фильтрующий элемент для очистки жидкостей и газов

Формула изобретения

Фильтрующий элемент для очистки жидкостей и газов, содержащий корпус, состоящий из частиц сорбента, скрепленных термопластичным полимером, при этом торцы корпуса снабжены полимерным покрытием, отличающийся тем, что он выполнен в виде полого цилиндра, а покрытие торцов корпуса представляет собой кольца с волнообразной поверхностью, образованной равномерно чередующимися концентрическими выступами и впадинами с одинаковой глубиной, равной 1,3-1,8 толщины кольца, при этом для герметичного сцепления колец с корпусом их внутренняя сторона снабжена штырями и буртиками, при этом последние расположены по внешнему и внутреннему диаметрам кольца и их высота составляет 0,025-0,050 высоты фильтрующего элемента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сорбционной технике, в частности к области производства фильтрующих элементов для средств очистки воздуха, воды, топлива и других сред. Предлагаемый фильтрующий элемент может быть использован в средствах очистки воздуха от отравляющих веществ, радиоактивной пыли и биоаэрозолей, а также в области экологии и охраны здоровья человека в средствах для фильтрации и поглощения вредных примесей из воздуха, поступающего, например, в замкнутое пространство, или в средствах для очистки вентвыбросов вредных производств. Также фильтрующий элемент предлагаемой конструкции может быть использован в средствах доочистки питьевой воды от вредных примесей.

Известен фильтрующий элемент, состоящий из частиц сорбента, скрепленного термопластичным полимером (РФ пат. 2027474, от 21.08.92, кл. В 01 D 53/04). Недостатком этого фильтрующего элемента является его неудовлетворительная механическая прочность.

Известен фильтрующий элемент, состоящий из частиц сорбента, скрепленного термопластичным полимером, на внешнюю часть которого нанесено полимерное покрытие (США, пат. 5453118, от 26.09.95, кл. В 01 D 53/04).

Этот фильтрующий элемент является наиболее близким к заявляемому изобретению по количеству совпадающих признаков и технической сущности и может быть принят за прототип предлагаемого изобретения.

Однако указанный фильтрующий элемент при удовлетворительной прочности сцепления частиц сорбента обладает недостаточной механической прочностью торцов, которая важна при герметизации (поджатии) фильтрующего элемента, например, в кожухе фильтра.

Задача изобретения - значительное увеличение ресурса работы фильтрующего элемента. Технический результат - повышение прочности и вибростойкости предлагаемой конструкции за счет герметизации торцов фильтрующего элемента полимерными кольцами.

Указанный технический результат достигается тем, что предложенный фильтрующий элемент для очистки жидкостей и газов, состоящий из частиц сорбента, скрепленных термопластичным полимером, торцы которого снабжены полимерным покрытием, согласно изобретению выполнен в виде полого цилиндра, а покрытие торцов корпуса представляет собой кольца с волнообразной поверхностью, образованной равномерно чередующимися концентрическими выступами и впадинами с одинаковой глубиной, равной 1,3-1,8 толщины кольца, при этом для герметичного сцепления колец с корпусом их внутренняя сторона снабжена штырями и буртиками, при этом последние расположены по внешнему и внутреннему диаметрам кольца, и их высота составляет 0,025-0,050 высоты фильтрующего элемента.

Использование указанных признаков позволяет получить более прочный и виброустойчивый фильтрующий элемент и значительно увеличить ресурс его работы.

Отличие предложенного фильтрующего элемента от прототипа заключается в том, что он выполнен в виде полого цилиндра, а покрытие торцов корпуса представляет собой кольца с волнообразной поверхностью, образованной равномерно чередующимися концентрическими выступами и впадинами с одинаковой глубиной, равной 1,3-1,8 толщины кольца, при этом для герметичного сцепления колец с корпусом их внутренняя сторона снабжена штырями и буртиками, при этом последние расположены по внешнему и внутреннему диаметрам кольца, и их высота составляет 0,025-0,050 высоты фильтрующего элемента.

Изобретение поясняется фигурой, на которой изображена фронтальная проекция предлагаемого фильтрующего элемента с разрезом.

Фильтрующий элемент включает:

1 - корпус, состоящий из частиц сорбента, скрепленных частицами термопластичного полимера;

2 - верхнее кольцо, где h₁ - глубина выступов и впадин, h - высота буртиков;

3 - штыри;

4 - нижнее кольцо, где - толщина колец, Н - высота фильтрующего элемента.

Предлагаемый фильтрующий элемент получают следующим образом:

- готовят механическую смесь дробленого полиэтилена и сорбента;

- собирают пресс-форму и устанавливают в нее нижнее полиэтиленовое кольцо;

- заполняют пресс-форму смесью дробленого полиэтилена и сорбента и устанавливают верхнее полиэтиленовое кольцо;

- производят прессование смеси в пресс-форме до фиксируемого (необходимого) размера Н фильтрующего элемента;

- производят термообработку снаряженной пресс-формы;

- охлаждают пресс-форму с фильтрующим элементом до температуры окружающей среды;

- извлекают фильтрующий элемент из пресс-формы.

Для работы фильтрующий элемент помещают в герметичный кожух с входным и выходным патрубками. Обычно для очистки жидких сред впускной патрубок располагают в дне кожуха около внешней стороны корпуса 1 фильтрующего элемента, а выпускной - в дне кожуха около внутренней стороны корпуса 1 так, чтобы фильтруемый поток, пройдя через впускной патрубок, проходил сквозь боковую поверхность корпуса 1 фильтрующего элемента и очищенный выходил через выпускной патрубок.

В случае очистки газов или паров впускной патрубок располагают на крышке кожуха, а выпускной - на боковой поверхности кожуха.

В процессе экспериментальных исследований было установлено, что оптимальная глубина выступов и впадин на кольце должна быть равна 1,3-1,8 его толщины. При их глубине, меньшей 1,3 толщины кольца, поверхность контакта кольца с фильтрующим элементом небольшая (недостаточная), по этой причине не происходит достаточно сильного сцепления поверхности кольца с поверхностью торца корпуса фильтрующего элемента, и поэтому не исключается возможность отслоения кольца от корпуса. Глубина выступов и впадин на кольце более 1,8 толщины кольца нецелесообразна, т.к. в этом случае наблюдается большой запас прочности сцепления кольца с фильтрующим элементом, но неоправданно возрастает участок нерабочей зоны, занятой выступами и впадинами у торцов фильтрующего элемента.

По аналогичным причинам, установленным многочисленными опытами, высота буртиков, расположенных по внешнему и внутреннему диаметрам кольца, выбрана равной 0,025-0,050 высоты фильтрующего элемента.

Предложенная конструкция фильтрующего элемента позволяет значительно (в 1,5-2 раза) увеличить ресурс его работы, устойчивость к механическим нагрузкам (в 2-3 раза) при одних и тех же сорбционных характеристиках.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.