ЩЕЛЕВОЙ ФИЛЬТР
SLOTTED FILTER

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для очистки жидких сред, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где требуется очистка маловязких жидкостей, например воды, керосина, бензина и других подобных сред, от механических примесей.
Известен фильтр для тонкой очистки жидкой среды с фильтрующим элементом, набранным из параллельно расположенных одна над другой пластин с пористой поверхностью и абсорбирующих прокладок, которые совместно с пластинами образуют щелевые проходы для фильтруемой среды (авторское свидетельство СССР №78244, кл. B01D 39/10, опубл. 1970 г.) с вертикальным направлением фильтрации через поры пластин.
Недостатком фильтра является отсутствие возможности регулирования степени очистки жидкой среды и необходимость полной разборки фильтра для его регенерации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является щелевой фильтр, содержащий корпус с патрубками для входа очищаемой среды и выхода фильтрата и фильтрующий элемент, набранный из пластин, образующих фильтрующие щели, с изменяемыми размерами посредством пьезокерамических шин, соединенных с пластинами и подключенных к источнику тока (авторское свидетельство СССР №591202, кл. В01D 25/16, опубл. 05.02.78 - прототип).
Недостатком прототипа является малый диапазон регулирования тонкости очистки жидкости - от 1 до 5 мкм, что объясняется малой длиной участка пьезокерамической шины, заключенного между выступами соседних пластин фильтрующего элемента. Линейные размеры участка недостаточно изменяются при пропускании через шину электрического тока, что предопределяет незначительное влияние шины в целом на изменение размера фильтрующей щели.
Кроме этого, известный щелевой фильтр имеет низкую производительность вследствие необходимости неоднократной перенастройки величины фильтрующей щели между пластинами на различные размеры фильтруемых частиц в заданном диапазоне для достижения требуемой степени очистки среды и для обеспечения регенерации фильтра.
Технической задачей изобретения является создание новой конструкции щелевого фильтра, обладающей широким диапазоном тонкости очистки жидких сред и высокой производительностью.
Поставленная задача решается при создании щелевого фильтра, содержащего корпус с входным и выходным патрубками, фильтрующий элемент, набранный из параллельно расположенных пластин, в котором согласно изобретению пластины фильтрующего элемента образуют пакеты, каждый из которых размещен на опоре, причем опоры закреплены поярусно на внутренней поверхности корпуса, при этом пластины в каждом пакете размещены на равном расстоянии одна от другой и образуют фильтрующие щели, поперечный размер которых уменьшается по высоте корпуса, причем в верхней части корпуса выполнен патрубок для подачи воздуха внутрь корпуса, заполненного фильтруемой жидкой средой при очистке фильтрующего элемента, а в стенке корпуса в пределах каждого яруса смонтированы патрубки для отвода загрязненной промывной жидкой среды.
В таком щелевом фильтре под опорами пакетов пластин каждого яруса, за исключением нижнего яруса, могут быть установлены непроницаемые для жидкой среды экраны.
В такой конструкции выполнение фильтрующего элемента в виде пакетов параллельных пластин, которые в каждом пакете расположены на равном расстоянии одна от другой, с образованием фильтрующих щелей, поперечный размер которых уменьшается по высоте корпуса, расширяет диапазон тонкости очистки фильтруемой среды путем пофракционного удаления из нее механических частиц от 1 мкм до 500 мкм. При этом более длительное нахождение в фильтре мелких загрязняющих среду частиц обеспечивает возможность их лучшего коагулирования, что способствует интенсификации процессов фильтрования, отстаивания жидкой среды и регенерации фильтра.
В предлагаемой конструкции достигается поэтапное фракционированное фильтрование среды через фильтрующие щели пластин пакетов, расположенных поярусно, что позволяет достичь требуемой степени очистки фильтруемой среды за один цикл фильтрования и увеличить период работы фильтра в режиме фильтрации при сокращении количества периодически проводимых циклов регенерации.
Кроме того, наличие межъярусного пространства между пакетами пластин дает возможность обеспечить осуществление процесса отстаивания механических частиц, находящихся в фильтруемой среде во время фильтрации и регенерации, что также повышает производительность работы щелевого фильтра.
Сопоставительный анализ заявляемого изобретения и прототипа выявляет наличие отличительных признаков заявляемого устройства по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию изобретения «новизна».
Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, заключающийся в создании новой конструкции щелевого фильтра, обладающего широким диапазоном тонкости очистки жидких сред и высокой производительностью.
Поскольку при исследовании объекта изобретения по патентной и научно-технической литературе не выявлено решений, содержащих признаки заявляемого изобретения, отличные от прототипа, следует сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию изобретения «существенные отличия».
Использование заявляемого изобретения в различных отраслях промышленности, где требуется очистка маловязких жидких сред от механических примесей, обеспечивает заявляемому изобретению соответствие критерию «промышленная применимость».
Заявляемый щелевой фильтр изображен на чертеже, на котором показан общий вид щелевого фильтра в разрезе.
Щелевой фильтр содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, фильтрующий элемент, набранный из параллельно расположенных пластин, причем пластины фильтрующего элемента образуют пакеты 4, каждый из которых размещен на опоре (не показаны), причем опоры закреплены поярусно на внутренней поверхности корпуса 1, при этом пластины в каждом пакете 4 размещены на равном расстоянии одна от другой и образуют фильтрующие щели, поперечный размер которых уменьшается по высоте корпуса 1, причем в верхней части корпуса 1 выполнен патрубок 5 для подачи воздуха внутрь корпуса, заполненного фильтруемой средой при очистке фильтрующего элемента, а в стенке корпуса 1 в пределах каждого яруса смонтированы патрубки 6 для отвода загрязненной промывной жидкой среды.
В таком щелевом фильтре под опорами пакетов 4 пластин каждого яруса, за исключением нижнего яруса, могут быть установлены непроницаемые для жидкой среды экраны 7.
Заявляемый щелевой фильтр работает следующим образом.
Очищаемая жидкая среда подается внутрь корпуса 1 через входной патрубок 2 и в виде ламинарного потока подвергается многоступенчатой очистке, проходя через фильтрующие щели, образованные пластинами каждого пакета 4, размер которых уменьшается по высоте корпуса 1. Очищенная жидкая среда отводится через выходной патрубок 3, расположенный в верхней части корпуса 1. При этом наиболее крупные механические примеси задерживаются на входах фильтрующих щелей пакета 4 пластин нижнего яруса с последующим уменьшением крупности задержанных частиц по высоте корпуса 1. Окончательная очистка фильтруемой жидкой среды производится на верхнем ярусе фильтрующего элемента.
При засорении фильтрующих щелей, на что указывает снижение количества получаемого на выходе патрубка 3 фильтрата, производится регенерация фильтрующего элемента. Регенерация осуществляется обратным током очищаемой среды, под воздействием воздуха, подаваемого под давлением через патрубок 5 при закрытых патрубках 2 и 3. При этом промывка фильтрующих щелей пакетов 4 проводится сверху вниз по высоте корпуса 1 с отводом грязи пофракционно через патрубки 6, поочередно открываемые на каждом ярусе.
Для повышения эффективности процесса регенерации фильтрующего элемента под пакетом 4 пластин каждого яруса, за исключением нижнего яруса, может быть установлен непроницаемый для жидкой среды экран 7, способствующий разделению грязевого потока от фильтрующих щелей с направлением одной его части на выпуск через соответствующий патрубок 6 яруса, а другой - в турбулизованном виде на пакет 4 пластин нижерасположенного яруса. При этом режиме работы фильтра на нижнем ярусе, где установление экрана 7, выполняющего функцию отбойника, не предусматривается при любом варианте выполнения щелевого фильтра, происходит выпадение в осадок взвешенных в промывной среде частиц.
После окончания процесса регенерации производят выпуск через нижний патрубок 6 загрязненной промывной жидкой среды с частицами механических примесей, выпавших за период фильтрации и регенерации. Затем процесс повторяют в режиме фильтрации при открытых патрубках 2 и 3.
Более широкий диапазон тонкости очистки и более высокая производительность определяют преимущества заявляемого щелевого фильтра по сравнению с прототипом.