ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 2004 года по МПК B01D27/06 B01D46/52 

Изобретение относится к области фильтрования, а именно к фильтрации жидкостей и газов с целью очистки их от механических загрязнений, и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности.

Известен фильтрующий элемент, содержащий перфорированную центральную трубку с крышками, наружную обечайку и гофрированную фильтрующую штору в виде многолучевой звезды. Между гофрами выполнены прокладки в виде полых трубчатых элементов. Они позволяют уменьшить гидравлическое сопротивление. Недостатком является небольшая площадь фильтрации, а следовательно, малый ресурс работы (а.св. СССР № 816500).

Наиболее близким к заявляемому по технической сути и решаемой задаче является фильтрующий элемент, содержащий перфорированную цилиндрическую обечайку, пористую гофрированную штору в виде ленты, расположенную вокруг перфорированной трубки, прокладки для предотвращения слипания гофр из пористого материала, выполненные в виде гребенки с зубьями, направленными в сторону трубки. За счет применения пористых прокладок гофрированная штора работает всей поверхностью, а значит, увеличивается площадь фильтрующей поверхности, что приводит к снижению гидравлического сопротивления и, как следствие, к увеличению ресурса работы фильтра. Однако фильтрующий элемент имеет малую площадь фильтрации, она ограничена длиной окружности внутренней перфорированной трубки и шагом гофрирования, и, следовательно, повышенное гидравлическое сопротивление. А это означает, что известный фильтрующий элемент имеет малый ресурс работы (а.св. СССР № 844020, МПК В 01 D 27/06).

Задача изобретения - увеличение ресурса работы фильтроэлемента путем увеличения площади фильтрующей поверхности.

Задача решена следующим образом.

По аналогии с известным фильтрующий элемент содержит перфорированную цилиндрическую обечайку, центральную перфорированную трубку, гофрированную фильтрующую штору с разделительными прокладками, верхнюю и нижнюю крышки. Но в отличие от известного фильтрующего элемента заявляемый дополнительно содержит подложку. Подложка размещена вокруг перфорированной трубки и выполнена в виде двух жестких перфорированных овальных пластин, концы которых соединены между собой и опираются на внутреннюю поверхность обечайки. При этом фильтрующая штора размещена между обечайкой и подложкой. Гофры фильтрующей шторы выполнены или одинаковой высоты, как в прототипе, или отличными по высоте, уменьшающимися в направлении к обечайке.

Таким образом, отличительными признаками от прототипа являются такие, как:

- фильтрующий элемент содержит дополнительно подложку;

- подложка размещена вокруг перфорированной трубки;

- подложка выполнена из двух овальных перфорированных пластин;

- концы пластин соединены между собой у обечайки, опираясь на ее внутреннюю поверхность;

- фильтрующая штора размещена между обечайкой и подложкой;

- гофры фильтрующей шторы выполнены разной высоты, уменьшающейся в направлении к месту соединения пластин.

Поскольку гофрированная фильтрующая штора расположена между обечайкой и подложкой, а последняя представляет собой две овальные перфорированные пластины, длина которых больше длины окружности внутренней трубки, то плотность гофрирования определяется длиной подложки, и при одинаковом шаге гофрирования в сравнении с прототипом фильтроэлемент имеет большее количество гофр. Это подтверждают приведенные ниже расчеты.

Площадь фильтрации для звездообразного фильтроэлемента определяется по формуле

где S_ф - площадь фильтрации;

π=3,14;

Н - высота фильтроэлемента;

t - шаг гофрирования;

D - диаметр обечайки;

d - диаметр внутренней трубки.

Известно, что максимальная площадь фильтрации звездообразного фильтроэлемента S_фmax будет при соотношении диаметра внутренней перфорированной трубки и обечайки d/D=0,5 и определяется формулой

В предлагаемом фильтроэлементе число гофр при шаге гофрирования t определяется длиной подложки, которую можно определить через диаметры обечайки D и внутренней трубки d, предварительно представив овальную пластину в виде двух одинаковых дуг с общей точкой на диаметре обечайки. Принимая эту дугу за прямую линию AM (показано на фиг.1), получим:

где n - число гофр при шаге гофрирования t;

D и d - диаметры обечайки и внутренней трубки соответственно.

Принимая высоту гофр одинаковой и равной площадь фильтрации предлагаемого фильтроэлемента определяется формулой

Сравнение площади фильтрации прототипа и предлагаемого фильтроэлемента при равных D, H и t показывает, что площадь фильтрации предлагаемого фильтроэлемента больше площади фильтрации звездообразного фильтроэлемента, а при соотношении d/D=0,5 увеличение площади фильтрации достигает 42%. Зависимость площади фильтрации S_ф от соотношения диаметров внутренней перфорированной трубки и обечайки d/D, приведенная на графике (фиг.3), подтверждает значительное увеличение площади фильтрующей поверхности заявляемого фильтрующего элемента по сравнению с прототипом.

За счет значительного увеличения площади фильтрации снижается гидравлическое сопротивление на 20-30%, за счет чего увеличивается ресурс работы фильтроэлемента.

Во-первых, заявителю и авторам неизвестны фильтрующие элементы с перфорированной подложкой для гофр из двух овальных пластин.

Во-вторых, увеличение фильтрующей поверхности в известных устройствах достигается либо путем использования пористых прокладок между гофрами (например, а.с. СССР № 1095944, а.с. № 844020 - прототип), либо путем усложнения конструкции самих гофр и конструкции фильтрующего элемента (а.с. № 1125015, 1242206, 1255165, 1299609).

В заявляемом устройстве с применением перфорированной подложки удалось простым способом, без усложнения формы гофр, а путем увеличения их количества повысить фильтрующую способность фильтрующего элемента, причем значительно. В этом и заключается “изобретательский уровень” заявляемого объекта изобретения.

На фиг.1 показан вид сверху фильтроэлемента с поперечным половинным разрезом, фиг.2 - вид сбоку с продольным половинным разрезом, на фиг.3 - графики зависимости площади фильтрации фильтрующего элемента от соотношения диаметров внутренней перфорированной трубки и обечайки, выполненные для прототипа и заявляемого фильтроэлемента.

Фильтрующий элемент содержит центральную перфорированную трубку 1, перфорированную цилиндрическую обечайку 2, фильтровальную штору 3, между гофрами которой расположены прокладки 4, предотвращающие слипание гофр. Гофры опираются на перфорированную подложку 5. С торцов обечайки 2 находятся крышки 6, 7. Позицией 8 на фиг.3 отмечен график зависимости площади фильтрации S_ф от соотношения диаметров внутренней перфорированной трубки d и диаметра обечайки D(S_ф=f(d/D) - для прототипа, а позицией 9 - та же зависимость S_ф=f(d/D) - для заявляемого устройства. Зависимости были получены для фильтрующего элемента, диаметр обечайки которого D=0,34 м, высота Н=0,3 м.

Рассматриваемая конструкция может быть получена путем гофрирования сплошной полосы фильтроматериала ручным или автоматическим способом до получения совокупности гофр одинаковой высоты или гофр, высота которых увеличивается к центру полосы. Фильтрующая штора собирается из двух симметричных частей на подложках, огибающих внутреннюю перфорированную трубку, при этом концы обеих половин штор склеиваются. С торцов штора герметизируется с помощью крышек 6, 7.

Предлагаемый фильтроэлемент работает следующим образом. Очищаемая жидкость поступает через центральную перфорированную трубку 1, проходит через подложку 5, гофрированную фильтровальную штору 3, очищается от механических загрязнений и направляется потребителю. Возможно движение среды снаружи фильтроэлемента вовнутрь.

Изобретение предназначено для фильтрации и может найти применение в области машиностроения и других отраслях промышленности, где требуется очистка жидкостей и газов от механических загрязнений. Фильтрующий элемент содержит цилиндрическую перфорированную обечайку, внутри которой установлена перфорированная трубка. Вокруг перфорированной трубки размещена перфорированная жесткая подложка из овальных пластин, соединенных концами у обечайки. Между подложкой и обечайкой размещена гофрированная фильтрующая штора. За счет применения подложки овальной формы увеличивается количество гофр фильтрующей шторы и соответственно фильтрующая поверхность устройства. Как следствие, это ведет к увеличению ресурса работы фильтрующего элемента. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Фильтрующий элемент, содержащий центральную перфорированную трубку, цилиндрическую перфорированную обечайку, гофрированную фильтрующую штору с разделительными прокладками, верхнюю и нижнюю крышки, отличающийся тем, что фильтрующий элемент дополнительно содержит подложку, выполненную в виде двух жестких перфорированных овальных пластин, расположенных вокруг перфорированной трубки, концы которых соединены между собой и опираются на внутреннюю поверхность обечайки, а фильтрующая штора размещена между обечайкой и подложкой.2. Фильтрующий элемент по п.1, отличающийся тем, что гофры фильтрующей шторы выполнены разной высоты, с уменьшением ее к концам пластин.