Способ фильтрования и вибрационный фильтр для его осуществления

 

Изобретение может быть использовано в химическом, нефтеперерабатывающем, полимерном машиностроении и позволяет повысить пропускную способность фильтра и улучшить очистку фильтровальной перегородки. Среду пропускают через фильтроперегородку, которую вибрируют в двух направлениях фильтрации среды: перпендикулярном и параллельном, и фильтрование осуществляется одновременно при пульсации давления, причем направление вибрации периодически меняют в окружном направлении, а вращение осуществляется с переменной скоростью вращения. Вибрационный фильтр содержит корпус 1 с входным и выходным патрубками 2, 3, цилиндрический фильтроэлемент 4 с фильтроперегородкой 5. Фильтр снабжен пульсатором 6 расхода, приводной турбинкой 7 со ступицей 8, сильфоном 9. Основание 10 фильтроэлемента 4 выполнено наклонно к оси элемента и снабжено не менее чем одним ребром 14 радиального направления, закрепленным на фильтроэлементе 4 посредством эластичного кольца 15 с возможностью проворота. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО!.1ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,ЯЦ„„1567246 (51)5 В Ol Р 37/00, 29/72

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

i4 И, 14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4297542/31-26 (22) 17.08.87 (46) 30.05.90. Бюл. № 20 (7I) МГТУ им. Н. Э. Баумана (72) С. В. Белов, В. А. Девисилов, В. Н. Жданов и А. К. Петренчук (53) 66.067.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1502058, кл. В 01 D 29/28, 10.08.87. (54) СПОСОБ ФИЛЬТРО ВА НИЯ И ВИ БРАЦИОННЪ|| | ФИЛЬТР ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИЯ (57) Изобретение может быть иснользова но в химическом, нефтеперерабатыва ющем, полимерном машиностроении и позволяет повысить пропускную способность фильтра и улучшить очистку фильтровальной перегородки. Среду пропускают через фильтроперегородку, которую вибрируют в двух направлениях фильтрации среды: перпендикулярном и параллельном, и фильтрование осуществляется одновременно при пульсации давления, причем направление вибрации периодически меняют в окружном направлении, а вращение осуществляется с перемещенной скоростью вращения. Вибрационный фильтр содержит корпус 1 с входным и выходным патрубка ми 2,3, цилиндрический фильтроэлемент

4 с фильтроперегородкой 5. Фильтр снабжен пульсатором 6 расхода, приводной турбинкой 7 со ступицей 8, сильфоном 9. Основание 10 фильтроэлемента 4 выполнено наклонно к оси элемента и снабжено не менее чем одним ребром 14 радиального направления, закрепленным на фильтроэлементе 4 посредством эластичного кольца

15 с возможностью проворота. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил., I табл.

С:

Сл (:Ь 3

Ю

4ь

С5

1567246

30 35

5С

Изобретение относится к фильтрованию, а именно к способам фильтрования высоковязких структурированных сред, суспензий, а также к конструкциям вибрационных фильтров, и может найти применение в химической промышленности.

Цель изобретения — повышение производительности путем улучшения очистки фильтровальной перегородки.

Пример. Проводились разделения суспензии, приготовленной из раствора сополи мера акриловой кислоты и аллиловых эфиров пентаэритрита с добавлением

15 мас.о кварцевого песка со средним размером частиц 7 мкм при одинаковом входном давлении и площади фнльтровальной перегородки. Чис.по оборотов фильтрующей перегородки составляло 300 об/мин с периодическими ускорениями. При этом фильтровальной перегородке под действием пульсаций входной жидкости сообщалась вибрация, параллельная потоку жидкости, и вибрация, перпендикулярная направлению движения входной жидкости, которая изменялась в окружном направлении. Для получения сравнительных данных параллельно проводились опыты по известному способу.

Результаты опытов сведены в таблице, где f!,f,f3 — соответственно частоты продольной вибрации, пульсаций давления и поперсчно вибрации, Q„— начальная производител,ность фильтра при АР=0,4 !0 Па:

g„„начальная производительность фильтра-прототипа при ЛР=

=0,4 ° 10 Па;

Т вЂ” время работы фильтра до достижения ЛР= — 1,5 !О Па.

Как видно из таблицы, введение дополнительной поперечной вибрации повышае < производительность и ресурс работы фильтровальной перегородки.

На чертеже приведена конструкция вибрационного фильтра, реализующего предложенный способ фильтрования.

Вибрационный фильтр содержит корпус

1 с входным и выходным патрубками

2,3 и установленный в нем фильтровальный элемент 4 с фильтровальной перегородкой 5, имеющей поверхность тела вращения. Фильтр снабжен пульсатором расхода 6, приводной турбинкой 7 со ступицей

8 и сильфоном 9, посредством которого фильтровальный элемент 4 закреплен перед турбинкой 7 на ступице 8, при этом крышка 10 фильтровального элемента 4 расположена навстречу потоку среды, нь<полнена наклонной к оси элемента и установлена с возможностью поворота относительно фи.<ьтровальной перегородки 5, при этом последняя расположена с зазором 11 относительно поверхности корпуса 1, а указанный зазор 11 сообщен с входом 12 турбннки

7. Зазор 11 между фильтровальной перегородкой 5 н поверхностью корпуса 1 выполнен сужающимся в сторону входа 12 турбинки 7. Перегородка 5 выполнена конической с диаметром, увеличивающимся в сторону турбинки 7. Ступица 8 турбинки 7 установлена в корпусе на опорах 13 вращения. Наклонная крышка 10 фильтроэлемента 4 снабжена не менее, чем одним ребром 14 радиального направления и закреплена на филь.гроэлементе 4 посредством эластичного кольца 15 из антифрикционно го ма-.е риала, на пример фторопла ста.

Пульсатор 6 выполнен в виде диска 16 с выполненными в нем по окружности отверстиями 17 и закрепленного внутри ступицы 8 турбинкн 7, прн этом выходной патпубок 3 фнльтпа снабжен диском !

8 с .впалом 19, pd. полсж»HHb!M на диаметр» расположения отверстий 17 диска 16, причем перегородка 18 выполнена перекрывающей сечение патрубка 3 и установлена с зазором 20 оч носительно диска

16. Пульсатор 6 снабжен уплотнением торцового типа, выпоненныч в виде подпружиненного кольца 21 из антифрикционного материала, например фторопласта, установленного в канале 19 перегородки

18 и контактирующего с диском 16. Кольцо 2! подпружинено посредством пружины

22. На выходе турбннкн 7 стоит регулирующий вентиль 23, ппср»дством которого регулируется расход перепускаемой жидкости, частота вращения фильтрова.чьного элемента 4 и частота пульсаций давления.

На задней стороне турбн..ки 7 выполнены лопатки 24 гидродинамического уплотнения. Корпус снабжен уплотчениями 25. 26.

Фильтр работаеT следующим образом.

Фильтрующая среда под давлением пос.<упает в корпус. 1. Ча»ть среды перепускается через зазор 1 1 на вход 2 турбинки

7 Турбинка 7 можеп быть ьыполнена ос»ног» нли не<строб»жного тиг<а. Жидкость из <урбинки 7 сбрасывается по магистрали < регулируюц;им вентилем 23 на слив или сноьа на вход в фильтр. 3а счет перепуска ча.чн жидкссти чер<-.з зззор 11 с повышенными»коростями осуществляется гидродинамический смыв осадка с поверхности фильтровальной перегородки 5. Турбинка 7 приводится во вращение, а вместе с ней начинает враьцаться фильтровальный элемент 4 и диск 16 пульсатора 6. При вращении фильтровального элемента 4 за счет действия центробежных сил частицы осадка сбрасываются с поверхности фильтровальной перег«розки, слой осадка стчновится более пористым, что улучшает его смыв расходом жидкости. пгрепускаемой через зазор 11 на турбинку 7. Кроме

;ого, при вращении диска 16 относительно неподвижного диска 18 происходит периодическое <ообщение и разобщение отверстий !

7 с каналом 19,, п.чотненныч относи1567246

50 тельно диска 16. В результате периодически изменяется гидравлическое сопротивление фильтра, что приводит к пульсациям перепада давления. Пульсации давления вызывают периодически меняющуюся силу, действующую на крышку 10, что приводит к периодически м сжатиям упругого сильфона 9. Так как крышка 10 выполнена наклонной, сила, действующая на нее, направлена под углом к оси фильтроэлемента 4. Эта сила разлагается на две составляющие — параллельную и перпендикулярную поверхности фильтровальной перегородки 5. Это вызывает вибрацию фильтроэлемента 4 в двух плоскостях — параллельной и перпендикулярной направлению фильтрации, что повышает производительность фильтра и его очистку. За счет перно,;ическогО перекры <и: канала 19 диском

16 периодически изменястся расход перепускаемой через турбиику 7 среды, при перекрытии канала 19 перепускаемый расход увеличивается, а при сообщении отверстия 17 с каналом 19 — уме ньшается.

Это вызывает неравномерность вращения турбинки 7. Периодические ускорения и замедления вра.цательного движения фильтроэлемента 4 улучшают за счет действия инерционных сил расслоение осадка загрязнений на фильтровальной перегородке 5, что r овышает эффективность его гидродинамического с."мыва. Кро."е тО,О, за счет выполнения крышки 10 с возможностью поворота относительно фильтровальной перегородки 5 Она постоянно поворачивается в фильтроэлемент<, этому способс1вует ребро 14, которое Осуществля;т гидродинамическое торможение вращения крышки 1О относи . ел ьно вращающейся ф ил ьтро вал ь и ой перегородки В результате направление составляющей си.1ы, действуюгцей на крышку 10 и иерпендик. лярной оси фильтровального элемента 4, меняется. т.е. направление поперечной вибрации меняегси Относительно фильтровальной пс ре городки 5, что $ .™учи< ает Вибра ц<<онну)<з Очисгкъ фильтровальной пер<городки. Совместное сочетание перечисленных выше факторов существенно повышаеT пропускную способность фильтра и t ãî ресурс за счет улучшения очистки фильтровальиой перегородки 5 0Т загрязнений в процессе работы фильтра.

Изобретение способствует повышению начальной производительности фильтра в среднем на 10О„ и увеличению ресурса работы до достижения през лино 1опустимого перепитla LaB. ения в сг«ди<м на 30-- 10 "о, что может Обе- печить весьма значительный эко10

Со

6

1 номический эффект при массовом использовании фильтра.

Предлагаемая конструкция фильтра отличается компактностью, небольшими габаритами и высокой герметичностью, что существенно повышает надежность и безаварийность при фильтровании токсичных и пожаро- и взрывоопасных компонентов.

Формула изобретения !. Способ фильтрования путем пропуска ния пульсирующего потока среды через вибрирующую в направлении движения среды и вращающуюся фильтрующую перегородку, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности путем улучшения очистки фильтровальной перегородки, последнюю дополнительно вибрируют в направлении, перпендикулярном направлению движения среды, при этом направление вибрации в этой плоскости меняют в окружном направлении, а вращение фильтровальной перегородки осуществляют с пери одическими ускорениями.

2. Вибрационный фильтр содержащий корпус с входным и выходным патрубками, фильтровальный элемент с фильтровальной перегородкой и крышкой, установленный с возможностью вращения и соединения посредствои сильфона со ступицей турбины, установленной на выходном патрубке, и пульсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности фильтра, крышка фильтровального элемента установлена под углом к оси фильтровального элемента и с возможностью вращения вокруг нее.

3. Фильтр по и. 2, о тли чающий ся тем, что крышка снабжена радиальным ребром закреплена на фильтровальном элементе посредством эластичного кольца.

4. Фильтр но п. 2, отличающийся тем, <то пульсатор выполнен в виде установленных горизонтально с зазором относительно друг друга дисков, верхний из которых установлен внутри ступицы и выполнен с отверстиями, расположенными по окружности, а нижний установлен внутри выходного патрубка и выполнен с каналом, соосным с отверстиями верхнего диска.

5. Фильтр по п. 4, отличающийся тем, что пульсатор снабжен торцовым уплотнением. выполненным в виде подпружиненного кольца из антифрикционного материала, установленного в канале нижнего диска и контактирующего с верхним диском.

1567246

Опыт

100

Составитель А. Евдокимов

Редактор В. Ковтун Техред И. Верес Корректор Т. Палий

Заказ 1283 Тираж 570 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент>, г. Ужгород, ул. Гагарина, 1О1

Прототип 100

Предлагаемый 100

100

150

100 +20

50 +15

100 +17

29