ФИЛЬТР ПАТРОННЫЙ
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 сред от дисперсных частиц.
Известен фильтр патронный (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 фильтровальные элементы, разделительную перегородку, соединенную стягивающим стержнем с прижимным устройством, воздействующим на фильтровальные 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 вращательного движения жидкости он забивается крупными и мелкими частицами, что сокращает срок эксплуатации фильтрующих элементов, а очистка фильтрующих элементов требует его разборки.
Известен фильтр патронный (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.
Известен фильтр патронный (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 аналога является невысокая эффективность работы фильтра, сложность конструкции и эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является фильтр патронный (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 прототипа также является невысокая эффективность работы фильтра, высокое падение гидравлического сопротивления на фильтре, связанное с ограничением рабочей поверхности фильтрующих элементов и конструкцией фильтров.
Задача изобретения - повышение эффективности работы фильтра за счет обеспечения вращательного движения потока жидкости и увеличения рабочей поверхности фильтрующих элементов.
Поставленная задача достигается тем, что в фильтре патронном, содержащем корпус, разделенный по высоте патронной решеткой, с закрепленными на ней фильтрующими элементами, на камеру исходной жидкости, имеющую тангенциально расположенный входной патрубок и снабженную направляющим элементом, выполненным в виде обратного усеченного конуса, и камеру очищенной жидкости, в отличие от прототипа введена пористая проницаемая перегородка, отделяющая по высоте от камеры исходной жидкости камеру предварительно очищенной жидкости, в которой расположены фильтрующие элементы, а обратный усеченный конус соединен с пористой проницаемой перегородкой.
Кроме того, обратный усеченный конус может иметь на внешней поверхности направляющие лопасти.
Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид патронного фильтра, на фиг 2 - патронный фильтр в разрезе.
Фильтр патронный содержит камеру исходной жидкости 1, фильтрующие элементы 2, причем камера исходной жидкости 1 имеет тангенциально расположенный входной патрубок 3 и снабжена направляющим элементом 4, выполненным в виде обратного усеченного конуса, расположенного в корпусе 5, в котором также имеется камера очищенной жидкости 6. Пористая проницаемая перегородка 7 отделяет по высоте от камеры исходной жидкости 1 камеру предварительно очищенной жидкости 8, в которой расположены фильтрующие элементы 2, а обратный усеченный конус имеет на внешней поверхности направляющие лопасти 9 и соединен с пористой проницаемой перегородкой 7. Корпус 5 разделен по высоте патронной решеткой 10 с закрепленными на ней фильтрующими элементами 2.
Фильтр патронный работает следующим образом. Жидкость, содержащая механические примеси различной степени дисперсности, через входной патрубок 3, расположенный тангенциально корпусу 5, поступает в камеру исходной жидкости 1. Расположение лопаток 9 увеличивает значение тангенциальной составляющей и направляет поток жидкости в нижнюю часть усеченного конуса, которая содержит входное отверстие в камеру предварительно очищенной жидкости 8 через пористую проницаемую перегородку 7, служащую преградой. Жидкость или газ, содержащий более мелкие частицы (менее 100 мкм), поступает через пористую проницаемую перегородку 7 в камеру предварительно очищенной жидкости 8. Далее жидкость проходит через фильтрующие элементы 2 в их внутреннюю полость, которая соединена с камерой очищенной жидкости 6, и поступает в трубопровод очищенной жидкости (на чертеже не показан). Мелкие частицы (мене 100 мкм) задерживаются на внешней поверхности фильтрующих элементов 2. Восстановление работоспособности фильтра патронного после длительной эксплуатации осуществляется его очисткой паром, который подают в полость очищенной жидкости 6 и в полость предварительно очищенной жидкости 8. Пар очищает поры фильтрующих элементов 2 и пористой проницаемой перегородки 7, превращается в воду и перемещает механические примеси в нижнюю часть камеры исходной жидкости 1, откуда далее механические примеси утилизируются.
Преимуществом также является сокращение времени очистки фильтрующих элементов от механических примесей за счет подачи пара через устройство подачи пара во внутреннюю полость фильтрующих элементов и удаление им взвешенных частиц, сконцентрированных на наружной поверхности фильтрующих элементов 2. При этом взвешенные частицы и крупные частицы собираются в нижней части корпуса 5 (грязевом кармане) и удаляются из корпуса с помощью дренажного патрубка, расположенного в нижней его части.
Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить эффективность работы фильтра за счет обеспечения вращательного движения потока жидкости и увеличения рабочей поверхности фильтрующих элементов. Ступенчатая очистка жидкости от механических примесей позволяет увеличить примерно в 3-5 раз срок эксплуатации между очистками за счет исключения попадания крупных механических примесей на поверхность фильтрующих элементов.