ФИЛЬТРУЮЩИЙ КОЛПАЧОК Российский патент 2007 года по МПК B01D24/38 B01D24/42 

Описание патента на изобретение RU2295378C2

Изобретение относится к конструкциям дренажно-распределительных устройств в области фильтрации и может быть использовано в установках очистки газов, воды или других жидкостей в промышленности, энергетике и коммунальном хозяйстве.

Известны насыпные фильтры, работоспособность и продолжительность фильтроциклов которых определяется качеством отмывки и регенерации фильтрующего слоя, что, в свою очередь, зависит от равномерности распределения промывной жидкости или регенеранта по сечению фильтра. Равномерность распределения обеспечивается конструкцией внутрикорпусного распределительного устройства (РУ) и дренажно-распределительного устройства (ДРУ). На практике применяются ДРУ сетчатые и тонкостенные щелевые.

Сетчатые конструкции (см., например, а.с. СССР №292349, 1971 г.) подвержены забиванию дренажных отверстий измельчающимися в процессе работы частицами фильтрующего материала, особенно осколками зерен ионообменных смол. Это приводит к росту гидродинамического сопротивления сетчатой перегородки (и ДРУ в целом), что вызывает деформации и нарушение целостности конструкции.

Известно устройство по патенту №2058187, кл. В 01 d 24/38 1996 г., которое содержит корпус с закрепленным на нем пакетом плоских пластин с центральным отверстием и дистанционирующими элементами. Дистанционирующие элементы выполнены в виде кольцевого выступа. На кольцевом выступе под углом к радиусу кольца расположены канавки, обеспечивающие вращательное движение и равномерное распределение в фильтре выходящего потока.

Из практики известно, что подобные тонкостенные конструкции не выдерживают перепадов давления в фильтрах свыше 0,2-0,4 МПа. Недостаточная толщина их стенок обусловлена технологией получения дренажных щелей шириной 0,2-0,4 мм (как правило, листовой штамповкой). В то же время при высоких динамических нагрузках фильтрующего материала, которые возникают в переходных режимах работы фильтра, вклинившиеся в неглубокие щели частицы легко вымываются и выносятся с фильтратом, тем самым загрязняя его. Кроме того, наблюдается постепенное увеличение ширины щелей вследствие гидроэрозионного износа, что неизбежно приводит к увеличению выноса из фильтра частиц фильтрующего материала. Следует отметить, что площадь поверхности фильтрации по отношению к объему колпачка в известном устройстве не является оптимальной, что приводит к повышению гидродинамического сопротивления и, соответственно, к сокращению срока службы устройства.

Таким образом, недостатком устройства по патенту №2058178 является снижение его работоспособности и срока службы при высоких гидродинамических нагрузках. Предлагаемое устройство позволяет устранить недостатки известной конструкции и решает задачу увеличения срока службы фильтрующих устройств и повышения качества фильтрации при высоких гидродинамических нагрузках.

Новым по сравнению с ближайшим аналогом является выполнение дистанционирующих элементов в виде плоских пластин соответствующей конфигурации, а внутренние отверстия фильтрующих пластин выбраны таким образом, чтобы их полость сообщалась с фильтрующей поверхностью, причем наружные размеры дистанционирующих пластин меньше наружных размеров фильтрующих на величину, равную, по крайней мере, десятикратной толщине дистанционирующей пластины.

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемой конструкции колпачка, состоящей из корпуса с закрепленным на нем пакетом плоских пластин с центральным отверстием, дистанционирующие пластины и внутренние отверстия фильтрующих пластин выполнены такой конфигурации, чтобы обеспечить постоянное сообщение между полостями фильтрующих пластин и фильтрующей поверхностью.

Конфигурация дистанционирующих пластин и отверстий фильтрующих пластин в зависимости от существующих дополнительных условий фильтрации может быть различной.

При необходимости осуществления тангенциального выхода регенерирующего раствора для исключения застойных зон корпус выполнен в виде штуцера с отверстиями, фильтрующие пластины выполнены в виде круга с центральным отверстием в форме звезды с прямыми лучами, где внутренний описывающий диаметр d равен диаметру D корпуса, а дистанционирующие пластины выполнены в виде звезды с тангенциально или радиально расположенными лучами, при этом диаметр d центрального отверстия дистанционирующих пластин больше диаметра D корпуса на величину, равную, по крайней мере, десяти толщинам дистанционирующей пластины.

Тангенциальный выход регенерирующего потока можно осуществить и при выполнении фильтрующих пластин в виде круга с центральным отверстием, диаметр d которого больше диаметра D корпуса (п.3 формулы изобретения).

Отверстия фильтрующих пластин находятся в глубине колпачка. Дистанционирующие пластины меньше фильтрующих (описывающий внешний диаметр их меньше внешнего диаметра фильтрующих пластин). Это позволяет более равномерно распределять фильтрующий поток и не уменьшать площадь фильтрации. Щель между торцами фильтрующих пластин ничем не перекрывается. Площадь фильтрации равна полной площади всех щелей между торцами фильтрующих пластин. Свободное прохождение фильтруемого потока обеспечивается тем, что поверхность дистанционирующих пластин полностью не перекрывает сечение внутренних отверстий фильтрующих пластин. То есть фильтруемый поток из щели, расположенной по краю колпачка, далее попадает через неперекрытые участки во внутренние отверстия фильтрующих пластин и далее по ним движется к корпусу (штуцеру) и выходному патрубку.

В случае необходимости создания разнонаправленных тангенциальных потоков для исключения застойных зон дистанционирующие пластины в пакете следует располагать попеременно с противоположным отклонением лучей от радиального (п.4 формулы изобретения).

Для обеспечения минимизации фильтрующего колпачка корпус рекомендуется выполнять в виде штуцера, на верхнюю часть которого опирается пакет поочередно расположенных фильтрующих и дистанционирующих пластин, где фильтрующие пластины выполнены в виде круга с набором произвольно расположенных отверстий, а дистанционирующие пластины выполнены в виде круга с одним отверстием, соосным центральному и служащему для крепления и стяжки (п.5 формулы изобретения)

На фиг.1 представлен фильтрующий колпачок, где

1 - корпус,

2 - фильтрующие пластины,

3 - дистанционирующие пластины,

4 - крышка корпуса,

5, 6 - опорные шайбы,

7 - втулка,

9 - участки отверстий фильтрующих пластин, неперекрываемые плоскостями дистанционирующих пластин,

11 - фильтрующая поверхность, образованная торцами фильтрующих пластин.

На фиг.2 и 3 представлены соответственно фильтрующие и дистанционирующие пластины, выполненные по п.2 формулы изобретения, где 8 - отверстия фильтрующих пластин, 10 - технологические отверстия.

Фиг.4 иллюстрирует расположение фильтрующих и дистанционирующих пластин относительно друг друга по п.2.

На фиг.2а, 4а изображены поперечные разрезы соответственно фильтрующей пластины и фильтрующей и дистанционирующей пластин в сборке.

На фиг.5 и 6 представлены соответственно фильтрующие и дистанционирующие пластины по п.3 формулы.

На фиг.7 - их взаимное расположение относительно друг друга.

На фиг.8 изображен фильтрующий колпачок по п.5, где 1 - корпус, 2 - фильтрующие пластины, 3 - дистанционирующие пластины, 4 - крепежная шайба.

На фиг.9 и 10 - соответственно фильтрующие и дистанционирующие пластины, а на фиг.11 - взаимное расположение отверстий фильтрующих и дистанционирующих пластин по п.5 формулы изобретения, где 8 - отверстия фильтрующих пластин, 9 - участки отверстий фильтрующих пластин, неперекрываемые плоскостями дистанционирующих пластин.

Фильтрующий колпачок (фиг.1) представляет собой корпус 1 с крышкой. На корпусе при помощи опорных шайб 5 и 6 и втулки 7 закреплен пакет плоских пластин с центральным отверстием. Фильтрующие пластины 2 и дистанционирующие 3 установлены на корпусе поочередно.

В соответствии с п.2 фильтрующие пластины (фиг.2) выполнены в виде круга с отверстием в форме звезды с прямыми лучами, а внутренний описывающий диаметр d равен диаметру D корпуса. Дистанционирующие пластины (фиг.3) выполнены в виде звезды с тангенциально или радиально расположенными лучами, а диаметр d1 центрального отверстия больше диаметра D корпуса на величину, равную, по крайней мере десяти толщинам дистанционирующей пластины.

В соответствии с п.3 формулы изобретения фильтрующие пластины (фиг.5) выполнены в виде круга с центральным отверстием, диаметр d которого больше диаметра D корпуса на величину не менее десяти толщин дистанционирующей пластины.

Дистанционирующие пластины (фиг.6) выполнены в виде звезды с радиально или тангенциально расположенными лучами и центральным отверстием d1, равным диаметру D корпуса. Расположение пластин относительно друг друга показывает, что внутренние отверстия фильтрующих пластин не перекрываются дистанционирующими пластинами (фиг.7) поз.9.

Маленькие отверстия 10, показанные на изображениях пластин, предназначены для центровки пластин относительно друг друга при сборке фильтрующих колпачков.

Фильтрующий колпачок по п.5 (минимизированный вариант), изображенный на фиг.8, представляет собой корпус 1 в виде штуцера, на верхнюю часть которого опирается пакет плоских поочередно набранных фильтрующих 2 и дистанционирующих 3 пластин. Фильтрующие пластины (фиг.9) выполнены в виде диска с набором произвольно расположенных отверстий, а дистанционирующие (фиг.10) - в виде круга с одним отверстием, соосным центральному, которое служит для крепления и стяжки пластин. На фиг.11 видно, что дистанционирующая пластина 3 не перекрывает отверстий 8 фильтрующей пластины 2 (открытые полости 9).

Принцип работы фильтрующего колпачка следующий.

Фильтрат проходит через фильтрующую поверхность 11, образованную торцами фильтрующих пластин, попадает в глубину щелей и движется по этим щелям до внутренних отверстий 8, имеющихся в фильтрующих пластинах (фиг.2, 5, 9). Через участки отверстий фильтрующих пластин 9, не перекрытых плоскостями дистанционирующих пластин, фильтрат попадает в полость внутренних отверстий 8 фильтрующих пластин и по ним проходит к корпусу 1 (штуцеру) колпачка и далее на выход.

При регенерации или промывке движение потока регенерирующего или промывочного раствора имеет обратное направление: корпус - внутреннее отверстие фильтрующей пластины - неперекрытые участки фильтрующих пластин - глубина щели - фильтрующая поверхность колпачка.

Выбор размера дистанционирующей пластины относительно размера фильтрующей обусловлен двумя факторами, а именно:

- дистанционирующие пластины равного или большего размера перекрывали бы какую-то часть фильтрующей поверхности, которая образована торцами фильтрующих пластин, и тем самым снижали бы производительность фильтрующего колпачка;

- при дистанционирующих пластинах меньшего размера необходимо выравнивание фильтрационных микропотоков по всей поверхности фильтрации, которое происходит, как показали эксперименты, в глубине щели на расстоянии 7-10 размеров ее высоты.

Расположение дистанционирующих пластин попеременно с противоположным направлением потоков (п.4 формулы) позволяет избежать застойных зон и выровнять поле скоростей регенерирующего или отмывающего потока.

Выполнение всех пластин плоскими достаточно несложной конфигурации значительно упрощает изготовление фильтрующих колпачков, при этом сохраняются высокое качество фильтрации и срок службы устройства при работе в агрессивных средах.

Конкретных форм фильтрующих и дистанционирующих пластин можно выбрать большое количество вариантов. Необходимо при этим соблюдать основной принцип действия фильтрующего колпачка: поверхность дистанционирующих пластин не должна перекрывать полностью сечение внутренних отверстий фильтрующих пластин и тем самым обеспечивать сообщение внутреннего объема фильтрующих пластин с фильтрующей поверхностью.

На фиг.12, 13, 14, 15, 16 и 17 показаны некоторые возможные варианты выполнения фильтрующих и дистанционирующих пластин и их взаимного расположения.

Похожие патенты RU2295378C2

название год авторы номер документа
ФИЛЬТРУЮЩИЙ КОЛПАЧОК 2004
  • Богатов Сергей
  • Иванюк В.Н.
  • Кафанов Михаил
  • Сафронов Вадим
RU2254899C1
Фильтрующий элемент для очистки газов и жидкостей 2019
  • Богатов Сергей Иванович
  • Иванюк Андрей Викторович
  • Иванюк Виктор Николаевич
  • Иванюк Дмитрий Викторович
  • Иванюк Николай Викторович
RU2811719C2
ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ 2018
  • Богатов Сергей Иванович
  • Иванюк Андрей Викторович
  • Иванюк Виктор Николаевич
  • Иванюк Дмитрий Викторович
  • Иванюк Николай Викторович
RU2709358C1
ИОНООБМЕННЫЙ АППАРАТ 2010
  • Русаков Игорь Юрьевич
  • Торощин Иван Васильевич
  • Кудояров Вадим Рафаэлович
RU2445998C1
ДВУХТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 1998
  • Кузнецов Л.Г.
  • Ефремов А.А.
  • Ерощенков А.А.
  • Савушкин А.Н.
  • Кузнецов Ю.Л.
RU2140007C1
ВСАСЫВАЮЩАЯ НАСАДКА ЭЛЕКТРОННОЙ СИГАРЕТЫ 2011
  • Лиу Киуминг
RU2573948C2
Дренажно -распределительная система фильтра 2016
  • Лукерченко Вадим Николаевич
  • Масленников Владимир Васильевич
  • Маслов Дмитрий Николаевич
  • Янушкевич Виктор Александрович
RU2632687C1
ФОРСУНКА ВИХРЕВАЯ 1999
  • Корнилов В.Н.
RU2158390C1
Прямоточно-центробежный вихревой сепаратор для разделения газожидкостных потоков 2021
  • Косенков Валентин Николаевич
RU2760671C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕАКТИВНОГО ТОПЛИВА (ВАРИАНТЫ) 1999
RU2153522C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 295 378 C2

Реферат патента 2007 года ФИЛЬТРУЮЩИЙ КОЛПАЧОК

Изобретение относится к конструкциям дренажно-распределительных устройств в области фильтрации. Может использоваться в установках очистки газов, воды или других жидкостей в промышленности, энергетике и коммунальном хозяйстве. Сущность изобретения заключается в том, что в фильтрующем колпачке, состоящем из корпуса с закрепленным на нем пакетом плоских пластин с центральным отверстием, пакет пластин набран из поочередно расположенных фильтрующих и дистанционирующих пластин, где взаимная конфигурация дистанционирующих пластин и внутренних отверстий фильтрующих пластин выбраны таким образом, чтобы полость внутренних отверстий фильтрующих пластин сообщалась с фильтрующей поверхностью, причем наружные размеры дистанционирующих пластин меньше наружных размеров фильтрующих пластин на величину, равную, по крайней мере, десятикратной толщине дистанционирующей пластины. Фильтрующие пластины могут быть выполнены в виде круга с центральным отверстием в форме звезды с прямыми лучами, а дистанционирующие пластины выполнены в виде звезды с радиальными или тангенциально изогнутыми лучами или фильтрующие пластины выполнены в виде круга с центральным отверстием, а дистанционирующие пластины выполнены в виде звезды с радиально или тангенциально расположенными лучами и центральным отверстием, равным диаметру корпуса. При необходимости исключения застойных зон пластины в пакете следует располагать попеременно с противоположным направлением тангенциальных потоков. При этом корпус выполнен в виде штуцера, на верхнюю часть которого опирается пакет поочередно расположенных фильтрующих и дистанционирующих пластин. Предложенное выполнение фильтрующего колпачка позволяет удешевить изделие, сохранить высокое качество фильтрации и срок службы при работе в особо агрессивных средах. 4 з.п. ф-лы, 17 ил.

Формула изобретения RU 2 295 378 C2

1. Фильтрующий колпачок, состоящий из корпуса с закрепленным на нем пакетом плоских пластин с центральным отверстием, отличающийся тем, что пакет пластин набран из поочередно расположенных фильтрующих и дистанционирующих пластин, где взаимная конфигурация дистанционирующих пластин и внутренних отверстий фильтрующих пластин выбраны таким образом, чтобы полость внутренних отверстий фильтрующих пластин сообщалась с фильтрующей поверхностью, причем наружные размеры дистанционирующих пластин меньше наружных размеров фильтрующих пластин на величину, равную, по крайней мере, десятикратной толщине дистанционирующей пластины.2. Фильтрующий колпачок по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде штуцера с отверстиями, фильтрующие пластины выполнены в виде круга с центральным отверстием в форме звезды с прямыми лучами, где внутренний описывающий диаметр d равен диаметру D корпуса, а дистанционирующие пластины выполнены в виде звезды с радиальными или тангенциально изогнутыми лучами, при этом диаметр d1 центрального отверстия дистанционирующих пластин больше диаметра D корпуса на величину, равную, по крайней мере, десяти толщинам дистанционирующей пластины.3. Фильтрующий колпачок по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде штуцера с отверстиями, фильтрующие пластины выполнены в виде круга с центральным отверстием, диаметр d которого больше диаметра D корпуса, а дистанционирующие пластины выполнены в виде звезды с радиально или тангенциально расположенными лучами и центральным отверстием, равным диаметру корпуса.4. Фильтрующий колпачок по пп.1 - 3, отличающийся тем, что дистанционирующие пластины с тангенциально изогнутыми лучами уложены попеременно с противоположным от радиального отклонением лучей.5. Фильтрующий колпачок по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде штуцера, на верхнюю часть которого опирается пакет плоских, поочередно набранных фильтрующих и дистанционирующих пластин, где фильтрующие пластины выполнены в виде круга с набором произвольно расположенных отверстий, а дистанционирующие выполнены в виде круга с одним отверстием, соосным центральному, служащему для крепления и стяжки.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2295378C2

RU 2058178 С1, 20.04.1996
Щелевой колпачок фильтра с сыпучим фильтрующим материалом 1990
  • Дзекун Евгений Григорьевич
  • Уфимцев Виталий Павлович
  • Ильясов Дим Фаткулбаянович
  • Гуляев Александр Сергеевич
  • Перминов Геннадий Иванович
  • Семенов Владимир Георгиевич
SU1782175A3
Дренажный колпачок для ионитного фильтра 1984
  • Алейников Геннадий Иванович
  • Векшин Владимир Гаврилович
  • Матковский Лев Вадимович
SU1187845A1
Фильтрующий колпачок 1988
  • Бухин Владимир Евсеевич
  • Векшин Владимир Гаврилович
  • Круглов Борис Павлович
  • Мельникова Жанна Самойловна
  • Остроухов Лев Леонидович
  • Постников Юрий Анатольевич
  • Таратута Виллен Абрамович
  • Цырульников Давид Лейбович
  • Юрчевский Евгений Борисович
SU1558428A1
US 5028322 A, 02.07.1991
DE 4239293 A, 26.05.1994.

RU 2 295 378 C2

Авторы

Богатов Сергей

Иванюк Виктор Николаевич

Кафанов Михаил

Сафронов Вадим

Даты

2007-03-20Публикация

2005-04-25Подача