Фильтр для очистки жидкостей

 

Изобретение предназначено для фильтрования и относится к жидкостным патронным фильтрам, предназначенным для очистки жидкостей в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Фильтр для очистки жидкостей содержит цилиндрический корпус с патрубками для подачи жидкости, отвода концентрата и фильтрата, коаксиально расположенный фильтрующий элемент, винтовую направляющую вставку. Фильтрующий элемент состоит из входного гидродинамического участка с гладкой сплошной поверхностью и пористого фильтровального участка, причем шаг винтовой направляющей вставки на гидродинамическом участке в два-три раза меньше, чем на пористом участке фильтрующего элемента. Техническим результатом является упрощение конструкции, повышение производительности и срока службы фильтра. 1 ил.

Изобретение относится к фильтрованию, а именно к жидкостным патронным фильтрам, предназначенным для очистки жидкостей в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известен фильтр для жидкостей, содержащий вертикальный корпус, концентрически установленную в корпусе перфорированную обечайку с тангенциальным патрубком ввода исходной жидкости и с цилиндрическим вкладышем, внутри вкладыша установлен патрон с продольными ребрами и отражателем на нижнем конусе. / А. С. СССР 466912, В 01 D 27/00, 1973/.

Недостатком известного фильтра является сложность конструкции и низкая производительность по фильтрату, т.к. третья (самая маленькая) ступень очистки не находится в поле закрученного потока и, следовательно, там отсутствует эффект самосмыва осадка, что приведет к быстрой закупорке фильтрующего элемента мелкими частицами, снижению производительности и срока службы.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является фильтр для разделения суспензий, содержащий цилиндрический корпус с патрубками для подачи суспензии и отвода концентрата, коаксиально расположенный в корпусе пористый фильтрующий элемент, установленную в нем центральную винтовую направляющую для закручивания потока суспензии и сборную камеру для фильтрата, промежуточный и внешний непроницаемые цилиндры, расположенные коаксиально между фильтрующим элементом и стенкой корпуса, периферийную направляющую, установленную между внешним цилиндром и стенкой корпуса; цилиндрическую обечайку, присоединенную к верхнему торцу фильтрующего элемента, при этом нижние торцы фильтрующего элемента и промежуточного цилиндра соединены кольцевой перегородкой, верхний торец обечайки и верхняя часть внешнего цилиндра соединены коническим элементом, к промежуточному цилиндру присоединен патрубок для отвода фильтрата в сборную камеру, и направляющие выполнены с шагом, уменьшающимся по ходу движения суспензии /А. С. СССР 1574245, В 01 D 27/00, 1990/.

Для данного устройства характерны указанные выше недостатки, связанные с тем, что центробежные силы при движении суспензии по центральной винтовой направляющей будут прижимать частицы суспензии к фильтрующему элементу и закрывать поры, а периферийная винтовая направляющая, создавая вакуумное ядро и разрежение, а также перепад давления при постоянной скорости потока, приведет к быстрому заиливанию поверхности фильтрующего элемента, снижению производительности и срока службы фильтра. Данный фильтр имеет достаточно сложное конструктивное исполнение.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в упрощении конструкции, повышении производительности и срока службы фильтра.

Техническим результатом является упрощение конструкции, повышение производительности и срока службы фильтра.

Технический результат достигается тем, что в фильтре для очистки жидкостей, содержащем цилиндрический корпус с патрубками для подачи жидкости, отвода концентрата и фильтрата, коаксиально расположенный фильтрующий элемент, винтовую направляющую вставку, фильтрующий элемент состоит из входного гидродинамического участка с гладкой сплошной поверхностью и пористого фильтровального участка, причем шаг винтовой направляющей вставки на гидродинамическом участке в два-три раза меньше, чем на пористом участке фильтрующего элемента.

Наличие гладкой сплошной поверхности фильтрующего элемента на входном гидродинамическом участке необходимо для того, чтобы при контакте жидкости с фильтрующим элементом на входе в фильтр частицы твердой фазы не закупоривали поры, а за счет центробежной силы, создаваемой закрученным потоком, отбрасывались к стенке корпуса, осветляя жидкость около поверхности фильтрующего элемента, что позволит далее при контакте жидкости с пористым участком фильтрующего элемента эффективнее ее фильтровать. Это повысит производительность и срок службы фильтра.

Кроме того, на начальном гидродинамическом участке действуют две составляющие скорости потока: аксиальная, направленная вдоль потока, и радиальная, направленная перпендикулярно потоку и совпадающая с направлением действия центробежной силы, и способствующая ее развитию.

Общеизвестно из литературы, что начальный гидродинамический участок для труб и каналов равен l_н=20d_э, где d_э - эквивалентный диаметр канала (трубы). В нашем случае можно ограничиться приближенно для инженерных расчетов этим выражением для l_н, если развернуть винтовой канал по длине. Тогда получается, что при d_э=20мм (что вполне реально) l_н=400 мм, т.е. сплошной участок фильтрующего элемента становится достаточно длинным и влияет на компактность конструкции. Для снижения такого влияния нужно уменьшить d_э, что можно осуществить, как в предлагаемом изобретении, уменьшением шага винтовой направляющей вставки в два-три раза по сравнению с шагом на основном (пористом) участке фильтрующего элемента, что приведет к сужению канала, уменьшению d_э и l_н, в то же время возрастет скорость потока и центробежная сила при условии постоянства расхода жидкости, т.е. способствовует возрастанию производительности и срока службы фильтра.

На чертеже изображен патронный фильтр, продольный разрез.

Патронный фильтр для очистки жидкостей состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, коаксиально расположенного в корпусе фильтрующего элемента 2, имеющего сплошной 3 и пористый 4 участки, винтовую направляющую вставку 5, шаг винтовой направляющей вставки на гладком сплошном участке 3 фильтрующего элемента в два-три раза меньше, чем на остальном пористом 4 его участке, служащую для закручивания потока жидкости, патрубки для подачи жидкости 6, отвода концентрата 7 присоединены к корпусу 1 тангенциально.

Патронный фильтр работает следующим образом. Очищаемая жидкость через входной патрубок 6 подается в фильтр и по винтовому каналу, образованному направляющей вставкой 5, корпусом 1 и фильтрующим элементом 2, движется к выходному патрубку 7. При движении жидкости вдоль гладкой поверхности фильтрующего элемента 2 основная масса твердых частиц за счет центробежной силы отбрасывается к стенке корпуса 1, что обеспечивается большим временем пребывания вследствие малого шага винтовой направляющей вставки 5 на этом участке. Далее твердые частицы вместе с жидкостью перемещаются вниз вдоль стенки корпуса 1. При достижении потоком пористого участка фильтрующего элемента 2 начинается процесс фильтрования и продолжается центробежное отстаивание. Очищенная жидкость через патрубок 8 выводится из фильтра.

Таким образом, данное конструктивное решение позволяет упростить конструкцию, предотвратить быстрое закупоривание фильтровального элемента, повысить срок службы фильтра и его производительность.

Технический результат достигается за счет упрочнения конструкции, в которой отсутствуют цилиндрические вкладыши, продольные ребра, отражатели, промежуточный и внешний непроницаемые цилиндры, центральная винтовая направляющая и другие конструктивные элементы, кроме того, за счет повышения срока службы вследствие предотвращения преждевременной закупорки фильтровального элемента, что повысит производительность фильтра во время работы на 20-30%.

Формула изобретения

Фильтр для очистки жидкостей, содержащий цилиндрический корпус с патрубками для подачи жидкости, отвода концентрата и фильтрата, коаксиально расположенный фильтрующий элемент, винтовую направляющую вставку, отличающийся тем, что фильтрующий элемент состоит из входного гидродинамического участка с гладкой сплошной поверхностью и пористого фильтровального участка, причем шаг винтовой направляющей вставки на гидродинамическом участке в два-три раза меньше, чем на пористом участке фильтрующего элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1