ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ КРАПУХИНА Российский патент 1997 года по МПК B01D29/48 

Изобретение относится к устройствам для фильтрования жидкостей и газов, предназначенным для фильтрования радиоактивных и агрессивных жидкостей и газов на атомных и тепловых электростанциях, в нефтяной и химической промышленности, в транспортных средствах для очистки топлива, масел и воздуха, при производстве красок, в строительной и пищевой промышленности, в быту для очистки воды.

Известен фильтрующий элемент, содержащий фильтрующую перегородку в виде проволочной спирали между витками которой образованы фильтрующие зазоры, крепежные и присоединительные элементы (патент Великобритании N 1388356, кл. B 01 D 29/48, 1975.)
Указанный фильтрующий элемент обладает достаточно хорошими фильтрующими способностями, однако регенерация этого фильтрующего элемента затруднительна.

При фильтровании частички твердой фазы суспензии задерживаются на фильтрующем элементе и могут необратимо закупорить фильтрующие зазоры, что приводит к прекращению процесса фильтрации.

В техническом решении (авт. св. СССР N 1368003, кл. B 01 D 29/44, 1986) решается вопрос регенерации фильтрующего элемента. Для регенерации фильтрующего элемента поток промывающей жидкости подается внутрь элемента. Поток промывающей жидкости растягивает фильтрующую перегородку, увеличивая межвитковые зазоры, что обеспечивает возможность разрушения нафильтрованной твердой фазы и облегчает доступ промывочной жидкости к поверхности фильтрующей перегородки, это приводит к более качественной регенерации фильтрующего элемента.

Наиболее близким аналогом к предложенному является фильтрующий элемент, содержащий фильтрующую перегородку в виде цилиндрической спирали и прикрепленные к ее торцам крышку и штуцер для подачи и отвода жидкости или газа (авт. св. СССР N 925367 кл. B 01 D 29/44, 1980).

Недостатком этого известного устройства является то, что суммарная площадь фильтрующих зазоров спирали по отношению к площади наружной поверхности спирали составляет всего 5-7% что объясняет низкую производительность известного устройства.

Цель изобретения повышение производительности фильтрующего элемента.

На фиг.1 изображен фильтрующий элемент; на фиг.2 в крупном масштабе два соседних витка спиральной фильтрующей перегородки; на фиг.3 вид с торца фильтрующей перегородки, выполненной по второму варианту формообразования витков спирали.

Фильтрующий элемент содержит фильтрующую перегородку 1, каркас 2 и упругий элемент 3. К торцам фильтрующей перегородки присоединены глухая крышка 4 на одном конце, штуцер 5 на другом конце для подачи и отвода жидкости или газа.

Фильтрующая перегородка выполнена в виде винтовой спирали. Витки спирали прилегают друг к другу. Витки спирали выполнены в виде синусоиды, свернутой по винтовой линии. Синусоиды выполнена в плоскости образования витков спирали (см. фиг.2). Синусоида выполнена в плоскости, параллельной оси фильтрующего элемента (см. фиг.3).

Фильтрующий зазор для первого варианта выполнения определенной длиной дуги "l" между соседними вершинами волн непрерывной синусоиды и размером "a" между впадинами волн синусоиды. Аналогично можно определить величину фильтрующего зазора и для второго варианта выполнения формообразования витков спирали и фильтрующей перегородки.

На фиг.2 изображены два соседних витка спирали соприкасающиеся по вершинам волн непрерывных синусоид, однако это не единственный возможный вариант контакта соседних витков спирали. Вершины волн непрерывной синусоиды соседних витков могут быть смещены относительно друг друга на некоторый угол, который не обязательно одинаков для всех витков спирали.

Суммарный фильтрующий зазор всего фильтрующего элемента определяется размерами фильтрующих зазоров, количеством зазоров на окружности одного витка и количеством витков спирали, а уменьшение числа пятен контактов соприкосновения витков спирали приводит к увеличению эффективной площади фильтрующих зазоров.

Каркас может располагаться как снаружи фильтрующей перегородки, так и внутри фильтрующей перегородки.

Фильтрующий элемент работает следующим образом.

Во время фильтрования суспензии поток жидкости направляется в направлении от наружной поверхности фильтрующей перегородки внутрь ее. Давление снаружи фильтрующего элемента больше, чем внутри, так как поток жидкости теряет часть своей энергии по ходу движения, преодолевая гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента. Этот перепад давления является той силой, которая, действуя по закону Паскаля, одинакова по всей наружной поверхности фильтрующего элемента, заставляет сжиматься витки спирали до их соприкосновения. Во время регенерации поток очищающей жидкости направляется в обратном направлении. Давление промывающей жидкости внутри фильтрующей перегородки растягивает спираль, преодолевая сопротивление упругого элемента. Зазоры между витками увеличиваются и поток жидкости вымывает из зазоров частички агрессивной суспензии.

В данном техническом решении за счет синусоидальной формы витков спирали фильтрующей перегородки увеличена общая площадь фильтрующих зазоров по отношению к площади наружной поверхности.

Соотношение площади фильтрующих зазоров к площади наружней поверхности фильтрующей перегородки более выгоднее, чем у известных фильтрующих элементов. За счет этого соотношения повышена производительность фильтрующего элемента.

Сущность изобретения: фильтрующий элемент Крапухина содержит каркас, фильтрующую перегородку, выполненную в виде цилиндрической спирали, витки которой выполнены в виде синусоиды, свернутой по винтовой линии, присоединенные к торцам спирали крышку, штуцер и упругий элемент, размещенный между каркасом и крышкой. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Фильтрующий элемент, содержащий фильтрующую перегородку, выполненную в виде цилиндрической спирали, и присоединенные к ее торцам соответственно крышку и штуцер для подачи и отвода жидкости или газа, отличающийся тем, что он снабжен каркасом и упругим элементом, размещенным между каркасом и крышкой, при этом витки спирали выполнены в виде синусоиды, свернутой по винтовой линии. 2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что синусоида выполнена в плоскости образования витков спирали. 3. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что синусоида выполнена в плоскости, параллельной продольной оси фильтрующего элемента.