Фильтр

Фильтр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к аппаратам химической технологии и может быть использовано для осуществления процессов фильтрования больших объемов жидкости или газа от механических примесей.

Известно великое множество конструкций фильтровального оборудования как непрерывного, так и периодического действия, работающего как под вакуумом, так и под давлением.

Из них наиболее распространены: нутч-фильтры, фильтр-прессы, листовые фильтры, патронные, фильтры с горизонтальными камерами, барабанные, дисковые, вакуум-фильтры, карусельные, ленточные, центробежные, вибрационные и т.д. (см., например, Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973 г.).

Но одни из них применяются лишь для лабораторных работ и производств малой мощности, другие требуют постоянного ручного обслуживания из-за изнашивания фильтровального материала, третьи дороги и сложны в эксплуатации, имеют малый ресурс, не приспособлены для работ в агрессивных средах и т.д. Нет надежно работающих фильтров для очистки или разделения фракций сильно загрязненных жидкостей или газов; неблагополучно с очисткой исходной воды от ракушек, водорослей, листьев и других мелких предметов, а также ила в водоснабжении хозяйственно-бытовых нужд и таких производств, как металлургия, энергетика и т.д., особенно при необходимости очистки больших объемов жидкости или газа.

В качестве прототипа может быть принят фильтр для очистки жидкости от механических примесей, содержащий корпус с патрубками и фильтрующий элемент, который выполнен наборным из антикоррозийных сменных пластин, закрепленных неподвижно в пазах или уступах корпуса, имеющего прямоугольное сечение, диагонально. Нужная фракция фильтрования, периодическая очистка и самоочистка обеспечиваются поворотными на угол более 180' и менее 360' промежуточными пластинами, которые закреплены в шлицах выходного вала с рукояткой ручного привода или неподвижными шайбами, проложенными между каждой пластиной. Периодически открываемый промывочный патрубок врезан в корпус внизу вертикально, а врезки входного и выходного патрубков с запорно-регулирующей арматурой могут варьироваться в своих камерах в любом направлении (см. положительное решение о выдаче патента РФ по заявке №2003121706/15(022987) от 14.07.2003 г., МПК 7 В 01 D 29/46, 35/02).

Прототип в значительной степени решает вопросы увеличения фильтрующей способности и долговечности, но только в части грубой очистки при ручном управлении. К тому же конструкция малопригодна для применения в газовых фильтрах.

Задача, на решение которой направлено предложение, - дальнейшее увеличение фильтрующей способности и долговечности, упрощение конструкции и технологичности изготовления и фильтрования, способности очищения и самоочищения, увеличение межремонтных сроков, удобства монтажа и эксплуатации в автоматическом режиме. Особенно в части тонкой очистки больших объемов не только жидкости, но и газов, что не решается конструкциями известных фильтров.

Это достигается тем, что фильтр выполнен двухступенчатым, включающим по ходу потока ступень грубой очистки в виде неподвижных пластин дугообразной формы с концевыми промежуточными шайбами, толщина которых определяет нужную фракцию фильтрования, и ступень тонкой очистки из фильтрующего материала, сотканного преимущественно из сверхпрочных волокон содержащих, например, графит, стекло, кварц, сталь, полимеры или бор. Фильтрующий материал второй ступени натянут на каркас рамы, которая одним концом закреплена на приводном валу, расположенном в центре окружности, дуга или хорда которой представляет собой пластину ступени грубой очистки, а другим - к гребню в виде пластин или сверхпрочных струн, проходящих между пластинами. Периодическая очистка и самоочистка пластин первой ступени в ручном или автоматическом режиме осуществляется прохождением гребня между ними по всей их длине при повороте вала привода и открытии нижнего сбросного патрубка, а фильтрующий элемент ступени тонкой очистки в поднятом положении кроме противотока при открытии верхнего сбросного патрубка еще и включением источника ультразвуковых колебаний, например, типа «Ретона», расположенного в зоне ступени тонкой очистки для жидкости или небольшого вибратора известной конструкции для газа.

Проведенный патентный поиск показал отсутствие фильтров жидкости и газа с предлагаемой совокупностью признаков.

Таким образом, в данном случае известные элементы объединены новыми связями, придают фильтру новые свойства, проявившиеся в положительных эффектах, вследствие чего решение может быть признано имеющим изобретательский уровень.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показан разрез фильтра цилиндрической формы по ходу потока;

на фиг.2 показан общий вид фильтра со стороны входного патрубка;

на фиг.3 показан разрез фильтра прямоугольной формы по ходу потока;

на фиг.4 показан общий вид газового фильтра со стороны входного патрубка.

Фильтр состоит из корпуса 1 с входным 2, выходным 3, нижним сбросным 4, верхним сбросным 5 патрубками, фильтрующего элемента ступени грубой очистки 6 и фильтрующего элемента ступени тонкой очистки 7.

Корпус 1 может иметь цилиндрическую (см. фиг.1 и 2) или прямоугольную форму (см. фиг.3 и 4) с фланцевыми или сварными днищами.

Для увеличения фильтрующей поверхности элемент ступени грубой очистки 6 выполнен наборным из пластин дугообразной формы таким образом, что пластины 6 представляют собой часть образующей окружности с центром в точке 0, через которую проходит ось вала привода очистки обеих ступеней фильтра. В общем случае дугообразная форма пластины может быть заменена на линейную в виде хорды той же окружности.

Между каждой неподвижной пластиной 6 по их краям проложены шайбы 9, толщина которых определяет нужную фракцию фильтрования. Прочность и жесткость всего фильтрующего элемента грубой очистки 6 определяется шириной и толщиной антикоррозийного материала каждой из пластин 6.

Весь набор пластин 6 вместе с прикрепленными к ним концевыми шайбами 9 укладывается без зазора в корпус 1 по его максимальному прямоугольному сечению. Возможно предусмотреть усиливающее крепление наборного элемента грубой очистки 6 к корпусу 1 цилиндрической формы. Для корпуса 1 прямоугольной формы дополнительные меры крепления излишни.

Как отмечалось, через точку 0 параллельно образующей корпуса 1 проходит вал 8 привода. Для фиксации вала 8 в корпусе 1 предусмотрен скользящий опорно-упорный подшипник 10 и выходной сальник 11.

На вал 8 напрямую или через кривошип 12 с тягой воздействует исполнительный механизм электропривода автоматического управления режимами работы фильтра.

К валу 8 жестко прикреплена рама 13 своим верхним краем таким образом, что между стенками корпуса 1 и рамой 13 возможно скольжение без зазора. Рама 13 может быть усилена каркасом. На раму 13 в один или несколько слоев натянут фильтрующий материал повышенной прочности (рогожка, мешковина, сетка и т.д.), поскольку он работает в условиях повышенных механических нагрузок. Предпочтение следует отдавать современным материалам из доступных сверхпрочных волокон, содержащих графит, полимеры, кварц, бор, стекло или сталь. Для фильтров повышенной производительности это может быть оправдано.

Для усиления эффекта самоочистки непосредственно в зоне ступени тонкой очистки 7 (см. фиг.1) или на ней (см. фиг.3) расположен источник ультразвуковых колебаний 14 известной конструкции. Например, типа малогабаритной стиральной машины «Ретона» для жидкости или вибратор малой мощности для газа.

С нижней стороны к раме 13 без зазора прикреплен гребень 15, предназначенный для очистки фильтрующего элемента ступени грубой очистки 6. Гребень 15 представляет собой ряд пластин или струн из высокопрочных волокон, проходящих между каждой неподвижной пластиной ступени грубой очистки 6. Размер гребня 15 определяется шириной пластины 6, плюс технологический зазор.

Нижний сбросной патрубок 4 предназначен для отвода механических примесей, задерживаемых первой ступенью или фильтрующим элементом грубой очистки 6, а верхний сбросной патрубок 5 - для отвода мельчайших частиц, задерживаемых второй ступенью (тонкой очистки) 7.

При отклонении давления потока на выходе из фильтра больше заданной величины электроконтактным манометром подается сигнал на включение электропривода вала 8 и открытие задвижек на нижнем 4 и, с выдержкой времени, верхнем 5 сбросных патрубках. Рама 13 вместе с гребнем 15 и фильтрующим элементом второй ступени 7 поднимается вверх из своего уплотняющего гнезда в корпусе 1; гребень 15 полностью очищает фильтрующий элемент первой ступени 6; все, что прилипло к пластинам 6 уносится потоком через нижний сбросной патрубок 4; фильтрующий элемент второй ступени 7 уже в поднятом положении обратным потоком очищается от самых мелких фракций, которые уносятся через верхний сбросной патрубок 5 и, наконец, для увеличения эффекта очистки включается источник ультразвуковых волн 14 для жидкости или вибратор для газа. После чего все возвращается в исходное нижнее положение.

Таким образом может быть обеспечен режим постоянной эффективной фильтрации без отключения фильтра или с кратковременным прикрытием выходного патрубка 3.

Таким образом, возможность обеспечения любых режимов фильтрации, технологичность изготовления, долговечность и удобство эксплуатации определяют его преимущества перед известными фильтрами.

1. Фильтр для очистки жидкости или газа от механических примесей, содержащий корпус с патрубками и фильтрующие элементы, отличающийся тем, что он выполнен двухступенчатым, включающим по ходу потока ступень грубой очистки в виде неподвижных пластин с концевыми промежуточными шайбами, толщина которых определяет фракцию грубого фильтрования, и ступень тонкой очистки преимущественно из сверхпрочных волокон фильтрующего материала, натянутого на каркас рамы, закрепленной одним концом на приводном валу, расположенном в центре окружности, дуга которой представляет собой пластину ступени грубой очистки, а другим - к гребню в виде пластин или сверхпрочных струн, проходящих между пластинами ступени грубой очистки с обеспечением их очистки движением гребня между ними по всей их длине при повороте приводного вала, при этом для обеспечения очистки фильтрующего материала ступени тонкой очистки фильтр снабжен источником ультразвуковых колебаний для жидкости или вибратором незначительной мощности для газа.

2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что сверхпрочные волокна фильтрующего материала ступени тонкой очистки и струн гребня содержат графит, стекло, кварц, сталь, полимеры или бор.