ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ЖИДКИХ И ГАЗОВЫХ СРЕД Российский патент 2008 года по МПК B01D39/16 

Описание патента на изобретение RU2326716C2

Предлагаемое изобретение относится к области производства многослойных волокнистых фильтровальных элементов, к фильтрам-сепараторам для очистки газообразных и жидких сред от механических примесей, свободной влаги и аэрозолей, преимущественно природного газа и нефтепродуктов, и может найти применение в газотранспортных системах, нефтеперерабатывающей, авиационной и других отраслях промышленности.

Известны фильтровальные элементы, выполненные многослойными (заявка ФРГ №2600228, кл. B01D 27/06, международная заявка WO 2004/014517, кл. B01D 29/50, патент Германии №DE 69331102 Т2, кл. B01D 29/11, патент Германии №DE 69723714 Т2, кл. B01D 17/04, патент RU 22567484, кл. B01D 39/16).

Фильтровальные элементы, описанные в этих патентах, отличаясь конструктивными особенностями, содержат, как правило, три обязательных слоя: фильтрующий - для задержания механических примесей, коалесцентный или коагулирующий слой и водоотводящий или водоотталкивающий слой.

Известен многослойный фильтровальный элемент для фильтров-сепараторов, защищенный патентом Российской Федерации №2228785, кл. B01D 27/00, B01D 17/02, опуб. 2004.07.11, предназначенный для использования в газотранспортных системах, в нефтеперерабатывающей, авиационной и других отраслях промышленности для очистки фильтруемой среды от механических примесей и свободной воды.

Фильтровальный элемент содержит размещенные по ходу потока очищаемой среды фильтрующий, первый и второй коагулирующие слои, слой для укрупнения свободной воды в виде хлопчатобумажной трубки и водоотталкивающий слой.

Фильтрующий слой изготовлен из двух слоев бумаги с уменьшением размера пор по потоку топлива. Первый коагулирующий слой выполнен в виде мата из стекловолокон и обжат стекловолоконной сеткой. Второй коагулирующий слой изготовлен из иглопробивного материала.

Недостаток описанного фильтровального элемента заключается в его исключительно сложной конструкции и использовании различных материалов при его изготовлении, что приводит к удорожанию фильтра-сепаратора в целом. Кроме того, использование для изготовления фильтрующего слоя бумаги - материала невысокой механической прочности - может привести при фильтровании среды с высоким содержанием свободной воды к потере прочности и разрушению фильтрующего слоя.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому изобретению является многослойный волокнистый фильтровальный элемент, выполненный из волокон термопластичного полимера, в том числе и из полипропилена, описанный в патенте RU 2182509.

Фильтровальный элемент состоит из чередующихся между собой тонковолокнистых и толстоволокнистых слоев. Тонковолокнистые слои изготовлены из волокон диаметром 5-10 микрон, а толстоволокнистые слои - из волокон диаметром 10-30 микрон. Толщина толстоволокнистого слоя может составлять 12-254 микрона, а толщина тонковолокнистого - слоя 10-30 микрон. Фильтрующей средой являются тонковолокнистые слои, а толстоволокнистые слои выполняют роль прокладки между тонковолокнистыми слоями.

Фильтровальный элемент выполняется листовым. Из листа может быть сформирована складчатая структура или лист может быть "свернут" в трубу и в таком виде установлен в фильтр.

Недостатками фильтровального элемента по прототипу являются,

во-первых, его ограниченное применение - удаление твердых частиц из потока воздуха, подаваемого в кабины транспортных средств, к оборудованию силовых установок или из газовых потоков, направляемых в газовые турбины, т.е. речь идет о воздушных фильтрах и об относительно чистой фильтруемой среде. Такие фильтровальные элементы непригодны для фильтрации сильно загрязненных жидких и газовых сред с высоким содержанием механических примесей и свободной влаги, например природного газа;

во-вторых, эти фильтры относительно дороги, что объясняется многостадийностью технологии их изготовления. Технология включает в себя формирование подкладочного слоя из толстых волокон и осаждение на нем тонких волокон.

Задача предлагаемого изобретения - создание недорогого многослойного фильтровального элемента фильтра-сепаратора, обеспечивающего высокую степень очистки газообразных и жидких сред, таких как природный газ и жидкое топливо, как от механических примесей, так и от свободной влаги, содержащейся в фильтруемой среде в виде аэрозолей.

Поставленная задача решается благодаря тому, что известный многослойный фильтровальный элемент для жидких и газовых сред, изготовленный из волокон термопластичного полимера, преимущественно полипропилена, и состоящий из чередующихся между собой толстоволокнистых и тонковолокнистых слоев, выполнен методом экструзии в виде полого цилиндра с толстоволокнистым наружным слоем, причем толстоволокнистые слои состоят из волокон диаметром 100-150 микрон, а тонковолокнистые слои - из волокон диаметром 1-5 микрон.

В отличие от прототипа предлагаемое изобретение позволяет создать недорогой эффективно работающий фильтровальный элемент за счет

- выполнения фильтровального элемента в виде полого цилиндра методом экструзии (в прототипе трубчатый фильтровальный элемент получают сворачиванием предварительно изготовленного многослойного листа сложной структуры);

- исполнения слоя со стороны входа фильтруемой среды толстоволокнистым, забирающим на себя грубые механические примеси (в прототипе роль фильтрующих слоев исполняют тонковолокнистые слои, а толстоволокнистые слои служат прокладкой между ними. Основное их назначение, как следует из описания, - служить подкладкой для тонковолокнистого слоя при его формировании);

- чередования слоев одинаковой плотности из волокна диаметром 100-150 микрон со слоями, плотность которых уменьшается по ходу движения фильтруемой среды, и которые изготовлены из волокна диаметром 1-5 микрон.

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется следующим примером.

Пример.

Из волокон полипропилена методом экструзии формовали фильтровальный элемент в виде полого цилиндра, состоящий из семи слоев. Характеристика слоев приведена в таблице.

При прохождении первого толстоволокнистого слоя, выполненного из волокна диаметром 100-150 микрон, имеющего плотность 0,20 г/куб.см и толщину, которая составляет 20% от толщины фильтровального элемента, фильтруемая среда/природный газ или жидкое топливо освобождается от грубых механических примесей. В следующем, тонковолокнистом слое, плотность которого 0,40 г/куб.см и диаметр волокна составляет 1-5 микрон, происходит процесс более тонкой очистки, а также укрупнение капель воды, содержащейся в фильтруемой среде в виде аэрозолей, и образование водяных пленок. При выходе фильтруемой среды из тонковолокнистого слоя в толстоволокнистый слой ламинарный процесс переходит в турбулентный, что сопровождается значительной потерей кинетической энергии, особенно более тяжелыми фракциями фильтруемой среды (воды и содержащимися в ней примесями). При этом под действием сил гравитации происходит частичное дренирование тяжелых фракций в нижнюю часть фильтровального элемента и из фильтруемой среды удаляется около 70% капельной воды.

Этому способствует изменение турбулентного процесса на ламинарный при вхождении фильтруемой среды в более плотный тонковолокнистый слой плотностью 030 г/куб.см (четвертый по ходу движения). В этот слой частично попадают капли воды, не успевшие достичь нижней части фильтровального элемента.

Каждый раз, когда фильтруемая среда переходит из тонковолокнистого слоя в толстоволокнистый слой (из более плотного слоя в менее плотный), ламинарный процесс переходит в турбулентный и происходит укрупнение капель воды и удаление воды из фильтруемой среды. Плотность тонковолокнистых слоев уменьшается по ходу движения фильтруемой среды, тогда как плотность толстоволокнистых слоев остается постоянной.

Предлагаемая конструкция обеспечивает практически полное удаление механических примесей и позволяет очистить природный газ или жидкие нефтепродукты от капельной воды на 97-98%.

ТаблицаТолщина слоя в %Плотность слоя г/куб.смДиаметр волокна мкм200,20100-150150,401-57,50,20100-150150,301-57,50,20100-150150,251-5200,20100-150

Многослойная волокнистая структура предложенного фильтровального элемента обеспечивает эффективную очистку жидких и газовых сред от механических примесей и свободной воды, присутствующей в фильтруемой среде в виде аэрозолей. Использование волокон из термопластичного полимера, преимущественно из полимера, придает фильтровальному элементу высокую химическую стойкость к широкому спектру химических веществ.

По сравнению с прототипом предлагаемый фильтровальный элемент имеет невысокую стоимость, легко монтируется и демонтируется.

Похожие патенты RU2326716C2

название год авторы номер документа
Элемент фильтрующий для тонкой очистки углеводородного газа от механических примесей и капельной жидкости 2018
  • Снежков Владимир Владимирович
  • Гузенков Сергей Иванович
  • Шибанов Андрей Владимирович
  • Приймак Олег Анатольевич
  • Мневец Николай Владимирович
  • Галдина Лариса Борисовна
RU2673519C1
СЛОИСТЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ ВОЛОКНИСТЫЙ ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОТОКА ВОЗДУХА 2004
  • Кравцов Александр Геннадьевич
  • Зотов Сергей Валентинович
RU2262376C1
АЭРОЗОЛЬНЫЙ СОРБИРУЮЩИЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА 2015
  • Соловьев Сергей Николаевич
  • Макляев Владимир Петрович
  • Антонова Наталья Михайловна
  • Пащенко Галина Петровна
  • Сергеев Валерий Петрович
  • Гарцман Израиль Иосифович
  • Нечаев Антон Владимирович
  • Куликов Николай Константинович
RU2591964C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРЕТНОГО ТОНКОВОЛОКНИСТОГО ФИЛЬТРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ РЕСПИРАТОРОВ 2001
  • Кравцов Александр Геннадьевич
  • Воробьев А.В.
  • Пинчук Леонид Семенович
  • Гольдаде Виктор Антонович
  • Громыко Юрий Владимирович
RU2198718C1
РЕЛЬЕФНАЯ ПОРИСТАЯ МЕМБРАНА (ВАРИАНТЫ), СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) И МЕМБРАННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ИЗ РЕЛЬЕФНОЙ ПОРИСТОЙ МЕМБРАНЫ (ВАРИАНТЫ) 2009
  • Басин Борис Яковлевич
  • Басин Александр Борисович
  • Вотяков Андрей Александрович
  • Швыркин Анатолий Алексеевич
RU2405620C2
Фильтрующий пакет, способ получения мембраны для него и способ изготовления противоаэрозольного фильтра противогаза 2018
  • Коссович Леонид Юрьевич
  • Сальковский Юрий Евгеньевич
  • Гущина Светлана Геннадьевна
  • Меркулов Павел Тимофеевич
  • Абрамов Александр Юрьевич
  • Родионцев Игорь Анатольевич
  • Алексеенко Светлана Сергеевна
  • Ломовцев Олег Сергеевич
  • Любунь Герман Павлович
RU2675924C1
СОРБЦИОННО-ФИЛЬТРУЮЩИЙ МНОГОСЛОЙНЫЙ МАТЕРИАЛ И СОДЕРЖАЩИЙ ЕГО ФИЛЬТР 2011
  • Катухин Леонид Федорович
  • Филатов Юрий Николаевич
  • Корниенко Валентина Николаевна
  • Ларичев Максим Анатольевич
  • Кадомцев Геннадий Михайлович
  • Иванов Владимир Дмитриевич
  • Рубцов Петр Леонидович
  • Ягодкин Иван Васильевич
  • Аванесян Владимир Михайлович
RU2487745C1
ТРЕХСЛОЙНЫЙ ВОЛОКНИСТО-ПОРИСТЫЙ ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ 2004
  • Чернорубашкин Александр Иванович
  • Сиканевич Александр Васильевич
  • Гайдук Вера Филипповна
RU2256484C1
ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ФИЛЬТРАЦИИ (ВАРИАНТЫ) 2005
  • Дема Кех Би.
  • Израиль Джо
  • Джонс Дерек О.
  • Кейлбаф Брэд Е.
  • Лавэлли Грегори Эл.
  • Мейдден Майкл А.
  • Олсен Линда М.
  • Янг Чуанфанг
  • Роджерс Роберт М.
  • Коджетин Поль Эл.
RU2389529C2
КОНСТРУКЦИЯ ФИЛЬТРА (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ФИЛЬТРАЦИИ 1997
  • Калбауг Брэд
  • Дадри Денис Дж.
RU2182509C2

Реферат патента 2008 года ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ЖИДКИХ И ГАЗОВЫХ СРЕД

Фильтровальный элемент к фильтрам-сепараторам предназначен для очистки газообразных и жидких сред от механических примесей и свободной влаги в виде аэрозолей и может найти применение в нефтеперерабатывающей, авиационной и других отраслях промышленности. Фильтровальный элемент для жидких и газовых сред содержит размещенные по потоку фильтруемой среды фильтрующий и коагулирующие слои, выполнен из волокон термопластичного полимера, преимущественно полипропилена, причем коагулирующие слои изготовлены из тонких волокон и разделены между собой слоем из грубых волокон, при этом плотность коагулирующих слоев со стороны входа фильтруемой среды больше, чем со стороны выхода. Изобретение позволяет упростить и удешевить конструкцию фильтра. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 326 716 C2

1. Фильтровальный элемент для жидких и газовых сред, содержащий размещенные по потоку фильтруемой среды чередующиеся фильтрующие грубоволокнистые и коагулирующие тонковолокнистые слои, изготовленные из волокон термопластичного полимера, отличающийся тем, что фильтровальный элемент трубчатого типа изготовлен методом экструзии, наружные фильтрующие слои состоят из волокон диаметром 100-150 мкм, а коагулирующие слои из волокон диаметром 1-5 мкм, при этом плотность коагулирующих слоев со стороны входа фильтруемой среды больше, чем со стороны выхода.2. Фильтровальный элемент по п.1, отличающийся тем, что он выполнен из волокон полипропилена.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2326716C2

КОНСТРУКЦИЯ ФИЛЬТРА (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ФИЛЬТРАЦИИ 1997
  • Калбауг Брэд
  • Дадри Денис Дж.
RU2182509C2
Коваленко В.П
"Очистка нефтепродуктов от загрязнений"
- М.: Недра, 1990, с.149-150
ТРЕХСЛОЙНЫЙ ВОЛОКНИСТО-ПОРИСТЫЙ ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ 2004
  • Чернорубашкин Александр Иванович
  • Сиканевич Александр Васильевич
  • Гайдук Вера Филипповна
RU2256484C1
ФИЛЬТР ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИИЯ 2000
  • Схултинк Ян
  • Схултинк Бас
RU2240856C2
ФИЛЬТРУЮЩИЙ ВОДООТДЕЛЯЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ 1992
  • Любимцев Л.Е.
  • Кожуханцев А.Н.
RU2029596C1
ПОРИСТЫЙ АРМИРОВАННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОЧИСТКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ, ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ФИЛЬТРА-ВОДООТДЕЛИТЕЛЯ И СПОСОБ ФИЛЬТРАЦИИ С ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ 2004
  • Смульский Анатолий Васильевич
  • Ломовская Надежда Юрьевна
RU2267346C2

RU 2 326 716 C2

Авторы

Троян Дмитрий Александрович

Даты

2008-06-20Публикация

2006-07-11Подача