ФИЛЬТР ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ

Полезная модель относится к жидкостным фильтрам со сливом осадка, фильтрующим потоком с поверхности фильтрующего элемента и предназначен для гидродинамического разделения двухфазных жидкостей (фильтрация минеральных и трансформаторных масел, красок, электролитных растворов в производстве цветных и редких металлов и прочих неоднородных жидкостей) путем разделения их на жидкую фазу - фильтрат и суспензию с твердыми включениями (осадок).
В зависимости от фильтруемой жидкости и тонкости ее разделения предусмотрен заменяемый фильтрующий элемент, оснащенный соответствующим пористым материалом (металлической сеткой, тканью, войлоком и т.п.), а также предусмотрены заменяемые шнеки, отличающиеся между собой площадью поперечного сечения прохождения фильтруемого потока с расчетной скоростью. Суть гидродинамической фильтрации заключается в создании относительного движения загрязненной частицы в направлении, перпендикулярном оси ячейки в фильтрующем элементе. При определенных соотношениях величин поперечной и продольной составляющих относительной скорости частицы и фильтрующей поверхности достигается очистка жидкости от частиц механических примесей значительно меньших, чем размер в "свету" ячейки фильтрующего элемента.
Известны конструкции неполно поточных фильтров, например патронный фильтр по а.с. №665929, состоящий из цилиндрического корпуса с патрубками для входа фильтруемой жидкости, выхода фильтрата, выхода осадка и фильтрующего элемента, установленного соосно корпусу.
Известен гидродинамический фильтр (а.с. СССР №1291182, МПК В01Д 35/22, бюл. №7, 1987 г.) в котором обеспечение постоянной скорости потока достигается использованием конического корпуса, сужающегося по направлению движения фильтруемой жидкости. Основным недостатком этого фильтра является то, что фильтруемый поток перемещается вдоль образующей фильтрующего элемента, что снижает время контакта потока с поверхностью фильтрующего элемента и, естественно, снижает скорость фильтрации, кроме этого, в этом фильтре невозможно изменять скорость потока жидкости.
Известен фильтр для очистки нефтесодержащих сточных вод, содержащий вертикальный корпус с днищем, загрузку из упругоэластичного фильтрующего материала, средство для сжатия загрузки при регенерации и распределения исходной воды в виде установленного по оси корпуса шнека, нижняя часть которого выполнена полой, перфорированной и соединенной с подающим патрубком, расположенную коаксиально по периферии корпуса камеру для сбора фильтрата и присоединенный к ней отводящий патрубок. (патент РФ №2040947 МПК В01Д 24/46, бюл. №22, 1995 г.)
Недостатком данного фильтра является сложность конструкциии, а также большие габариты по высоте.
Известен самоочищающийся фильтр по а.с. №1667894, МПК В01D 27/00, 1992 г. содержащий корпус с входным и выходным патрубками, недостатками этого изобретения является отсутствие патрубка для выхода суспензии и высокое сопротивление на входе в выходной патрубок.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является фильтр по а.с. №1641389, MПK B01D 27/00, бюл. №14, 1991 г., содержащий цилиндрический корпус с патрубками для входа фильтруемой жидкости, выхода фильтрата, выхода сгущенной суспензии и фильтрующего элемента, установленного соосно корпусу. Недостатком известного фильтра является высокое сопротивление потоку, поступающему в выходной патрубок.
Задачей настоящей полезной модели является снижение потерь фильтрата на входе в выходной патрубок, а также исключение вращения шнека под действием напора фильтруемой жидкости.
Поставленная задача достигается признаками, указанными в 1-м пункте формулы полезной модели, общими с прототипом, такими как фильтр, содержащий цилиндрический корпус с патрубками для входа фильтруемой жидкости, выхода фильтрата и сброса загрязненной суспензии, а также фильтрующий элемент, установленный соосно корпусу, и отличительных существенных признаков, таких как наружная образующая корпуса, снабжена выступом, соединенным с патрубком фильтрата, а в его днище выполнены симметричные относительно оси фильтра пазы для установки, фиксирующей планки.
В пункте 2 формулы полезной модели отражена форма выступа, а именно выступ выполнен в форме полуконуса или полуцилиндра.
В пункте 3 формулы полезной модели уточняется конструкция фильтрующего элемента и шнека, а именно фильтрующий элемент и шнек выполнены заменяемыми на заданную тонкость фильтрации.
Вышеперечисленные признаки полезной модели позволяют увеличить производительность фильтра, снизить потери фильтрата на входе в выходной патрубок, а также дают возможность регулировать поток жидкости в зависимости от требуемой тонкости ее разделения. Указанные выше отличительные признаки, каждый в отдельности и все совместно, направлены на решение поставленной задачи и являются существенными.
Использование существенных отличительных признаков в известном уровне техники не обнаружено, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности «новизна».
Полезная модель иллюстрируется следующими чертежами.
На фиг.1 изображен общий вид фильтра в разрезе.
На фиг.2 изображен вид фильтра с верху.
Нa фиг.3 - сечение А-А (фиг.1)
На фиг.4 - сечение Б-Б (фиг.1)
На фиг.5 - общий вид фильтра
На фиг.6 - вид В (фиг.5)
На фиг.7 - вид Д (фиг.5)
На фиг.8 вид фильтра в аксонометрии
На фиг.9 изображен корпус фильтра.
На фиг.10 - сечение Е-Е (фиг.9)
На фиг.11 - сечение Ж-Ж (фиг.9)
На фиг.12 изображен шнек
На фиг.13 - сечение К-К (фиг.12)
Фильтр состоит из корпуса 1, патрубка 2 для входа фильтруемой жидкости, патрубка 3 для выхода фильтрата, патрубка 4 для выхода суспензии, сменного фильтрующего элемента 5 и неподвижно установленного шнека 6 (фиг.12) имеющего витки 7 с переменным шагом, нижняя часть пустотелого вала 8 шнека снабжена пазами 9, служащими для выхода сгущенной суспензии к патрубку 4, а также для установки шпонки 10, предотвращающей вращение шнека под действием напора фильтруемой жидкости.
Шнек 6 выполнен заменяемым (различных типоразмеров отличающихся между собой площадью поперечного сечения), обеспечивающим требуемую скорость потока жидкости, достаточную для эффективной фильтрации. Заменяемый фильтрующий элемент 5 выполнен в виде каркаса из перфорированной пазами 11 трубы 12, внутренняя поверхность которой облицована пористым материалом 13 (сечение Б-Б, фиг.4) и также выполнен в нескольких типоразмерах, оснащенных различными пористыми материалами. Корпус 1 закрыт крышкой 14, имеющей перфорацию отверстиями 15 для прохода фильтруемой жидкости. Фильтр снабжен запорной арматурой 16, установленной на патрубке 4 выпуска суспензии и манометрами 17 и 18. Наружная образующая корпуса 1 в месте контакта с выходным патрубком 3 снабжена выступом 19, обеспечивающим снижение сопротивления потоку, поступающему на вход патрубка 3. В днище корпуса 1 выполнено два паза 20 для размещения шпонки 10 шнека 6.
Для обеспечения работы фильтра перед входным патрубком 2 и после выходного патрубка 3 должны быть установлены запорная арматура и расходомеры (не показанные на чертеже).
Фильтр работает следующим образом.
Перед пуском жидкости на фильтрацию, необходимо закрыть запорную арматуру 16, исключающую выход фильтруемой жидкости через патрубок выхода сгущенной суспензии. Затем открыть запорные арматуры, установленные после патрубка 3 и перед патрубком 2 (для подачи жидкости в фильтр и выпуска фильтрата из фильтра), вследствие чего поток жидкости, встречая на своем пути винтовую поверхность шнека, приобретает вращательное движение по винтовой линии вдоль пористого материала 13 фильтрующего элемента 5, создавая окружную скорость потока, (зависящую от давления жидкости и площади проходного сечения шнека). На каждую
2
2
перемещающуюся механическую и жидкостную частицу действуют силы: центробежная и скоростного потока, обе силы направленные перпендикулярно к стенке фильтрующего элемента 5, а осевые силы (составляющая от скоростного потока и гравитационная) направлены вниз к пазам 9 и далее к патрубку 4, а оттуда - к запорной арматуре 16, по мере накопления сгущенной суспензии, на манометре 17 увеличивается показ ее давления, после чего запорную арматуру 16 приоткрывают для начала выпуска сгущенной суспензии. Таким образом, происходит автоматическое разделение двухфазной жидкости. Фильтр не нуждается в периодической разборке или чистке фильтровального элемента. С целью профилактики необходимо контролировать перепад давления на фильтре. Он не должен превышать 0,6 кг/см, и не должен быть ниже 0,3 кг/см. Таким образом, происходит процесс фильтрации с автоматическим удалением механических частиц.
Полезная модель из-за снижения сопротивления потоку на входе в выходной патрубок повышает скорость фильтрации (увеличивает производительность), что позволяет сократить габаритные размеры фильтра, т.е. снизить металлоемкость, трудоемкость изготовления и, соответственно, стоимость изготовления, а благодаря возможности регулирования скорости потока жидкости и заменой фильтрующего элемента, можно широко регулировать тонкость фильтрации, а жестко установленный шнек гарантирует стабильность процесса фильтрации.
Из описания и практического применения настоящей полезной модели специалистам будут очевидны и другие частные формы ее выполнения. Данное описание и примеры рассматриваются как материал, иллюстрирующий полезную модель, сущность которой и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле полезной модели, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.