ДРЕНАЖНО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ИОНООБМЕННОГО ФИЛЬТРА Российский патент 1999 года по МПК B01D24/38 B01J47/02 

Изобретение относится к области очистки жидкостей путем ионного обмена и может быть использовано для всех типов H, Na катионитных и песчаных фильтров систем химической водоподготовки на тепловых станциях и промышленных предприятиях.

Известно дренажное устройство ионообменного фильтра, содержащее выходной патрубок с закрепленным на нем коллектором, снабженным лучевыми дренажными стальными трубами, расположенными в плоскости оси коллектора. При этом поверхность каждой дренажной трубы по всей длине имеет перфорации в виде отверстий и винтовую канавку, на которую для образования фильтрующих щелей заданного размера навивается стальная профильная проволока (см. авт. свид. СССР N 253025, кл. B 01 D, 1969 г.).

Недостатком указанного устройства является сложность конструкции фильтрующего элемента, обусловленная необходимостью использования для получения фильтрующих щелей требуемого размера жесткого каркаса с определенным диаметром перфорационных отверстий, винтовой канавки определенного шага, а также проволоки определенного профиля. Такая конструкция затрудняет получение точных фильтрующих щелей с микронными размерами и, следовательно, снижает возможность достижения высокой точности фильтрации и пропускной способности фильтрующего элемента при различных режимах работы. Любое изменение параметров устройства, например коэффициента живого сечения, связано со значительными конструктивными и технологическими переделками. Кроме того, конструкция дренажного устройства, расположенная в одной плоскости, не обеспечивает эффективного использования всего объема ионообменной смолы в ионообменных фильтрах с оживальной формой днища.

Известно также дренажное устройство, содержащее фильтрующие элементы, выполненные из стальных труб с рядами фильтрующих щелей, образованных электроэрозионной, механической или лазерной обработкой (см. патент США N 5064537, кл. 210-470, 1991 г.).

Недостатком указанных устройств являются большие размеры стенок дренажных и фильтрующих щелей (более 0,4 мм). Кроме того, кромки щелей, получаемых электронно-лучевой или лазерной обработкой, имеют большую шероховатость в виде трудноудаляемых заусенцев. Применение дренажных устройств аналогичной конструкции в ионообменных фильтрах не установлено.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является нижнее распределительное устройство водоподготовительных фильтров, содержащее горизонтальный коллектор, прикрепленные к нему по боковым образующим распределительные трубы и присоединенные к трубам по нижней их образующей посредством втулок дренажные колпачки. Втулки дренажных колпачков выполнены длиной, увеличивающейся от периферии к центру фильтра (см. авт. свид. N 1214150, кл. B 01 D 24/42, 1986 г.).

Недостатком указанного устройства является ограничение числа втулок с дренажными колпачками и длинами, эквидистантными профилю днища фильтра в различных сечениях, которые одновременно можно установить на распределительных трубах, и, следовательно, уменьшение плотности и равномерности фильтрующего слоя, особенно для ионообменных фильтров с днищем оживальной формы, что снижает эксплуатационные характеристики фильтров.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных характеристик ионообменных фильтров.

Для достижения указанной цели предлагается дренажно-распределительное устройство ионообменного фильтра, содержащее выходной патрубок с закрепленными на нем коллекторами, снабженными лучевыми распределительными трубами, и колпачковые фильтрующие элементы, присоединенные к распределительным трубам посредством патрубков, имеющих различную длину для обеспечения равного удаления фильтрующих элементов от донной части фильтра, в котором новым по отношению к прототипу являются установка коллекторов под углом к оси выходного патрубка; установка лучевых распределительных труб, размещенных в плоскостях поперечных сечений коллекторов под углом к оси коллектора; выполнение фильтрующих элементов съемными; выполнение каждого фильтрующего элемента в виде трубчатого патрона, содержащего основание с отверстиями под ключ и резьбовым отверстием под стопорный винт, фильтрующую сетку и верхний колпачок; выполнение фильтрующей сетки в форме тонкостенной трубы с перфорацией в виде сотовых отверстий, а верхнего колпачка в форме тонкостенной торовой оболочки с перфорацией в виде сотовых отверстий,
Сущность изобретения поясняется ниже с помощью общего вида дренажно-распределительного устройства ионообменного фильтра на фиг.1, сечения А-А на фиг. 2, сечения Б-Б на фиг.3, общего вида фильтрующего элемента на фиг.4, увеличения места I с перфорацией на фиг.5.

Дренажно-распределительное устройство 1 смонтировано в нижней крышке 2 с дном овальной формы ионообменного фильтра, состоящего из корпуса 3, в который загружена ионообменная смола 4, и верхней крышки 5 с входным патрубком 6.

Дренажно-распределительное устройство 1 содержит выходной патрубок 7, к которому под углом 77 градусов к его оси прикреплены сваркой четыре коллектора 9, к каждому из которых под углом 15 градусов к горизонтальным осям X его поперечных сечений прикреплены по скользящей посадке лучевые распределительные трубы 9 с патрубками 10, образующими угол 15 градусов с вертикальными осями Y поперечных сечений коллектора 8, имеющими различные длины L в соответствии с оживальной формой донной части ионообменного фильтра и несущими на резьбе съемные колпачковые фильтрующие элементы 11.

Колпачковый фильтрующий элемент 11 представляет собой цельносварной трубчатый патрон, состоящий из основания 12 с внутренней резьбой, отверстиями под ключ 13 и резьбовым отверстием 14 для контровки закрепления, фильтрующей сетки 15 и верхнего колпачка 16. Основание 12, фильтрующая сетка 15 и верхний колпачок 16 выполнены из коррозионно-стойкого никелевого сплава, например нержавеющей стали, и соединены с применением электронно-лучевой (плазменной) или лазерной сварки.

Фильтрующая сетка 15 выполнена в форме тонкостенной трубы с толщиной стенки 0,5 мм и перфорацией в виде сотовых отверстий 17 диаметром 0,15-0,3 мм и шагом 0,7 мм, получаемых гальванической или электроэрозионной обработкой.

Верхний колпачок 16 выполнен в форме тонкостенной торовой оболочки с толщиной стенки 0,5 мм и перфорацией в виде сотовых отверстий 18 диаметром 0,25 мм, получаемых гальванической или электроэрозионной обработкой.

Предлагаемое дренажно-распределительное устройство работает следующим образом. Обрабатываемая жидкость (вода) поступает во входной патрубок 6 верхней крышки 5 ионообменного фильтра, проходит через слой ионообменной смолы 4, где очищается от растворенных в ней химических соединений Cu и Mg, и далее отфильтрованная от зерен ионообменной смолы и механических примесей в фильтрующих сотовых щелях 17, 18 фильтрующих элементов 11 поступает через лучевые распределительные трубы 9 в коллекторы 8, а затем в выходной патрубок 7 нижней крышки 2.

Выполнение дренажно-распределительного устройства с угловым расположением коллекторов, лучевых распределительных труб и патрубков с фильтрующими элементами в совокупности с длинами патрубков, эквидистантными профили донной части фильтра, и трубчатой формой фильтрующих элементов позволяет создать более плотное фильтрующее поле, эквидистантное профилю, например оживальному, донной части ионообменного фильтра, что повышает эффективность использования объема ионообменной смолы в придонной части фильтра.

Выполнение фильтрующей сетки в форме тонкостенной трубы с перфорацией в виде сотовых отверстий микронных размеров обеспечивает оптимальные прочность и коэффициент живого сечения для любых режимов работы,
Выполнение верхнего колпачка в виде торовой тонкостенной оболочки с перфорацией в виде сотовых отверстий микронных размеров позволяет увеличить общую площадь живого сечения фильтрующего элемента на 12% по сравнению со сплошным колпачком, а также улучшить гидродинамические характеристики фильтрующего элемента - получить оптимальные градиенты скоростей обтекания, исключить застойные зоны, характерные для колпачков плоской формы, а также уменьшить скорости обтекания по сравнению со сферическими колпачками.

В целом предлагаемая конструкция фильтрующего элемента обеспечивает дву-трехкратный запас общей площади живого сечения фильтрующего элемента к площади его входного отверстия, а также допускает многократное (до 10) увеличение запаса живого сечения без конструктивных и технологических переделок только за счет удлинения фильтрующей части, - что невозможно для колпачковых фильтрующих элементов чичевицеобразной формы или элементов с использованием перфорированного каркаса с навитой профильной проволокой.

Гальваническая и электроэрозионная обработка фильтрующих щелей позволяет получить низкую шероховатость их кромок по сравнению с электронно-лучевой (плазменной) или лазерной обработкой.

Устройство предназначено для сбора и распределения воды в ионообменном фильтре. Дренажно-распределительное устройство содержит установленные под углом к оси выходного патрубка коллекторы, лучевые распределительные трубы, размещенные в плоскостях поперечных сечений коллекторов под углом к оси коллектора, и съемные фильтрующие элементы. Последние присоединены к распределительным трубам посредством патрубков, имеющих различную длину для обеспечения равного удаления фильтрующих элементов от донной части фильтра. Изобретение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики фильтра. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Дренажно-распределительное устройство ионообменного фильтра, содержащее выходной патрубок с закрепленными на нем коллекторами, снабженными лучевыми распределительными трубами, и колпачковые фильтрующие элементы, присоединенные к распределительным трубам посредством патрубков, имеющих различную длину для обеспечения равного удаления фильтрующих элементов от донной части фильтра, отличающееся тем, что коллекторы установлены под углом к оси выходного патрубка, лучевые распределительные трубы размещены в плоскостях поперечных сечений коллекторов под углом к оси коллектора и фильтрующие элементы выполнены съемными. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый фильтрующий элемент выполнен в виде трубчатого патрона, содержащего основание с отверстиями под ключ и резьбовым отверстием под стопорный винт, фильтрующую сетку и верхний колпачок, причем фильтрующая сетка выполнена в форме тонкостенной трубы с перфорацией в виде сотовых отверстий, а верхний колпачок выполнен в форме тонкостенной торовой оболочки с перфорацией в виде сотовых отверстий.