ФИЛЬТР

Полезная модель относится к устройствам фильтрации жидкостей и расплавов полимеров с непрерывным удалением из расплава твердых инородных включений, и может быть использована в производстве полимерных изделий.
Известен цилиндрический фильтр [1], содержащий внутренний проницаемый сердечник, фильтровальный материал, наружный дренажный слой и торцевые крышки. На концевых участках сердечника выполнены глухие зоны, длина которых и степень уплотнения фильтровального материала на этих участках подобраны с обеспечением возможности одинаковой эффективности фильтрации в продольном и радиальном направлениях. В таком фильтре дренажный слой выполнен из сетки в виде цилиндрической спирали. Кроме того, фильтр снабжен фиксирующими кольцами и перфорированным цилиндром, поверх или внутри которого установлен дренажный слой, а нижняя торцевая крышка выполнена составной с кольцевым зазором, через который пропущен дренажный слой.
Известный цилиндрический фильтр обеспечивает очистку жидких сред от твердых и жидких частиц в условиях больших перепадов температур.
Недостатком такого фильтра являются недостаточная эффективность фильтрации при наличии в потоке среды большого количества инородных включений.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является фильтр для очистки газов [2], содержащий проницаемый сердечник, выполненный, например, в виде перфорированного трубчатого элемента, на концевых участках которого образованы внутренние глухие зоны, торцевые крышки, фильтровальный материал, размещенный между проницаемым сердечником и наружным дренажным слоем, и внешние фиксирующие кольца, тем, что в него введен внутренний дренажный слой, расположенный между внешней поверхностью проницаемого сердечника и фильтровальным материалом, а на концевых участках фильтровального материала образованы наружные глухие зоны.
Недостатком этого фильтра является возможность проскока неочищенной среды в глухих зонах фильтрационного материала, что снижает эффективность очистки, а также ограниченные эксплуатационные возможности, обусловленные невозможностью фильтрования при высокой температуре полимерных расплавов от инородных включений.
В предлагаемом фильтре, содержащем цилиндрический корпус с входным и выходными патрубками, торцевые крышки, внутри фильтра размещены фильтрующие элементы, технический результат, заключающийся в устранении отмеченных недостатков, достигается тем, что на внутренней поверхности корпуса выполнены канавки в виде двухзаходной цилиндрической спирали, фильтрующие элементы выполнены в виде двух стальных вложенных друг в друга спиральных элементов, расположенных в указанных канавках и образующих внутреннюю полость, причем спиральные элементы вложены друг в друга с образованием между витками спиральных элементов фильтрующего винтового зазора, при этом на внешней поверхности спиральных элементов выполнены параллельные продольные пазы, сообщающиеся через кольцевой канал, выполненный в корпусе, с первым выходным патрубком, а внутренняя полость спиральных элементов связана с одной стороны с входным патрубком, а с другой стороны - с вторым выходным патрубком.
Спиральные элементы могут быть выполнены с треугольным поперечным сечением витков, с трапециевидным сечением или с полукруглым сечением.
Технический результат, заключающийся в обеспечении возможности охлаждения расплавленной массы с инородными включениями достигается тем, что фильтр содержит элемент охлаждения, расположенный на втором выходном патрубке.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 представлена конструкция фильтра;
- на фиг.2 приведены варианты выполнения фильтрующих элементов.
Предлагаемый фильтр (фиг.1) содержит цилиндрический корпус 1 торцевые крышки 2 и 3, входной патрубок 4 и выходные патрубки 5 и 6. На внутренней поверхности корпуса 1 выполнены канавки 7 в виде двухзаходной цилиндрической спирали. Внутри фильтра размещены фильтрующие элементы 8 и 9, выполненные в виде двух стальных вложенных друг в друга спиральных элементов, расположенных в канавках 7. Спиральные элементы вложены друг в друга с образованием между витками спиральных элементов фильтрующего винтового зазора величиной δ (см. фиг.1).
На фиг.1 и фиг.2 принадлежность витков к соответствующему спиральному элементу определяется направлением и частотой штриховки в поперечном сечении витков. На внешней поверхности спиральных элементов 8 и 9 выполнены параллельные продольные пазы 10, сообщающиеся через кольцевой канал 11 с первым выходным патрубком 5, а внутренняя полость 12 спиральных элементов 8 и 9 связана с одной стороны с входным патрубком 4, а с другой стороны - с вторым выходным патрубком 6.
В предлагаемом фильтре спиральные элементы могут быть выполнены в различных вариантах: с треугольным поперечным сечением витков (фиг.1), с трапециевидным сечением (фиг.2а), с полукруглым сечением (фиг.2b).
Для охлаждения массы с инородными включениями фильтр содержит элемент охлаждения 13, расположенный на втором выходном патрубке 6 и представляет собой спиральную трубку, в которую подается хладоагент.
Фильтр работает следующим образом.
Горячий расплав неочищенной полимерной массы под давлением подается в через входной патрубок 4 во внутреннюю полость 12 фильтра (показано стрелкой), откуда он поступает спиральную щель с зазором δ, образованную двумя цилиндрическими спиральными элементами 8 и 9 в продольные пазы 10 - пространство между корпусом 1 и элементами 8 и 9. При этом происходит очистка расплава от инородных включений (от мусора). Очищенная масса полимера движется в направлении кольцевого канала 11, из которого она поступает в первый выходной патрубок 5 (показано стрелкой), т.е. на выход фильтра и далее в соответствующие технологические узлы изготовления полимерных изделий (на чертежах не показаны). Инородные включения размерами от 0,01 мм и более, не прошедшие через спиральные щели с зазором δ скапливаются в конце полости 12 и под давлением далее поступают на выход второго патрубка 6 (показано стрелкой) и удаляются для утилизации.
Таким образом, предлагаемый фильтр является самоочищающимся.
Удаляемая масса с инородными включениями предварительно охлаждается с помощью элемента 13 охлаждения, подключенного к системе охлаждения (на чертежах не показана). Предлагаемый фильтр установлен в технологической линии по изготовлению полимерного листового утеплителя, который используется в строительстве.
Детали и узлы фильтра изготавливаются из доступных конструкционных материалов, например, из коррозийностойкой стали.
Предлагаемый фильтр не содержит сложных конструктивных элементов, является простым в изготовлении и эксплуатации.
Устройство прошло испытания, показало высокую надежность и эффективность очистки полимерных расплавов от инородных включений и находится в серийном изготовлении.
Источники информации:
1. Патент РФ №2042090, М.Кл. F25B 43/02 от 1995 г
2. Патент РФ №18569, М.Кл. F25B 43/02 от 2001 г.