УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ

Устройство для фильтрации жидкостей и газов.
Полезная модель относится к области приборостроения и может быть использована в медицине, химической и пищевой промышленностях в качестве фильтров для различного рода жидких фракций, а также фильтров для механической очистки газов пневматических устройств.
Известно устройство для фильтрации жидкостей, содержащее корпус, внутри которого расположена фильтрующая камера, выполненная в виде перфорированного полого цилиндра, на наружную поверхность которого спиралеобразно с натягом намотана проволока, изготовленная из нержавеющей стали (RU 2229795 С2, B01D 27/06, 2004 г.). Недостатком известного устройства является низкая степень очистки, кроме того, снижающаяся в процессе эксплуатации. Это объясняется тем, что из-за большой остаточной деформации материала щели между витками проволоки увеличиваются, причем данный отрицательный эффект усиливается из-за процессов электрической и кавитационной коррозии проволоки, что приводит к снижению рабочего ресурса и срока службы установки.
Наиболее близким к полезной модели является фильтр аналогичной конструкции (RU 2292937 С2, B01D 29/48, 2004 г.), который обеспечивает такую же степень фильтрации, обладая при этом более высоким рабочим ресурсом. Увеличение ресурса достигается за счет нанесения на поверхность проволоки покрытия на основе нанокомпозиции порошков карбонитрида титана. Однако процессы кавитационной коррозии и остаточной деформации имеют место и в данном устройстве, что приводит к низкой степени фильтрации жидкости (грубой очистке порядка 10 мк) и малому сроку эксплуатации.
Техническим результатом, которого можно достичь при осуществлении полезной модели, является повышение степени фильтрации при одновременном увеличении срока службы устройства.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для фильтрации жидкостей и газов, содержащем корпус, внутри которого расположена фильтрующая камера, выполненная в виде перфорированного полого цилиндра, на наружную поверхность которого спиралеобразно в несколько слоев с натягом намотана струна, струна выполнена из литого микропровода в стеклянной оболочке с жилой из наноструктурного ферромагнитного материала, причем жила имеет спонтанную намагниченность, направленную перпендикулярно оси микропровода.
На чертеже представлена конструкция устройства для фильтрации жидкостей и газов.
Устройство состоит из корпуса 1, внутри которого расположена фильтрующая камера, выполненная в виде перфорированного полого цилиндра 2. На наружную поверхность цилиндра 2 спиралеобразно в несколько слоев намотана с натягом струна, выполненная из микропровода 3 в стеклянной оболочке с жилой из наноструктурного ферромагнитного материала. Жила имеет спонтанную намагниченность, направленную перпендикулярно оси микропровода. Данная намагниченность создает условие, при котором между соседними витками возникает магнитное взаимодействие и концентрация сильного магнитного поля в зазорах между витками.
Микропровода данного типа выпускаются серийно и используются при производстве сопротивлений, радиоэкранирующих материалов, в датчиках магнитного поля (патент РФ №2411315, В82В 1/00, 2010 г.) Химический состав металлической жилы и геометрические размеры микропровода выбираются исходя из поставленной задачи. Для данного устройства могут быть использованы любые микропровода в стеклянной оболочке с жилами, обладающими магнитными свойствами. Экспериментально установлено, что наиболее целесообразно задействовать материалы, изготовленные из сплавов на основе кобальта, например, системы CoFeBSi с содержанием Fe от 3,0 до 4,3 ат%. Высокая скорость охлаждения при литье провода, а также состав сплава формируют кластерную аморфную структуру с размерами кластеров от 20 до 100 нм, что определяет величину отрицательной магнитострикции. Благодаря тому, что стеклянная оболочка микропровода имеет коэффициент термического расширения значительно ниже, чем материал жилы, в жиле создаются растягивающие напряжения, которые инициируют магнитоупругую анизотропию, направленную перпендикулярно оси микропровода. При этом из-за значительной величины магнитоупругой энергии на цилиндрической поверхности микропровода образуются не скомпенсированные магнитные полюса.
При параллельном и близком расположении таких микропроводов магнитные моменты соседних проводов взаимодействуют между собой, создавая в зазоре магнитное поле, пропорциональное намагниченности и обратно пропорциональное расстоянию между ними. Например, при величине намагниченности 0,6-0,65 Тл, характерной для сплавов на основе кобальта, и зазоре 5-10 мкМ, соответствующем сумме толщин оболочки двух соседних микропроводов, величина магнитного поля находится в пределах от 0,1 до 0,3Тл.
Экспериментально установлено, что устройство однозначно эффективно в отношении фильтрации как жидких, так и газообразных сред в пневматических устройствах.
Устройство работает следующим образом.
В полость корпуса 1 закачивают фильтруемую жидкость либо газ, а из полости фильтрующей камеры (цилиндра) - откачивают отфильтрованные фракции.
За счет давления воды (газа) на витки микропровода (при просачивании через окна перфорации цилиндра) они упруго растягиваются, пропуская воду (газ) внутрь камеры и одновременно задерживая примеси.
При параллельном расположении витков микропровода, имеющих намагниченность, направленную перпендикулярно оси микропровода, магнитные полюса соседних проводов (возникающие на цилиндрической поверхности ферромагнитной жилы) взаимодействуют между собой и создают в зазоре магнитное поле. Из-за наличия магнитных свойств у проводов создается их взаимное магнитостатическое притяжение, увеличивающее в несколько раз силу упругого растяжения и осаждение ферромагнитных частиц, в результате чего фильтрация становится более тонкой.
Стеклянная оболочка препятствует возникновению остаточной деформации микропровода. Данный эффект имеет место благодаря тому, что в процессе фильтрации растягивается аморфный стеклянный капилляр, который практически не обладает пластической деформацией (а только упругой), что повышает степень фильтрации. Стеклянная оболочка защищает провод от электро- и кавитационных коррозий, которые способствуют механическому разрушению обмотки и снижению срока службы устройства.
Высокая степень фильтрации, возможность фильтрации жидких и газообразных фракций при высоком рабочем ресурсе делают полезную модель наиболее предпочтительной при выборе фильтрующих устройств широкого назначения.