Способ очистки суспензий и фильтр для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК B01D35/20 B01D37/00 B01D29/28 

СП

ю

05

05

Изобретение предназначено для использования при фильтровании высоковязких структурированных жидкостей, например полимеров и синтетических волокон, и позволяет повысить производительность и улучшить очистку фильтровальной перегородки. Способ заключается в пропускании суспензии под действием пульсирующего перепада давления через фильтровальную перегородку и вибрации последней в двух направлениях - перпендикулярном и параллельном направлению фильтрации. Частота пульсаций перепада давления равна частоте вибраций перегородки в направлении, параллельном направлению фильтрации, и совпадает с ней по фазе. Максимум давления перед фильтровальной перегородкой совмещен по времени с максимумом ее вибросмещения навстречу направлению фильтрации. Фильтр для очистки суспензий содержит корпус 1 с входным и выходным патрубками 2 и 3 соответственно, фильтровальную перегородку 4, соединенную штоками 5 и 6 с виброприводами 7 и 8, размещенными вне корпуса 1, и пульсатор 3 давления, расположенный во входном патрубке 2. Фильтр снабжен сильфоном 10, скрепленным по торцу с фильтровальной перегородкой 4 и разделяющим входной и выходной патрубки 2 и 3. Кольцо 24, скрепленное с перегородкой 4, выполнено с Т-образным пазом. Шток 5 вибропривода 7 выполнен с ответным Т-образным выступом, расположенным в этом пазу с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении, перпендикулярном поверхности фильтровальной перегородки 4. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Фиг.1

Изопрекпше относится к технике фильтрования, а именно к способам фильтрования (Ж() структурированных жидкостей, например раствором высокомолеку- , 1ярны соединеиий, полимеров, синтетических волокон, а также к конструкциям виб- рофи, 1ьтров.

Цель изобретения - повышение произ- 1и)Лнте, 1ыи)сти и улучшение очистки фильтро- п: ibiioit иереу ородки.

li, (jiii, 1 изображена схема фильтра для ocyiiiec п.1е11ня способа; на фиг. 2 - узел 1 на iJiHi. 1; па фиг. , разрез А -А на фиг. 2, на фи1. 4 результаты испытаний по влиянию пу.льсаций давления и вибраций (Ь|1.1ырональной перегородки на филырова- ние раствора поли.мера.

(ли)соо .ак. 1К)чаотся в гом, что фильтруемую нропускакп через фи.чьтро- ва. 1срсгор ;дку. нри атом фильтро- ва.иллк) )родку подвергают воздейст- i ,;iH) iuinpaiLiiH в перпендикулярном и 1арал- .,ном направлениях фильтрапии среды. 1 ильтрованнс осуществляют под действием ну,11 сируюн1ег() перепада давления. Частота виГ)|ки111и перегородки в направлении, napa. i- .кмыюм а11рав.1ени ю фильтрации, выбирался )aBiioii частоте пульсации перепада дав.:|ения, причем указанные колебания пере- iijpo.iKH п пс 1епада давления создаются в о.мюи (ра 51. Максимум дав, ;ения перед филь- 1пнал 1)П1П Перегородкой соответствует по ;; 1сменн максимуму игбросмешенпя перего- па1-,сг) ({ РУ - o y потоку, а мапимчм ;1авлс- 1ия максимуму впбросме- iiiciinH ;ч рс : 1)1)одкп в нанравлен.ии

I .

UJii.ii/rii Д.1М ос 1исст;.тенпя способа содер- /КП1 Корпус 1 с 1 ходным 2 и выходным 3 па I ,; 1М. I; )асноложе1;иуЮ в нем фи. штро- ) 111)с:-(1)одку 4, соединенную пггока- 1П л и ii с виброприводамп 7 и 8, рас- .10.10ЖСННВ1МИ вис Kojinyca 1, причем направ- .К нис )осл;счпе11ня одпо1Ч) из пих парал- .ic.-n.Ho, 1 Д|1у|огоперпендикулярно иоверхносп 4 1 Т перегородки 4. :15|1Л1 ;р снабжен пульсатором 9 давлепия. К(1|ч;ры11 может быгь выполнен, например, :i . периодически открывающегося клапана и.и; i ниде вращающегося диска с

0I зерс уиими. пс мюдически перекрывающего проходное сечение жиклера. Возмс жны и ,i n i;ic- ва|1и; нт1)1 исполнения иу.тьсатора 9.

1Ьн ле.ипп i)acll(JЛoжcll во входном нат|)уб- кс 1;. ,|ьтр снабжен т()емя сильфопал;и HI 12 Г; диумя унру:им1 компенсаторами 13 ii |4 давл(Ч-:ия. (ми К) раснолопг гри i-:.;jpHyca I, разделяя входной

2

и rib;x);;ii( 11; 3 патрубки, и на си.пьфоне 10 )ei. iC Ma фи, Iьтрова.пьная иерегородка 4 с М) .1Ч ТЫ(| иеремсН1ения. (.ильфоны 11 п 12 :мс;;о.1;)1-, вне корпуса 1 п зак)еп,,е- ч-; . ,, цом на корпусе 1, а дру- ;1иока Г) и О д.чя обеспечения

0

5

0

5

0

5

0

5

0

герметизации зазоров 5 и 16 между штоками 5 и 6 корпусом . Зазоры 15 и 16 должны быть минимальными и выполнять функции дросселей. Компенсаторы 13 и 14 выполнены в виде пружин 17 и 18 сжатия, которые расположены между сильфонами 11 и 12 штоков и опорными шайбами 19 и 20 и стянуты винтовыми соединениями 2 и 22. Фильтр снабжен разъемной обоймой 23 в виде внеишего и внутреннего колец 24 и 25. Во внешнем кольце 24 выполнен Т-образный паз 26. перпендикулярный поверхности фильтровальной перегородки 4, а на конце штока 5, направление вибросмещения которого параллельно поверхности перегородки 4, выполняется ответный Т-образный выступ 27, расположенный в пазу 26 с возможностью перемещения вдоль него.

Фильтр работает следующим образом.

Жидкость из входного патрубь- 2 под действием перепада давления фильтруется через перегородку 4 и проходит в выходной патрубок 3. Высоковязкие структурированные жидкости типа растворов полимеров содержит крупные молекулы полимеров в виде длинных цепей или клубков макро- молеку. и при макромолекулы могут быть связаны между собой и окружены сольватными оболочками с образованием каркаса. При фильтровании на поверхности перегородки происходит гелеобразование и отде.1як)тся кр лные ко)1г. 1омераты макромолекул, кроме того, макромолекулы сорби- ргуются в порах фильтроматериала перегородки. Размеры пор постепенно уменьшаются, а на поверхн(;сти перегородки образуется е.теобразпый слой из макромолекул полимера, окруженный сольватной оболоч- Ko;i п соединенный между собой в рыхлый сгруктур11ЬП1 каркас. Размеры этого слоя постепенно увеличивакг.ся и перепад давления lia фильтроперегородке увеличивается при поддержании постоянного расхода.

При наложении вибрации к фильтроваль- ;и)й Перегородке 4 в двух взаимно перпендикулярных направлениях происходит разрыхление гелеобразного слоя, образующегося lia перегородки. Слой, накопленный на перегородке, отходит от ее поверхности, разрых.1яется и становится более проницаемым, при этом значительно снижается сорбирование и удержание полимера в порис- гом материале. Вибрации перегородки в на- н)аь.1епии, 1ерпе11дикулярном направлению (|)11льтрацпи, способствуют срыву накопленного слоя с пе11егородки, а вибрации в на- н)авлении. парал.тельпо.м направлению фи,1ьт)ацип, способствуют разрыхлению с,:1оя, отбрасывг емого от перегородки, разру- ;пенпк) связей между макромолекулами и разжижению (чч) гелеобразной структуры. Ма,чожение n. ii)Caiuiii давления усиливает эффект во: ,;1ейс1 вия вибраций, способствует как ра .руиюник) гелеобразного слоя, так и

прохождению молекул полимера через поры. Максимальная пропускнг:Я способность фильтровальной перегородки (фиг. 4) достигается при равенстве частот пульсации давления и вибрации перегородки а направлении, параллельном направлению фильтрации. При этом необходимо, чтобы максимум давления соответствовал максимуму вибросмешения перегородки навстречу потоку. В этом случае разрушающий эффект воздействия на слой, который образуется на фильтроперегородке, максимален, так как под действием резко возрос1пего давления слой резко сжимается, а перегородка, например сетка, перемешаясь навстречу сжи- маюшемуся слою, разрушает его, сцепление между молекулами и их когломератами нарушается, и молекулы проходят через пере городку. При максимально.м даБлеиии сло,й разрыхляется, чему способствует отрыв перс- городки от слоя за счет ее перемешения в направлении фильтрации. Компенсаторы 13 и 14 давления настраиваются на заданное абсолютное давление на входе в фильтр. Это достигается сжатием пружин 17 и 18 посредством винтов 21 и 22, за счет чего компенсируется растягивание сильфонов 1 1 и 12 под действием давления. Зазоры 15 и 16 между п1 тока ми 5 и 6 и коопусом 1 выплнены минимальными для демпф ирова- ния колебаний давления внутри сильфонов 1 и 12. По мере снижения пропускной способности перегородки 4 перепад давления на ней возрастает, в результате сильфон 10 сжимается и обойма 23 с перегородкой 4 перемешается в направлении к .ходному патрубку 3. При этом Г-образный выcтvп 27 свободно перемеп1ается по пазу 26.

Благодаря совместному действию пульсаций давления и вибраций фильтровальной перегородки в двух направлениях и указанному их сочетанию по частотам и фазам обеспечивается макси.мальная эффективность вибраций, повышается пропускная способность фильтра, его ресурс до замены филь- троэлемента. За счет наличия герметизирующих сильфонов исключаются утечки жидкости при высоких дав. юниях, а значит, повышается надежность работы фильтра, особенно на таких средах, утечки которых недопустимы с точки зрения безаварийной работы. Наличие компенсаторов давления позволяет уменьшить требуемые виброусилия вибропрнводов. а значит, снизить их мощность, габариты и вес.

Использование изобретения позволяет сушественно увеличить пропускную способность фильтра, снизить (ача.пьный перепал давлгн}гя на н.-.м, уве.;ичигь срок слх жп:-,; до достижения опр-. деленного предельно допустимого перепада давления, который опре деляется прочностными свойства.ми фильтро- ьэлоной перегородки.

Формуле изобретения

5 порьппения производите. 1ьности и ул ч1Ь еиия очист1 и фильтровальной перегородки, ri|io- ,;111ие суспен ии осулк стр-.ьтклт под лейот F,Hi-:.i i MbciipyKHiicr(; .U C падг. ;.лвлс. 1ии. ча.;:;/гой. равной часготе виб(К1цин псрего- pc,Kii в напр, :в,1ен:., паралле.)1Ом направ0 jeiii ;:; фильтрации, и в vuiifjn фазе.

,. Фи.ЧЬТр для («чистки .-Н (ИЙ, СОДС)жаший корпус с нходны.м и виходным пат- )ками, фильтрова,;Ы :ую перегородку, сое- дине нь: ю штоками с виброприводами-, раз- к ц;енны.ми вне xopnv ca, напраг лсние випро0 смеиения одн эго из которых парал.те.. и перпендик ляр 1О Г:Оворхнос; н ф ил ы р у ю ше и пере го (i; / л ки, о .,;и ч J нлии I l : ч т ем. что, с Целью повы;1 ения прои.шолг - толыихги и улучшемня очисгкп bn.T.r|i:i- 15;1. 1ьной перегородка, |})Я- -- ф см,:бжен 1|уль5 сатором лаз.течия, расположеншям во г.ход- . .чатрубке.

о. Фильтр по п 3, отличающийся тем, что (JH снабжен кольцо.м, скрепленн)1м с фильтровальной перегородкой, на внепшей поверхности которого вьшо.тнен Т-образный паз,

этом шток вибропривода, ниг1рав,тение виб;к;смешени.ч которого парс тлслы-ю пк- верхиости фильтровальной перегородки, выполнен с ответным Т-образным выступом, распо,тожепным в упомянутом с во.- vi:/i4HO;,: bH) возвра гло-поступательно ) пере0 мешенг.ь в шпран/юни.и, пср| --цдику.(М поверхь ос ги ф1)льтр) пе|н-го 11)дкп.

26 26

1-254

.Па

фиг.З

30 Т.мин