САМООЧИЩАЮЩИЙСЯ ПАТРОННЫЙ ФИЛЬТР Российский патент 1997 года по МПК B01D27/08 

Изобретение относится к фильтрованию, а именно, к самоочищаемым патронным фильтрам, предназначенным для реализации сепарационных процессов с помощью селективных мембран различного назначения, и может быть использовано в электронной, микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Известен самоочищающийся патронный фильтр, содержащий цилиндрический корпус с патрубками подачи и отвода жидкости, патронный фильтрующий элемент с перфорированной внутренней трубой с размещенным на ней фильтровальным материалом, камеру очищаемой жидкости, образованную корпусом и фильтрующим элементом.

Недостатком известного фильтра является его громоздкость и сложность, обусловленная наличием подвижных элементов в полости фильтрующего элемента. Введение в конструкцию фильтра упомянутых элементов сопряжено с введением дополнительного загрязнения, особенно в случае получения особо чистых сред и веществ, что недопустимо. При повышенных перепадах давления возможно повреждение фильтрующего элемента и выход его из строя. Но самым главным недостатком известного фильтра является то, что вымываемые частицы с фильтровального материала многократно "гоняются" в объеме и вбиваются более глубоко в него, в результате чего трудно оттуда извлекаются, снижая тем самым ресурс его работы и производительность.

Ввиду того, что в известных фильтрах весь поток жидкости направлен через фильтровальный материал, они не могут быть использованы для реализации процессов ультрафильтрации и обратного осмоса.

Целью изобретения является повышение ресурса работы фильтра, его производительности, снижение эксплуатационных и производственных затрат, а также обеспечение возможности проведения процессов фильтрации (микро-, ультра-, обратного осмоса) в одной и той же конструкции фильтра (изготовляемого по одной технологии).

Поставленная цель достигается тем, что корпус выполнен в виде двух герметично соединенных стаканов, фильтрующий элемент снабжен внешней трубой, выполненной с рядами равномерно расположенных окон у ее торцев, при этом фильтр снабжен камерой концентрата, образованной корпусом и внешней трубой фильтрующего элемента, герметично отделенной от камеры очищаемой жидкости, причем, один ряд окон внешней трубы фильтрующего элемента размещен в камере очищаемой жидкости, а другой ряд окон в камере концентрата.

Выполнение корпуса фильтра в виде двух герметично соединенных стаканов, обусловлено необходимостью создания двух герметично разделенных объемов: камеры очищаемой жидкости, камеры концентрата и выхода фильтрата.

Выполнение внешней трубы фильтрующего элемента с рядами равномерно расположенных окон у ее торцев, обусловлено необходимостью организации всего потока жидкости не только через рабочую поверхность фильтровального материала, но вдоль нее и внутренней поверхности наружной трубы, что способствовало возможности проведения процессов микро-ультрафильтрации и обратного осмоса с помощью фильтра.

Введение в конструкцию фильтра камеры концентрата обусловлено необходимостью создания в нем условий для реализации сепарационных процессов с помощью селективных мембран различного назначения, а также упрощения конструкции, позволяющей проводить эти процессы, что расширяет эксплуатационные возможности патронных фильтров.

Образование камеры концентрата корпусом фильтра и внешней трубой фильтрующего элемента и герметичное разделение по наружной поверхности внешней трубы входных и выходных окон на ней обусловлено необходимостью создания тангенциального потока жидкости, а также упрощения конструкции фильтра, позволяющего осуществлять процессы ультрафильтрации и обратного осмоса, что расширяет эксплуатационные возможности патронного фильтра.

На фиг. 1 изображен общий вид фильтра; на фиг. 2 схема потоков жидкости.

Фильтр состоит из корпуса в виде двух стаканов 1 и 2, накидной гайки 3, обеспечивающей их соединение. На стаканах 1 и 2 выполнены присоединительные штуцеры 4-6, являющиеся патрубками подачи и отвода. В корпусе установлен фильтрующий элемент 7, содержащий внутреннюю перфорированную 8 и внешнюю сплошную 9 трубы, между которыми продольно его оси размещена гофрированная штора 10, состоящая из опорной сетки 11, например, из полипропилена, сетчатого турбулизатора 12 (также из полипропилена) и мембраны 13 (ядерной) с рабочей поверхностью, со стороны входящего потока. На внешней трубе 9 у торцев сверху и снизу выполнены равномерно расположенные окна 14 и 15, соответственно. По цилиндрической поверхности трубы 9 с помощью эластичного кольца 16 производится герметичное разделение объема внутри фильтра на две камеры: камеру 17 очищаемой жидкости и камеру 18 концентрата. Фильтрующий элемент 7 с обеих сторон ограничен торцовыми крышками 19 и 20 и закреплен на патрубке отвода 5 посредством навинчивания адаптером 21, имеющим коническую резьбу.

Самоочищающийся фильтр работает следующим образом.

Подлежащий очистке входящий поток жидкости поступает через патрубок подачи 4 в камеру 17, откуда, пройдя через окна 15, движется с большой скоростью вдоль гофр фильтровальной мембраны 13. При этом часть потока проходит сквозь мембрану 13 и оставляет на ее рабочей поверхности частицы, которые одновременно с фильтрацией смываются касательным потоком при помощи турбулизатора 12 и уносятся через окна 16 в патрубок отвода 6, либо в емкость-накопитель концентрата, либо в канализацию в зависимости от того, что необходимо получать: фильтрат или концентрат. Наличие в фильтре двух рядов равномерно расположенных окон 14 и 15, герметично разделенных по цилиндрической поверхности фильтрующего элемента 8, позволяет увеличивать до максимально возможного скорость потока, смывающего загрязнения с рабочей поверхности мембраны 13. При нулевом потоке через мембрану 13 (расхода по фильтрату) и подаче фильтрата обратным ходом через мембрану скорость отмывки ее рабочей поверхностей увеличивается максимально за счет эжекционного подсоса фильтрата с противоположной стороны мембраны. Регулировка расхода жидкости через мембрану и перепада давления на выходе концентрата и фильтрата позволяет оптимально использовать фильтр в различных сепарационных процессах.

Пример конкретного выполнения устройства для ультрафильтрации. Корпус содержит стаканы 1, 2, выполненные из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т, полированные изнутри и снаружи. Кольцо 16 выполнено из резины марки ИРП1345. Трубы 8, 9 и крышки 19, 20 выполнены из полипропилена марки 01020-07 сорт высший ТУ6-05-1105-78. Турбулизатор 12 и сетка 11 выполнены из полипропилена марки 21030-16 сорт высший ГОСТ 26966-85. В качестве фильтровального материала для проведения процесса ультрафильтрации использована мембрана марки ПСФ-45. Производительность такого фильтра при дистиллированной воде при Т= (20±2)^oС и давлении 0,3 МПа составляет 60 л/ч.

Предложенная конструкция фильтра позволяет регулировать перепад давления на мембране путем изменения соотношения потоков через патрубки отвода 5, 6.

Кроме того, предложенный фильтр позволяет использовать любые мембраны с гофрированной шторой и обеспечивает различные сепарационные процессы фильтрации (микро-, ультрафильтрации, обратного осмоса), а также повышает ресурс патронного фильтрующего элемента до максимально возможного по сравнению с существующими конструкциями при минимальных осевых габаритах и отношении массы конструкционных материалов к поверхности фильтрации и объему фильтрованной жидкости.

Использование: процессы фильтрования. Сущность изобретения: самоочищающийся патронный фильтр, содержащий цилиндрический корпус с патрубками подачи и отвода жидкости, патронный фильтрэлемент с перфорированной внутренней трубой, внешней трубой, выполненной с рядами равномерно расположенных окон у ее торцев и фильтровальным материалом между трубами, камеру очищаемой жидкости, образованную корпусом и фильтрэлементом, камеру концентрата, образованную корпусом и внешней трубой фильтрэлемента, герметично отделенную от камеры очищаемой жидкости, причем один ряд окон внешней трубы фильтрэлемента размещен в камере очищаемой жидкости, а другой ряд окон - в камере концентрата. Корпус выполнен в виде двух герметично соединенных стаканов. Фильтр позволяет повысить ресурс его работы, производительность, снизить эксплуатационные и производственные затраты. 2 ил.

Самоочищающийся патронный фильтр, содержащий цилиндрический корпус с патрубками подачи и отвода жидкости, патронный фильтрующий элемент с перфорированной внутренней трубой с размещенным на ней фильтровальным материалом, камеру очищаемой жидкости, образованную корпусом и фильтрующим элементом, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде двух герметично соединенных стаканов, фильтрующий элемент снабжен внешней трубой, выполненной с рядами равномерно расположенных окон у ее торцов, при этом фильтр снабжен камерой концентрата, образованной корпусом и внешней трубой фильтрующего элемента, герметично отделенной от камеры очищаемой жидкости, причем один ряд окон внешней трубы фильтрующего элемента размещен в камере очищаемой жидкости, а другой ряд окон в камере концентрата.