ПАТРОННЫЙ ФИЛЬТР (ВАРИАНТЫ)
CARTRIDGE FILTER (VERSIONS)

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 и газовых сред от дисперсных частиц.
Известен 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 аналога является невысокая эффективность работы фильтра, высокое падение гидравлического сопротивления на фильтре, связанное с ограничением рабочей поверхности фильтрующих элементов и конструкцией фильтров.
Известен также патронный фильтр (патент РФ №2040306, B01D 27/08, 25.07.1995), содержащий днище с жестко закрепленными патрубками для подвода и отвода жидкости, съемный цилиндрический корпус, в котором концентрично расположены фильтрующие элементы, разделительную перегородку, соединенную стягивающим стержнем с прижимным устройством, воздействующим на фильтрующие 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, так как из-за отсутствия гидродинамического эффекта он забивается крупными и мелкими частицами, что сокращает срок эксплуатации фильтрующих элементов, а очистка фильтрующих элементов требует его разборки.
Известен также патронный фильтр (патент РФ №2050928, B01D 27/04, 27.12.1995) 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, так как вектор скорости потока жидкости направлен перпендикулярно поверхности фильтрующих элементов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является патронный фильтр (патент РФ №2058802, B01D 27/00, 27.04.1996), 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 прототипа является невысокая эффективность работы фильтра, связанная с ограничением рабочей поверхности фильтрующих элементов, сложность конструкции и эксплуатации.
Задача изобретения - повышение эффективности работы фильтра за счет увеличения рабочей поверхности фильтрующих элементов при сохранении гидродинамического эффекта - вектор скорости потока фильтруемой среды направлен по касательной (образующей) к рабочей поверхности фильтрующих элементов.
Поставленная задача по первому варианту достигается тем, что в патронном фильтре, содержащем корпус, разделенный трубной доской на верхнюю и нижнюю камеры, фильтрующие патроны, защитные футляры, закрепленные в трубной доске и установленные вертикально, патрубки с задвижками, в отличие от прототипа защитные футляры расположены в верхней камере и выполнены из герметичного материала с открытыми верхними и нижними концами, фильтрующие патроны прикреплены открытыми концами к верхним концам защитных футляров с помощью герметичных шайб, позволяющих получить между ними коаксиальные полости, соединенные с нижней камерой, площадь сечения горизонтальной плоскостью каждой из которых ограничена наружным диаметром фильтрующего патрона и внутренним диаметром защитного футляра, должна быть не меньше площади сечения условного прохода патрубков, а закрытыми концами прикреплены к нижней части нижней камеры.
Поставленная задача по второму варианту достигается тем, что в патронном фильтре, содержащем корпус, разделенный трубной доской на верхнюю и нижнюю камеры, фильтрующие патроны, защитные футляры, закрепленные в трубной доске и установленные вертикально, патрубки с задвижками, в отличие от прототипа защитный футляр расположен в верхней камере и выполнен из герметичного материала с открытыми верхними и нижними концами, фильтрующий патрон выполнен с открытыми верхним и нижним концами, содержит коаксиально расположенный полый цилиндр, соединенный ребрами жесткости с внутренней поверхностью фильтрующего патрона, снабженный разъемным наконечником, соединяющим его внутреннюю поверхность с наружной поверхностью корпуса, место расположения которого совпадает с верхним концом фильтрующего патрона, прикрепленного к верхнему концу футляра с помощью герметичных шайб, позволяющих получить между ними коаксиальные полости, соединенные с нижней камерой, площадь сечения горизонтальной плоскостью которой ограничена наружным диаметром фильтрующего патрона и внутренним диаметром защитного футляра, должна быть не меньше площади сечения условного прохода патрубков, а наружная поверхность нижнего конца фильтрующего патрона герметично соединена с нижней камерой с помощью фильтрующей перегородки.
При этом увеличение площади фильтрующей поверхности происходит за счет использования объема над трубной доской при сохранении гидродинамического эффекта благодаря защитным футлярам и закрепленным в них фильтрующим патронам.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен общий вид патронного фильтра по первому варианту, на фиг.2 - общий вид патронного фильтра по второму варианту.
Патронный фильтр содержит патрубки 1 с задвижками (условно не показаны). Корпус 2 разделен трубной доской 3 на камеры: верхнюю 4 и нижнюю 5. Фильтрующие патроны 6 прикреплены с одной стороны к верхним концам защитных футляров 7 с помощью герметичной шайбы 8.
С другой стороны фильтрующие патроны 6 (фиг.1) прикреплены к нижней части нижней камеры 5 с помощью ребер жесткости. Патронный фильтр содержит герметичный затвор 9.
По второму варианту (фиг.2) фильтрующий патрон 6 выполнен с открытыми верхним и нижним концами и содержит коаксиально расположенный полый цилиндр 10, соединенный ребрами жесткости 11 с внутренней поверхностью фильтрующего патрона 6. Полый цилиндр 10 снабжен разъемным наконечником 12, соединяющим его внутреннюю поверхность с наружной поверхностью корпуса 2. Разъемный наконечник 12 расположен в верхней части фильтрующего патрона 6, который прикреплен к верхней части защитного футляра 7 с помощью герметичных шайб 8, позволяющих получить между ними коаксиальные полости, соединенные с нижней камерой 5. Площадь сечения горизонтальной плоскостью этих полостей, ограниченная наружным диаметром фильтрующего патрона 6 и внутренним диаметром защитного футляра 7, должна быть не меньше площади сечения условного прохода патрубков 1. Наружная поверхность нижнего конца фильтрующего патрона 6 герметично соединена с нижней камерой 5 с помощью фильтрующей перегородки 13.
Патронный фильтр работает следующим образом. При открытом герметичном затворе 9 устанавливают фильтрующий элемент в защитные футляры 7 и крепят его с помощью герметичной шайбы 8. Затем закрывают герметичный затвор, открывают задвижку (на чертежах не показана) и подают очищаемую жидкость через патрубок 1 в верхнюю камеру 4. Жидкость заполняет внутреннюю часть фильтрующего патрона и, проходя через пористые перегородки фильтрующего патрона 6, попадает в нижнюю камеру 5. При этом защитные футляры 7 перекрывают подачу очищаемой жидкости из верхней камеры 4 в нижнюю камеру 5, минуя фильтрующие патроны 6, но в то же время увеличивают площадь фильтрации фильтрующего патрона за счет использования объема верхней камеры 4, тем самым продлевают межрегламентный цикл работы фильтрующего патрона 6, уменьшают перепад гидравлического давления между верхней 4 и нижней 5 камерами. При этом все примеси собираются в нижней части фильтрующего патрона 6, так как вектор скорости очищаемой жидкости направлен сверху вниз по касательной (образующей) к фильтрующей поверхности. Это позволяет при очистке фильтра легко удалить загрязнения, так как они остаются внутри фильтрующего патрона.
По второму варианту загрязнения скапливаются в нижней части корпуса 2 патронного фильтра, где уплотняются, поскольку очищаемая жидкость уходит из нижней части корпуса 2 через перегородку 13 в нижнюю камеру 5. В случае удаления загрязнений, открывается дренажный патрубок в нижней части корпуса 2, оставшаяся в фильтре жидкость сливается, а грязь удаляется путем подачи пара в полый цилиндр 10 через разъемный наконечник 12 в нижнюю часть корпуса фильтра 2. При этом пар поднимается в верхнюю часть корпуса 2 и, охлаждаясь, конденсируется на внутренней поверхности фильтрующего патрона 6, стекая вниз, очищает фильтрующий патрон 6.
Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить эффективность работы фильтра за счет увеличения рабочей поверхности фильтрующих элементов при сохранении гидродинамического эффекта - вектор скорости потока фильтруемой среды направлен по касательной (образующей) к рабочей поверхности фильтрующих элементов.