ФИЛЬТРУЮЩИЙ КОЛПАЧОК

Полезная модель относится к конструкциям дренажно-распределительных устройств в области фильтрации и может быть использовано в установках очистки газов, воды или других жидкостей в промышленности, энергетике и коммунальном хозяйстве.
Работоспособность насыпных фильтров и продолжительность их фильтроциклов во многом определяется качеством отмывки и регенерации фильтрующего слоя. Качество отмывки зависит от равномерности распределения промывной жидкости или регенеранта по сечению фильтра. Равномерность распределения обеспечивается конструкцией внутрикорпусного распределительного устройства (РУ) и дренажно-распределительного устройства (ДРУ). Применяемые на практике конструкции ДРУ можно условно разделить на сетчатые и тонкостенные щелевые.
Известен фильтр с дренажным элементом тонкостенного щелевого типа, колпачки которого выполнены из колец, образующих в сборе полусферу. Щели в колпачке имеют горизонтальное расположение или могут быть выполнены по образующим конусов, вершины которых расположены в центре сферы. Кольцевая щель должна обеспечивать кольцевой поток (сток с колпачка) и равномерное распределение жидкости по периферии колпачка и по сечению фильтра. (см. а.с. СССР №1509107, МПК 4 В01D 21/38, 1989).
Недостатком такой конструкции является сложность получения кольцевой щели одинаковой ширины, что приводит к протеканию жидкости преимущественно через участки щели с наибольшей шириной. На участках щелей с меньшей шириной образуются застойные зоны, в которых регенерация не происходит.
Известен фильтрующий колпачок, содержащий втулку и расположенный на ней сжатый крышками пакет колец со скошенными кромками и тупиковыми пазами для образования основных фильтрующих щелей. При этом на крышках выполнены дополнительные фильтрующие щели (см. а.с. СССР №1558428, МПК 5 В01D 24/38, 1990 г.).
Недостатком данного решения является сложность изготовления каждого из колец, требующая большого расхода металла, а также низкая пропускная
способность колпачка, связанная с высоким сопротивлением трению о стенки щелей.
Известен фильтрующий колпачок, который содержит корпус в виде плоского кольца с соединительной втулкой и расположенную на корпусе шайбу с крышкой. На поверхности шайбы, обращенной к корпусу, выполнен кольцевой выступ с канавками, расположенными под углом к радиусу шайбы. Колпачок может состоять из нескольких шайб (см. патент РФ №2058178, МПК 6 В01D 24/38. 1996 г.).
Практика показала, что подобные тонкостенные конструкции не выдерживают перепадов давления в фильтрах свыше 0,2-0,3 МПа. Недостаточная толщина их стенок обусловлена технологиями получения дренажных щелей шириной 0,2-0,4 мм (как правило, листовой штамповкой). В то же время при высоких динамических нагрузках на слой фильтрующего материала, которые возникают в переходных режимах фильтра, вклинившиеся в неглубокие щели частицы легко вымываются и выносятся с фильтратом, тем самым загрязняя его. Кроме того, наблюдается постепенное увеличение ширины щелей вследствие гидроэрозионного износа, что неизбежно приводит к увеличению выноса из фильтра частиц фильтрующего материала. Следует отметить, что площадь поверхности фильтрации по отношению к объему колпачка в известном устройстве не является оптимальной, что приводит к повышению гидродинамического сопротивления и соответственно к сокращению срока службы устройства.
Таким образом, недостатком известного устройства является снижение работоспособности и срока службы при высоких гидродинамических нагрузках.
Известен фильтрующий колпачок, содержащий корпус с закрепленными на нем плоскими кольцами с дистанционирующими элементами, расположенными под углом к радиусу кольца. Дистанционирующие элементы выполнены в виде рифтов. Плоские кольца установлены таким образом, что рифты каждого последующего кольца имеют противоположное направление угла отклонения от радиуса кольца (см. патент РФ №2254899, МПК 7 B01D 24/42, 2005 г.)
Недостатком данного устройства является высокая стоимость изготовления колпачка, поскольку пластины с разным направлением угла отклонения рифтов требуют изготовления отдельной оснастки. Кроме того, производительность фильтрующего колпачка снижена из-за того, что фильтрующая поверхность расположена между соседними пластинами и
ограничена толщиной щели между пластинами. Причем, из-за придания жидкости вращательного движения (за счет направления рифтов) увеличивается сопротивление жидкости и производительность дополнительно снижается.
Наиболее близким решением является фильтрующий колпачок, состоящий из корпуса с закрепленным на нем пакетом плоских пластин с центральным отверстием. В колпачке пакет пластин набран из поочередно расположенных фильтрующих и дистанционирующих пластин. Взаимная конфигурация дистанционирующих пластин и внутренних отверстий фильтрующих пластин выбраны таким образом, чтобы полость внутренних отверстий фильтрующих пластин сообщалась с фильтрующей поверхностью. Наружные размеры дистанционирующих пластин меньше наружных размеров фильтрующих пластин на величину, равную, по крайней мере, десятикратной толщине дистанционирующей пластины (см. патент РФ №2295378, МПК B01D 24/38 (2006.01), 2007 г.).
Недостатком данного устройства является сложность конструкции, необходимость изготовления дистанционирующих пластин сложной конфигурации, сложность сборки фильтрующего колпачка, сопряженная с необходимостью точного позиционирования пластин относительно друг друга (для чего на пластинах выполнены дополнительные отверстия). Кроме того, производительность фильтрующего колпачка снижена из-за того, что отверстия фильтрующих пластин перекрыты дистанционирующими пластинами.
Задача, решаемая полезной моделью - улучшение работоспособности, снижение сопротивления, увеличение производительности и упрощение конструкции.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном фильтрующем колпачке, состоящем из корпуса с закрепленным на нем пакетом из поочередно расположенных фильтрующих и дистанционирующих плоских пластин с центральным отверстием, причем на фильтрующих пластинах выполнены внутренние отверстия так, чтобы полость внутренних отверстий фильтрующих пластин сообщалась с фильтрующей поверхностью, в соответствии с полезной моделью, дистанционирующие пластины выполнены равными фильтрующим и с внутренними отверстиями идентичными внутренним отверстиям фильтрующих пластин, а на фильтрующих пластинах выполнены рифты, расположенные между отверстиями и направленные в противоположные стороны от поверхности фильтрующей пластины.
Рифты и отверстия расположены радиально.
Рифты выполнены точечного типа.
Корпус фильтрующего элемента выполнен в виде полой трубы с отверстиями в стенках, расположенными в рабочей зоне
Корпус фильтрующего колпачка выполнен в виде двух опорных шайб, соединенных фиксирующими шпильками.
Технический результат от использования полезной модели заключается в том, что выполнение фильтрующего колпачка, состоящего из корпуса с закрепленным на нем пакетом из поочередно расположенных фильтрующих и дистанционирующих плоских пластин с центральным отверстием, в котором на фильтрующих и дистанционирующих пластинах выполнены внутренние отверстия так, чтобы полость внутренних отверстий фильтрующих пластин сообщалась с фильтрующей поверхностью, дистанционирующие пластины выполнены равными фильтрующим, а на фильтрующих пластинах выполнены рифты, расположенные между отверстиями и направленные в противоположные стороны от поверхности фильтрующей пластины, позволяет упростить конструкцию колпачка, улучшить работоспособность и увеличить производительность колпачка за счет снижения сопротивления.
Наличие идентичных внутренних отверстий на дистанционирующих пластинах и на фильтрующих пластинах позволяет снизить сопротивление трению при истечении через щели. Выполнение рифтов на фильтрующих пластинах расположенными между внутренними отверстиями и направленными в противоположные стороны от поверхности фильтрующей пластины упрощает технологию изготовления фильтрующих пластин, поскольку позволяет изготавливать все пластины на одной оснастке и за один цикл.
Фиг.1 - фильтрующий колпачок;
Фиг.2 - сечение А-А фиг.1;
Фиг.3 - сечение Б-Б фиг.1;
Фиг.4 - сечение Г-Г фиг.2 (в увеличенном масштабе);
Фиг.5 - вид В фиг.1 (в увеличенном масштабе);
Фиг.6 - вариант исполнения колпачка с корпусом в виде опорных шайб, соединенных шпильками.
Фильтрующий колпачок представляет собой корпус 1, выполненный в виде полой трубы с отверстиями 2 в стенках, расположенными в рабочей зоне. На корпусе при помощи опорных шайб 3, 4, втулки 5 и гайки 6 закреплен пакет из
поочередно расположенных фильтрующих 7 и дистанционирующих 8 плоских пластин с центральным отверстием 9. На фильтрующих плоских пластинах 7 выполнены рифты 10.
На фильтрующих пластинах 7 выполнены внутренние отверстия 11 так, чтобы полость внутренних отверстий 11 фильтрующих пластин сообщалась с фильтрующей поверхностью и с центральным отверстием 9. Внутренние отверстия 11 могут быть расположены радиально. Размер и форма внутренних отверстий 11 выбирается из условий фильтрования.
Дистанционирующие пластины 8 выполнены равными фильтрующим пластинам 7, и с внутренними отверстиями 11а, идентичными внутренним отверстиям 11а фильтрующих пластин 7.
Рифты 10 расположены на фильтрующих плоских пластинах 7 между внутренними отверстиями 11 и направлены в противоположные стороны от поверхности 12 фильтрующей пластины 7 (см. фиг.4). Рифты 10 могут быть выполнены в виде радиально расположенных лучей (см. фиг.2) или могут быть выполнены точечного типа.
Корпус может быть выполнен в виде двух опорных шайб 3, 4, соединенных фиксирующими шпильками 13 (см. фиг.6). Шпильки 13 проходят через внутренние отверстия 11 фильтрующих пластин 7 и внутренние отверстия 11а дистанционирующих пластин 8. Ко второй опорной шайбе 4 присоединен штуцер 14 для соединения с дренажно-распределительным устройством фильтра.
Устройство работает следующим образом. При фильтрации фильтрующая среда проходит через фильтрующий слой насыпного материала, например, ионообменной смолы, далее следует через щели 15 фильтрующего колпачка, расположенные по его торцу. Фильтрующая среда, проходя по щели 16 между плоскими фильтрующими пластинами 7 и дистанционирующими пластинами 8, образованной за счет рифтов 10, поступает во внутренние отверстия 11, 11а и через приемные отверстия 2 в корпусе попадает в дренажную систему фильтра, из которой через выходной патрубок фильтра проходит в трубопровод.
В том случае, когда корпус выполнен в виде двух опорных шайб 3, 4, соединенных фиксирующими шпильками 13 с присоединенным штуцером 14, фильтрующая среда проходит по щели 16 между плоскими фильтрующими пластинами 7 и дистанционирующими пластинами 8, поступает во внутренние отверстия 11, 11а и далее отводится через штуцер 14 в дренажную систему фильтра.
При регенерации и отмывке поток регенерирующего раствора имеет обратный ход, т.е. из выходного патрубка проходит в дренажную систему, затем в корпус колпачка, через приемные отверстия 2 и, разбиваясь на отдельные минипотоки, во внутренние отверстия 11 фильтрующих пластин 7 и 11а дистанционирующих пластин 8 и затем в щели 16 между пластинами. Через фильтрующий край щелей 15 регенерирующий раствор попадает в объем насыпного фильтрующего материала.
Выполнение идентичных по размеру и форме внутренних отверстий 11, 11а в фильтрующих 7 и дистанционирующих 8 пластинах приводит к увеличению производительности и уменьшению сопротивления потока при прохождении через щели 15, 16. Выполнение лучеобразных или точечных рифтов 10 также уменьшает сопротивление потока, обеспечивает его равномерное распределение по всей площади щелей 16, что приводит к наиболее полной и равномерной регенерации и отмывке фильтра и повышает качество фильтрации в целом, улучшает работоспособность фильтров.
Фильтрующий колпачок может быть изготовлен с использованием известных технологий и известного оборудования как в массовом так и в мелкосерийном производстве.