ФИЛЬТРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И ЕГО ВАРИАНТЫ Российский патент 1999 года по МПК B01D29/05 B01D46/06 G01N1/10 G01N1/22 

Изобретение относится к области фильтрования, а именно к фильтрующим устройствам для очистки газов и жидкостей и может быть использовано при отборе проб и проведении контроля газа или жидкости на содержание примесей.

Известно фильтрующее устройство по а.с. 721113 кл. В 01 D 35/02, содержащее корпус с крышкой и патрубками для подвода фильтруемого агента и отвода отфильтрованного, плоский фильтрующий элемент, размещенный внутри корпуса в обойме и поджатый вместе с обоймой между корпусом и крышкой. Недостатком известного устройства является возможность прогиба и прорыва фильтроэлемента при резкой подаче агента и при больших скоростях фильтрующего потока.

Известно также фильтрующее устройство по а.с. 946601, кл. В 01 D 35/02, содержащее корпус с крышкой и патрубками для подвода фильтрующего газа и отвода отфильтрованного, плоский фильтрующий элемент, размещенный внутри корпуса в обойме, выполненной с радиальной прорезью и жестко соединенной со штоком. Фильтроэлемент вместе с обоймой поджат между корпусом и крышкой с помощью штока с пружиной. Недостатком данного фильтрующего устройства является повышенное гидравлическое сопротивление, вызываемое уменьшенным проходным сечением фильтроэлемента в месте соединения обоймы со штоком и пружиной.

Известен фотоэлектрический пылемер по а.с. N 1149193 кл. G 01 N 15/14, содержащий корпус с оптическим фотоблоком, плоский фильтрующий элемент, поджимаемый к корпусу фильтросодержателем с перфорированным (в виде отверстий круглого сечения) фторопластовым опорным диском, патрубки для подвода и отвода контролируемого газа. Недостатком данного пылемера также является повышенное гидравлическое сопротивление газовому потоку, вызываемое уменьшением проходного сечения фильтроэлемента в месте его контакта с опорным перфорированным диском.

Кроме того, известно фильтрующее устройство, содержащее корпус и крышку с входным и выходным штуцерами, обечайку с плоским фильтрующим элементом и перфорированным опорным диском, поджатые между корпусом и крышкой. (см. с. 140, рис.7, кн. Байбаков Ф.Б., Шарапов В.М., Контроль примесей в сжатых газах. - M.: Химия. 1989 - 160 с.). Это устройство может быть взято в качестве прототипа. Недостатком этого фильтрующего устройства является повышенное гидравлическое сопротивление газовому потоку, вызываемое, несмотря на большое количество отверстий малого диаметра, уменьшением проходного сечения фильтроэлемента в месте контакта с опорным перфорированным диском. При этом имеет место неравномерная нагрузка по поверхности фильтроэлемента и снижение надежности его работы из-за возможности прорыва при резкой подаче и больших скоростях газа.

Задачей данного изобретения является повышение надежности работы фильтрующего элемента устройства при резкой подаче фильтрующего агента и больших скоростях при одновременном уменьшении гидравлического сопротивления потоку в зоне фильтрации.

Требуемый технический результат достигается благодаря наличию отличительных от прототипа признаков, а именно тем, что в фильтрующем устройстве, содержащем корпус с крышкой и патрубками для подвода фильтруемого агента и отвода отфильтрованного, плоский фильтрующий элемент, размещенный внутри корпуса в обойме, снабженной опорным перфорированным диском, перфорация на диске выполнена со стороны подвода фильтруемого агента в виде прямых параллельных пазов, а со стороны отвода отфильтрованного агента на диске выполнена проточка.

Кроме того, по второму варианту в фильтрующем устройстве, содержащем корпус с крышкой и патрубками для подвода фильтруемого агента и отвода отфильтрованного, плоский фильтрующий элемент, размещенный внутри корпуса в обойме, снабженной опорным перфорированным диском, перфорация на диске выполнена в виде прямых параллельных пазов, а со стороны отвода отфильтрованного агента на диске выполнены прямые параллельные пазы в поперечном направлении.

По третьему варианту фильтрующее устройство, содержащее корпус с крышкой и патрубками для подвода фильтрующего агента и отвода отфильтрованного, плоский фильтрующий элемент, размещенный внутри корпуса в обойме, снабженной опорным перфорированным диском, перфорация на диске выполнена со стороны подвода фильтруемого агента в виде концентрических пазов, а со стороны отвода отфильтрованного агента на диске выполнены прямые параллельные пазы.

По четвертому варианту в фильтрующем устройстве, содержащем корпус с крышкой и патрубками для подвода фильтрующего агента и отвода отфильтрованного, плоский фильтрующий элемент, размещенный внутри корпуса в обойме, снабженной опорным перфорированным диском, перфорация на диске выполнена в виде спирального паза.

По пятому варианту фильтрующее устройство, содержащее корпус с крышкой и патрубками для подвода фильтруемого агента и отводa отфильтрованного, плоский фильтрующий элемент, размещенный внутри корпуса в обойме, снабженной опорным перфорированным диском, перфорация на диске выполнена в виде зигзагообразного паза.

Во всех вариантах конструкции фильтрующего устройства гребни между пазами могут быть выполнены со стороны подвода фильтруемого агента со скосами или закруглeнными, суммарная площадь проходных сечений пазов может быть равна или превышать площади проходных сечений патрубков для подвода и отвода агента, а перфорированный диск может быть установлен с зазором между вершинами гребней и поверхностью плоского фильтрующего элемента.

Авторам неизвестны технические решения с существенными признаками, приведенными в отличительной части формулы изобретений.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 - общий вид фильтрующего устройства в разрезе; на фиг. 2 - вид А крепления фильтрующего элемента и опорного перфорированного диска внутри корпуса в обойме; на фиг. 3 - сечение Б-Б опорного диска с перфорацией на входе в виде прямых параллельных пазов и проточкой на выходе; на фиг. 4 - вид В опорного диска с гребнями между пазами, выполненными со скосами; на фиг. 5 - опорный диск с гребнями между пазами, выполненными закругленными; на фиг. 6 - опорный диск с перфорацией на входе в виде прямых параллельных пазов и с прямыми параллельными пазами в поперечном направлении на выходе; на фиг. 7 - сечение Г-Г опорного диска фиг. 6; на фиг. 8 - опорный диск с перфорацией на входе в виде концентрических пазов и с прямыми параллельными пазами на выходе; на фиг. 9 - вид Д опорного диска фиг. 8; на фиг. 10 - опорный диск с перфорацией в виде спирального паза в разрезе; на фиг. 11 - вид Е опорного диска фиг. 10; на фиг. 12 - опорный диск с перфорацией в виде зигзагообразного паза; на фиг. 13, 14 - крепление перфорированного диска с зазором между опорными гребнями и фильтроэлементом.

Фильтрующее устройство состоит из корпуса 1 (фиг.1) с патрубками входа газа 2 и выхода отфильтрованного газа 3, крышки 4, уплотненной относительно корпуса кольцом 5 и привинченной к нему болтами (на чертеже не показаны). Внутри корпуса 1 установлена обойма 6, выполненная с радиальной прорезью 7, отверстием 8 и кольцевой канавкой 9. В канавке 9 размещено упругое кольцо 10. Кроме того, в обойме имеется кольцевой выступ 11, а в корпусе прижимное кольцо 12.

Плоский фильтрующий элемент 13 размещен в обойме 6 над запрессованным в нее опорным перфорированным диском 14; к обойме прикреплена или выполнена заодно с ней втулка 15 с донышком 16 и отверстиями 17.

В донышке 16 втулки 15 установлен с возможностью осевого перемещения стержень 18, снабженный упорным буртиком 19 и хвостовиком 20.

Между донышком 16 и хвостовиком 20 размещена пружина 21, поджимающая втулку 15 и обойму 6 с фильтрующим элементом 13 к прижимному кольцу 12 на корпусе 1. Втулка 15, стержень 18 с буртиком 19, пружиной 21 и хвостовиком 20 функционально составляют шток 22. На хвостовике 20 имеются ручки 23 для удобства установки и съема штока 22 с обоймой 6, опорным перфорированным диском 14 и фильтрующим элементом 13.

На конической поверхности корпуса 1 выполнены смотровые окна 24 и 25 для подсветки и контроля механических примесей, осажденных на поверхности фильтрующего элемента 13.

На фиг. 2 и 3 показано размещение фильтрующего элемента 13 в обойме 6 над перфорированным диском 14. Перфорация диска 14 выполнена на входе в виде прямых параллельных пазов 26, между которыми расположены опорные гребни 27 и проточка 28 на выходе. Для придания необходимой жесткости опорным гребням 27 в центральной части диска 14 выполнено кольцевое ребро жесткости 29.

Для уменьшения гидравлического сопротивления газовому потоку в зоне фильтрации опорные гребни 27 диска 14 выполнены заостренными - со скосами 30 (фиг. 4), или закругленными 31 (фиг. 5). В этом случае контакт фильтрующего элемента с опорным диском осуществляется по очень узким кромкам - линиям и практически не перекрывается проходное сечение фильтра.

Во втором варианте конструкции опорного диска с перфорацией на входе, выполненной в виде прямых параллельных пазов, на выходе выполнены прямые параллельные пазы 32 в поперечном направлении (фиг. 6 и 7).

На фиг. 8 и 9 показан третий вариант конструкции опорного диска с перфорацией на выходе, выполненной в виде концентрических пазов 33 и соответственно опорных гребней 34 с прямыми параллельными пазами на выходе 35 и перемычками 36.

В четвертом варианте конструкции опорного диска предусмотрена перфорация, выполненная в виде спирального паза 37 (фиг. 10 и 11) и опорного гребня 38, а в пятом варианте - в виде зигзагообразного паза 40 и опорного гребня 41 (фиг. 12).

Во всех вариантах конструкции опорного диска предпочтительно выполнение опорного гребня со скоcами или закругленными (фиг. 4, 6).

Также в целях снижения гидравлического сопротивления целесообразно, чтобы суммарная площадь проходных сечений пазов опорных дисков была равна или превышала площади поперечных сечений патрубков для подвода и отвода газа.

На фиг. 13 и 14 показано фильтрующее устройство, в котором перфорированный диск 14 установлен с зазором между вершинами гребней и поверхностью плоского фильтрующего элемента 13, в этом случае перфорированный диск работает как опорный лишь при резкой подаче газа и при больших скоростях фильтрующего потока.

Установку фильтрующего элемента производят в следующей последовательности: фильтрующий элемент 13 устанавливают через радиальную прорезь 7 в обойму 6 над опорным перфорированным диском 14.

Собранную обойму с фильтрующим элементом устанавливают в корпусе 1 посредством штока 22. При этом упругое кольцо 10 препятствует выпадению обоймы со штоком из корпуса. Затем крышку 4 прикрепляют к корпусу, крышка 4 воздействует на хвостовик 20, пружину 21 и поджимает втулку 15 с обоймой перфорированным опорным диском 44 и фильтрующим элементом 13 к прижимному кольцу 12, обеспечивая необходимое уплотнение фильтра.

После установки крышки устройство готово к работе.

При подаче газа, подлежащего очистке и контролю, он через входной патрубок 2 поступает во внутреннюю полость корпуса 1, проходит через поры плоского фильтрующего элемента 13, одновременно поджимая его к вершинам гребней 27 (31, 38, 40) опорного диска 14, через пазы перфорации 26 (33, 36, 37, 39) и через отверстия 17 втулки 15 и выходной патрубок 3 выходит из устройства.

Механические примеси задерживаются фильтрующим элементом 13, подсвечиваются и контролируются через смотровые окна 24 и 25.

Наличие опорного перфорированного диска 14 предохраняет от прогиба и прорыва фильтрующего элемента 13 при резкой подаче газа и при больших скоростях фильтрующего потока, тем самым повышается надежность работы фильтрующего устройства. Перфорация, выполненная в виде прямых параллельных, концентрических, спирале- и зигзагообразных пазов за счет малого поперечного сечения опорных гребней, и в особенности заостренных, когда контакт осуществляется по линии (фиг. 4 и 5), позволяет при требуемой жесткости конструкции обеспечить площадь проходного сечения пазов, практически равной площади рабочего сечения фильтроэлемента, и исключить вредное гидравлическое сопротивление потоку газа в зоне фильтрации.

При стационарном течении газа V₁ поджатие фильтроэлемента к опорному диску существенно уменьшается. Поэтому в фильтрующем устройстве перфорированный диск может быть установлен с небольшим ( Δ ≈ 1 мм) зазором (фиг. 13). При резкой подаче газа V₂ фильтроэлемент поджимается к опорным гребням перфорированного диска, а при установлении стационарного течения возвращается в исходное положение под действием упругих сил. При этом в установившемся режиме полностью исключается уменьшение проходного сечения из-за использования опорного перфорированного диска.

Съем фильтрующего элемента для лабораторного анализа осажденных примесей и последующей замены производят в обратном порядке.

При снятии крышки 4 пружина 21 отжимает стержень 18 с хвостовиком 20 до упора буртика 19 в донышко 16 втулки 15. При этом хвостовик 20 с ручками 23 выдвигается наружу и шток 22 с обоймой 6 и фильтрующим элементом 13 извлекается из корпуса 1 устройства.

Возможное прилипание фильтрующего элемента 13 к прижимному кольцу 12 устраняется имеющимся в обойме кольцевым выступом 11, внутренний диаметр которого несколько меньше диаметра фильтрующего элемента 13.

Извлечение из обоймы 6 автоматически разжатого фильтрующего элемента 13 осуществляется через радиальную прорезь 7; для выемки фильтрующего элемента через радиальную прорезь может использоваться отверстие 6.

Конструкция фильтрующего устройства с опорным перфорированным диском, перфорация на котором выполнена с вышеуказанными отличиями, позволяет существенно повысить надежность работы плоского фильтрующего элемента в широком диапазоне скоростей при одновременном уменьшении гидравлического сопротивления потоку газа.

Изобретение относится к области очистки жидкостей или газов фильтрованием. Фильтрующее устройство содержит корпус с крышкой и подводящими и отводящими патрубками и плоский фильтрующий элемент, размещенный внутри корпуса в обойме, снабженной опорным перфорированным диском. По первому варианту перфорация на диске выполнена со стороны подвода фильтруемого агента в виде прямых параллельных пазов, а со стороны отвода отфильтрованного агента на диске выполнена проточка. По второму варианту перфорация на диске выполнена в виде прямых параллельных пазов, а со стороны отвода отфильтрованного агента на диске выполнены прямые параллельные пазы в поперечном направлении. По третьему варианту перфорация на диске выполнена со стороны подвода фильтруемого агента в виде концентрических пазов, а со стороны отвода отфильтрованного агента на диске выполнены прямые параллельные пазы. Изобретение позволяет повысить надежность работы фильтрующего элемента при резкой подаче фильтруемого агента и больших скоростях при одновременном уменьшении гидравлического сопротивления потоку в зоне фильтрации. 3 с. и 3 з.п.ф-лы, 14 ил.

1. Фильтрующее устройство, содержащее корпус с крышкой и патрубками для подвода фильтруемого агента и отвода отфильтрованного, плоский фильтрующий элемент, размещенный внутри корпуса в обойме, снабженной опорным перфорированным диском, отличающееся тем, что перфорация на диске выполнена со стороны подвода фильтруемого агента в виде прямых параллельных пазов, а со стороны отвода отфильтрованного агента на диске выполнена проточка. 2. Фильтрующее устройство, содержащее корпус с крышкой и патрубками для подвода фильтруемого агента и отвода отфильтрованного, плоский фильтрующий элемент, размещенный внутри корпуса в обойме, снабженной опорным перфорированным диском, отличающееся тем, что перфорация на диске выполнена в виде прямых параллельных пазов, а со стороны отвода отфильтрованного агента на диске выполнены прямые параллельные пазы в поперечном направлении. 3. Фильтрующее устройство, содержащее корпус с крышкой и патрубками для подвода фильтруемого агента и отвода отфильтрованного, плоский фильтрующий элемент, размещенный внутри корпуса в обойме, снабженной опорным перфорированным диском, отличающееся тем, что перфорация на диске выполнена со стороны подвода фильтруемого агента в виде концентрических пазов, а со стороны отвода отфильтрованного агента на диске выполнены прямые параллельные пазы. 4. Устройство по пп. 1 - 3, отличающееся тем, что гребни между пазами выполнены со стороны подвода фильтруемого агента со скосами или закругленными. 5. Устройство по пп.1 - 4, отличающееся тем, что суммарная площадь проходных сечений пазов равна или превышает площадь проходных сечений патрубков для подвода и отвода агента. 6. Устройство по пп.1 - 4, отличающееся тем, что перфорированный диск установлен с зазором между вершинами гребней и поверхностью плоского фильтрующего элемента.