ТРУБЧАТЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к устройствам для очистки жидких сред фильтрованием и может быть использована в дренажно-распределительных системах, в системах водопонижения, а также в качестве фильтров в водозаборных скважинах.
В настоящее время остро стоит вопрос охраны окружающей среды, в частности водных объектов. Это обусловлено постоянным сокращением водных ресурсов, а также увеличением объема производственных сточных жидкостей. Для очистки сточных жидкостей используются химические, физико-химические, биологические и биохимические методы, но их применение требует предварительной подготовки. Для предварительной подготовки сточных жидкостей используют методы механической очистки, включающие процеживание, отстаивание, разделение суспензии в поле центробежных сил и фильтрование.
Фильтрованием называется процесс прохождения осветляемой жидкости через слой фильтрующего материала. Фильтрование, так же, как и отстаивание, применяют для осветления жидкости, т.е. для задержания находящихся в жидкости взвешенных веществ. Фильтрующий материал должен представлять собой пористую среду с относительно малыми порами. Такой способ обработки сточной жидкости позволяет довольно эффективно удалять как крупнодисперсные, так и мелкодисперсные вещества, находящиеся в фильтруемой жидкости. Однако на практике, ввиду неравномерного распределения фильтруемой жидкости по поверхности фильтра, возможно образование зон, загрязнение которых выше среднего уровня загрязнения фильтра в целом. Такое неравномерное распределение загрязнений снижает фильтрующую способность фильтра, что приводит к снижению его эффективности. Поэтому актуальной остается задача по разработке новых конструктивных исполнений фильтров, обеспечивающих эффективное фильтрование жидкостей за счет высокой фильтрующей способности и обладающих длительным сроком эксплуатации.
Известен трубчатый фильтр, описанный в патенте РФ №2197315 (опубл. 27.01.2003), содержащий каркас в форме трубы, в котором выполнено фильтрующее покрытие в виде радиального ряда продольных по его длине пазов со сквозными отверстиями и внешней спиральной навивкой из проволоки, размещенной в выемках, при этом фильтрующее покрытие дополнительно снабжено не менее чем одним радиальным рядом продольных пазов со сквозными отверстиями, выемки под проволоку выполнены в виде канавок на выступах каркаса между пазами, а сквозные отверстия в пазах расположены так, что радиальное сечение каркаса не пересекает отверстия в смежных рядах.
К недостаткам описанного решения можно отнести недостаточно высокую фильтрующую способность трубчатого фильтра, обусловленную возможностью попадания мелких частиц через фильтрующее покрытие в отфильтрованную жидкость, а также относительную сложность конструкции, являющуюся следствием использования в качестве дополнительного фильтрующего покрытия проволоки, которая требует конструктивных решений для ее закрепления на поверхности трубчатого фильтра
Ближайшим аналогом заявляемого решения является трубчатый фильтр, описанный в патенте РФ №2079448 (опубл. 20.05.1997), содержащий каркас, выполненный в виде перфорированной трубы, и двухслойное фильтрующее покрытие с пористостью и средним размером пор наружного слоя больше, чем внутреннего слоя, при этом между поверхностью опорной трубы и мелкопористым слоем дополнительно расположен третий крупнопористый слой, толщина которого составляет не менее 0,25 толщины всего фильтрующего покрытия, а толщина мелкопористого среднего слоя составляет не более 0,2 толщины всего фильтрующего покрытия.
Недостатком описанного решения является относительно невысокая фильтрующая способность трубчатого фильтра, обусловленная неравномерностью распределения фильтруемой жидкости на поверхности крупнопористого слоя, в результате чего происходит засорение трубчатого фильтра и, как следствие, сокращение срока его эксплуатации.
В основу полезной модели поставлена задача разработать трубчатый фильтр, конструктивное исполнение которого позволит обеспечить повышение фильтрующей способности фильтра без сокращения срока его эксплуатации.
Поставленная задача решается тем, что разработан трубчатый фильтр, содержащий каркас, выполненный в виде перфорированной трубы, и размещенное на нем фильтрующее покрытие, при этом фильтрующее покрытие размещено на каркасе с зазором размером 0,03-0,12 от внутреннего диаметра фильтрующего покрытия. В целом конструкция трубчатого фильтра представляет собой вложенные друг в друга трубы, при этом внутренний диаметр фильтрующего покрытия больше наружного диаметра каркаса на величину зазора. Последний выдерживают одинаковым вдоль всей поверхности каркаса за исключением зон крепления фильтрующего покрытия к каркасу. Зазор между каркасом и фильтрующим покрытием обеспечивает равномерное распределение жидкости и выравнивание давления по длине трубчатого фильтра. При таком исполнении фильтруемая жидкость равномерно распределяется по всей поверхности фильтрующего покрытия, что позволяет повысить фильтрующую способность и, следовательно, увеличить эффективность фильтрующего элемента и трубчатого фильтра в целом.
Зона крепления может представлять собой, например, резьбовое, либо с натягом соединение наружной поверхности каркаса с внутренней поверхностью фильтрующего покрытия, выполненное с обеспечением герметичности соединения деталей на торцах. Разницу диаметров можно компенсировать, например, посредством дополнительных компенсирующих вставок или за счет конструктивного исполнения каркаса.
Целесообразно исполнение полезной модели, при котором на каркасе установлено по меньшей мере одно центрирующее кольцо, представляющее собой опору для фильтрующего покрытия. При таком конструктивном исполнении фильтрующее покрытие представляет собой шарнирно опертую тонкостенную оболочку. Одним из основных условий работоспособности такой оболочки является ограничение ее прогиба для предотвращения потери устойчивости оболочки и, соответственно, сохранения постоянной величины зазора и сохранения равной фильтрующей способности вдоль всей поверхности фильтрующего покрытия. Однако при увеличении длины собственной жесткости оболочки для ограничения прогиба становится недостаточно. Таким образом, установка по меньшей мере одного центрирующего кольца позволяет повысить жесткость фильтрующего покрытия.
Предпочтительно трубчатый фильтр содержит по меньше мере один стакан, установленный на торце каркаса. Стакан представляет собой цилиндрическую деталь, установленную соосно с каркасом и выполненную с возможностью компенсации разницы диаметров каркаса и фильтрующего покрытия. Стакан может быть выполнен в виде глухой заглушки или заглушки с патрубком, при этом его конструктивное исполнение позволяет обеспечить герметичность соединения каркаса и фильтрующего покрытия на торце каркаса. Целесообразно такое исполнение полезной модели, при котором часть стакана представляет собой опору для фильтрующего материала. При этом предпочтительно исполнение стакана из неметаллических материалов, что обеспечит возможность исключения процессов корродирования деталей конструкции. Такое конструктивное исполнение стакана позволяет сократить количество используемых в конструкции узлов.
Также предпочтительно стакан представляет собой соединительную муфту. Посредством соединительной муфты обеспечена возможность присоединения трубчатого фильтра к конструкции. Установка соединительных муфт на двух торцах каркаса позволяет соединить несколько фильтров в ряд. При этом целесообразно исполнение, при котором соединительная муфта выполнена с наружной или внутренней резьбой. Использование соединительных муфт обеспечивает простое и эффективное соединение трубчатых фильтров, например, в систему фильтрации.
Целесообразно фильтрующее покрытие выполнено из волокнисто-пористого материала. К волокнисто пористым материалам относятся, например, полиэтиленовые, полиакрилонитриловые, полиамидные, полипропиленовые волокна. Такое покрытие может быть получено, например, методом пневмоэкструзии. Метод пневмоэкструзии представляет собой продавливание смеси волокна со связующим через фильеру, в результате чего может быть получено конечное изделие без технологических операций доработки. Упомянутое исполнение обеспечивает снижение стоимости технологического процесса изготовления фильтрующего покрытия.
Также целесообразно каркас выполнен из неметаллического материала. Каркас может быть выполнен, например, из полиэтилена низкого давления, поливинилхлорида и других полимерных материалов. Таким образом, исключена возможность коррозии каркаса трубчатого фильтра.
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью графических материалов, приведенных ниже.
Фиг.1 - общий вид заявляемого трубчатого фильтра в продольном разрезе.
На фигуре изображен общий вид в продольном разрезе заявляемого трубчатого фильтра, содержащего каркас 1 и размещенное на нем фильтрующее покрытие 2. На каркасе 1 установлены центрирующие кольца 3, на которые опирается упомянутое фильтрующее покрытие 2. На торцах каркаса 1 установлены стаканы 4, представляющие собой, например, соединительные муфты.
Работа заявляемой полезной модели осуществляется следующим образом.
Трубчатый фильтр с заранее выполненным посредством центрирующих колец 3 зазором соединяют, например, с системой фильтрации, посредством соединительных муфт 4 и помещают в объем фильтруемой жидкости. Затем фильтруемую жидкость пропускают через фильтрующее покрытие 2. После чего отфильтрованную жидкость равномерно распределяют между каркасом 1 и фильтрующим покрытием 2. Далее через отверстия в каркасе 1 жидкость отводят из фильтра. При необходимости удаления слоя осадка с поверхности трубчатого фильтра внутрь каркаса 1 подают поток жидкости, который через отверстия в каркасе 1 попадает на внутреннюю поверхность фильтрующего покрытия 2. Далее жидкость, прошедшую через фильтрующее покрытие 2, с частью поверхностного осадка отводят в объем фильтруемой жидкости.
Таким образом, заявляемая полезная модель представляет собой трубчатый фильтр, конструктивное исполнение которого позволяет обеспечить повышение фильтрующей способности фильтра без сокращения срока его эксплуатации.