ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ Российский патент 2004 года по МПК B01D33/06 B01D29/48 

Изобретение относится к устройствам для очистки загрязненных жидкостей от твердых частиц, оно может быть использовано для очистки жидкостей различной вязкости, например нефтесодержащих жидких отходов, содержащих механические примеси, перед подачей в топливосжигающие установки.

Известен фильтр для очистки жидкости (а.с. СССР №1243771, кл. В 01 D 35/02, 1984 г.), включающий сетчатый конический фильтрующий элемент, патрубок для отвода загрязнений, при этом фильтрующий элемент установлен с возможностью вращения вокруг оси и снабжен цилиндром с размещенными внутри него емкостями и расположенной внутри фильтрующего элемента винтовой лопастью.

Недостатками такого устройства являются:

- невозможность регулирования скорости вращения фильтра без изменения расхода жидкости, поступающей на расположенные внутри цилиндра емкости;

- не предусмотрена быстрая прочистка (регенерация) сетки фильтрующего элемента, которая будет подвержена “зарастанию” мелкими частицами;

- не предусмотрена регулировка угла наклона фильтра к горизонту, что необходимо осуществлять в зависимости от вязкости очищаемой жидкости;

- винтовая лопасть усложняет конструкцию;

- невозможность очистки жидкости с высокой степенью вязкости.

Известен фильтр для очистки жидкости (патент №2163832, кл. В 01 D 35/02, 2001 г.) - ближайший аналог, включающий фильтрующий элемент, установленный под углом к горизонту с возможностью вращения вокруг оси, патрубок для отвода загрязнений, при этом фильтрующий элемент выполнен в форме цилиндрической спирали, расстояние между витками которой определяется ожидаемым размером твердых примесей в жидкости, спираль удерживается каркасом по ее внешней стороне, патрубок для отвода загрязнений имеет форму конуса, а фильтрующий элемент снабжен осью, присоединенной к валу электропривода с регулируемым числом оборотов и снабженным ручным дублером, цилиндрический корпус фильтра установлен соосно с фильтрующим элементом и с зазором от его внешней поверхности, в прорези вдоль образующей корпуса закреплена трубка, один конец которой заглушен, второй конец присоединен к источнику пара, а вдоль трубки выполнена щель, ориентированная внутрь корпуса, который (также как и ось фильтрующего элемента и электропривод) установлен на закрепленных на раме стойках, конструкция которых позволяет устанавливать фильтр под различными углами к горизонту.

Недостатком такого устройства является невозможность эксплуатации фильтра для очистки жидкостей с высокой степенью вязкости, т.к. очень вязкая жидкость практически не будет просачиваться через спираль фильтрующего элемента. Такое устройство фильтра требует предварительного уменьшения вязкости очищаемой жидкости.

Задачей заявляемого изобретения является обеспечение очистки жидкости с высокой степенью вязкости.

Поставленная задача решается за счет того, что используется конструкция фильтра, включающего элемент, установленный с возможностью наклона к горизонту под различными углами и вращения вокруг оси, при этом фильтрующий элемент выполнен в форме цилиндрической спирали, расстояние между витками которой определяется ожидаемым размером твердых примесей в очищаемой жидкости, спираль удерживается каркасом по ее внешней стороне, патрубок для отвода загрязнений имеет форму конуса, цилиндрический корпус с фильтром, установленный соосно с фильтрующим элементом и с зазором от его внешней поверхности, в прорези вдоль образующей корпуса закреплена трубка, один конец которой заглушен, а второй коней присоединен к источнику пара, вдоль трубки выполнена прорезь, ориентированная внутрь корпуса, который также как и ось фильтрующего элемента и электропривод с регулируемым числом оборотов, снабженный ручным дублером, установлены на закрепленных на раме стойках, конструкция которых позволяет устанавливать фильтр под различными углами к горизонту, при этом ось фильтрующего элемента выполнена полой (до места присоединения к электроприводу), полая часть оси имеет перфорацию, а ее конец (противоположный тому, на котором закреплен электропривод) присоединен, через вращающийся сальник к источнику пара. Спираль фильтрующего элемента, кроме выполнения функции очистки жидкости, способствует также перемещению задержанных твердых частиц по спиральной кривой к выходному патрубку. Изменение угла наклона фильтра к горизонту способствует улучшению работы фильтра в зависимости от вязкости очищаемой жидкости, а размещенная внутри фильтра полая часть оси, имеющая перфорацию и присоединенная к источнику пара, позволяет разжижать (уменьшать вязкость) чрезмерно густой жидкости, что вместе с изменением угла наклона фильтра позволяет очищать от твердых частиц жидкости практически любой вязкости. Размещенная в прорези корпуса фильтра трубка, имеющая щель, ориентированную внутрь корпуса, при подаче пара позволяет осуществлять промывку (регенерацию) спирали фильтрующего элемента.

Таким образом, при реализации заявляемого фильтра достигается технический результат, заключающийся в обеспечении очистки от твердых частиц жидкости любой вязкости за счет ее разогрева паром, выходящим из перфорированной части оси и выбора наклона фильтра к горизонту, а также регулирования скорости вращения фильтрующего элемента, при этом обеспечивается непрерывная регенерация фильтра подачей пара через прорезь в корпусе, что в итоге обеспечивает эффективную очистку жидкостей любой вязкости от твердых частиц.

Анализ аналогов показал, что в заявляемом решении неочевидность фильтра заключается не только в применении вместо сетки цилиндрической спирали, которая в значительно меньшей степени подвержена “зарастанию” и способствует перемещению задержанных твердых примесей по спиральной кривой (при вращении) к выходному патрубку, конусная форма которого препятствует отеканию неочищенной жидкости из фильтра, но и, кроме того, полая перфорированная ось позволяет осуществлять разогрев жидкости (уменьшая ее вязкость) в фильтрующем элементе, что вместе с возможностью выбора оптимальных угла наклона фильтра к горизонту и числа оборотов позволяет очищать жидкости практически с любой степенью вязкости.

Таким образом, заявляемое техническое решение характеризуется новой совокупностью приведенных выше признаков, дающих положительный эффект и обладает признаками соответствию критерию “изобретательский уровень”.

На фиг.1 изображен предлагаемый фильтр (в разрезе), на фиг.2 - разрез по А-А.

Фильтр включает в себя фильтрующий элемент 1, выполненный в форме цилиндрической спирали. Спираль удерживается каркасом 2 по ее внешней стороне. Фильтрующий элемент 1 снабжен выходным конусным патрубком 3, частично полой перфорированной осью 4, один конец которой прикреплен через подшипниковый узел 5, конструкция которого обеспечивает вращение фильтра вокруг оси 4 при любом угле наклона к горизонту, к шарниру 6, а другой конец через муфту 7 (на которой оканчивается полая часть оси 4) - к электроприводу 8, снабженному ручным дублером 9. Цилиндрический корпус 10 установлен соосно с фильтрующим элементом 1. В верхней части корпуса 10 вдоль образующей цилиндра в прорези (на фиг. не показана) закреплена трубка 11, один конец которой заглушен, а к другому концу подсоединен источник пара (на фиг. не показан). Вдоль трубки 11 прорезана щель (фиг.2), ориентированная внутрь корпуса. Стойка 13 поддерживает шарнир 6, стойки 14 и 15 поддерживают корпус 10, а стойка 16 - привод 8.

Конструкция стоек 14, 15 и 16 позволяет устанавливать фильтр под различными углами к горизонту и фиксировать его в нужном положении с помощью гаек-барашков 17. Стойки 13, 14, 15 и 16 закреплены на раме 18. Емкости 19 и 20 предназначены для сбора задерживаемых твердых частиц и очищенной жидкости соответственно. Вращающийся сальник 21 предназначен для присоединения к источнику пара (на фиг.1 не показан) вращающейся частично полой оси 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Фильтр устанавливается под небольшим углом (5-7°) к горизонту и фиксируется гайками-барашками 17 в этом положении. Внутрь фильтрующего элемента 1 со стороны электропривода 8 подается шлангом или трубкой (на фиг. не показаны) очищаемая жидкость, например, нефтесодержащие жидкие отходы с примесями твердых частиц, сгустков битума и т.п. На частично полую ось 4 через вращающийся сальник 21 от парового источника подается пар, через перфорацию оси 4 пар поступает в очищаемую жидкость, разогревает ее, снижая ее вязкость и перемешивается с жидкостью. С помощью электропривода 8 (или ручного дублера 9 при отсутствии электроэнергии) фильтрующий элемент 1 приводится во вращение на небольшой скорости (3-5 об/мин). На расположенную в верхней части корпуса 10 трубку 11 подается пар, который через щель 12 поступает внутрь корпуса 10 на цилиндрическую спираль фильтрующего элемента 1 для его непрерывной регенерации. Поступающая внутрь фильтрующего элемента разогретая паром поступающая из перфорированной полой оси 4 очищаемая жидкость растекается за счет наклона фильтра по цилиндрической спирали, при этом жидкость просачивается между витков спирали в корпусе 10, накапливаясь в его нижней части и постепенно стекая через край в емкость 20, а задержанные механические примеси за счет вращения фильтрующего элемента 1 перемещаются по спиральной кривой к выходному патрубку 3, откуда накапливаясь сбрасываются при вращении патрубка 3 (вместе с фильтрующим элементом 1) в емкость 19. Вместе с задержанными цилиндрической спиралью механическими примесями к конусному выходному патрубку 3 может переместиться часть неочищенной жидкости, которая будет скапливаться около перемещенных в корпус твердых частиц у последних витков спирали (перед конусом 3) и просачиваться между витков, оставляя на них механические примеси, которые в конце концов при вращении конуса 3 будут сброшены в емкость 20.

Мелкие частички механических примесей могут налипать на витках спирали, но за счет подачи внутрь корпуса 10 пара из щели 12 в трубе 11 происходит унос этих частиц обратным током пара внутрь спирали и дальнейшее их перемещение к выходному патрубку 3. В процессе очистки жидкости подбирается необходимый угол наклона (обеспечивающий оптимальную скорость перемещения очищаемой жидкости внутри спирали) и наиболее подходящая скорость вращения фильтра в зависимости от загрязнения жидкости.

Предлагаемый фильтр является промышленно применимым, т.к. не содержит элементов, требующих для их изготовления особых технологических операций и специальных материалов.

Использование полой перфорированной оси, через которую подается пар, разогревает жидкость, значительно улучшая работу фильтра, что обеспечивает возможность очистки жидкостей с высокой степенью вязкости.

Предлагаемое устройство по принципу действия, обеспечиваемому новой совокупностью существенных признаков, позволяет осуществить эффективную очистку жидкостей с различной степенью загрязнения и практически любой вязкости от механических примесей с помощью малозарастающего и хорошо очищаемого (регенерируемого) фильтрующего элемента.

Изобретение предназначено для очистки жидкостей и может быть использовано в различных отраслях промышленности и коммунального хозяйства, например, для очистки нефтесодержащих отходов с любой степенью вязкости, содержащих механические примеси, перед их сжиганием в топке котла. Предлагаемый фильтр содержит фильтрующий элемент, выполненный в форме цилиндрической спирали, обеспечивающий разогрев очищаемой жидкости (снижение вязкости), установленный с возможностью вращения вокруг оси и изменения угла наклона к горизонту, что позволяет очищать жидкости с различной степенью загрязнения и практически любой вязкости. Подача пара на фильтрующий элемент и использование спирали вместо сетки исключает зарастание фильтра из-за налипания мелких твердых частиц. 2 ил.

Фильтр для очистки жидкости, включающий фильтрующий элемент, установленный под углом к горизонту с возможностью вращения вокруг оси, патрубок для отвода загрязнений, при этом фильтрующий элемент выполнен в виде цилиндрической спирали, расстояние между витками которой определяется ожидаемыми размерами твердых примесей в очищаемой жидкости, спираль удерживается каркасом по ее внешней стороне, патрубок для отвода загрязнений имеет форму конуса, ось фильтрующего элемента присоединена к валу электропривода с регулируемым числом оборотов, электропривод имеет ручной дублер, а цилиндрический корпус фильтра установлен соосно с фильтрующим элементом и с зазором от его внешней поверхности, в прорези вдоль образующей корпуса закреплена трубка, один конец которой заглушен, а второй присоединен к источнику пара, вдоль трубки выполнена щель, ориентированная внутрь корпуса, который (так же, как и ось фильтрующего элемента и электропривод) установлены на закрепленных на раме стойках, конструкция которых позволяет устанавливать фильтр под различными углами к горизонту, отличающийся тем, что ось фильтрующего элемента выполнена частично полой (до места присоединения к электроприводу фильтрующего элемента), при этом полая часть оси, находящаяся внутри фильтрующего элемента, имеет перфорацию, а ее конец (противоположный тому, на котором закреплен электропривод) присоединен к источнику пара через вращающийся сальник.