фильтр для очистки жидких сред

Формула изобретения

1. Фильтр для очистки жидких сред, включающий вертикальный цилиндрический корпус с входным патрубком, выходными патрубками и фильтрующим элементом, установленным с кольцевым зазором относительно корпуса, в котором выполнен соединенный с входным патрубком накопительно-распределительный отсек с одним или несколькими каналами для распределения среды, соединенными с полостью корпуса, отличающийся тем, что накопительно-распределительный отсек и канал или каналы для распределения среды образованы внутренней поверхностью корпуса и установленной в корпусе вертикальной направляющей криволинейного профиля, ограниченной сверху и снизу пластинами, причем канал или каналы выполнены с профилем диффузорного типа в поперечном сечении.

2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что в кольцевом зазоре между корпусом и фильтрующим элементом размещены направляющие пластины, равные по высоте фильтрующему элементу и установленные тангенциально к его поверхности с зазором друг относительно друга, при этом суммарное проходное сечение зазоров не превышает трех проходных сечений входного патрубка.

3. Фильтр по п.2, отличающийся тем, что направляющие пластины выполнены с загнутыми вовнутрь краями.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для очистки жидких сред (растворов, суспензий, дисперсий и др.) от растворенных органических веществ и механических примесей и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности для очистки рабочих растворов абсорбентов, питьевой воды, спирта, сточных вод, растворителей и т.д.

Известен фильтр для очистки растворов моноэтаноламина от смолистых веществ и механических примесей, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с патрубками, распределительное устройство и фильтрующий материал, расположенный в фильтре слоями, разделенными между собой металлической сеткой, выполненной из проволоки. В качестве фильтрующего материала использовано активированное углеродное волокно (см. пат. РФ №2046629, МПК⁶ B 01 D 15/04, опубл. 27.10.95 г.).

Общими признаками предлагаемого и известного фильтров являются:

- вертикальный цилиндрический корпус;

- входной и выходные патрубки;

- фильтрующий элемент.

Недостатком известного фильтра является недостаточно высокая степень очистки жидкости от органических веществ и механических примесей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является фильтр для очистки жидких сред, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с входным патрубком, выходными патрубками и фильтрующим элементом, установленным с кольцевым зазором относительно корпуса. В кольцевом зазоре корпуса выполнен накопительно-распределительный отсек с одним или двумя каналами для распределения среды. Накопительно-распределительный отсек соединен с входным патрубком, а канал или каналы соединены с полостью корпуса (см. пат. US №3513980, МПК B 01 D 27/08, опубл. 26.05.70 г.).

Общими признаками предлагаемого и известного фильтров являются:

- вертикальный цилиндрический корпус;

- входной патрубок;

- выходные патрубки;

- фильтрующий элемент, установленный с кольцевым зазором относительно корпуса;

- в кольцевом зазоре выполнен накопительно-распределительный отсек с одним каналом или двумя каналами для распределения среды;

- накопительно-распределительный отсек соединен с входным патрубком;

- канал или каналы соединены с полостью корпуса.

Недостатками известного фильтра является низкая эффективность очистки вследствие неравномерного распределения очищаемого раствора по объему фильтрующих элементов. В результате неравномерного распределения жидкости по поверхности фильтрующих элементов происходит неэффективное использование фильтрующей поверхности, т.е. нижняя их часть в любом случае (при полном заполнении полости фильтра или при частичном) быстрее отрабатывает свой ресурс и требует замены при сохранении работоспособности верхней части, что приводит к нерациональному использованию фильтрующей поверхности и, как следствие, повышению капитальных и эксплуатационных затрат.

Техническая задача заключается в повышении эффективности и продолжительности очистки жидких сред от растворенных в них органических веществ и механических примесей, а также в снижении капитальных и эксплуатационных затрат.

Поставленная задача реализована в предлагаемом фильтре для очистки жидких сред, включающем вертикальный цилиндрический корпус с входным патрубком, выходными патрубками и фильтрующим элементом, установленным с кольцевым зазором относительно корпуса, в котором выполнен соединенный с входным патрубком накопительно-распределительный отсек с одним или несколькими каналами для распределения среды, соединенными с полостью корпуса.

Новизна фильтра заключается в том, что накопительно-распределительный отсек и канал или каналы для распределения среды образованы внутренней поверхностью корпуса и установленной в корпусе вертикальной направляющей криволинейного профиля, ограниченной сверху и снизу пластинами, причем канал или каналы выполнены с профилем диффузорного типа в поперечном сечении.

Причем в кольцевом зазоре между корпусом и фильтрующим элементом размещены направляющие пластины, равные по высоте фильтрующему элементу и установленные тангенциально к его поверхности с зазором друг относительно друга, при этом суммарное проходное сечение зазоров не превышает трех проходных сечений входного патрубка.

Кроме того, направляющие пластины выполнены с загнутыми вовнутрь краями.

Выполнение накопительно-распределительного отсека с одним или двумя каналами для распределения среды между внутренней поверхностью корпуса и установленной в корпусе вертикальной направляющей криволинейного профиля, ограниченной сверху и снизу пластинами, позволяет перевести кинетическую энергию входящего потока в статическую, что обеспечит последующее равномерное распределение жидкости по всей высоте фильтра.

Выполнение канала или каналов с профилем диффузорного типа в поперечном сечении позволяет с минимальными гидравлическими потерями распределить жидкость по всему кольцевому зазору между корпусом и фильтрующим элементом.

Распределение потока очищаемой жидкости равномерно по всему объему фильтрующего материала существенно увеличивает степень и продолжительность качественной очистки жидких сред от растворенных веществ, при этом рационально и в течение длительного времени используется фильтрующая поверхность, что приводит к снижению капитальных и эксплуатационных затрат.

Размещение в кольцевом зазоре между корпусом и фильтрующим элементом направляющих пластин, равных по высоте фильтрующему элементу и установленных тангенциально к его поверхности с зазором друг относительно друга, суммарное проходное сечение которых не превышает трех проходных сечений входного патрубка, позволяет равномерно распределить жидкость по всему периметру фильтрующего элемента.

Выполнение направляющих пластин с загнутыми вовнутрь краями снижает их гидравлическое сопротивление на выходе очищаемой жидкости, что улучшает качество и продолжительность очистки.

Фильтр представлен на чертежах, где на фиг.1 изображен общий вид, продольный разрез, на фиг.2 - разрез по А-А с одним каналом для распределения среды, на фиг.3 - разрез по А-А, вариант исполнения фильтра с двумя каналами для распределения среды.

Фильтр состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, нижнего 2 и верхнего 3 днищ, входного патрубка 4, размещенного на боковой поверхности корпуса 1, выходного патрубка 5 для вывода очищенной среды, выходного патрубка 6, предназначенного для освобождения аппарата от раствора, и фильтрующего элемента 7, выполненного в виде катушки с рулонной укладкой фильтрующего материала на навойнике 8, представляющем собой перфорированную трубу. Фильтрующий элемент 7 установлен с кольцевым зазором относительно корпуса 1. В кольцевом зазоре корпуса 1 выполнены накопительно-распределительный отсек 9 с каналом 10 для распределения среды, образованные внутренней поверхностью корпуса 1 и вертикальной направляющей 11 криволинейного профиля, ограниченной сверху и снизу пластинами 12 и 13. Накопительно-распределительный отсек 9 соединен с входным патрубком 4, а канал 10 соединен с полостью корпуса 1. Канал 10 в поперечном сечении имеет профиль диффузорного типа, горловина 14 которого выполнена с проходным сечением, равным 0,5-1,0 от проходного сечения входного патрубка 4. Рулон фильтрующего материала снаружи и изнутри ограничен металлической сеткой 15. Фильтрующий элемент 7 закреплен на опорном кольце 16 и может быть извлечен из аппарата для замены фильтрующего материала с помощью стропильных колец 17. В кольцевом пространстве между корпусом 1 и фильтрующим элементом 7 по всему периметру корпуса 1 размещены направляющие пластины 18, равные по высоте фильтрующему элементу 7 и выполненные с криволинейно загнутыми вовнутрь краями. Направляющие пластины 18 установлены тангенциально к поверхности фильтрующего элемента 7 с уклоном вдоль движения потока жидкости и с зазором друг к другу, при этом суммарное проходное сечение зазоров не превышает трех проходных сечений входного патрубка 4. Направляющие пластины 18 служат для равномерного распределения всего потока раствора по периметру рулона фильтрующего материала.

Фильтр работает следующим образом. Поток раствора жидкости поступает радиально сбоку через входной патрубок 4 и попадает в накопительно-распределительный отсек 9 фильтра. Далее поток раствора, пройдя отсек 9 и канал 10, равномерно распределяется по всей высоте корпуса 1. После этого поток очищаемого раствора, распределившись по кольцевому зазору вдоль периметра корпуса 1, проходит через зазоры между направляющими пластинами 18 и направляется через объем рулонно-уложенного фильтрующего материала фильтрующего элемента 7, где подвергается очистке от растворенных веществ, в среднюю часть корпуса 1. Благодаря тому, что направляющие пластины 18 расположены с уклоном вдоль движения потока жидкости, а края направляющих пластин, обращенные к фильтрующему элементу 7, криволинейно загнуты вовнутрь таким образом, что расстояние между краями соседних направляющих пластин по наружному периметру меньше, чем расстояние между краями соседних направляющих пластин по внутреннему периметру, поток очищаемого раствора, попадая в щелевое пространство между направляющими пластинами 18, направляется почти радиально на рулон фильтрующего материала. Суммарная площадь проходного сечения зазоров между направляющими пластинами 18 должна быть равна не более трех проходных сечений входного патрубка 4. Таким образом, в каждом зазоре между направляющими пластинами 18 отделяется малая часть от общего потока очищаемого раствора, и поэтому весь поток равномерно распределяется по цилиндрической поверхности фильтрующего элемента 7. Очищенный раствор из фильтра выводится через патрубок 5.

В варианте исполнения фильтра накопительно-распределительный отсек 9 выполнен с дополнительным каналом 19, соединенным аналогично каналу 10 с полостью корпуса 1. Канал 19 в поперечном сечении также имеет профиль диффузорного типа, горловина 20 которого выполнена с проходным сечением, равным 0,5-1,0 от проходного сечения входного патрубка 4. В этом варианте исполнения фильтра очищаемый поток делится в накопительно-распределительном отсеке 9 на два равных потока, каждый из которых направляется из каналов 10 и 19 соответственно вдоль периметра корпуса 1 навстречу друг другу. Направляющие пластины 18, расположенные по периметру корпуса 1 вдоль движения потока очищаемого раствора из канала 10, находятся под острым углом к потоку, а направляющие пластины 18, расположенные по периметру корпуса 1 вдоль движения потока очищаемого раствора из канала 19, находятся под острым углом к этому потоку. Для предупреждения вихреобразования при смешении этих двух потоков очищаемого раствора, направленных навстречу друг другу, диаметрально напротив накопительно-распределительного отсека 9 в корпусе 1 расположены вертикально по всей высоте фильтрующего элемента разделительные пластины 21. Разделительные пластины 21 криволинейно загнуты от внутренней стенки корпуса 1 к фильтрующему элементу, что снижает их гидравлическое сопротивление и позволяет направить оставшиеся потоки почти радиально на рулон фильтрующего материала.