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, В01D 39/00, С02F 1/18, 2006 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится невозможность повышения качества очистки жидкостей и газов от тонкодисперсных частиц 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, В01D 39/00, D01F 9/22, 1998 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится невозможность повышения качества очистки жидкостей и газов от тонкодисперсных частиц в процессе 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 фильтрующий элемент закрыт уплотнительными крышками, а поверхность фильтрующего материала имеет ворс, причем поверхность уплотнительных крышек равномерно перфорирована (патент на полезную модель РФ №124178, В01D 29/00, В01D 46/00, 2013 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится невозможность повышения качества очистки жидкостей или газов от тонкодисперсных частиц в режиме фильтрования.
Техническим результатом предлагаемого фильтрующего элемента для очистки жидкостей и газов является возможность повышения качества очистки жидкостей или газов от тонкодисперсных частиц в процессе фильтрования за счет уплотнения между собой слоев фильтрующего материала, свернутого в рулон, и уменьшения вследствие этого размеров фильтрующих каналов между слоями.
Поставленный технический результат достигается тем, что в фильтрующем элементе для очистки жидкостей и газов, содержащем 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, при этом стержень выполнен в виде полой трубки из упругого материала герметично закрытой сверху, в боковой поверхности которой равномерно расположены четыре продольные прорези, причем 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.
Выполнение стержня в виде полой трубки, герметично закрытой сверху предотвращает попадание фильтруемой жидкости или газа внутрь трубки, минуя процесс фильтрации через фильтрующий материал, что способствует повышению качества очистки.
Выполнение стержня в виде полой трубки из упругого материала с четырьмя продольными прорезями равномерно расположенными в ее боковой поверхности позволяет упруго деформировать дугообразные полосы трубки, образующиеся между продольными разрезами в радиальном направлении, что приводит к уплотнению слоев фильтрующего материала, находящегося между этими дугообразными полосами и наружным каркасом, и повышает качество очистки от тонкодисперсных частиц.
Уменьшение числа продольных прорезей до трех приводит к неравномерности радиального деформирования дугообразных полос трубки, соответственно к неравномерности уплотнения слоев фильтрующего материала, находящегося между этими дугообразными полосами и возможному проскоку тонкодисперсных частиц в местах недостаточного уплотнения слоев фильтрующего материала.
Увеличение числа продольных прорезей свыше четырех усложняет их изготовление, но не способствует повышению качества очистки и способности регулировать это качество очистки в процессе фильтрования. Кроме того, из-за уменьшения сечения упругих полос, образующихся при увеличении их числа, часть упругой деформации может перейти в необратимую, что не позволяет регулировать уплотнение слоев фильтрующего материала в процессе фильтрования.
Осесимметричная установка с возможностью осевого перемещения в нижней уплотнительной крышке регулировочного болта, конец которого имеет конусообразную форму и упирается в нижнюю часть трубки, позволяет передавать осевое усилие от вращения регулировочного болта на конус, а от него радиальное усилие на дугообразные полосы, которые упруго раздвигаются и уплотняют слои фильтрующего материала, уменьшая сечение фильтрующих каналов между слоями, что повышает степень улавливания тонкодисперсных частиц.
Таким образом, регулируя высоту регулировочного болта при его вращении, можно уплотнять или наоборот уменьшать уплотнение слоев фильтрующего материала в рулоне, тем самым уменьшать или увеличивать размер пор между слоями, в которых задерживаются тонкодисперсные частицы, причем эту регулировку можно проводить в процессе фильтрования, то есть повышать качество очистки от тонкодисперсных частиц.
На фиг.1 представлена схема предлагаемой конструкции фильтрующего элемента для очистки жидкостей и газов; на фиг.2 - общий вид стержня в аксонометрии в процессе фильтрования.
Фильтрующий элемент содержит стержень 1 и наружный каркас 2, между которыми размещен в виде рулона фильтрующий материал 3, поверхность которого имеет ворс 4. Сверху и снизу фильтрующий элемент закрыт уплотнительными крышками 5 и 6, поверхность которых равномерно перфорирована. На верхней крышке 5 герметично закреплен патрубок 7 для входа исходной жидкости или газа, а на нижней крышке 6 также герметично закреплен патрубок 8 для выхода очищенной жидкости или газа. Верхняя 5 и нижняя 6 уплотнительные крышки и наружный каркас 2 на обоих торцах имеют фланцы 9 и 10 для герметичного уплотнения фильтрующего материала 3 внутри наружного каркаса 2, а также для быстрой разборки и сборки фильтрующего элемента при проведении регенерации и фильтрования. Стержень 1 выполнен в виде полой трубки из упругого материала, герметично закрытой сверху пробкой 11. В боковой поверхности полой трубки сделаны четыре продольные прорези, равномерно расположенные и образующие четыре дугообразные полосы 12. В нижней уплотнительной крышке 6 осесимметрично установлен с возможностью осевого перемещения регулировочный болт 13, конец 14 которого имеет конусообразную форму и упирается в нижнюю часть трубки.
Фильтрующий элемент работает следующим образом.
Фильтрующий материал 3 плотно наматывают слоями на стержень 1 с образованием рулона, который вставляют в наружный каркас 2. Сверху и снизу наружный каркас 2 с рулоном слоев фильтрующего материала 3 закрывают уплотнительными крышками 5 и 6 с фланцами 9 и 10 и герметично уплотняют их с помощью крепежных деталей (болты, гайки, прокладки и шайбы). По патрубку 7 подают исходную жидкость или газ, которые равномерно распределяются вдоль поверхности верхней перфорированной крышки 5 и через отверстия в этой крышке фильтруются вдоль слоев фильтрующего материала 3. Частицы дисперсной фазы задерживаются ворсинками ворса 4 между слоями фильтрующего материала 3, а очищенные от дисперсной фазы жидкость или газ через отверстия нижней перфорированной уплотнительной крышки 6 по патрубку 8 отводят наружу.
Для увеличения качества очистки жидкости или газа от тонкодисперсных частиц закручивают регулировочный болт 13. Конец 14 регулировочного болта 13, имеющий конусообразную форму, при этом, поднимаясь вверх вдоль оси, разводит в радиальном направлении дугообразные полосы 12, уплотняя слои фильтрующего материала 3 и уменьшая сечения фильтрующих каналов, в которых задерживаются тонкодисперсные частицы.
При откручивании регулировочного болта 13, он, опускаясь вниз, уменьшает радиальные усилия на дугообразные полосы 12, и они, являясь частью стержня 1, выполненного из упругого материала, возвращаются в первоначальное положение, при этом слои фильтрующего материала 3 разуплотняются, а сечение фильтрующих каналов между его слоями увеличивается, что способствует снижению давления фильтрования или увеличению производительности. Изменяя таким образом положение регулировочного болта 13, можно обеспечивать необходимое качество очистки жидкостей и газов от тонкодисперсных частиц непосредственно в процессе фильтрования.
После проведения фильтрования крепежные детали с фланцев 9 и 10 отсоединяют, снимают уплотнительные крышки 5 и 6 с наружного каркаса 2, вынимают стержень 1 с рулоном фильтрующего материала 3, раскручивают его слои, встряхивают, промывают или продувают поверхность фильтрующего материала 3 и в режиме регенерации удаляют уловленные частицы с его поверхности и с ворсинок ворса 4.
Таким образом, предлагаемая конструкция фильтрующего элемента для очистки жидкостей и газов позволяет увеличить качество их очистки от тонкодисперсных частиц непосредственно в процессе фильтрования за счет изменения уплотнения между собой слоев фильтрующего материала, свернутого в рулон, и уменьшения вследствие этого размеров фильтрующих каналов между его слоями. Кроме того, фильтрующий элемент легко переналаживать с одной жидкости или газа на другие, обеспечивая необходимую производительность и давление фильтрования при высоком качестве очистки.