АППАРАТ ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТИ Российский патент 2000 года по МПК B01D29/11 B01D29/50 

Изобретение относится к средствам очистки жидкостей, например, в сельскохозяйственном производстве, а также может быть использовано для очистки сточных вод и концентрирования технологических растворов, очистки воды и т.д.

Известен аппарат, включающий корпус с гидролиниями подачи и/или отвода жидкости и отвода фильтрата, соосно расположенные в корпусе трубчатые элементы с наружным фильтрующим слоем, закрепленные в трубной решетке, а также осевую опорную трубу с отверстиями, сообщенную с одной из гидролиний подачи или отвода жидкости, а выходы трубчатых элементов сообщена с гидролинией отвода фильтрата /1/.

Жидкость поступает в аппарат и фильтруется, проходя через фильтрующий слой трубчатых элементов. Поскольку гидролинии подачи и отвода жидкости взаимозаменяемы, для очистки фильтрующей поверхности используется обратная промывка чистой жидкостью.

Однако, такие схемы очистки уменьшают время работы и производительность установки.

Известен аппарат для фильтрации жидкости, включающий цилиндрический корпус с торцевыми фланцами, патрубки для подвода и отвода жидкости и штуцер для овода фильтрата, установленный на одном из фланцев, осевую опорную перфорированную трубу, трубную решетку, установленную без зазора относительно корпуса и с зазором относительно фланца со штуцером, трубчатые элементы с наружным фильтрующим слоем, оси которых расположены параллельно оси перфорированной трубы, с одной стороны, закрепленные в трубной решетке с возможностью образования гидролинии отвода фильтрата через зазор между трубной решеткой и фланцем со штуцером для отвода фильтрата, а с другой стороны - загерметизированные, и очистной элемент для очистки наружного фильтрующего слоя трубчатых элементов /2/.

Аппарат работает следующим образом.

Через патрубок для ввода жидкости в аппарат подается жидкость, подлежащая очистке. Она фильтруется, проходя через фильтрующий слой трубчатых элементов, которые с одной стороны герметизированы закупорочной системой в виде фланца с посадочными местами для входа трубок, а с другой стороны - закрепленные в трубной решетке, так что фильтрат через зазор между этой трубной решеткой и фланцем, на котором установлен штуцер для отвода фильтрата, выводится из аппарата. Поскольку гидролинии подачи и отвода жидкости взаимозаменяемы, для очистки фильтрующей поверхности также используется обратная промывка чистой жидкостью, интенсифицируемая очистным элементом, выполненным в виде инертных гранул или частиц, занимающих до 60% свободного внутреннего объема корпуса.

Данное техническое решение наиболее близко к предлагаемому.

Оно позволяет увеличить производительность аппарата за счет использования гранул или частиц инертного материала для очистки фильтрующего слоя на наружной поверхности трубчатых элементов.

Однако эффект очистки с помощью взвешенных в потоке жидкости частиц или гранул какого-либо материала несоизмерим с очисткой фильтрующих поверхностей щетками или иными средствами, имеющими более сильный контакт с очищаемыми трубчатыми элементами. Однако для этого аппарат необходимо разбирать, а расстояние между трубками должно быть увеличено, чтобы иметь доступ к очищаемым поверхностям. Это приводит к увеличению размеров аппарата, усложнению его сборки-разборки и к потере производительности, как результат вышеизложенного. Кроме того, снижению производительности аппарата способствует, также необходимость загрузки 60% его внутреннего объема очистным элементом.

Изобретение направлено на повышение эффективности применения аппарата для фильтрации жидкости за счет увеличения производительности, упрощения конструкции и более высокой ее технологичности при сборке-разборке, очистке поверхности фильтрующих элементов и улучшения гидравлических характеристик в аппарате.

Поставленная техническая задача решается путем создания аппарата для фильтрации жидкости, в котором, в отличие от известного устройства, осевая опорная труба снабжена заглушкой, установленной с возможностью перемещения внутри трубы, патрубки для отвода и подвода жидкости установлены по оси трубы и снабжены резьбой и гайками для монтажа аппарата на опорной трубе, а очистной элемент выполнен в виде диска с отверстиями установленного с зазором относительно корпуса. Кроме того, стенки отверстий очистного диска могут быть полностью сопряжены с наружной поверхностью трубчатых элементов; отверстия очистного диска могут иметь конфигурацию при которой стенки отверстия частично сопряжены с наружной поверхностью части трубчатых элементов, например в виде треугольников с закругленными углами; в опорной трубе может иметься перфорация в виде прорези, а очистной диск соединен с заглушкой с возможностью их совместного перемещения.

На фиг. 1 показан общий вид аппарата; на фиг. 2 - 3 - конструкции очистных дисков; на фиг. 4 - соединение очистного диска с заглушкой.

Аппарат (фиг. 1) включает цилиндрический корпус 1 с торцевыми фланцами 2, 3, осевую опорную перфорированную трубу 4, патрубки для отвода 5 и подвода 6 жидкости, установленные по оси трубы 4, и снабженные резьбой и гайками 7, 8 для монтажа аппарата на трубе, заглушку 9, установленную с возможностью перемещения внутри трубы 4, трубную решетку 10, установленную без зазора относительно корпуса 1 и с зазором относительно фланца 2, трубчатые элементы 11 с наружным фильтрующим слоем, оси которых расположены параллельно оси перфорированной трубы, с одной стороны закрепленные на компаунде в трубной решетке 10 с возможностью образования гидролинии отвода фильтрата через зазор между трубной решеткой и фланцем 2, с установленным на нем штуцером 12 для отвода фильтрата, а с другой стороны загерметизированные, очистной дисковый элемент 13 с отверстиями, установленный с зазором относительно корпуса 1. Причем стенки отверстий 14 (фиг. 2) очистного диска могут быть полностью сопряжены с наружной поверхностью трубчатых элементов 11 или отверстия 15 (фиг. 3) очистного диска могут иметь конфигурацию, при которой их стенки частично сопряжены с наружной поверхностью части трубчатых элементов 11, например в виде треугольников с закругленными углами. Имеется вариант, при котором в опорной трубе 4 (фиг. 4) делается перфорация в виде прорези 16 и очистной диск 13 соединен винтом 17 с заглушкой 9 с возможностью их совместного перемещения.

Аппарат для фильтрации жидкости работает следующим образом.

Исходная жидкость через патрубок 6 поступает в трубу 4 и через ее перфорацию во внутреннее пространство корпуса 1 аппарата. Патрубок 6 и часть трубы до заглушка 9 образует гидролинию подачи жидкости. Часть поступившей в аппарат жидкости под действием давления проходит внутрь керамических трубчатых элементов 11 с наружным фильтрующим слоем, проходит внутри них и выводится из аппарата через зазор между трубной решеткой 10 и фланцем 2 и патрубок 12 отвода фильтрата. Другая часть исходной жидкости через перфорацию в трубе 4 и патрубок 5 выводится из аппарата в виде концентрата. Патрубок 5 и часть трубы до заглушки 9 образует гидролинию отвода жидкости. Перемещая заглушку 9 внутри трубы 4, (например, с помощью штырей (не показаны) через патрубки 5 и 6) меняют соотношение длины гидролиний подачи и отвода жидкости, и соответственно давление жидкости внутри аппарата, что позволяет в зависимости от состава исходной жидкости получать оптимальные соотношения фильтрата и концентрата при заданной скорости подачи жидкости в аппарат.

Для регенерации фильтрующего слоя трубчатых элементов 11 необходимо ослабить гайки 7 и 8, а затем отвернуть гайку 8, снять фланец 3, ухватиться рукой за штуцер со стороны фланца 3 и установить аппарат вертикально на противоположный штуцер 5, а затем снять корпус 1. Регенерацию осуществляют путем перемещения диска 13.

При перемещении диска, в котором перфорация выполнена в виде отверстий 14, стенки которых полностью сопряжены с наружной поверхностью трубчатых элементов, происходит хорошая очистка фильтрующего слоя, однако в ряде случаев, когда зазор между диском 13 и корпусом 1 не может быть выполнен достаточного размера для того, чтобы диск не создавал гидравлического сопротивления протоку жидкости, снижающего производительность аппарата, очистной диск может иметь перфорацию в виде отверстий 15 сложной конфигурации, при которой стенки этих отверстий частично сопряжены с наружной поверхностью части трубчатых элементов 11, например в виде треугольников с закругленными углами, что снижает гидравлическое сопротивление диска.

Сборка аппарата осуществляется в обратном порядке.

Возможен также вариант очистки фильтрующей поверхности трубчатых элементов без разборки аппарата в случае соединения диска 13 и заглушки 9, например с помощью винта 17, происходящего через прорезь в трубе 4. В этом случае, перемещая заглушку, можно регенерировать фильтрующий слой. Для удобства перемещения заглушки она может быть оснащена каким-либо крепежным элементом, например резьбовым отверстием. Если штырь или какое-либо другое устройство известного типа (не показаны) для перемещения заглушки имеет соответствующий ответный крепежный элемент - это упрощает процесс ее перемещения.

Оптимальная схема подачи жидкости на аппарат - проточная. В аппарате устанавливают керамические трубчатые элементы малого диаметра 6 - 10 мм, при этом максимальные габариты будут: длина не более 920 мм, диаметр 113 мм, масса 10 кг. Максимальная поверхность фильтрующего слоя керамических трубчатых элементов составит 1,4 м², при этом производительность по дистиллированной воде составит 400 - 500 литров в час при рабочем давлении 0,3 - 0,5 МПа.

Оснащение аппарата для фильтрации жидкости опорной трубой, по оси которой установлены патрубки для подвода и отвода жидкости с крепежными элементами в виде гаек, перфорированным диском для очистки фильтрующих трубчатых элементов и заглушкой, установленной с возможностью перемещения внутри трубы, в том числе вместе с перфорированным диском, позволяет оптимизировать параметры аппарата, упростить его сборку-разборку, а также проведение упомянутого процесса регенерации без разборки аппарата и улучшения качества регенерации за счет выполнения перфорации диска в виде отверстий различной конфигурации, так что стенки этих отверстий частично или полностью сопряжены с очищаемой при перемещении диска поверхностью. В целом это позволяет использовать в качестве носителей фильтрующей поверхности хрупкие керамические элементы с тонкими стенками, увеличить плотность заполнения ими рабочего объема аппарата внутри его корпуса и таким образом в 10 - 15 раз по сравнению с известными аппаратами увеличить эффективность процесса фильтрации жидкости по таким важным параметрам как производительность, энергозатраты, а также в 2 - 3 раза увеличить межремонтный период аппарата, предполагающий его остановку и разборку.

Источники информации
1. Патент РФ 2035212, кл. B 01 D 63/06, 1995.

2. Патент РФ 2063785, кл. B 01 D 29/00, 1995.

Изобретение предназначено для фильтрации жидкости. Аппарат включает корпус, опорную перфорированную трубу, по оси которой установлены патрубки для подвода и отвода жидкости, торцевые фланцы, на одном из которых установлен штуцер для отвода фильтрата, трубную решетку, трубчатые элементы с наружным фильтрующим слоем, закрепленные в трубной решетке с возможностью образования гидролинии отвода фильтрата через зазор между трубной решеткой и фланцем со штуцером для отвода фильтрата, а с другой стороны загерметизированные, очистной элемент для очистки наружного фильтрующего слоя трубчатых элементов. Опорная труба снабжена заглушкой, установленной с возможностью перемещения внутри трубы. Патрубки для отвода и подвода жидкости снабжены резьбой и гайками для монтажа аппарата на опорной трубе. Очистной элемент выполнен в виде диска с отверстиями, установленного с зазором относительно корпуса. В аппарате обеспечивается эффективная очистка жидкости и регенерация фильтрующей поверхности. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Аппарат для фильтрации жидкости, включающий цилиндрический корпус с торцевыми фланцами, патрубки для подвода и отвода жидкости и штуцер для отвода фильтрата, установленный на одном из фланцев, осевую опорную перфорированную трубу, трубную решетку, установленную без зазора относительно корпуса и с зазором относительно фланца со штуцером, трубчатые элементы с наружным фильтрующим слоем, оси которых расположены параллельно оси перфорированной трубы, с одной стороны, закрепленные в трубной решетке с возможностью образования гидролинии отвода фильтрата через зазор между трубной решеткой и фланцем со штуцером для отвода фильтрата, а с другой стороны загерметизированные, и очистной элемент для очистки наружного фильтрующего слоя трубчатых элементов, отличающийся тем, что осевая опорная труба снабжена заглушкой, установленной с возможностью перемещения внутри трубы, патрубки для отвода и подвода жидкости установлены по оси трубы и снабжены резьбой и гайками для монтажа аппарата на опорной трубе, а очистной элемент выполнен в виде диска с отверстиями, установленного с зазором относительно корпуса. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что стенки отверстий очистного диска полностью сопряжены с наружной поверхностью трубчатых элементов. 3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что отверстия очистки диска имеют конфигурацию, при которой стенки каждого отверстия частично сопряжены с наружной поверхностью части трубчатых элементов, например, в виде треугольников с закругленными углами. 4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в опорной трубе имеется перфорация в виде прорези и очистной диск соединен с заглушкой с возможностью их совместного перемещения.