Фильтр для очистки жидкостей Советский патент 1992 года по МПК B01D27/00 

Изобретение относится к технике очистки жидкостей от взвесей и может быть использовано в химической, металлургической, целлюлозно-бумажной, пищевой и других отраслях промышленности для очистки речной, технической и оборотной воды, промышленных стоков, фруктовых и овощных соков и т.д., а также для предварительной очистки их перед мембранным разделением.

Известны фильтры, состоящие из корпуса и расположенного внутри него, фильтрующего элемента, выполненного в виде цилиндра из сетки.

Недостатком данного фильтра является снижение пропускной способности фильтрующей сетки в результате оседания твердых частиц при фильтровании, что требует

периодической очистки сетки от твердых частиц.

Этот недостаток устранен в известном устройстве, содержащем корпус, установленный в корпусе цилиндрический фильтрующий элемент, выполненный в виде перфорированного стакана с закрепленным на нем фильтрующим материалом и спираль с переменным шагом, установленную в зазоре между корпусом и фильтрующим элементом. Корпус известного устройства содержит расположенные у противоположных торцов фильтрующего элемента патрубок для подачи исходной жидкости, сбросный патрубок и патрубок для отвода фильтрата.

Однако известный фильтр не обеспечивает регулирование толщины слоя намывVI

ю ел ю о со

ной динамической мембраны и необходимой степени очистки жидкости на поверхности мембраны, в которой фильтрующим элементом служит нормируемый слой взвесей на пористой подложке (сетке) образуют- ся участки с пониженным слоем взвесей, через которые могут проскакивать крупные частицы, в то время как для мембранного разделения жидкостей необходима очень высокая степень предварительной очистки - размеры взвешенных частиц при обратно- осмотическом разделении жидкости не должны превышать 5 мкм, при ультрафильтрации - 60 мкм.

Для достижения этого требуется, чтобы подающий патрубок не вызывал турбулиза- ции потока на поверхности фильтрующего элемента и поток жидкости в межвитковом пространстве был бы ламинарным.

Другим недостатком известного устрой- ства является невозможность термостати- рования фильтрата, направляемого на мембранное разделение, и ведение контроля за качеством фильтрования.

Целью изобретения является расшире- ние функциональных возможностей фильтра путем достижения необходимой степени очистки за счет изменения режима фильтрации и сокращение массы и габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что в фильтре для очистки жидкостей, содержащем корпус, крышку с входным и выходным патрубками и фильтрующий элемент в виде перфорированного стакана с закрепленным на нем фильтрующим материалом и спираль с переменным шагом, установленную в зазоре между корпусом и фильтрующим элементом, подающий патрубок установлен параллельно оси навивки спирали и выполнен в виде воронки постоянного сечения, основание которой примыкает к начальному витку спирали. Кроме того, внутри стакана фильтрующего элемента размещен спиральный теплообменник, соединенный с системой термостатирования, и выпускной патрубок фильтра снабжен карманом, на крышке которого закреплен дополнительный фильтрующий элемент, размещенный в полости перфорированного стакана.

Расположение подающего патрубка па- раллельно оси навивки спирали, выполнение его в виде воронки постоянного сечения, основание которой примыкает к начальному витку спирали, обеспечивает ламиниризацию потока очищаемой жидко- сти, направление потока вдоль фильтрующего элемента, исключение образования зоны турбулентности на входе в меж- витковый зазор, все это способствует образованию на поверхности

фильтрующего элемента динамической мембраны (намывного фильтра, образованного слоем взвесей, содержащихся в очищаемой воде), что обеспечивает задержание взвесей, необходимых размеров, при этом толщина слоя намывной мембраны может регулироваться как скоростью потока, направляемого на фильтрацию, так и количеством жидкости, проходящей через патрубок сброса.

Размещение в фильтрующем стакане спирального теплообменника, соединенного с системой термостатирования, позволяет вести обратноточную промывку фильтрующего элемента при заданной температуре, что обеспечивает повышение производительности за счет сокращения затрат времени на регенерацию намывного фильтра, кроме того, обеспечивается коррекция температуры фильтрата, направляемого на мембранное разделение.

Снабжение выпускного патрубка карманом, на крышке которого закреплен дополнительный фильтрующий элемент, размещенный в полости перфорированного стакана, обеспечивает контроль за качеством фильтрата, так как при проскоке взвешенных частиц через фильтрующий элемент происходит забивание контрольного фильтра, что легко может быть обнаружено с помощью известных устройств, например манометрическим методом и др, Одновременно с этим более полно используется объем фильтра, что обусловливает общее сокращение габаритов устройства.

На фиг.1 изображен фильтр, общий вид (вид сбоку); на фиг.2 - вид фильтра в плане, сечение А-А; на фиг.З показан участок примыкания воронки подающего патрубка в месте примыкания ее основания к начальному витку спирали, сечение по Б-Б; на фиг.4 показано устройство воронки подающего патрубка в виде воронки постоянного сечения, сечение по В-В.

Фильтр для очистки жидкости состоит из корпуса 1 с крышкой 2. Внутри корпуса 1 установлен цилиндрический фильтрующий элемент 3, выполненный из перфорированной обечайки со сплошным днищем и намотанной на обечайку фильтрующей сетки. Фильтрующий элемент 3 закреплен на крышке 2. Для подачи исходной жидкости фильтр снабжен патрубком 4, выполненным в виде конуса постоянного сечения, воронка которого обращена раструбом вниз и соединена крышкой 2, причем ширина основания равна ширине зазора между корпусом 1 и фильтрующим элементом 3, снабженным патрубком 5 для отвода фильтрата. В кольцевом зазоре между корпусом 1 и фильтрующим элементом 3 расположена спираль 6 с переменным шагом, начало которой выполнено в виде изогнутой ленты, примыкающей к основанию подающего патрубка 4. В нижней части спирали расположена направляющая воронка 7 с основанием, большим внутреннего диаметра спирали 6, закрепленная на корпусе фильтрующего элемента 3. Спираль 6 закреплена на стойках 8, установленных на крышке 2. Нижняя часть корпуса выполнена в виде конуса 9 и заканчивается фланцевым разъемом 10 с запорным органом 11. Внутри фильтрующего элемента 3 установлен змеевик теплообменника 12, витки которого примыкают к обечайке фильтрующего элемента 3. Теплообменник соединен своими выводами с системой термостатирования, на чертеже условно не показанной. Выпускной патрубок 5 снабжен карманом 3, на крышке которого 14 установлен перфорированный стакан 15, в котором установлен дополнительный фильтр 16, закрепленный на стакане 15 посредством шпилек 17 и нажимной пластины 18.

Устройство работает следующим образом.

Очищенная жидкость подается в фильтр через патрубок 4 в кольцевой зазор, образованный фильтрующим элементом 3 и внутренней поверхностью корпуса 1. При этом за счет взаимодействия с началом спирали направление потока изменяется и очищаемая жидкость поступает в межвитковый зазор, образованный двумя соседними витками спирали 6. При этом за счет действия центробежных сил очищаемая жидкость освобождается от взвешенных частиц и посту пает через сетку в полость фильтрующего элемента 3, откуда фильтрат поступает на контрольный фильтр и при этом освобождается от более мелких взвесей и удаляется через патрубок 5, Так как на фильтр подается жидкость с высоким содержанием, взвешенных частиц, то они в процессе фильтрации образуют на поверхности фильтрующего элемента 3 намывной фильтрующий слой (динамическую мембрану), обеспечивающий достаточную степень очистки обрабатываемой жидкости. В этом случае дополнительный фильтр является- сигнализатором правильной работы фильтрующего элемента 3 - при проскоке через него взвешенных частиц происходит забивание пор дополнительного фильтра 16, при этом возрастает перепад давлений до и после него, что является сигналом о необходимости регенерации фильтрующего слоя. Регенерация фильтрующего слоя может выполняться с помощью известных приемов:

путем проведения обратноточной промыв- ки; при которой в линии фильтрата создается избыточное давление, путем растворения взвешенных частиц химреагентами, путем

намывания свежего фильтровального слоя, и т.д. При снижении проницаемости дополнительного фильтра производится его замена на новый, для чего крышка 14 отделяется от кармана 13 и из перфорированного ста0 кана 15 извлекается отработанный фильтр 16 после отсоединения нажимной пластины 18 от шпилек 17. После установки свежего фильтра операция повторяется в обратном порядке.

5 Для регулирования температуры фильтрата в теплообменник 12 подается термо- статирующая жидкость, этим обеспечивается подвод или отвод тепла от фильтрата (термостатирующее устройство услов0 но не показано).

Предложенное устройство позволит повысить качество фильтрата за счет регулирования формирования намывной мембраны на поверхности фильтрующего элемента,

5 исключения проскока взвешенных частиц на стадии образования намывной мембраны и дополнительной очистки фильтрата на контрольном (вспомогательном) фильтре. Одновременно улучшаются условие регене0 рации фильтра и повышается качаство фильтрата за счет его термостатирования. По сравнению с известными устройствами достигается сокращение материалоемкости не менее чем на 20-25% и сокращение габа5 ритов на 15%, за счет более полного использования объема фильтра.

Формулаизобретения

1.Фильтр для очистки жидкостей, содержащий корпус, крышку с входным и вы0 ходным патрубками, цилиндрический фильтрующий элемент с закрепленным на нем фильтрующим материалом и спираль с переменным шагом, установленную между корпусом и фильтрующим элементом, о т л и5 чающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей фильтра и сокращения его массы и габаритов, входной патрубок установлен параллельно оси навивки спирали и выполнен в виде воронки

0 постоянного сечения, основание которой примыкает к начальному витку спирали.

2.Фильтр по п.1,отличающийся тем, что внутри фильтрующего элемента размещен спиральный теплообменник, сое5 диненный с системой термостатирования.

3.Фильтр по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в,ыходной патрубок снабжен карманом с закрепленным на его крышке перфорированным стаканом, в котором установлен дополнительный фильтр.

5-6

Изобретение относится к технике очистки жидкостей от взвесей и позволяет расши- рить функциональные возможности фильтра и сократить его массу и габариты. Фильтр для очистки жидкости содержит корпус 1, крышку 2 с входным 4 и выходным 5 патрубками. Внутри корпуса 1 установлен цилиндрический фильтрующий элемент 3 с закрепленным на нем фильтрующим материалом. Между корпусом 1 и фильтрующим элементом 3 размещена спираль 6 с переменным шагом. Входной патрубок 4 установлен параллельно оси навивки спирали и выполнен в виде воронки постоянного сечения, основание которой примыкает к начальному витку спирали 6. Внутри фильтрующего элемента 3 размещен спиральный теплообменник 12, соединенный с системой термостатирования. Выходной парубок 5 снабжен карманом 13 с закрепленным на его крышке 14 перфорированным стаканом 15, в котором установлен дополнительный фильтр 16. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. Ё