ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ЖИДКОСТЕЙ И ФИЛЬТРУЮЩАЯ УСТАНОВКА, ВКЛЮЧАЮЩАЯ В СЕБЯ ТАКОЙ ЭЛЕМЕНТ
FILTERING ELEMENT FOR LIQUIDS AND FILTERING PLANT INCLUDING SUCH ELEMENT

Заявленное изобретение относится к фильтру для жидкостей, загрязненных твердыми частицами, и к фильтрующей установке, содержащей один или более фильтров указанного типа.
Основной принцип техники фильтрования состоит в пропускании загрязненной жидкости через фильтрующую среду, которая задерживает твердые частицы и таким образом отделяет их от фильтрата.
Фильтр, раскрытый в патентном документе ЕР 0226478, включает в себя резервуар, снабженный входным отверстием для фильтруемой жидкости, выходным отверстием для фильтрата, выходящим в трубопровод, и отверстием для удаления шлама твердых частиц, при этом резервуар содержит множество фильтрующих элементов.
Каждый фильтрующий элемент выполнен из продолговатых кармашков, изготовленных из ткани из фильтрующего материала, в которых сверху имеется отверстие, сообщающееся с выходным отверстием. Указанные кармашки закреплены вокруг каркасов, имеющих продольные дренажные каналы и подвешенных к несущим элементам, расположенным в указанном резервуаре и содержащим, в частности, радиальную трубку, образующую коллектор, в который выходят отверстия фильтрующих элементов.
Способ прикрепления кармашков к несущим элементам состоит в прижатии их верхних краев к коллекторной трубке и их закреплении посредством прижимных планок и зажимов.
Однако указанный способ закрепления не является удовлетворительным, поскольку в ходе сборки тканевых элементов образуются складки, где потом возникают протечки фильтруемой жидкости, что влияет на герметичность установки и, как следствие, на качество фильтрования.
Кроме того, при этом необходимо делать специальные вырезы в ткани в месте установки прижимных планок.
Раскрытые выше каркасы выполнены в виде двух пластин из гофрированных металлических листов, которые лицом к лицу приварены друг к другу, формируя дренажные каналы, глубина которых недостаточна, в частности, при высоком давлении в резервуаре, когда ткань плотно прижимается к каркасам, углубляясь в области каналов, что может привести к их закупориванию.
В том же патентном документе ЕР 0226478 предусмотрено звездообразное размещение фильтрующих элементов в резервуаре.
При этом указанное устройство не обеспечивает оптимального заполнения всего объема резервуара и, таким образом, в фильтрующей установке рабочая фильтрующая поверхность значительным образом перегружена.
Наконец, техническое обслуживание этой фильтрующей установки включает в себя демонтаж фильтрующих элементов, что представляет собой трудоемкую операцию ввиду того, что все указанные элементы соединены с трубопроводом, установленным на внешней границе резервуара.
Целью настоящего изобретения является удовлетворительное решение вышеуказанных технических задач. Согласно заявленному изобретению указанная цель достигнута посредством фильтра, отличающегося тем, что верхний край указанных кармашков имеет кромку, охватывающую элемент жесткости и служащую для плотного закрепления в фиксирующем пазу, выполненном как единое целое с указанными несущими элементами.
Согласно еще одному признаку указанный фильтр содержит средства фиксации кромки указанных кармашков в указанном пазу, состоящие из фиксатора указанной кромки, расположенного в нижней части указанного паза и взаимодействующего со стопором элемента жесткости.
В соответствии с одним из вариантов указанный фиксатор представляет собой пружинный стержень, шарнирно закрепленный на указанных несущих элементах.
Предпочтительно, указанный стопор представляет собой шпенек, расположенный на вставной прижимной планке, установленной в пазу и примыкающей верхней стороной к элементу жесткости, а боком - к наружной стороне ткани и несущих элементов.
Согласно еще одному признаку указанные каркасы выполнены из одного гофрированного металлического листа, формирующего с обеих сторон между своими гофрами дренажные каналы и имеющего в своей верхней части подвесные хомуты.
Согласно одному конкретному варианту указанный лист является симметричным относительно своей центральной оси, а на боковых краях имеет бортик, перпендикулярный общей плоскости листа.
Согласно еще одному признаку указанные несущие элементы содержат нижний желоб, имеющий отверстия для подвешивания каркасов, который в своей верхней части сообщается с радиальной трубкой, образующей коллектор.
Предпочтительно, внутренний периметр указанного паза, по меньшей мере, равен периметру указанных кармашков этого же фильтрующего элемента.
Другим предметом заявленного изобретения является фильтрующая установка, содержащая фильтр, обладающий раскрытыми выше признаками, и отличающаяся тем, что указанные фильтрующие элементы распределены в указанном резервуаре радиально в виде двойной звезды и в два ряда с угловым смещением.
Предпочтительно, внутренний радиус первого звездообразного ряда равен одной трети внутреннего радиуса резервуара, а внутренний радиус второго звездообразного ряда равен двум третям внутреннего радиуса указанного резервуара.
В соответствии с одним из вариантов коллекторы, соответствующие двум рядам фильтрующих элементов, смещены по высоте внутри указанного резервуара.
Предусмотрено также, что соответствующие коллекторы смежных фильтрующих элементов каждого из двух рядов сгруппированно входят в конфузор, соединенный с трубопроводом.
В соответствии с одним из отличительных признаков указанной установки коллекторы фильтрующих элементов соединены с трубопроводом, проходящим внутри и в центре указанного резервуара.
Предпочтительно, выходное отверстие центрального трубопровода расположено в нижней части резервуара.
В соответствии с еще одним вариантом фильтрующие элементы и центральный трубопровод смонтированы с образованием единого узла, выполненного с возможностью извлечения из резервуара. В соответствии с другим вариантом, применимым для трубопровода как с внешним по отношению к резервуару, так и с центральным расположением, выходные отверстия коллекторов присоединены герметично и разъемным образом к трубопроводу посредством герметизирующих уплотнений и зажимов, прикладывающих к ним упругое радиальное усилие.
Заявленный фильтр обладает повышенной герметичностью между тканью и коллектором по причине отсутствия складок, что улучшает эффективность и качество фильтрации и облегчает операции сборки и разборки.
В частности, способ закрепления кромки ткани в пазу посредством элементов, обеспечивающих натяжение и упругую фиксацию, позволяет компенсировать отклонение размеров кармашков, возникающее в результате внутреннего давления либо в результате старения материала.
Кроме того, при одной и той же общей толщине новый способ выполнения каркасов в виде одного гофрированного листа позволяет достичь более высокой жесткости при уменьшении перепада давления. Возможность применения более тонких листов дает выигрыш в весе и значительное снижение производственных затрат.
Кроме того, расположение фильтрующих элементов в виде двойной звезды позволяет уменьшить объем резервуара и в сочетании с наличием центрального трубопровода сделать установку более компактной с оптимальной фильтрующей поверхностью.
Дополнительно, в случае забивания фильтра, операции по техническому обслуживанию упрощены, поскольку все фильтрующие элементы объединены с центральным трубопроводом и выполнены с возможностью извлечения из резервуара в процессе одной операции подъема.
Заявленное изобретение будет более понятно из описания, приведенного ниже со ссылками на чертежи, на которых:
На фиг.1 представлен в аксонометрии общий вид одного варианта фильтра согласно настоящему изобретению.
На фиг.2 представлен подробно фрагмент фильтра, показанного на фиг.1.
Фиг.3, 3А и 3В соответственно представляют собой частичный вертикальный разрез и горизонтальный разрез фильтра, показанного на фиг.1, по плоскостям АА и ВВ.
Фиг.4А и 4В представляют собой соответственно вертикальный и горизонтальный разрезы по плоскости СС фильтра согласно одному из альтернативных вариантов, соответствующих заявленному изобретению.
Фильтр, представленный на чертежах, предназначен для фильтрования жидкостей, загрязненных твердыми частицами. Указанный фильтр содержит цилиндрический резервуар 52 (фиг.4А, 4В), имеющий входное отверстие для фильтруемой жидкости, выходное отверстие для фильтрата и отверстие для удаления осадочного шлама твердых частиц.
В резервуаре находится множество фильтрующих элементов 10, аналогичных представленному, в частности, на фиг.1 и 2. Каждый фильтрующий элемент 10 выполнен из рядом расположенных кармашков 16, изготовленных из ткани 12 из фильтрующего материала, с вертикальными швами 14. Кармашки 16 являются продолговатыми и закреплены вокруг каркасов 18, как раскрыто в патентном документе ЕР 0226478, формируя совместно с каркасом продольные дренажные каналы 30 (фиг.2).
Кармашки 16 закрыты снизу и имеют отверстие 15 сверху, непрямым образом сообщающееся с выходным отверстием.
Каркасы 18 подвешены на несущих элементах, расположенных в резервуаре 52.
Указанные несущие элементы состоят, с одной стороны, из радиальной трубки 20 и, с другой стороны, из нижнего желоба 23 с отверстиями 22 для подвешивания каркасов 18. Желоб 23, в который выходят отверстия кармашков 16, сообщается в верхней части с трубкой 20 непосредственно или, как в представленном варианте, через отверстия, выполненные в нижней стенке указанной трубки, образующей коллектор.
Как подробно представлено на фиг.2, верхний край кармашков 16 имеет кромку 17, охватывающую элемент жесткости, имеющий здесь форму прутка 19, в данном случае круглого сечения, предпочтительно обладающего продольной гибкостью и способностью к упругому сжатию. Кромка 17 плотно закреплена во внешнем фиксирующем пазу 21, выполненном как одно целое с несущими элементами каркасов 18 и в данном варианте примыкающем сбоку к желобу 23 (см. фиг.2 и 3), который изготовлен в виде единой профилированной детали с цилиндрическими торцами.
Возможно также выполнить трубку 20, желоб 23 и паз 21 из одного профиля.
Заявленный фильтр дополнительно содержит также средства фиксации кромки 17. Указанные средства включают в себя фиксатор для кромки 17 в пазу 21 в виде, например, пружинного стержня 24, в данном случае шарнирно закрепленного на желобе 23 и взаимодействующего со стопором элемента жесткости.
В представленном варианте осуществления стопор представляет собой шпенек 42, выполненный на вставной прижимной планке 41, установленной в пазу 21 и примыкающей верхней стороной к прутку 19, а боковой - к ткани 12 и наружной стенке желоба 23 несущих элементов. Прижимная планка 41 соответствует профилю паза 21 в поперечном сечении и по конфигурации, что показано на фиг.3 и 3А.
Согласно одному из вариантов, который здесь не проиллюстрирован, стопор представляет собой зубец или крючок, вставленный под нижний край планки 41.
Внутренний периметр паза 21, по меньшей мере, равен периметру кармашков 16 этого же фильтрующего элемента 10.
Указанная конструкция, представленная на фиг.3А и 3В, позволяет избежать образования складок между наружной стенкой желоба 23 и прижимной планкой 41, которые могли бы появиться из-за сжатия ткани по ширине при введении каркасов 18 в кармашки 16.
Согласно настоящему изобретению каркасы 18 выполнены из одного гофрированного листа, изготовленного из металла или жесткого пластического материала, формирующего с обеих сторон и между своими гофрами дренажные каналы 30. Указанные каналы в случае необходимости могут быть снабжены шайбами (не показаны) для задания направления циркуляции жидкости между каркасом и кармашком. Указанный лист симметричен относительно своей центральной оси и имеет в своей верхней части подвесные хомуты 34, вставляемые в отверстия 22 желоба 23.
Гофры, расположенные по боковым краям каркасного листа, имеют внешний бортик, перпендикулярный общей плоскости листа, обеспечивающий улучшенный проход фильтратов, как это показано на фиг.3В.
На фиг.4А и 4В представлена фильтрующая установка, оснащенная фильтром, соответствующим заявленному изобретению, один вариант исполнения которого был раскрыт выше.
В указанной установке фильтрующие элементы 10 распределены внутри резервуара 52 радиально в форме двойной звезды и в два ряда 10а, 10b с угловым сдвигом.
Как показано на фиг.4В на виде сверху, внутренний радиус а первого ряда 10а фильтрующих элементов равен трети внутреннего радиуса R резервуара 52, а внутренний радиус b второго ряда 10b равен двум третям радиуса R указанного резервуара.
Указанное распределение высвобождает внутри резервуара центральное цилиндрическое пространство, диаметр которого равен трети диаметра резервуара, где находится трубопровод 58 возврата фильтрата, в который выходят коллекторы 20.
Первый ряд 10а фильтрующих элементов состоит из двух блоков, расположенных рядом и в одной плоскости, в то время как другой ряд 10b состоит из одного фильтрующего блока.
Таким образом, в резервуаре чередуются фильтр из первого ряда 10а с фильтром из другого ряда 10b.
В варианте исполнения, представленном на фиг.4А, входной участок трубопровода 58 содержит соединительную камеру 50, в которую выходят коллекторы 20 обоих рядов 10а и 10b фильтрующих элементов 10.
Камера 50 имеет по высоте два ряда присоединительных отверстий.
К нижнему ряду отверстий подходят выходные патрубки коллекторов первого ряда 10а, который смещен внутри резервуара по высоте относительно коллекторов второго ряда 10b.
Выходное отверстие 59 трубопровода 58 расположено в нижней части резервуара 52.
Фильтрующие элементы 10 и трубопровод 58 скомпонованы с образованием единого узла, выполненного с возможностью извлечения, предпочтительно через верх резервуара 52 после снятия крышки 56.
Выходные концы коллекторов 20 соединены герметично и разъемным образом с коллектором 58 посредством герметизирующих уплотнений и зажимных элементов, прикладывающих к ним радиальное упругое усилие, не вызывая разрушения.
В варианте исполнения с внешним трубопроводом предусмотрено, что соответствующие коллекторы 20 смежных фильтрующих элементов 10 каждого ряда 10а и 10b сгруппированно входят в конфузор (не показано), соединенный с внешним трубопроводом 58.