СЕКТОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДИСКОВОГО КЕРАМИЧЕСКОГО ФИЛЬТРА
SECTOR-SHAPED ELEMENT OF DISK CERAMIC FILTER

Изобретение относится к области фильтрующих устройств, в частности к конструкции пустотелого керамического фильтра, и может быть использовано при фильтрации твердожидких систем.
Из развития техники фильтрования известны секторные элементы, содержащие плоские пластины, первичные и вторичные дистанционные элементы, образующие совместно с каналами и сливным отверстием единое полое пространство и соединенные в единый блок (DE 3641057 С2, 16.04.98; DE 4330163 C2, 07.09.93; RU 2200613 C1, 20.03.2003; RU 2205057 C1, 27.05.2003).
Развитие фильтровальных процессов определяет удержание частиц с размерами нановеличин, которые отлагаются не только на фильтрующей поверхности, но и проникают в приповерхностный слой, что увеличивает гидравлическое сопротивление и требует повышенного давления при регенерационных процессах.
Недостатком известных устройств является наличие прямоточных каналов, которые не предохраняют от гидравлического удара при регенерации, а при увеличении давления регенерации выше 0,6 атм деградирует конструкционная прочность изделия.
По технической сущности наиболее близким аналогом к предложенному решению является пористый керамический фильтр, содержащий плоские пластины, первичные и вторичные дистанционные элементы, образующие совместно с каналами и сливным отверстием единое полое пространство и соединенные в блок, причем вторичные дистанционные элементы образуют сеть разветвленных каналов, как минимум, один из которых расположен напротив и соосно со сливными отверстием, разделен с ним свободным пространством, а наименьший размер поперечного сечения вторичного дистанционного элемента не менее диаметра сливного отверстия (RU 2217214, 27.11.2003).
Недостатком известной конструкции является недостаточная прочность при регенерации плоских пластин, содержащих после фильтрации в своем объеме твердые частицы наноразмерной величины.
Техническим результатом изобретения является увеличение надежности устройства в целом.
Достигается это тем, что в секторном элементе дискового керамического фильтра вторичные дистанционные элементы выполнены за одно с первичными дистанционными элементами, как минимум, по трем сторонам внутреннего контура полого пространства, образованного первичными дистанционными элементами, а полое пространство разделено на две камеры перегородкой, горизонтальная ось которой расположена на половине высоты первичных и вторичных дистанционных элементов.
Сущность изобретения заключается в том, что выполнение секторного элемента дискового керамического фильтра вышеописанным образом позволяет дополнительно ослабить гидравлические удары в пустотелом пространстве путем дробления струн сечением горизонтальной перегородки, входящей через сливное отверстие регенерирующей жидкости, а выполнение за одно периферийных вторичных дистанционных элементов с первичными дистанционными элементами усиливает сопротивление пластин на разрыв при регенерации в местах сопряжения с первичными дистанционными элементами, где в основном происходит разрушение.
Предварительные испытания в эксплуатационных условиях позволяют судить о возможности широкого промышленного использования секторного элемента в дисковом керамическом фильтре.
На фиг.1 изображен секторный элемент дискового керамического фильтра; на фиг.2 - разрез по А-А; на фиг.3 - разрез по Б-Б.
Секторный элемент дискового керамического фильтра содержит плоские пористые пластины 1, 2, первичные дистанционные элементы 3, вторичные дистанционные элементы 4, периферийные вторичные дистанционные элементы 5, горизонтальную перегородку 6, каналы 7, сливное отверстие 8, монтажное отверстие 9. Первичные и вторичные дистанционные элементы образуют совместно с каналами и сливными отверстиями единое полое пространство и соединены в блок.
Плоские пористые керамические пластины 1, 2 предназначены для удержания на фильтрующей поверхности твердого осадка (кека) и поступления фильтрата через проницаемую пористость в каналы 7.
Первичные дистанционные элементы 3 расположены по периметру секторного элемента и определяют его геометрическую форму, заданные размеры и связывают в единый пустотелый блок пористые керамические пластины 1, 2.
Вторичные дистанционные элементы 4 формируют разветвленную форму и величину каналов 7.
Периферийные вторичные дистанционные элементы 5 придают жесткость первичным дистанционным элементам 3 и усиливают прочность на разрыв плоских пористых пластин 1, 2 в местах сопряжения с первичными дистанционными элементами 3.
Горизонтальная перегородка 6 усиливает общую конструкционную прочность секторного элемента и позволяет сформировать плоскость сечения в каждый пустотелый объем, определяющую скорость выхода фильтрата и ввода регенерирующей жидкости из выходного отверстия 8.
Предложенное устройство работает в составе дискового керамического фильтра на вакуумно-сушильной установке.
Секторный элемент дискового керамического фильтра через монтажные отверстия 9 крепится на диск вакуумно-сушильного устройства и через выходные отверстие 8 соединен с пустотелым валом. При вращении вала фильтрующей установки пористый секторный элемент погружается в резервуар с веществом, которое необходимо отфильтровать. В результате отсоса через пустотелый вал происходит процесс фильтрации через плоские пористые керамические пластины 1, 2. Фильтрат собирается в каналах 7 и выводится через выходное отверстие 8 в пустотелый вал. На внешней поверхности и в приповерхностных объемах плоских керамических пластин 1, 2 образуется твердый осадок (кек), который удаляется скребком, установленным на позиции входа секторного элемента в резервуар.
В результате многократного циклического использования секторного элемента на внешней поверхности пористых керамических пластин 1, 2 и в приповерхностном объеме образуется тонкий слой кека, который не удаляется скребком. Образовавшийся тонкий слой кека увеличивает гидравлическое сопротивление, что приводит к снижению производительности устройства.
В этом случае проводят периодическую регенерацию внешней поверхности пористых керамических пластин 1, 2 путем обратной промывки регенерирующей жидкостью.
Через выходное отверстие 8 подают регенерирующую жидкость под избыточным давлением, которая через сегментные каналы, образованные сечением выходного отверстия 8 и вертикальной плоскостью горизонтальной перегородки 6, поступает в два независимых объема и по каналам 7 проникает в проницаемую пористость керамических пластин 1, 2 к внешней фильтрующей поверхности и отделяет кек с последующим удалением в резервуар.
Сравнительные испытания предложенной конструкции показали явное преимущество перед аналоговым решением, что подтверждает достижение поставленного технического результата (табл.1).
Изготовление конструкции реализуется на серийном производственном оборудовании путем изготовления заготовок секторного элемента дискового керамического фильтра методом прессования с использованием обратных реплик и получения двухкамерного единого блока при спекании.
Таблица 1
Показатель
Единица измерения
Предложенная конструкция
Аналог*
Конструктивная прочность на изгиб
КН
12,3-15,1
6,8-7,2
Давление регенерации (разрушающее)
Бар
2,4-2,6
1-1,2
Влажность кека
%
10-11
11,1-12,1
Средняя производительность по фильтру
л/м<sup>2 </sup>час
636-672
530-560
*Секторный элемент дискового керамического фильтра имеет одинаковую геометрическую форму, объемные и геометрические характеристики.