Фильтрующий элемент, способ изготовления фильтрующего элемента и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B01D27/06 

Изобретение относится к производству фильтрующих элементов, в частности, пат- рэнных, используемых для мембранной о чистки жидкостей, к технологии их изготовления и устройствам для проведения этого технологического процесса, а более конкретно, процесса герметизации торцовых частей изготавливаемого элемента.

Цель изобретения - повышение качества герметизации фильтрующего элемента и сокращение времени на его изготовление.

На фиг. 1 изображен фильтрующий эпе- мент, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - фильтрующий элемент, установленный в фильтродержателе: на фиг. 4 - устройство для изготовления фильтрующего элемента в разрезе (рабочее положение: элемент зажат направляющими пальцами матриц, гильзы образуют герметичную полость вокруг элемента); на фиг. 5 - устройство в разрезе после формования торцовых крышек (фильтрующий элемент изготовлен).

LW

о

со

Фильтрующий элемент для очистки технологических сред включает центральную пористую трубку 1. На центральной трубке 1 расположена мембранная гофрированная штора 2, состоящая из полимерной мембраны 3 и опорой сетки 4, начало и кояец которых соединены посредством сварных швов. Все эти детали размещены в перфорированном корпусе 5 и имеют одинаковую длину. Торцы собранной заготовки расположены в объеме полимера торцовых крышек 6 и 7 и представляют собой одно целое. На концах центральной пористой трубки 1 и перфорированного корпуса 5 выполнены наружные кольцевые канавки соответственно 8 и 9, внутренняя поверхность 10 конусов трубки и наружная поверхность 11 корпуса выполнены конусными. Поверхность 10 на центральной трубке 1 предназначена для установки фильтрэлемента в фильтродер- жателе и для установки заглушки. В наружных канавках 8 и 9 выполнено несколько радиальных отверстий 1.2, в каждое из которых в процессе формования торцовых крышек 6 и 7 заходит раствор полимера, который впоследствии, застывая, образует радиальные штыри, препятствующие проворачиванию торцовых крышек. Продольному смещению торцовых крышек по длине, фильтрэлемента препятствуют наружные кольцевые канавки 8 и 9. Таким образом, конструкция позволяет получить фильтрующий элемент высокого качества за счет наружной герметизации его деталей между собой, а также в сборе с фильтродержате- лем. Торцовые крышки б и 7 снабжены кольцевым буртиком. 13 для приварки уплотняющих адаптеров, заглушек или сварки элементов друг с другом. Конусная поверхность 10 позволяет избежать применения резиновых уплотнительных колец, выполнения канавок под эти кольца; а также наличия присоединительной резьбы, т. е. значительно упрощает узел присоединения элемента к фильтродержателю. На концах центральной пористой трубки 1 выполнены компенсационные канавки 14, причем при значительной длине трубки канавок может быть выполнено несколько.

Фильтрующий элемент работает следующим образом.

В торцовые отверстия фильтрующего элемента вставляют конусы соединительных деталей фильтродержателя 15, который соединен с системой очистки (фиг, 3), причем один конец элемента должен быть заглушен. Затем очищаемую технологическую среду (жидкость, газ) подают на наружную поверхность фильтрующего элемента. Очистка происходит при прохождении технологической среды через мембрану 3. Полученный фильтрат по центральной пористой трубке 1 через фильтродержатель поступает к потребителю. В случае необходимости можно к буртику 13 основного фильтрующего элемента присоединить любые дополнительные элементы фильтровальной системы.

Устройство для изготовления заявляемого фильтрующего элемента (фиг. 4) включает две горизонтально расположенные и обращенные друг к другу матрицы 16 и 17, размещенные в соосных гильзах 18 и 19. Торец каждой матрицы, обращенный друг к

другу, имеет полости 20 и 21 (фиг. 5), выполненные в форме торцовой крышки фильтрующего элемента. В матрицах 16 и 17 предусмотрены также направляющие пальцы 22 и 23 с наружной конической поверх

ностью, эквидистантной внутренней

поверхности 10 центральной пористой трубки 1 (фиг. 1). Матрицы 16 и 17 имеют радиальные каналы 24 и 25 для подачи раствора полимера и осевые каналы 26 и 27 для под5 вода инертного газа. Причем все эти каналы сообщены с полостями 20 и 21 соответственно. В гильзах 18 и 19 также предусмотрено по одному коническому отверстию 28 и 29 для контактирования с литьевой маши0 ной и отверстия 30 и 31 для подачи сжатого инертного газа. Гильзы 18 и 19 установлены с возможностью перемещения в передней и задней бабках 32 и 33, закрепленных на общем основании 34, на котором установле5 ны приводные двигатели 35 для осуществления возвратно-поступательного движения матрицы и гильзы. Для создания герметичности матрицы 16 и 17 уплотнены в гильзах при помощи уплотнительных манжет 36

0 стандартного типа.

Устройство работает следующим образом.

Заготовку фильтрующего элемента размещают по оси между матрицами 16 и 17.

5 Матрицы синхронно перемещаются навстречу друг другу при помощи автономного привода и своими направляющими пальцами 22 и 23 входят во внутренний конус 10 центральной трубки 1, а наружный конус 11

0 перфорированного корпуса 5 охватывается конусом полости матриц. При этом полости центральной пористой трубки 1 и перфорированного корпуса 5 герметично замыкаются при помощи взаимодействия

5 запирающих средств (конус направляющих пальцев 22 и 23 - внутренний конус 10; конус полости матрицы - наружный конус 11). Одновременно центрируются по оси все детали заготовки фильтрующего элемента и выравниваются их торцы за упругой

деформации стенки компенсационной ка- нзвки 14, которая в случае отклонения размеров деталей выбирает зазоры, После уплотненные относительно поверхно- с и матриц гильзы 18 и 19 синхронно пере- мещаются вдоль оси до смыкания друг с дэугом. При этом отверстия 24 и 25 на матрицах совмещаются с коническими отверстиями 28 и 29 на гильзах. Таким образом, заготовка фильтрующего элемента заключе- на в полость, образованную гильзами, и сдентрирована по оси. Далее производят процесс формирования торцовых крышек Э1емента.,Создают противодавление в по- лэсти гильз путем подали инертного газа ч эрез отверстия 30 и 31 в гильзах и/эеевые кжалы 26 и 27 в матрицах. При этом давле- нле газа должно быть равным или меньшим давления впрыска расплава формуемого полимера. Далее одновременно в выемки

23и 21 обеих матриц производят впуск рас- шора-полимера через радиальные каналы

24и 25 и конические отверстия 28 и 29 на п 1льзах, в которые вставляется мундштук 36

л -ггьевого устройства, После подачи распла- ва полимера плавно повышают давление инертного газа в полости до величины, превышающей давление впуска раствора. Е следствие этого происходит одновремен- нэё формование торцовых крышек в за- кэытые матрицы эластичным пуансоном, роль которого выполняет сжатый газ. Далее происходит полимеризация расплава полимера также под давлением, чем обеспечивается хорошая формуемость крышек и надежная герметизация мест соединения деталей фильтрэлемента. После полимеризации торцовых крышек сбрасывают давление газа, отводят в исходное положение обе г чльзы и матрицы, готовый фильтрующий эпемент удаляется из зоны формования и цикл повторяют. Причем при повторяющихся циклах формования торцовых кэышек в момент подачи газа поддавдени- е и неизбежно удаляются из отверстий 24 и

25матриц 16 и 17 оставшиеся от предыдущей формовки литники. Готовый фильтрующий элемент отправляют на промывку и с/шку.

Способ реализуется следующим обра- ззм.

Фильтрующие элементы диаметром 72 NM и длиной 250 мм выполнялись из следующих материалов: центральная пористая т зубка 1 из полиэтилена, перфорированный корпус 5 из полиэтилена, опорная сетка 4 и, N ембрана из капрона. В качестве материала с{ ормуемых торцовых крышек 6 и 7 использовался расплав полиэтилена, температура которого 200 - 220°С. Формование проодилось при следующих режимах (параетры давлений подбирались эксперименальным путем). П р и м е р 1. Давление инертного газа перед формованием, МПа0,3 -0,35 Давление впрыска расплава полимера, МПа 0,35-0,4 Давление инертного газа в процессе формования. МПа 0,35 - 0,45 Время изготовления элемента, с 50 Время изготовления одного фильтрущего элемента в прототипе составляет 5 мин/установлено экспериментально. П р и м е р 2. Давление инертного .газа перед формованием, МПа 0,15-0,2 Давление впрыска расплава полимера, МПа 0,2 - 0,25 Давление газа в процессе формования, МПа 0,2-0,3 Время изготовления фильтровального элемента, с 30 Примерз. Давление инертного газа перед формованием, МПа 0,25-0,3 Давление впрыска расплава полимера, МПа 0,3 - 0,35 Давление газа в процессе формования, МПа 0,3 - 0,4 .Время изготовления фильтровального элемента, с 45 Полученные фильтрующие элементы в оличестве 15шт. подвергались испытанию, ри этом брака не обнаружено.

В другом случае торцовые крышки фильрующих элементов изготавливались .из асплава полистирола, температура которо160 - 170°С. Формование проводилось ри следующих режимах. Пример. Давление инертного газа перед формованием, МПа0,35 - 0,45 Давление впрыска расплава полистирола, МПа 0,4 - 0,5 Давление газа в процессе формования, МПа 0,4-0,6 Время изготовления фильтрэлемента, с 45 При м е р 2, . Давление инертного газа перед формованием, МПа-0,25-0,3

Давление впрыска расплава полистирола, МПа 0,3 - 0,35

Давление газа в процессе формования, МПа 0,3-0,4

Время изготовления

фильтрэлемента, с50

П р и м е р 3.

Давление инертного

газа перед формованием, .МПа0,35-0,5

Давление впрыска

расплава, МПа0,4 - 0,5

Давление газа в процес- .

се формования, МПа 0,45 - 0,6

Время изготовления

элемента, с30

Эта партия (15 шт.) фильтрующих элементов также была подвергнута испытанию, все элементы соответствовали стандартам, Так, срок службы в водной среде составил 400 - 450 ч, а интервал рабочих давлений 0,3- 0,4 МПа (кгс/см2). Существующие же патронные фильтры имеют срок службы до 300 ч.

Заявляемый способ не ограничивается указанными примерами. Формование торцовых крышек возможно проводить также, используя как расплавы, так и растворы других полимеров, например, полиэтилена, полипропилена, полиамида и т. п,

Таким образом, значительно сокращено время (с 25 до 1 мин и менее) на изготовление фильтровального элемента (формование торцовых крышек, в объеме полимера которых расположены концы заготовки элемента), при более надежной герметичности соединения его деталей.

Техническое решение имеет следующие преимущества: повышается качество элемента; увеличивается срок службы фильтровального элемента; значительно сокращается время изготовления фильтрэлемента; механизация технологического процесса получения фильтрэлемента; достигается высокая производительность процесса получения; снижается трудоемкость изготовления элемента; повышается надежность герметизации.

Формула изобретения

1. Фильтрующий элемент, содержащий центральную пористую трубку с размещенной на ней мембранной гофрированной фильтрующей шторой, заключенной в перфорированный корпус, каждый торец которого размещен в объеме полимера торцевой крышки, отличающийся тем, что, с

целью повышения надежности герметизации фильтрующего элемента, на концах центральной пористой трубки и перфорированного корпуса выполнены наружные

кольцевые канавки, при этом внутренняя поверхность концов центральной пористой трубки и наружная поверхность концов перфорированного корпуса выполнены конусными.

2. Элемент по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я

тем, что торцевые крышки выполнены с кольцевым буртом.

3.Элемент по п. 1, отличающийся тем, что в кольцевых канавках трубки и корпуса выполнены радиальные отверстия.

4.Способ изготовления фильтрующего элемента, включающий размещение фильтрующей шторы на центральной пористой трубке с размещением их в перфорированном корпусе и герметизацию торцов последних путем заливки их при формировании торцевых крышек, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью повышения надежности герметизации и сокращения времени

изготовления, на центральной пористой трубке выполняют по крайней мере одну компенсационную канавку, а формирование крышек осуществляют одновременно в герметичных полостях, предварительно

центрируют детали фильтрующего элемента посредством конусов на трубке и корпусе, при этом создают противодавление путем подачи в фильтрующий элемент уплотняющей среды, в качестве которой используют

газ.

5.Устройство для изготовления фильт- роэлемента, включающее матрицы с выемками, выполненными по форме торцевой крыш.ки, и с направляющими пальцами, отличающее с я тем, что, с целью повышения надежности герметизации и повышения производительности, устройство снабжено соосно размещенными и обращенными друг к другу гильзами, в которых установлены с возможностью перемещения матрицы, при этом гильзы и матрицы имеют отверстия для ввода уплотняющей среды, матрицы выполнены с отверстиями для ввода в их полость жидкого материала для формирования торцевых крышек, а поверхности направляющих пальцев и край наружной поверхности матриц выполнены конусными.

6.Устройство по п. 5, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что отверстия в гильзах для ввода

уплотняющей среды выполнены коническими.

Изобретение относится к производству патронных .фильтров с гофрированными мембранными фильтрующими элементами. Фильтрующий элемент состоит из центральной пористой трубки, гофрированной UL торы, расположенной в перфорированном корпусе, каждый торец которого размещен в обойме полимера торцовых крышек. На концах центральной пористой трубки и перфорированного корпуса предусмотрены наружные кольцевые канавки. Фильтрующий элемент изготавливается по способу, включающему размещение гофропакета вокруг центральной пористой трубки в перфорированном корпусе, герметизацию элемента путем заливки его краев при формировании торцовых крышек. Для формирования предварительно на центральной порисгой трубке выполняют одну или более компенсационную канавку, а формование обеих торцовых крышек осуществляют одновременно в герметичных полостях, создавая противодавление газом. Способ осущестс- ляется при помощи устройства, которое включает матрицы с направляющими пальцами, перемещающимися навстречу друг к другу в соосных гильзах. Матрицы имеют отверстия для ввода жидкого материала торцовых крышек. Направляющие пальцы и край наружной стенки полости матриц выполнены в виде конуса. Кроме того, для ввода уплотняющей среды матрицы снабжены осевыми каналами, а гильзы - коническимм отверстиями. 3 с. и 3 з,п. ф-лы, 5 ил. сл с о тсвюяй

Щиг.1

to oo

O5 h-

oo

&го ts

I I

16 36

Фиа5