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, B01D 39/00, C02F 1/18, 2006 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится низкая производительность, связанная со сложностью регенерации фильтрующего материала из-за заклинивания уловленных частиц в его порах при фильтровании жидкости или газа поперек поверхности слоев фильтровального материала, образующих рулон.
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, B01D 39/00, D01F 9/22, 1998 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится невысокая производительность связанная с большими затратами времени при регенерации пор фильтровального материала из-за заклинивания уловленных частиц в этих порах при фильтровании жидкости или газа поперек поверхности слоев фильтровального материала, свернутых в рулон вокруг внутренней перфорированной трубки.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков и принятым за прототип является фильтрующий элемент для глубокой очистки воды, содержащий перфорированный стержень, на котором размещен фильтрующий материал, смотанный в рулон, при этом через каждые 4-6 слоев фильтрующего материала снабжен дренирующими прокладками и неразрывно соединен торцами с уплотнительными крылышками, а фильтрующий материал представляет собой ткань или трикотаж, выполненный из волокон, основу которых составляет активированный углерод, а поверхность покрыта пористой пленкой диоксида кремния (патент РФ №2019291, B01D 29/48, B01D 39/00, 1994 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится малая производительность, связанная с большими затратами времени при регенерации пор фильтровального материала из-за заклинивания уловленных частиц в этих порах при фильтровании жидкости или газа поперек поверхности слоев фильтровального материала, свернутого в рулон, на перфорированный стержень.
Техническим результатом предлагаемого фильтрующего элемента для очистки жидкостей и газов является повышение производительности за счет уменьшения затрат времени на регенерацию фильтровального материала при его очистке от уловленных частиц между слоями, образующими рулон.
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, причем фильтрующий элемент закрыт уплотнительными крышками, при этом поверхность фильтрующего материала имеет ворс, а поверхность уплотнительных крышек равномерно перфорирована.
Снабжение фильтрующего материала ворсом способствует улавливанию частиц между ворсинками и поверхностью слоев фильтровального материала, свернутого в рулон, что облегчает их удаление при регенерации, уменьшает само время регенерации и увеличивает производительность процесса фильтрования жидкости или газа.
Равномерная перфорация поверхности уплотнительных крышек позволяет вести процесс фильтрации не поперек фильтровального материала, а вдоль его боковых поверхностей между слоями, образующими рулон. Это позволяет задерживать частицы дисперсной фазы между слоями фильтрующего материала в рулоне, предотвращать попадание этих частиц в поры фильтровального материала, а значит облегчает регенерацию при промывке или продувке фильтрующего материала, уменьшает само время регенерации и тем самым повышает производительность фильтрования.
Таким образом, снабжение фильтрующего материала ворсом и равномерная перфорация поверхности уплотнительных крышек позволяет перевести процесс фильтрования из режима поперечного движения потока жидкости или газа относительно поверхности слоев фильтрующего материала, свернутого в рулон, в режим их продольного движения, предотвратить заклинивание частицами дисперсной фазы пор фильтровального материала, что значительно облегчает режим регенерации и уменьшает затраты времени на нее, а значит увеличивает производительность процесса фильтрования в целом.
На фиг. представлена схема предлагаемой конструкции фильтрующего элемента для очистки жидкостей и газов.
Фильтрующий элемент содержит стержень 1 и наружный каркас 2, между которыми размещен в виде рулона тканевый или трикотажный фильтрующий материал 3, поверхность которого имеет ворс 4. Сверху и снизу фильтрующий элемент закрыт уплотнительными крышками 5, поверхность которых равномерно перфорирована. На верхней и нижней крышках 5 герметично закреплены соответственно патрубки входа 6 и выхода 7 исходной и очищенной жидкости и газа. Уплотнительные крышки 5 и наружный каркас на обоих торцах имеют фланцы 8 и 9 для герметичного уплотнения фильтрующего материала 3 внутри наружного каркаса 2, а также для быстрой разборки и сборки фильтрующего элемента при проведении регенерации и фильтрования.
Фильтрующий элемент работает следующим образом. Фильтрующий материал 3 плотно наматывают слоями на стержень 2 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 с фланцами 8 и 9 и герметично уплотняют их с помощью крепежных деталей (болты, гайки, прокладки и шайбы). По патрубку 6 подают исходную жидкость или газ, которые равномерно распределяются при течении вдоль поверхности верхней перфорированной крышки 5 и через отверстия в этой крышки 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 5 по патрубку 7 отводят наружу.
После проведения фильтрования крепежные детали отсоединяются, снимаются уплотнительные крышки 5 с наружного каркаса 2 с фланцами 8, 9, вынимают стержень 1 с рулоном фильтрующего материала 3, раскручивают слои фильтрующего материала 3 с рулона, встряхивают, промывают или продувают поверхность фильтрующего материала и в режиме регенерации удаляют уловленные частицы из ворсинок ворса 4.
Так как в фильтрующем элементе предлагаемой конструкции фильтрование проходит не как в обычных фильтрах поперек фильтрующего материала 3, а вдоль его поверхности между слоями рулона, и частицы дисперсной фазы задерживаются не в порах фильтровального материала, а ворсом 4, то при регенерации они легко сбрасываются с ворса при встряхивании, продувке или промывке, что уменьшает время регенерации, увеличивает время работы в режиме фильтрования, а значит производительность в целом фильтрующего элемента.
Качество очистки в фильтрующем элементе несложно регулировать, меняя число наматываемых слоев фильтрующего материала 3 в рулон на каркас 2. Так, при увеличении числа слоев фильтрующего материала 3 в рулоне они плотнее прижимаются друг к другу, уменьшая размер каналов между ворсинками ворса 4, что способствует улавливанию более мелких частиц дисперсной фазы. И, наоборот, при уменьшении числа слоев фильтрующего материала 3 в рулоне размер каналов между ворсинками ворса 4 увеличивается, что уменьшает гидравлическое сопротивление, увеличивает производительность, но снижает вероятность улавливания мелких частиц дисперсной фазы.
Таким образом, предлагаемая конструкция фильтрующего элемента и фильтрующего материала для очистки жидкостей или газов позволяет проводить процесс фильтрования не поперек поверхности фильтрующего материала, а вдоль нее по каналам, образованным ворсом между слоями фильтрующего материала в рулоне и улавливать частицы дисперсной фазы не порами фильтрующего материала, а ворсинками ворса, что значительно облегчает и ускоряет удаление уловленных частиц дисперсной фазы, уменьшает время регенерации при встряхивании, промывке или продувке фильтрующего материала и в целом увеличивает производительность.