Усовершенствованное проточное устройство для обработки текучей среды и используемый в нем проточный элемент
Изобретение предназначено для фильтрования. Проточное устройство состоит в основном из корпуса в форме емкости с крышкой, которая снабжена впуском и выпуском для текучей среды, и сменного трубчатого проточного элемента, предусмотренного в корпусе, с веществом для обработки текучей среды. Этот элемент установлен у крышки и образует перегородку между полостью внутри элемента, которая соединена с впуском, и полостью снаружи элемента, которая соединена с выпуском. В полости внутри элемента напротив впуска предусмотрена трубка, образующая продолжение впуска, которая проходит в основном в осевом направлении элемента и которая снабжена боковыми каналами для равномерного распределения текучей среды, подлежащей обработке, по длине проточного элемента. Трубка имеет сужающееся поперечное сечение в продольном направлении - в осевом направлении потока текучей среды по трубке. Полость снаружи элемента соединена с выпуском посредством канала в кольцевом фланце, находящемся в крышке. Технический результат: повышение эффективности устройства. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящее изобретение относится к усовершенствованному проточному устройству, например, для отфильтровывания загрязнений из газа или жидкости, для сушки газа, для отделения конденсата из газа и т.п.
Такие проточные устройства этого типа состоят в основном из корпуса в форме емкости с крышкой, которая снабжена впуском и выпуском для текучей среды, и сменного трубчатого проточного элемента, предусмотренного в корпусе, который снабжен веществом для обработки текучей среды, причем этот элемент установлен у крышки и образует перегородку между полостью внутри элемента, которая соединена с впуском, и полостью снаружи элемента, которая ограничена корпусом и которая соединена с выпуском.
Необработанная текучая среда направляется через впуск и полость внутри элемента через этот элемент, в результате чего, например, в веществе элемента остаются загрязнения или конденсат, после чего текучая среда выводится как обработанная текучая среда через полость снаружи элемента и выпуск для дальнейшего использования.
Недостаток известного проточного устройства состоит в том, что, протекая сквозь элемент, текучая среда неравномерно распределяется по всей длине элемента, а основная часть расходуемой текучей среды расходуется только через часть элемента, а именно - часть, ближайшую к впуску.
Это невыгодно, потому что остальная часть элемента используется менее эффективно, а потеря давления на элементе оказывается относительно большой, поскольку поток нагнетается лишь через ограниченную часть элемента. Потеря давления зависит в основном от локальной скорости, которая растет в результате нагнетания потока сквозь меньшую поверхность.
Из документа WO 2004/009210 уже известно возможное усовершенствование в форме укороченной трубки, которая предусмотрена по центру в продолжении впуска и имеет диаметр, который меньше, чем диаметр впуска, чтобы сделать часть расходуемого потока, вытекающего через короткую трубку, находящейся несколько дальше от впуска в полости внутри элемента.
Однако это решение все равно недостаточно и по-прежнему невыгодно тем, что текучая среда неравномерно распределяется по длине элемента, и тем, что некоторые зоны вещества используются менее эффективно, чем другие зоны.
Настоящее изобретение имеет целью смягчение вышеупомянутых и других недостатков.
Поэтому изобретение относится к проточному устройству вышеупомянутого типа, причем в полости внутри элемента напротив впуска предусмотрена трубка, которая проходит в основном в осевом направлении элемента и которая снабжена боковыми каналами для равномерного распределения текучей среды, подлежащей обработке, по длине проточного элемента, причем эта трубка имеет поперечное сечение, сужающееся в продольном направлении - в осевом направлении потока текучей среды сквозь трубку, и при этом полость снаружи элемента соединена с выпуском посредством канала в кольцевом фланце крышки.
Текучая среда, подлежащая обработке, распределяется по длине элемента посредством сужающейся трубки через каналы, в результате чего вещество элемента используется эффективнее, а в результате этого потери давления на фильтре можно снизить на величину до 30%.
Помимо этого такую трубку можно воплотить простым и дешевым способом, в результате чего ограничивается стоимость затрат на такое усовершенствованное проточное устройство.
Изобретение также относится к проточному элементу, содержащему трубку с сечением, сужающимся в продольном направлении, которая снабжена боковыми каналами и может быть применена в проточном устройстве в соответствии с изобретением.
Чтобы лучше пояснить отличительные признаки изобретения, лишь в качестве примера, ни в коей мере не носящего ограничительный характер и со ссылками на прилагаемые чертежи, приводится нижеследующий предпочтительный вариант осуществления усовершенствованного проточного устройства в соответствии с изобретением, при этом
на фиг.1 представлено сечение усовершенствованного проточного устройства в соответствии с изобретением;
на фиг.2 представлена часть, обозначенная символом F2 на фиг.1;
на фиг.3 представлен вид в перспективе части, обозначенной символом F3 на фиг.1;
на фиг.4 представлен вариант устройства согласно фиг.1.
Проточное устройство 1, представленное на фиг.1-3, состоит в основном из корпуса в форме емкости 2 с крышкой 3, которая снабжена впуском 4 и выпуском 5 для текучей среды и сменным трубчатым проточным элементом 6, предусмотренным в корпусе.
Проточный элемент 6 снабжен веществом 7 для обработки текучей среды, причем это вещество 7 состоит, например, из фильтрующего материала, который пригоден для задержки загрязнений или капель конденсата, или из поглотителя влаги для удаления влаги из текущей среды, подлежащей обработке, или из катализатора либо других активных или пассивных компонентов.
В приведенном примере вещество 7 представляет собой разновидность фильтрующей ткани, предусмотренной вокруг несущей пористой или перфорированной трубки 8 элемента 6, причем вещество 7 также может опираться между двумя концентрическими пористыми или перфорированными трубками таким образом, что это вещество 7 окажется опертым вдоль каждой стороны.
Элемент 6 в этом случае снабжен на своем верху головкой 9, выполненной из пластмассы или аналогичного материала, которая проходит в вышеупомянутой крышке 3 и установлена на нее так, что образует вышеупомянутые впуск 4 и выпуск 5.
Вышеупомянутая головка 9 элемента 6 снабжена изогнутой направляющей трубкой 10 с кольцевым фланцем 11, который удерживается в крышке 3 посредством радиальных несущих ребер или аналогичных средств, причем эта направляющая трубка 10 соединена с внутренней полостью 12 одним дальним концом с внутренней стороны элемента 6 и установлена другим дальним концом в крюкообразном патрубке 13 крышки 3, при этом патрубок 13 имеет резьбу 14 ввиду соединения подающей трубки для текучей среды, подлежащей обработке.
Элемент 6 установлен своим нижним концом на дне 15 емкости 2 корпуса и поэтому образует перегородку между вышеупомянутой полостью 12 внутри элемента 6, которая соединена с впуском 4, и полостью 16 снаружи элемента 6, которая ограничена самим элементом 6 и корпусом и которая соединена с выпуском 5 через посредство канала 17 вокруг вышеупомянутой кольцевой опоры 11, причем этот выпуск 5 открывается в патрубке 18, который имеет резьбу 19 ввиду соединения выпускной трубки для обработанной текучей среды.
Канал 17 предпочтительно выполнен достаточно большим, чтобы не вызывать никаких дополнительных потерь давления.
На нижней стороне емкости 2 предусмотрено еще одно отверстие, которое не показано на чертежах и через которое загрязнения и капли конденсата можно удалять посредством слива под фильтрующим элементом, который можно открывать вручную или автоматически, чтобы выпустить поток конденсата наружу.
В соответствии с изобретением в полости 12 внутри элемента 6 напротив впуска 4 предусмотрена трубка 20, в приводимом примере - коническая трубка, которая не является частью проточного элемента, с поперечным сечением, сужающимся в продольном направлении, которая проходит в основном в осевом направлении Х-Х' элемента 6 и которая снабжена боковыми каналами 21.
Трубка 20 прикреплена к вышеупомянутой головке 9 своим широким концом посредством приклеивания нескольких крепежных выступов 22, которые сначала зажимаются в канавке 23, предусмотренной в головке 9 элемента 6. Остальная часть элемента 6, т.е. фильтрующая ткань 7 и несущая трубка или несущие трубки 8 при этом приклеиваются также в канавке.
В альтернативном варианте трубку 20 также можно прикрепить ее широким концом к крайней изнутри перфорированной трубке 8 путем приваривания крепежных выступов 22 внутри этой трубки 8.
Всю эту конструкцию, состоящую из трубки 8 и трубки 20 можно затем приклеить в канавке 23 головки 9 вместе с фильтрующей тканью 7 и возможной наружной перфорированной трубкой.
Коническая трубка 20 образует, так сказать, продолжение впуска 4 или, в частности, направляющей трубки 10.
Боковые каналы 21 предпочтительно распределены в соответствии с упорядоченным рисунком по окружной поверхности трубки 20 и они открываются в полости 12 внутри элемента 6 на разных расстояниях от впуска 4.
Каналы 21 могут иметь всевозможные формы, такие как щели, которые проходят в основном в продольном направлении элемента 6.
В варианте осуществления согласно фиг.1-3, трубка 20 простирается только на часть длины L элемента 6, предпочтительно - на длину М, находящуюся в диапазоне от 1/3 и 4/5 длины L элемента 6, или, в еще лучшем случае, - в диапазоне от 40% до 70% длины L элемента 6.
В этом случае трубка 20 открыта на ее узком конце, образуя осевой выход 24, при этом диаметр этого выхода 24 предпочтительно находится в диапазоне от 20% до 50% диаметра широкого конца трубки 20, а предпочтительно имеет порядок величины 40% диаметра этого широкого конца.
Работа усовершенствованного проточного устройства 1 в соответствии с изобретением является простой и осуществляется следующим образом.
Текучая среда, подлежащая обработке, подается в проточное устройство 1 через вход 4 в направлении стрелки I и направляется по конической трубке 20 через направляющую трубку 10.
Поток текучей среды, подлежащей обработке, продувается в полость 12 через боковые каналы 21 и через осевой выход 24, как представлено стрелками, показанными пунктирной линией на фиг.2.
Таким образом, текучая среда, подлежащая обработке, равномерно распределяется по всей длине L элемента 6 и нагнетается во внутреннюю полость внутри элемента 6 за счет статического давления, проходя далее через вещество 7 элемента 6 наружу из элемента 6.
Затем обработанная текучая среда собирается в полости 16 снаружи элемента 6 и выпускается через отверстия 17 и выпуск 5 в направлении стрелки О для дальнейшего использования или обработки.
Существуют две причины, по которым такое проточное устройство 1 в соответствии с изобретением имеет меньшее падение давления и оказывается более эффективным в эксплуатации.
С одной стороны, статическое давление в полости 12 внутри элемента 6 распределяется равномернее, что вносит вклад в более равномерное распределение потока по всей длине L элемента, поскольку это статическое давление является той движущей силой, которая проталкивает текучую среду сквозь вещество 7 элемента 6.
С другой стороны, текучая среда продувается глубже в элементе 6 в осевом направлении Х-Х', что также благоприятствует лучшему распределению потока текучей среды по длине L элемента 6 и приводит к меньшему перепаду давления на проточном устройстве 1.
За счет применения конической трубки 20 можно уменьшить перепад давления на проточном устройстве 1, по меньшей мере, на 10% или, в зависимости от приложения, можно даже уменьшить потери давления, по меньшей мере на 20% или еще больше - на 30%.
В зависимости от формы и размеров проточного устройства 1 и характера вещества 7 можно оптимизировать эффект конической трубки 20 путем выбора правильной формы, размеров и положения для конической трубки 20, а также правильного количества и положения для боковых каналов 21, а также правильной формы и размеров осевого выхода 24.
На фиг.4 представлен наиболее предпочтительный вариант осуществления, причем трубка 20 в этом случае проходит по всей или практически по всей длине L элемента 6 и при этом коническая трубка 20 в этом случае заострена и закрыта на своем узком конце.
Очевидно, что коническую трубку 20 можно изготовить из всевозможных материалов, хотя предпочтительной является нержавеющая сталь или пластмасса.
Настоящее изобретение ни в коей мере не ограничивается вариантом осуществления, приведенным в качестве примера и представленным на прилагаемых чертежах, наоборот, такому усовершенствованному проточному устройству можно придавать всевозможные формы и размеры и при этом оно останется в рамках притязаний изобретения.
1. Усовершенствованное проточное устройство для обработки текучей среды, при этом проточное устройство (1) состоит в основном из корпуса в форме емкости (2) с крышкой (3), которая снабжена впуском (4) и выпуском (5) для текучей среды, и сменного трубчатого проточного элемента (6), предусмотренного в корпусе, с веществом (7) для обработки текучей среды, причем этот элемент (6) установлен у крышки (3) и образует перегородку между полостью (12) внутри элемента (6), которая соединена с впуском (4), и полостью (16) снаружи элемента (6), которая соединена с выпуском (5), отличающееся тем, что в полости (12) внутри элемента (6) напротив впуска (4) предусмотрена трубка (20), образующая продолжение впуска, которая проходит в основном в осевом направлении (Х-Х') элемента (6) и которая снабжена боковыми каналами (21) для равномерного распределения текучей среды, подлежащей обработке, по длине проточного элемента (6), при этом эта трубка имеет сужающееся поперечное сечение в продольном направлении - в осевом направлении потока текучей среды по трубке (20), полость (16) снаружи элемента (6) соединена с выпуском (5) посредством канала (17) в кольцевом фланце (11), находящемся в крышке (3).
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубка (20) является конической трубкой.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вышеупомянутые боковые каналы (21) в трубке (20) предусмотрены на разных расстояниях от впуска (4).
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что боковые каналы (21) распределены по периферии трубки (20).
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубка (20) проходит по всей или практически по всей длине (L) элемента (6).
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубка (20) закрыта на ее узком конце.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубка (20) простирается только на часть длины (L) элемента (6), предпочтительно, на длину М, находящуюся в диапазоне от одной трети до четырех пятых длины (L) элемента (6), или предпочтительно находится в диапазоне от 40 до 70% длины (L) элемента (6).
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубка (20) открыта на ее узком конце.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что диаметр открытого узкого конца трубки (20) находится в диапазоне от 20 до 50% диаметра широкого конца, а предпочтительно имеет порядок величины 40% диаметра широкого конца.
10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что боковые каналы (21) являются щелями, которые проходят в основном в продольном направлении элемента (6).
11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элемент (6) снабжен головкой (9), которая работает совместно с вышеупомянутой крышкой (3) таким образом, чтобы образовывать впуск (4) и выпуск (5), и трубка (20) прикреплена к головке (9).
12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что трубка (20) прикреплена к вышеупомянутой головке (9) своим широким концом.
13. Усовершенствованный проточный элемент, предназначенный для использования в проточном устройстве (1) по любому из пп. 1-12, отличающийся тем, что он содержит трубку (20) с поперечным сечением, которое сужается в продольном направлении, причем трубка (20) снабжена боковыми каналами (21).
