ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА Российский патент 1999 года по МПК B01D29/48 

Изобретение относится к устройствам для разделения тонкодисперсных жидких и газовых систем и может найти применение в химической, нефтехимической, машиностроительной, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности, а также в экологии при очистке промышленных и бытовых стоков и дымовых газов от мелких частиц дисперсной фазы.

Известен фильтр для очистки дисперсных систем по способу очистки объемного фильтровального элемента из металлической сетки (Авт. св. СССР, N 1274727, кл. B 01 D 29/38, 1986), в котором фильтровальные сетки имеют ромбовидную форму ячейки на стадии фильтрования за счет внешней сжимающей силы и квадратную ячейку на стадии регенерации за счет внешней растягивающей силы.

К причинам, препятствующим достижение заданного технического результата, относятся невысокая степень очистки и сложность конструкции, связанная с необходимостью периодической деформации ячеек.

Известна конструкция спирального фильтра (Авт. св. N 899077, кл. B 01 D 29/48, 1982), содержащего спиральный корпус с подводным и отводным патрубками и фильтрующую спираль, выполненную из эластичной покрытой ворсом трубки, соединенной с источником давления, а выходные ее штуцеры установлены с возможностью их поворота.

В режиме фильтрования внутри трубки создается давление, ветки спирали прижимаются друг к другу, уменьшая размер капилляров, образуемых ворсом. В режиме регенерации давление сбрасывается с образованием зазора между витками спирали, что облегчает удаление уловленных частиц.

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная степень очистки жидкости или газа от тонкодисперсных частиц из-за малой прочности эластичного материала. Кроме того, эластичный материал трубки не выдерживает высоких температур и не позволяет фильтровать горячие жидкости или газы.

Наиболее близким устройством того же назначения и заявляемому техническому решению является патронный фильтр (Авт.св. СССР N 1722531, кл. B 01 D 27/00, 1992), содержащий каркас в виде пружины, закрепленный торцовыми крышками, устройство для регенерации, выполненное в виде пустотелого перфорированного штока, на котором неподвижно закреплена нижняя крышка, а верхняя установлена с возможностью осевого перемещения. На боковой поверхности каркаса размещен фильтровальный материал из трубчатого эластичного полотна.

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточное качество очистки жидкости или газа от тонкодисперсных частиц, имеющих размер меньше размера ячеек трубчатого эластичного трикотажного полотна. Кроме того, высокая стоимость и низкая термостойкость эластичного трикотажного полотна, его низкая прочность ограничивают широкое внедрение известного технического решения в производство.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение качества очистки жидкости или газа от тонкодисперсной твердой фазы.

Техническим результатом при осуществлении изобретения является увеличение степени улавливания частиц, имеющих размер меньше, чем размер ячеек фильтровального материала.

Указанный технический результат достигается в фильтре для очистки жидкости или газа, содержащей каркас в виде пружины из проволоки, трубчатое фильтровальное полотно, устройство для регенерации, размещенное коаксиально внутри пружины и выполненное в виде пустотелого перфорированного штока, нижнюю крышку, неподвижно прикрепленную к торцу пружины и установленную с возможностью осевого перемещения на штоке, причем трубчатое фильтровальное полотно надето на проволоку пружины по всей ее длине для образования фильтрующей поверхности.

Предлагаемая новая экипировка фильтровальным материалом каркаса фильтра позволяет в режиме фильтрования при наименьшем расстоянии между верхней и нижней крышками и наибольшем сжатии микропор в фильтровальном материале улавливать частицы, размеры которых меньше размера ячеек фильтровального материала в свободном состоянии. Это позволяет повысить качество очистки жидкости или газа от твердой дисперсной фазы. В режиме регенерации при наибольшем расстоянии между верхней и нижней крышками, когда ячейки фильтровального материала находятся в свободном состоянии, уловленные частицы легко отделяются от фильтровального материала при встряхивании, вибрации, обратной промывке или продувке
В качестве фильтровального материала могут быть использованы трикотажные трубчатые полотна из натуральных или синтетических нитей или сшитые в трубку ткани. Для увеличения термостойкости могут быть применены стеклянные нити или нити из углеродных волокон и мягкой проволоки. Для повышения фильтрующей поверхности и производительности целесообразно применять ворсовые фильтровальные материалы или многослойные трубчатые полотна.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На чертеже представлена схема фильтра для очистки жидкости и газа. Фильтр состоит из каркаса в виде пружины 1. Фильтровальный материал 2 из трубчатого полотна надет на проволоку пружины, образующей каркас 1, по всей ее длине так, что фильтровальный материал имеет поверхность, образованную пружиной, обвитой фильтровальным материалом 2. Нижняя 3 и верхняя 4 крышки закреплены на торцах пружины, образующей каркас 1. Внутри пружины 1 осесимметрично размещено устройство для регенерации фильтровального материала 2 в виде пустотелого перфорированного штока 5 с отверстием 6. В нижней части штока 5 установлен патрубок 6 для отвода фильтрата и подачи промывочной жидкости или обратного потока газа. Нижняя крышка 3 неподвижно соединена со штоком 5, а верхняя крышка 4 установлена на штоке 5 с возможностью осевого перемещения. Верхняя часть штока 5 имеет резьбу, образуя с гайкой 8 винтовую пару. Между гайкой 8 и верхней крышкой 4 установлена шайба 9.

Фильтр для очистки жидкости и газа работает следующим образом.

Гайка 8 закручивается до предела, обеспечивая сжатие пружины 1 при минимальном расстоянии между нижней 3 и верхней 4 крышками. Боковая поверхность трубчатого полотна фильтровального материала 2 сжимается, образуя микрокапилляры, размер которых становится меньше ячеек фильтровального материала 2. Патрубок 7 соединяется с приемником фильтрата. Между наружной поверхностью каркаса 1 и штоком 5 создается перепад давления. Под действием этого перепада давления фильтруемая жидкость или газ проходит по микрокапиллярам фильтровального материала 2 снаружи внутрь, а затем по отверстиям 5 в пустотелом штоке 5 через патрубок 5 в сборник фильтрата. Частицы тонкодисперсной фазы задерживаются в микрокапиллярах фильтровального материала 2, а крупные и средние частицы на его поверхности, образуя осадок.

После завершения режима фильтрования гайка 8 откручивается, пружина 1 распрямляется, микропоры расширяются и легко освобождаются от уловленных тонких частиц при встряхивании, вибрации или подачи обратного потока промывочной жидкости или газа по патрубку 7 через пустотелый шток 5 и отверстия 6.

Одновременно с удалением частиц тонкодисперсной фазы из свободных микропор фильтровального материала 2 с его боковой поверхности удаляется осадок из крупных и средних частиц.

Предлагаемая конструкция фильтра для очистки жидкости и газа позволяет увеличить степень улавливания частиц тонких фракций, регулировать производительность и размер улавливаемых частиц изменением расстояния между верхней 4 и нижней 3 крышками и соответственно размера микропор в трубчатом полотне фильтровального материала 2.

При использовании нитей из термостойких материалов (стекло, углерод, базальт) можно вести фильтрование высокотемпературных газов и жидкостей. При использовании нитей из химически стойких материалов можно вести фильтрование агрессивных жидкостей (кислот и щелочей) и газов. Использование высокопрочных нитей (капрон, лавсан) при изготовлении трубчатого полотна позволяет увеличить срок службы фильтра без замены фильтровального материала 2. Использование ворсовых трубчатых полотен позволяет за счет смятия ворса при закручивании гайки 8 создавать развитую систему микропористых каналов и улавливать тонкодисперсную фазу при высокой производительности.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении предназначено для использования в промышленности, именно в химической, нефтехимической, машиностроительной, пищевой, автотранспортной, фармацевтической и других отраслях, а также при очистке промышленных и бытовых сточных вод и дымовых газов;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно характеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Изобретение предназначено для очистки жидкостей или газовых от мелких загрязняющих частиц. Фильтр содержит каркас в виде пружины из проволоки, на которую надето по всей ее длине трубчатое фильтровальное полотно, образующее фильтрующую поверхность. Образованная таким образом фильтрующая поверхность обеспечивает высокое качество очистки жидкостей и газов от частиц, имеющих размер меньше, чем размер ячеек фильтровального материала. 1 ил.

Фильтр для очистки жидкости или газа, содержащий каркас в виде пружины из проволоки, трубчатое фильтровальное полотно, устройство для регенерации, размещенное коаксиально внутри пружины и выполненное в виде пустотелого перфорированного штока, нижнюю крышку, неподвижно прикрепленную к торцу пружины в нижней части штока, и верхнюю крышку, присоединенную к верхнему торцу пружину и установленную с возможностью осевого перемещения на штоке, отличающийся тем, что трубчатое фильтровальное полотно надето на проволоку пружины по всей длине для образования фильтрующей поверхности.