ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ

Техническое решение относится к устройствам для очистки жидкостей и газов от тонкой дисперсной фазы при фильтровании и может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой, фармакологической, медицинской, строительной, энергетической, машиностроительной, металлургической, атомной и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах при очистке сточных вод, дымовых газов или вентиляционных выбросов от мелких частиц дисперсной фазы.
Известен патронный фильтр для очистки воды, содержащий цилиндрический корпус с входным отверстием для подачи очищаемой воды и выходным отверстием для очищенной воды, расположенный внутри корпуса фильтрующий элемент, выполненный из перфорированной опорной трубки, на которой размещен смотанный в рулон сорбционно-активный фильтрующий материал на основе волокнистого матового искусственного или синтетического полимерного материала, при этом в верхней части корпуса выполнен буртик для закрепления фильтра внутри входного отверстия для очищаемой воды, а корпус и перфорированная трубка выполнены из пластика (патент на полезную модель РФ №58050, B01D 39/00, C02F 1/18,2006 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность регулирования степени улавливания частиц и производительности во время фильтрования.
Известен фильтрующий материал для очистки жидких и газообразных веществ с фильтрующим элементом, содержащим корпус с боковыми и торцевыми стенками, в котором помещен фильтрующий материал в виде слоев, при этом он дополнительно снабжен перфорированной внутренней трубкой, а слои фильтрующего материала выполнены в виде рулона, смотанного вокруг внутренней трубки (патент РФ №2112582, B01D 39/00, D01F 9/22, 1998 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность регулирования степени улавливания частиц и производительности в процессе фильтрования.
Известен фильтрующий элемент для очистки жидкостей и газов, содержащий стержень и наружный каркас, между которыми размещен фильтрующий материал из ткани или трикотажа, смотанный в рулон, при этом фильтрующий элемент закрыт уплотнительными крышками, а поверхность фильтрующего материала имеет ворс, причем поверхность уплотнительных крышек равномерно перфорирована (патент на полезную модель РФ №124178, B01D 29/00, B01D 46/00, 2013 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность регулирования степени улавливания частиц и производительности в режиме фильтрования.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков и принятым за прототип является фильтрующий элемент для очистки жидкостей и газов, содержащий стержень и наружный каркас, между которыми размещен фильтрующий материал из ткани или трикотажа, смотанный в рулон, при этом поверхность фильтрующего материала имеет ворс, а фильтрующий элемент закрыт равномерно перфорированными уплотнительными крышками, причем стержень выполнен в виде полой трубки из упругого материала герметично закрытой сверху, в боковой поверхности которой равномерно расположены четыре продольные прорези, а в нижней уплотнительной крышке осесимметрично с ней установлен с возможностью осевого перемещения регулировочный болт, конец которого имеет конусообразную форму и упирается в нижнюю часть трубки (патент на полезную модель РФ №131638, B01D 29/00, B01D 46/00, 2013 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность регулирования степени улавливания частиц и производительности в процессе фильтрования.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является упрощение регулирования степени очистки жидкостей и газов и производительности в процессе фильтрования за счет изменения плотности свернутых в рулон слоев фильтрующего материала и изменения вследствие этого размеров фильтрующих каналов между слоями.
Поставленный технический результат достигается тем, что в фильтрующем элементе для очистки жидкостей и газов, содержащем стержень, выполненный в виде полой трубки, и наружный каркас, между которыми размещен фильтрующий материал из ткани или трикотажа, смотанный в рулон, при этом поверхность фильтрующего материала имеет ворс, а фильтрующий элемент закрыт равномерно перфорированными уплотнительными крышками, причем полая трубка выполнена герметичной из эластичного материала и снабжена в нижней части патрубком.
Выполнение стержня в виде герметичной полой трубки из эластичного материала (например, резины) и снабжение его в нижней части патрубком позволяет, подавая под давлением жидкость (воду) или газ (воздух) через этот патрубок внутрь герметичной полой трубки, увеличивать ее диаметр, а значит плотнее прижимать слои фильтрующего материала друг к другу, уменьшая при этом размеры фильтрующих каналов между слоями, что приводит к повышению эффективности улавливания частиц тонких фракций, следовательно и степени очистки жидкости или газа.
При уменьшении давления жидкости или газа внутри герметичной полой трубки ее диаметр уменьшается, слои фильтрующего материала слабее прилегают друг к другу, что приводит к увеличению размеров фильтрующих каналов между ними и повышению производительности.
Снабжение патрубком герметичной полой трубки из эластичного материала в нижней части упрощает конструкцию и эксплуатацию фильтрующего элемента, так как соединение этого патрубка с подводящей трубой от насоса или компрессора довольно просто.
Таким образом, выполнение герметичной полой трубки из эластичного материала позволяет проводить регулирование степени очистки жидкостей и газов и производительности в процессе фильтрования путем изменения давления жидкости или газа внутри полой трубки из эластичного материала, приводящее к изменению диаметра этой трубки и, соответственно, изменению плотности прижимаемых друг к другу слоев фильтрующего материала, свернутого в рулон, и изменению вследствие этого размеров фильтрующих каналов между слоями.
На фигуре представлена схема предлагаемой конструкции фильтрующего элемента для очистки жидкостей и газов.
Фильтрующий элемент содержит стержень, выполненный в виде герметичной полой трубки 1 из эластичного материала. В нижней части герметичной полой трубки 1 установлен патрубок 2, соединенный шлангом 3 с насосом для подачи жидкости или компрессором для подачи газа внутрь герметичной полой трубки 1 (насос и компрессор на фигуре не показаны). На шланге 3 для регистрации давления установлен манометр 4. Осесимметрично с герметичной полой трубкой 1 установлен наружный каркас 5. Фильтрующий материал 6 из ткани или трикотажа, поверхность которого имеет ворс 7, смотан в рулон вокруг герметичной полой трубки 1. Сверху и снизу фильтрующий элемент закрыт равномерно перфорированными уплотнительными крышками 8 и 9. На верхней крышке 8 герметично закреплен патрубок 10 для входа исходной очищаемой жидкости или газа, а на нижней крышке 9 также герметично закреплен патрубок 11 для выхода очищенной жидкости или газа. Верхняя 8 и нижняя 9 равномерно перфорированные уплотнительные крышки и наружный каркас 5 на обоих торцах имеют фланцы 12 и 13 для герметичного уплотнения фильтрующего материала 6 внутри наружного каркаса 5, а также для быстрой разборки и сборки фильтрующего элемента при проведении регенерации и фильтрования.
Фильтрующий элемент работает следующим образом.
Фильтрующий материал 6 плотно наматывают слоями на герметичную полую трубку 1 при давлении в трубке, равном давлению окружающей среды, то есть в отсутствии избыточного давления. Образующийся рулон вставляют в наружный каркас 5. Сверху и снизу наружный каркас 5 с рулоном слоев фильтрующего материала 6 закрывают равномерно перфорированными уплотнительными крышками 8 и 9 с фланцами 12 и 13 и герметично уплотняют их с помощью крепежных деталей (болты, гайки, прокладки и шайбы). По шлангу 3 подают от насоса или компрессора воду или воздух через патрубок 2 внутрь герметичной полой трубки 1, выполненной из эластичного материала, например, резины, создавая в ней избыточное давление, которое регистрируют манометром 4. Под действием этого избыточного давления герметичная полая трубка 1 увеличивает свой диаметр, прижимая при этом слои фильтрующего материала 6 в рулоне друг к другу, тем самым уменьшая размер фильтрующих каналов между слоями. По патрубку 10 подают исходную жидкость или газ, которые равномерно распределяются вдоль поверхности верхней равномерно перфорированной уплотнительной крышки 8 и через отверстия в ней фильтруются по каналам между слоями вдоль фильтрующего материала 6. Частицы дисперсной фазы задерживаются ворсинками ворса 7 между слоями фильтрующего материала 6, а очищенные от дисперсной фазы жидкость или газ через отверстия в нижней равномерно перфорированной уплотнительной крышки 9 по патрубку 11 отводят наружу.
Если степень очистки жидкости или газа недостаточна, то давление внутри герметичной полой трубки 1 повышают. Диаметр ее увеличивается, что приводит к повышению плотности прилегания слоев фильтрующего материала 6 в рулоне друг к другу, уменьшению размеров фильтрующих каналов между слоями и увеличению эффективности улавливания частиц тонкой дисперсной фазы. Если степень очистки избыточна, а производительность по очищенным жидкости или газу от дисперсной фазы мала, то давление внутри герметичной полой трубки 1 снижают, что приводит к уменьшению ее диаметра, а также плотности прилегания слоев фильтрующего материала 6 в рулоне друг к другу, увеличению размеров фильтрующих каналов между слоями, уменьшению гидравлического сопротивления и росту производительности.
После проведения фильтрования крепежные детали с фланцев 12 и 13 отсоединяют, снимают равномерно перфорированные уплотнительные крышки 8 и 9 с наружного каркаса 5, вынимают герметичную полую трубку 1 с рулоном фильтрующего материала 6, раскручивают его слои, встряхивают, промывают или продувают поверхность фильтрующего материала бив режиме регенерации удаляют уловленные частицы с его поверхности и с ворсинок ворса 7.
Таким образом, предлагаемая конструкция фильтрующего элемента для очистки жидкостей и газов позволяет непрерывно регулировать степень очистки и производительность по очищенным жидкости или газу путем изменения давления внутри герметичной полой трубки 1, выполненной из эластичного материала, обеспечивающей изменение плотности свернутых в рулон слоев фильтрующего материала и изменения вследствие этого размеров фильтрующих каналов между слоями.