ФИЛЬТРОВАЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1997 года по МПК B01D29/86 B01D65/08 

Изобретение относится к устройствам для разделения, концентрирования в очистке относительно небольших количеств различных жидкостей, содержащих примесные частицы.

В качестве аналога рассмотрим фильтрующую установку [1] содержащую фильтр с фильтрующим элементом, через внутренний канал которого проходит обрабатываемая жидкость с выводом из установки проходящей через фильтр жидкости, причем по обе стороны фильтра расположены устройства для подачи и приема упругих элементов. Эти элементы с использованием электромагнитных клапанов помещают в прямом и обратном направлениях между устройствами через фильтрующий элемент с целью очистки его поверхности от остатков фильтрации. Недостатком его является сравнительно малая эффективность очистки, что ведет к порче мембранного элемента.

В качестве прототипа рассмотрим самоочищающийся фильтр-патрон для жидкостей с проходом, формирующим тангенциальный поток через элемент фильтра, препятствующий засорению.

Фильтр состоит из корпуса, держащего цилиндрический патрон с материалом гофрированного фильтра, имеющего впускные отверстия во внешнее пространство патрона, выпускное отверстие для фильтрата на другой стороне и обходной выпуск со стороны входного отверстия патрона, удаленный от входа.

Цилиндрический рукав плотно охватывает патрон, оставляя свободными дополнительные кольца с каждого конца, так что жидкость не может течь между входным отверстием и обходным выпуском, кроме как между рукавом и патроном, и часть жидкости, выводимой через обходной выпуск, создает тангенциальный поток относительно поверхности патрона, что предотвращает частичное засорение.

Недостатком данного устройства также является недостаточно эффективное очищение.

Целью изобретения поэтому является повышение эффективности фильтрации при сохранении целостности мембранного элемента.

Цель достигается тем, что в фильтровальной установке, включающей емкость для исходной жидкости, фильтр из трековой мембраны в фильтродержателе с тангенциальным потоком, соединительные шланги
емкость для исходной жидкости помещена в термостат с возможностью установки температуры в диапазоне от 20 до 60^o C;
перед фильтром установлена ультразвуковая ванна с водой, внутри которой проходит несколько витков шланга, материал которого выбирается из условия:
ρ₁c₁ = ρ₂c₂, (1)
где C₁, C₂ скорость звука, ρ₁, ρ₂ плотность воды и материала шланга, соответственно;
в нижнюю крышку фильтродержателя вмонтирован ультразвуковой преобразователь, представляющий из себя корпус из нержавеющей стали, внутри которого помещен пьезокерамический элемент, на который подаются электрические импульсы ультразвуковой частоты;
На чертеже схематично представлено предлагаемое устройство, где:
1 емкость для исходной эмульсии в термостате;
2 перестальтический насос;
3 ультразвуковоя ванна для предварительной обработки эмульсии;
4 фильтровальная установка с тангенциальным потоком;
5 ультразвуковой преобразователь;
6 емкости для фильтрата;
7 генератор ультразвуковых импульсов;
8 осциллограф;
9 манометр;
10 вентиль для регулировки потока жидкости;
11 соединительные шланги.

Шланг, опускаемый в ультразвуковую ванну (3), выполнен из полиуретана, имеющего акустическое сопротивление, близкое к акустическому сопротивлению воды, и практически прозрачен для ультразвука, распространяющегося в воде.

С целью регенерации мембраны при сохранении ее целостности частота, скважность и амплитуда ультразвуковых импульсов варьирует в пределах: F 20 - 100 кГц; T 0,1 до 1,0; А 0,1 до 1,0 A_max.

Работа фильтровальной установки происходит следующим образом: эмульсия из емкости (1) перистальтическим насосом (2) подается на фильтровальную установку (4) по полиуретановому шлангу (11), помещенному в УЗ ванну (3). В УЗ ванне происходит предварительная обработка эмульсии УЗ для разрушения образований (конгломератов) чешуйчатых частиц. Фильтровальная установка (4) представляет собой плоскорамный элемент, в крышке которого расположен УЗ преобразователь (5). Преобразователем, питаемым генератором (7), подаются УЗ импульсы в эмульсию, которые позволяют в процессе фильтрации уменьшить забивание пор мембраны микропримесями, тем самым осуществляя регенерацию мембраны. Параметры УЗ импульса оптимизируют для каждого типа эмульсии и мембраны.

Контроль параметров используемых импульсов производится осциллографом (8) по амплитуде, длительности УЗ импульса и частоте его заполнения как в процессе наладки, так и в процессе эксплуатации.

Вентиль (10) и манометр (9) позволяют регулировать давление и скорость потока жидкости над мембраной.

Фильтрат поступает в емкость (6).

В результате проведенных экспериментов на фильтрующих устройствах указанного выше типа получены следующие результаты:
повысилась производительность процесса фильтрации, в частности вязких эмульсий (подогретых фотоэмульсий), в два раза вследствие предварительной обработки в ультразвуковой ванне и за счет непрерывной регенерации мембраны ультразвуком;
повысилась экономическая эффективность процесса фильтрации за счет сокращения времени фильтрации и экономии расходных материалов (мембраны).

Использование: разделение и очистка жидкостей, содержащих твердые взвеси. Сущность изобретения: фильтровальная установка содержит фильтр, насос, герметичную емкость для исходной жидкости, размещенную в термостате с возможностью установки температуры в диапазоне 20 - 60^oC, ультразвуковую ванну с водой, внутри которой размещено несколько витков шланга, соединяющего насос с фильтром, и ультразвуковой преобразователь, вмонтированный в крышку фильтра и выполненный в виде корпуса из нержавеющей стали, внутри которого размещен пъезокерамический элемент, соединенный со средством подачи на него электрических импульсов ультразвуковой частоты, 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Фильтровальная установка, содержащая герметичную емкость для исходной жидкости, перистальтический насос, фильтр в виде корпуса с крышкой, тангенциальным подводящим патрубком и установленным в корпусе микропористым фильтрующим элементом, и соединительные шланги, отличающаяся тем, что она снабжена термостатом с возможностью установки температуры в диапазоне 20 - 60^oС, в котором размещена емкость для исходной жидкости, ультразвуковой ванной с водой, внутри которой размещено несколько витков шланга, соединяющего насос с фильтром, материал которого выбран из условия
ρ₁c₁ = ρ₂c₂,
где ρ₁ - плотность воды;
c₁ скорость звука в воде;
ρ₂ - плотность материала шланга;
c₂ скорость звука в материале шланга,
и ультразвуковым преобразователем, вмонтированным в крышку фильтра и выполненным в виде корпуса из нержавеющей стали, внутри которого размещен пьезокерамический элемент, соединенный со средством подачи на него электрических импульсов ультразвуковой частоты. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что размещенный в ультразвуковой ванне шланг выполнен из полиуретана.