити из натуральных, химических или синтетических волокон, равномерно намотанные на стержень 1. Сверху и снизу фильтрующий элемент закрыт уплотнительными крышками 8 и 9 с фланцами 10 и 11 для герметичного уплотнения торцов фильтровального материала 7 внутри каркаса 6, а также для быстрой разборки и сборки фильтрующего элемента при проведении регенерации фильтровального материала 7. На верхней крышке 8 герметично закреплен патрубок 12 для входа очищаемой жидкости, а на нижней крышке 9 - патрубок 13 для отвода фильтрата.
Фильтрующий элемент работает следующим образом.
Мононити фильтровального материала 7 плотно и равномерно по высоте наматывают на трубку стержня 1 между дисками 5 при давлении в трубке, равном давлению окружающей среды, то есть в отсутствии избыточного давления. Образующийся рулон вставляют в наружный каркас 6. Сверху и снизу наружный каркас 6 с рулоном мононитей фильтровального материала 7 закрывают уплотнительными крышками 8 и 9 с фланцами 10 и 11 и герметично уплотняют их с помощью крепежных деталей (болты, гайки, шайбы и прокладки).
По шлангу 3 подают насосом воду или компрессором воздух через патрубок 2 внутрь полой трубки стержня 1, выполненной из эластичного материала, например, резины, создавая в ней избыточное давление, которое регистрируется манометром 4. Под действием этого избыточного давления внутренняя трубка стержня 1 увеличивает свой диаметр, при этом, прижимая мононити фильтровального материала 7 друг к другу, тем самым уменьшая размер фильтрующих каналов между поверхностями мононитей.
По патрубку 12 подают очищаемую жидкость или газ, которые равномерно распределяются вдоль поверхности верхнего перфорированного диска 5 и через отверстия в нем фильтруются по каналам между боковыми поверхностями мононитей фильтровального материала 7. Частицы дисперсной фазы задерживаются в извитых каналах между боковыми поверхностями мононитей, а очищенные от частиц дисперсной фазы жидкость или газ в виде фильтрата через отверстия нижнего перфорированного диска 5 по патрубку 13 отводят наружу.
После режима фильтрования крепежные детали с фланцев 10 и 11 отсоединяют, вынимают из каркаса 6 стержень 1 вместе с дисками 5 и рулоном мононитей фильтровального материала 7, перематывают мононити на дополнительный стержень 1 с дисками 5. При этом уловленные частицы свободно удаляются с поверхности мононитей без дополнительной промывки, продувки или вибрации. Это упрощает процесс регенерации и уменьшает затраты времени на удаление частиц с поверхности фильтровального материала 7, снижает трудовые затраты за счет уменьшения числа необходимых операций для регенерации, способствует увеличению производительности всего процесса фильтрования на предлагаемой конструкции фильтрующего элемента для очистки жидкостей и газов.