ПАТРОННЫЙ ФИЛЬТР
CARTRIDGE FILTER

Изобретение относится к устройствам для очистки нейтральных и агрессивных жидкостей от механических примесей фильтрованием, в частности к патронным фильтрам, и может быть использовано для микрофильтрации во всех отраслях промышленности, где требуется тонкая высокоэффективная очистка жидких сред от дисперсных частиц.
Известен патронный фильтр (патент РФ № 2040306, B01D 27/08, 1995.07.25), содержащий днище с жестко закрепленными патрубками для подвода и отвода жидкости, съемный цилиндрический корпус, в котором концентрично расположены фильтровальные элементы, разделительную перегородку, соединенную стягивающим стержнем с прижимным устройством, воздействующим на фильтровальные элементы, запорное устройство и кольцевые уплотнительные прокладки, при этом разделительная перегородка содержит сходящиеся под углом навстречу друг другу конусные скосы, в которых концентрично выполнены канавки и установлены в них кольцевые уплотнительные прокладки, съемный цилиндрический корпус и днище содержат конусные отбортовки, выполненные с одинаковым углом наклона, равным углу наклона скосов разделительной перегородки, а фильтровальные элементы выполнены с увеличивающимися от центра к периферии размерами пор.
Недостатком аналога является невысокая эффективность фильтра, т.к. из-за отсутствия вращательного движения жидкости, он забивается крупными и мелкими частицами, что сокращает срок эксплуатации фильтрующих элементов, а очистка фильтрующих элементов требует его разборки.
Известен патронный фильтр (патент РФ 2050928, B01D 27/04, 1995.12.27) для очистки жидкостей, содержащий вертикальный корпус с днищем и съемной крышкой, подводящий и отводящий патрубки и установленный по оси корпуса цилиндрический фильтрующий элемент, выполненный, например, из поливинилформаля, снабженный распределительным элементом, выполненным в виде цилиндрического перфорированного кольца, герметично присоединенного к днищу и нижней части фильтрующего элемента, и гофрированной трубкой из эластичного материала, герметично прикрепленной к крышке и к верхней части фильтрующего элемента, при этом подающий патрубок присоединен к днищу, а отводящий - к крышке.
Недостатком аналога является невысокая эффективность фильтра, т.к. вектор скорости потока жидкости направлен перпендикулярно поверхности фильтрующих элементов.
Известен патронный фильтр (патент РФ № 2058802, B01D 27/00, 1996.04.27), содержащий корпус, разделенный трубной доской на верхнюю и нижнюю камеры, фильтрующие патроны с защитными футлярами, закрепленные открытыми концами в трубной доске и установленные вертикально в нижней камере, и патрубки с задвижками, причем защитные футляры выполнены из открыто пористого эластичного материала и снабжены перфорированными обоймами из жесткого материала, а верхняя и нижняя камеры снабжены двумя дополнительными патрубками с задвижками.
Недостатком аналога является невысокая эффективность работы фильтра, сложность конструкции и эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является патронный фильтр (авторское свидетельство СССР № 1274724, B01D 27/06, 05.07.1984), содержащий корпус, разделенный по высоте патронной решеткой на камеру исходной жидкости, имеющую тангенциально расположенный входной патрубок, и камеру очищенной жидкости с размещенными в ней на патронной решетке фильтрующими элементами, при этом фильтр снабжен размещенным в камере исходной жидкости направляющим элементом, выполненным в виде обратного усеченного конуса со спиралью, примыкающей верхней кромкой к наружной поверхности усеченного конуса, соединенного с патронной решеткой, а спираль соединена с корпусом посредством разъемного соединения.
Недостатком прототипа также является невысокая эффективность работы фильтра, высокое падение гидравлического сопротивления на фильтре, связанное с ограничением рабочей поверхности фильтрующих элементов и конструкцией фильтров.
Задача изобретения - повышение эффективности работы фильтра за счет обеспечения вращательного движения потока жидкости и увеличения рабочей поверхности фильтрующих элементов.
Поставленная задача достигается тем, что в патронном фильтре, содержащем корпус, разделенный по высоте решеткой с закрепленными на ней фильтрующими элементами на камеру исходной жидкости, имеющую тангенциально расположенный входной патрубок и снабженную направляющим элементом, и камеру очищенной жидкости, в отличие от прототипа, фильтрующие элементы размещены в камере исходной жидкости, а в качестве направляющего элемента используется отбойник-обтекатель, выполненный в виде пластин, прикрепленных двумя сторонами к внутренней поверхности входного патрубка вдоль двух симметричных линий ее образующей, при этом части пластин, выступающие во внутреннюю полость корпуса фильтра, имеют наклон в сторону тангенциальной образующей потока.
Кроме того, входной патрубок патронного фильтра может быть выполнен конусным.
При конусном выполнении организация потока улучшается за счет уменьшения падения гидравлического сопротивления и плавного перехода потока жидкости в тангенциальном направлении.
Размещение фильтрующих элементов в камере исходной жидкости позволяет значительно увеличить их рабочую поверхность.
Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид патронного фильтра, на фиг 2 - патронный фильтр в разрезе.
Патронный фильтр содержит корпус 1 с патронной решеткой 2, закрепленной внутри него, и входной патрубок 3, расположенный тангенциально по отношению к корпусу 1. Патронная решетка 2 разделяет внутренний объем корпуса 1 патронного фильтра на две части: верхнюю -камеру очищенной жидкости, нижнюю - камеру исходной жидкости. Патронная решетка 2 предназначена для крепления на ней фильтрующих элементов 4, расположенных в камере исходной жидкости. К внутренней поверхности входного патрубка 3 прикреплен отбойник - обтекатель 5, выполненный в виде пластин, закрепленных двумя сторонами к образующим внутренней поверхности входного патрубка 3 и двумя другими сторонами вдоль линий образующей внутреннюю поверхность корпуса 1 патронного фильтра. Пластины отбойника - обтекателя 5 изогнуты, что позволяет обеспечить вращательное движение жидкости внутри корпуса 1 и исключить прямой удар механических частиц о поверхность фильтрующих элементов. К корпусу 1 крепится герметичный затвор 6, на котором расположены устройства подачи пара 7 и механизм 8 поворота крышки герметичного затвора 6. Выходной патрубок 9 также прикреплен к корпусу 1.
Патронный фильтр работает следующим образом. Герметичный затвор 6 с помощью механизма поворота крышки 8, устанавливают на корпус 1. Жидкость, содержащая механические примеси, через входной патрубок 3, расположенный тангенциально корпусу 1, поступает в камеру исходной жидкости, содержащей фильтрующие элементы 4. При истечении жидкости через фильтрующие элементы 4 отбойник - обтекатель 5, защищая поверхность фильтрующих элементов 4 от прямого удара частиц и механических повреждений, направляет поток жидкости вдоль внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1 патронного фильтра, преобразуя движение потока во вращательное. Под действием центробежных сил механические примеси устремляются к внутренней поверхности корпуса 1, а под действием гравитационных сил оседают в нижней части корпуса патронного фильтра. Более легкие и мелкие взвешенные частицы оседают на наружной цилиндрической поверхности фильтрующих элементов 4, а отфильтрованная жидкость поступает из камеры исходной жидкости в камеру очищенной жидкости и удаляется из патронного фильтра в выходной патрубок 9. Необходимо отметить, что вектор скорости потока жидкости направлен по касательной к поверхности фильтрующих элементов 4, а следовательно, сила сцепления мельчайших механических примесей с поверхностью фильтрующих элементов значительно меньше силы сцепления механических примесей, когда вектор скорости потока жидкости направлен перпендикулярно фильтрующей поверхности.
Преимуществом конструкции патронного фильтра является технологичность, позволяющая увеличить ресурс его эксплуатации, за счет установки отбойников - обтекателей, направляющих вектор скорости потока жидкости по касательной к поверхности фильтрующих элементов. Это исключает механическое повреждение поверхности фильтрующих элементов от прямого удара механических частиц, организует процесс разделения частиц на крупные механические и мелкие дисперсные.
Преимуществом также является сокращение времени очистки фильтрующих элементов от механических примесей за счет подачи пара через устройство подачи пара во внутреннюю полость фильтрующих элементов и удаление им взвешенных частиц, сконцентрированных на наружной поверхности фильтрующих элементов 4. При этом взвешенные частицы и крупные частицы собираются в нижней части корпуса 1 (грязевом кармане) и удаляются из корпуса с помощью дренажного патрубка, расположенного в нижней части корпуса 1.
Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить эффективность работы фильтра за счет обеспечения вращательного движения потока жидкости и увеличения рабочей поверхности фильтрующих элементов.