Фильтрующее устройство для очистки жидких и газообразных веществ

 

Изобретение относится к очистке жидких и газообразных веществ и может быть использовано, например, в пищевой и фармацевтической промышленности, в частности для очистки питьевой воды и спирта, а также может быть использовано в микроэлектронике и т.п. Предлагаемое устройство позволяет обеспечить избирательную фильтрацию, увеличить срок службы фильтрующего материала, увеличить удельную поверхность активного материала, а также обеспечить универсальность его применения для фильтрации различных жидкостей и газов. Фильтрующее устройство для очистки жидких и газообразных веществ, включающее кожух с днищем и крышкой, снабженный патрубками для подачи неочищенных и выпуска очищенных веществ, центральной перфорированной трубой, фильтрующим элементом, в корпусе которого помещен фильтрующий материал, выполненный из активированного углеродного пористого волокна, при этом корпус фильтрующего элемента размещен так, что его стенки образуют зазор относительно стенок кожуха, фильтрующий материал толщиной 1,5 - 3,5 мм представляет собой одну или более тороидальные фигуры, образованные из нетканого углеродного волокна диаметром 2 - 8 мкм, удельной поверхностью 500 - 3000 м²/г и объемом сорбционных пор 0,4 - 0,6 см³/ г, нанизанные на центральную перфорированную трубу и образующие зазор с корпусом фильтрующего элемента. При этом патрубок для выпуска очищенных веществ расположен в днище упомянутого кожуха, а патрубок для подачи неочищенных веществ расположен в нижней боковой части упомянутого кожуха. Фильтрующий элемент имеет съемную торцевую крышку, конструкция которой позволяет изменять плотность фильтрующего материала, при этом плотность фильтрующего материала увеличивается в 1,5 - 2 раза. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области очистки жидких и газообразных веществ и может быть использовано, например, в пищевой и фармацевтической промышленности, в частности для очистки питьевой воды и спирта, а также может быть использовано в микроэлектронике и т.п.

Известен, например фильтр для очистки воды до питьевого качества (патент РФ N 2131289, кл. B 01 D 29/11), включающий корпус со средством для подвода загрязненной воды, средством для выхода недоочищенной воды, средством для отвода очищенной воды и установленное в корпусе фильтрующее устройство в виде герметично соединенных с корпусом металлокерамических стержневых пористых элементов со сквозными каналами для прохода воды.

К недостатку данного устройства можно отнести существование двух выходов для очищенной и недоочищенной воды, что приводит к необходимости иметь дополнительные водоотводы слива недоочищенной воды или возврата ее в патрубок подачи загрязненной воды для повторной очистки, кроме этого, следует отметить, что использование металлокерамических стержневых пористых элементов сорбционные свойства которых на 2-3 порядка ниже волокнистых сорбентов, приводит к увеличению габаритов установки при сохранении необходимой производительности и качества очищенной воды.

Наиболее близким по решаемой задаче и технической сущности к заявляемому является известное фильтрующее устройство для очистки жидких и газообразных веществ (патент РФ N 2112582, кл. B 01 D 29/48), включающее кожух с днищем и крышкой с отверстием, размещенный внутри кожуха фильтрующий элемент, в корпусе которого помещен фильтрующий материал в виде слоев, расположенных один за другим, выполненный из активированного углеродного пористого волокна диаметром 4-10 мкм, удельной поверхностью 590-2550 м²/г, объемом сорбционных пор 0,63-1,82 см³/г, поверхность которого покрыта оболочкой диоксида кремния, при этом крышка выполнена съемной, а корпус фильтрующего элемента размещен так, что его стенки образуют зазор относительно стенок кожуха, а крышка герметично сообщена с кожухом и корпусом фильтрующего элемента.

Однако описанное устройство обладает рядом недостатков. Во-первых, данное устройство не позволяет при размерах моноволокна 4-10 мкм и объеме сорбционных пор 0,63-1,82 см³/г обеспечить достаточно тонкую очистку фильтруемой жидкости, т.к. такой разброс не обеспечивает избирательную фильтрацию, фильтрующий элемент при этом быстро насыщается и пропускает частицы, предназначенные для задержания. Во-вторых, указанный в формуле изобретения минимальный размер волокон (4 мкм) не позволяет увеличить удельную поверхность волокна, что снижает ее сорбционные способности. Кроме того, конструкция фильтра такова, что для обеспечения качественной очистки и увеличения срока его эксплуатации требует в течение работы фильтра переворачивать фильтрующий элемент, а также изменять его место положения. В конструкции не предусмотрена возможность изменения плотности фильтрующего материала, что сокращает универсальность его применения.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в том, чтобы обеспечить избирательную фильтрацию, увеличить срок службы фильтрующего материала, без необходимости при этом изменения его положения во время работы, увеличить удельную поверхность активного материала, а также обеспечить универсальность его применения для фильтрации различных жидкостей и газов.

Указанная задача решается за счет того, что в фильтрующем устройстве для очистки жидких и газообразных веществ, включающем кожух с днищем и крышкой, снабженном патрубками для подачи неочищенных и выпуска очищенных веществ, центральной перфорированной трубой, фильтрующим элементом, в корпусе которого помещен фильтрующий материал, выполненный из активированного углеродного пористого волокна, при этом корпус фильтрующего элемента размещен так, что его стенки образуют зазор относительно стенок кожуха, фильтрующий материал толщиной 1,5-3,5 мм представляет собой одну и более тороидальные фигуры, образованные из нетканого углеродного волокна диаметром 2-8 мкм, удельной поверхностью 500-3000 м²/г и объемом сорбционных пор 0,4-0,6 см³/г, нанизанные на центральную перфорированную трубу и образующие зазор с корпусом фильтрующего элемента. При этом патрубок для выпуска очищенных веществ расположен в днище упомянутого кожуха, а патрубок для подачи неочищенных веществ расположен в нижней боковой части упомянутого кожуха. Фильтрующий элемент имеет съемную торцевую крышку, конструкция которой позволяет изменять плотность фильтрующего материала, при этом плотность фильтрующего материала увеличивается в 1,5-2 раза.

Работа фильтрующего устройства поясняется чертежом, на котором представлено поперечное сечение заявляемого устройства.

Устройство представляет собой кожух 1, выполненный из металла или пластмассы, днище 2, крышку 3, соединенные между собой болтами через резиновые прокладки 4, кожух 1 в нижней части имеет патрубок 5 для подачи очищаемой среды.

В центре устройства устанавливается центральная перфорированная труба 6 с патрубком 7 для слива очищенной среды. С другой стороны труба 6 имеет заглушку 8, а также на концах трубы 6 имеется резьба для навинчивания гаек 9. Труба 6 выводится через днище 2 с резиновым уплотнением 10.

На трубу 6 нанизывается фильтрующий элемент 11, состоящий из корпуса 12, представляющего собой тонкостенную трубу, и фильтрующего материала 13, представляющего собой тороидальные фигуры с внутренним отверстием, сопряженным с диаметром трубы 6 и наружным диаметром, размер которого обеспечивает зазор между корпусом 12 и материалом 13. Сверху материала 13 на трубу 6 нанизывается съемная торцевая крышка 14. Уплотнение и фиксация фильтрующего материала 13 обеспечивается при зажатии крышки 14 гайками 9.

Заявляемое устройство работает следующим образом. Фильтруемое вещество, например жидкость, подается через патрубок 5 и заполняет зазор между стенками корпуса 12 и кожуха 1, затем, переливаясь через край корпуса 12, заполняет зазор между фильтрующим материалом 13 и корпусом 12, вытесняя воздух через пористый материал 13, в дальнейшем выровненное давление жидкости вдоль фильтрующего материала 13 при установленной заранее при помощи гаек 9 плотности материала 13 обеспечивает равномерное прохождение жидкости через материал 13, очистку жидкости и попадание ее в перфорированную трубу 6, а из нее через патрубок 7 в приемный бак (на чертеже не показан).

Формула изобретения

1. Фильтрующее устройство для очистки жидких и газообразных веществ, включающее кожух с днищем и крышкой, снабженный патрубками для подачи неочищенных и выпуска очищенных веществ, центральную перфорированную трубу, фильтрующий элемент, в корпусе которого помещен фильтрующий материал, выполненный из активированного углеродного пористого волокна, при этом корпус фильтрующего элемента размещен так, что его стенки образуют зазор относительно стенок кожуха, отличающееся тем, что фильтрующий материал толщиной 1,5 - 3,5 мм представляет собой одну или более тороидальные фигуры, образованные из нетканого углеродного волокна диаметром 2 - 8 мкм, удельной поверхностью 500 - 3000 м²/г и объемом сорбционных пор 0,4 - 0,6 см³/г, нанизанные на центральную перфорированную трубу, образующие зазор с корпусом фильтрующего элемента.

2. Фильтрующее устройство по п.1, отличающееся тем, что патрубок для выпуска очищенных веществ расположен в днище кожуха.

3. Фильтрующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что фильтрующий элемент имеет съемную торцевую крышку, конструкция которой позволяет изменить плотность фильтрующего материала.

4. Фильтрующее устройство по п.1, отличающееся тем, что исходную плотность фильтрующего материала увеличивают в 1,5 - 2 раза за счет сжатия фильтрующего материала торцевой крышкой.

5. Фильтрующее устройство по п.1, отличающееся тем, что патрубок для подачи неочищенных веществ расположен в нижней боковой части кожуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1