Пористый фильтрующий элемент конической формы, узлы фильтра

Номер патента: 8468

Опубликовано: 14.01.2000

Автор: Майкл Р. СПИАРМЭН

Есть еще 2 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Изобретение относится к пористому фильтрующему элементу конической формы 25 и узлам фильтра, содержащим конические фильтрующие элементы.
Для обеспечения более низкой окружной скорости потока текучей среды и под­держания ее постоянной во всех точках вдоль длины элемента 25 фильтрующий эле­мент 25 имеет наружную опорную конструкцию, прочность которой достаточна для того, чтобы она могла служить радиальной опорой элемента 25 и внутренний диа­метр которой равен или незначительно меньше наружного диаметра элемента 25, причем наружная опорная конструкция вместе с пористым фильтрующим элементом обернута, по крайней мере, одним слоем листового материала.

Текст

Смотреть все

(51)6 01 29/33 НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) ПОРИСТЫЙ ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ КОНИЧЕСКОЙ ФОРМЫ,УЗЛЫ ФИЛЬТРА(57) Изобретение относится к пористому фильтрующему элементу конической формы 25 и узлам фильтра, содержащим конические фильтрующие элементы. Для обеспечения более низкой окружной скорости потока текучей среды и поддержания ее постоянной во всех точках вдоль длины элемента 25 фильтрующий элемент 25 имеет наружную опорную конструкцию, прочность которой достаточна для того, чтобы она могла служить радиальной опорой элемента 25 и внутренний диаметр которой равен или незначительно меньше наружного диаметра элемента 25, причем наружная опорная конструкция вместе с пористым фильтрующим элементом обернута, по крайней мере, одним слоем листового материала. 8468 Настоящее изобретение относится к области коагуляции, в частности, к улучшенному фильтрующему элементу, который можно применять практически в любом коагулирующем фильтре. Более конкретно, настоящее изобретение касается коагулирующего пористого фильтрующего элемента конической формы и узла фильтра, используемых для отделения капель жидкости от газов или других жидкостей. Необходимость в отделении капель жидкости от газов или других жидкостей существует давно. Как правило, жидкости, обнаруживаемые в потоках воздуха и газов, представляют из себя смазочные масла, воду, соленую воду, кислоты, щелочи, углеводороды, отработанные жидкости, гликоли и амины. Обычно жидкость присутствует в виде мельчайших капель или аэрозолей. Распределение размера аэрозолей, в основном,зависит от поверхностного натяжения загрязняющих примесей в жидкости и способа их образования. При снижении поверхностного натяжения, соответственно, уменьшается размер аэрозоля. Это происходит потому, что когезионные силы межмолекулярного взаимодействия (силы, которые притягивают поверхностные молекулы аэрозоля внутри для уменьшения площади поверхности по отношению к объему) являются наиболее слабыми. Установлено, что свыше 50 всех масляных аэрозолей по массе имеют диаметр меньше, чем 1 мкм. Благодаря одинаковому поверхностному натяжению то же можно сказать о гликолях, аминах и углеводородах. Обычное оборудование для фильтрования и/или отделения, например, осадительные или отстойные камеры, сепараторы с проволочной сеткой (основанные на удалении или столкновении частиц), центробежные или лопастные (механические) сепараторы и фильтры со стеклянной или целлюлозной фильтрующей средой для грубой очистки являются эффективными только при размере частиц 1 мкм, и они не удаляют, по существу, широко распространенные аэрозоли и частицы размером меньше 1 мкм. Для удаления этих загрязняющих примесей, создающих проблему, необходимо применять высокоэффективные коалесцентные фильтры. Все известные коалесцентные фильтры и коалесцентные элементы такого типа, к которому относится настоящее изобретение, имеют трубчатую или цилиндрическую конфигурацию и их применяют для фильтрования входящего или выходящего потока. Хотя преимущественно при использовании фильтра отделение осуществляют из вытекающего потока,однако определенное преимущество достигается также при разделении входящего потока для отделения капель жидкости и аэрозолей от газов или для коагуляции несмешивающихся жидких фаз. При этом обычно используют коагулирующие элементы, прикрепленные внутри сосуда под давлением или расположенные в нем для образования устройства с коагулирующим фильтром. Сплошная фаза газа или жидкости содержит диспергированные 2 капли жидкого аэрозоля, и эту фазу иногда называют прерывистой фазой. Смесь входит в устройство через впускное соединение и затем проходит внутрь коагулирующего элемента. Когда текучая среда проходит через фильтрующую среду коагулирующего элемента, капли жидкости контактируют с волокнами фильтрующей среды и их удаляют из потока текучей среды. Внутри этой среды капли сливаются с другими каплями и увеличиваются в размере, появляясь на поверхности элемента, располагаются вниз по течению, в виде больших капель, которые можно отделять самотеком из текучей среды сплошной фазы. Если плотность капель превышает плотность текучей среды, например, масляные капли в воздухе,то эти капли будут оседать под действием силы тяжести на дно узла фильтра в противотоке с потоком воздуха вверх. Если же плотность капель меньше плотности текучей среды, например, капли масла в воде, то капли будут подниматься наверх узла в противотоке с потоком воды вниз. Размер, плотность капель, вязкость и плотность текучей среды будут определять, как скоро капля будет оседать или подниматься в узле фильтра. Во время конструирования коагулирующего фильтра целесообразно максимизировать скорость потока жидкости через устройство, однако без снижения эффективности отделения, для уменьшения размера корпуса фильтра для данной скорости тока и, следовательно, уменьшения производственных затрат. Однако известные цилиндрические коагулирующие элементы создают значительные ограничительные факторы при конструировании корпусов фильтров. Цилиндрическая конфигурация коагулирующих элементов образует постоянное кольцевое пространство между элементами и стенкой корпуса. Таким образом, даже при равномерном распределении потока через поверхность коагулирующего элемента окружная скорость будет увеличиваться линейно от нижней до верхней части элемента. При цилиндрической конструкции элемента окружная скорость будет различной во всех точках вдоль осевой длины элемента. Например, при отделении капель масла от газа газ будет проходить вверх после того, как он оставит элемент, а капли жидкости будут оседать вниз. В нижней части элемента поток будет отсутствовать, таким образом,окружная скорость будет равна нулю. Наверху элемента все газы будут проходить вверх. Окружная скорость будет составлять 100 потока, разделенного на открытую площадь поперечного сечения (участок между элементом и стенкой емкости). Аналогично, в точке в середине элемента окружная скорость будет составлять 50 от общего потока, разделенного на открытую площадь поперечного сечения. Необходимо предпринимать меры с целью исключения превышения окружной скорости, поскольку это может вызвать повторное улавливание капель. Перепад давления, который создается в результате прохождения газа в открытый конец элемента, 8468 является функцией внутреннего диаметра элемента. Внутренний диаметр цилиндрических элементов ограничен диаметром корпуса, толщиной стенки элемента и размером кольцевого пространства. Для того, чтобы частицы жидкости повторно не улавливались, необходимо поддерживать достаточно низкую окружную скорость. Чем меньше внутренний диаметр, тем выше будет перепад давления для данной скорости потока. Для уменьшения окружной скорости с целью исключения повторного улавливания капель жидкости был разработан коагулирующий фильтр, по существу, конической формы, в котором открытая площадь между стенкой корпуса и фильтрующим элементом увеличивается в направлении потока. Единственным известным патентом, который раскрывает конический коагулирующий элемент,является патент США 2823760, выданный , озаглавленный(Отделитель для воды). После тщательного изучения патентбыло выявлено только внешнее сходство. Патентимеет дело с поддержанием постоянного давления. В нем раскрыт не коагулирующий фильтр для очистки входящего потока, а в действительности центробежный коагулятор, основанный на использовании центробежной силы, а также на установившейся скорости потока для отделения слившихся капель от текучей среды основной фазы. Таким образом, он предназначается для другой цели и не решает проблем в области коагулирующего фильтра. Известен пористый фильтрующий элемент конической формы, изготовленный из произвольно ориентированных волокон, через который поток протекает изнутри наружу и имеющий верхнюю и нижнюю кольцевые уплотняющие поверхности (заявка ФРГ 2904830, 01 45/04, 1980). Известен также узел фильтра, содержащий корпус с впускным и выпускным устройством, конические фильтрующие элементы с верхними торцевыми колпачками, трубную решетку с несколькими отверстиями, которая расположена между впускным и выпускным устройствами, нижний отстойник, расположенный ниже впускного устройства (патент ПНР 115440, 01 29/32, 1982). Однако указанные элемент и узел фильтра используются в процессах проволочной ударной сепарации и, таким образом, не могут быть применены и не решают проблем в области коагуляции. Задачей настоящего изобретения является создание пористого фильтрующего элемента конической формы коагулирующего фильтра и узла фильтра,обеспечивающих более низкую окружную скорость,чем цилиндрические элементы с подобными характеристиками потока в резервуаре одного размера. Задачей настоящего изобретения является создание элемента и узла коалесцентного фильтра, в котором окружная скорость остается, по существу, постоянной во всех точках вдоль осевой длины элемента. Задачей настоящего изобретения является также создание коагулирующего элемента и узла коагулирующего фильтра, в котором окружную скорость можно снизить при движении потока от нижней части к верхней части элемента фильтра. Кроме того, задача изобретения заключается в создании элемента и узла коагулирующего фильтра,обеспечивающих меньший общий перепад давления в узле коалесцентного фильтра. Поставленные задачи достигаются пористым фильтрующим элементом конической формы, изготовленным из произвольно ориентированных волокон, через который поток протекает изнутри наружу,и имеющим верхнюю и нижнюю кольцевые уплотняющие поверхности, который, согласно изобретению, имеет наружную опорную конструкцию, прочность которой достаточна для того, чтобы она могла служить радиальной опорой пористого фильтрующего элемента, и внутренний диаметр которой равен или незначительно меньше наружного диаметра пористого фильтрующего элемента, который полностью опирается на эту конструкцию, кроме того,наружная опорная конструкция вместе с пористым фильтрующим элементом обернута, по крайней мере, одним слоем листового материала. Предпочтительно волокна представляют собой стеклянные волокна и вокруг пористого фильтрующего элемента намотан, по крайней мере, один слой тонкого листового материала, который плотно прилегает к нему. Предпочтительно элемент изготовлен из фильтрующего материала, который в исходном состоянии имеет форму плоского листа и фильтрующий материал складывают во время изготовления. Волокна могут представлять собой волокна из боросиликатного стекла. Предпочтительно также элемент имеет внутреннюю опорную конструкцию конической формы и внутренний слой листового материала, намотанного на внутреннюю опорную конструкцию. Поставленные задачи решаются также узлом фильтра, содержащим фильтр, установленный в корпусе с входным устройством, герметично сообщающимся с внутренней полостью фильтра, и выпускным устройством, сообщающимся с атмосферой, в котором, согласно изобретению, фильтр выполнен вышеописанным образом, а именно имеет внутреннюю опорную конструкцию конической формы и внутренний слой листового материала, намотанного на внутреннюю опорную конструкцию. Кроме того, указанные задачи достигаются узлом фильтра, содержащим корпус фильтра с впускным и выпускным устройством, несколько конических фильтрующих элементов, установленных в корпусе и имеющих верхние торцевые колпачки, нижний отстойник, расположенный ниже впускного устройства, и трубную решетку с несколькими отверстиями, которая расположена между впускным и выпускным устройствами, который, согласно изобретению, снабжен несколькими стояками, герметично 3 8468 соединенными с отверстиями трубной решетки и имеющими на своих верхних концах выполненные с ними заодно уплотняющие поверхности, на которых установлены конические фильтрующие элементы,уплотнение которых осуществлено уплотняющими поверхностями стояков и верхними торцевыми колпачками, верхним отстойником, расположенным над трубной решеткой, и верхним дренажом, сообщающимся с верхним отстойником. Предпочтительно узел фильтра снабжен нижним отстойником, расположенным под впускным устройством и нижним дренажом, сообщающимся с нижним отстойником. Пористый фильтрующий элемент конической формы (конический элемент) коагулирующего фильтра возможно использовать фактически в любом коагулирующем фильтре в зависимости от применения для отделения капель жидкости от газов или других жидкостей. Коническая конфигурация позволяет применять более низкие скорости текучей среды первичного потока в зоне, расположенной между наружной поверхностью коагулирующих элементов и внутренней стенкой узла фильтра, таким образом исключается повторный унос слившихся капель жидкости назад, в поток воздуха. В конкретном исполнении настоящего изобретения конический элемент расположен в корпусе обычного фильтра типа Т, причем его малый конец сообщается с входом в корпус фильтра для отделения масла от воздуха. Такой же конический элемент фильтра можно применять в корпусе фильтра с множеством элементов, в котором поток входит через днище или широкую часть элемента. В обоих вариантах исполнения поток проходит от входа до выхода, и окружная скорость между элементами фильтра и стенкой корпуса фильтра будет, по существу, постоянной. В зависимости от конкретного применения можно использовать другие конфигурации, поскольку самый малый конец конического фильтра направлен в сторону направления потока первичной фазы. Среда, применяемая в элементе фильтра, может быть образована под вакуумом, при этом она может быть в виде слоев или рулона, причем конический коагулирующий элемент в соответствии с настоящим изобретения можно применять для отделения жидкостей от газа или жидкости от другой жидкости. Как отмечалось выше, при конструировании коагулирующего фильтра целесообразно максимизировать скорость потоков в устройстве с целью уменьшения размеров корпуса, необходимого для данной скорости потока, и стоимости изготовления устройства, не уменьшая при этом эффективность сепарации. Для достижения этого важны три фактора 1. Поверхностная скорость через фильтрующую среду 2. Окружная скорость текучей среды сплошной фазы 3. Перепад давления в коагулирующем фильтре. Эффект влияния поверхностной скорости на работу фильтра будет регулироваться благодаря тому факту, что когда поверхностная скорость увеличивается, эффективность фильтра снижается. Кроме того, высокая поверхностная скорость будет также вызывать высокие перепады давления в фильтрующей среде и элементе. Когда диспергированные капли захватываются волокнами фильтрующей среды, скорость, с которой они перемещаются в сторону поверхности, направленной по потоку, является функцией силы лобового сопротивления сплошной фазы, проходящей через среду на каплях. Когда сила лобового сопротивления, создаваемая на капле, превышает силу сцепления капли с волокном, капля будет уноситься текучей средой. Сила лобового сопротивления является функцией поверхностного натяжения на поверхности раздела между каплей и волокном. Другим фактором в конструировании коагулирующих фильтров является образование по возможности больших капель, чтобы они могли оседать(или подниматься) и не уноситься повторно потоком текучей среды. Когда поверхностная скорость жидкости сплошной фазы увеличивается, сила лобового сопротивления также увеличивается. Повышенная сила лобового сопротивления способна сдвигать небольшие капли из волокон. После прохождения текучей среды через коагулирующий элемент фильтра она течет между наружной поверхностью элемента и внутренней стенкой сосуда. Скорость, с которой текучая среда течет внутри кольцевого пространства между элементом и стенкой корпуса, называют окружной скоростью. Если окружная скорость текучей среды превышает скорость осаждения капель, капля не будет оседать и будет оставаться уловленной в текучей среде. Кроме того, целесообразно уменьшить перепад давления в узле фильтра. Перепад давления или потери в давлении, в основном, вызывается ограничением потока через фильтрующую среду и ограничением потока через открытый конец элемента при прохождении текучей среды внутрь элемента. Перепад давления в узле фильтра представляет собой сумму перепадов давления в корпусе и коагулирующем элементе. Перепад давления в элементе зависит от проницаемости текучей среды и площади поверхности. Перепад давления в корпусе, в основном, вызывается ограничением соединений на входе и выходе и отверстием или ограничением внутри элемента. При создании конического коагулирующего элемента фильтра конструктору фильтра необходимо будет учитывать эти факторы. Окружную скорость можно выразить как/, где- окружная скорость,- скорость потока, А - кольцеобразное пространство между элементами фильтра. Следует принять во внимание, что эта формула является приблизительной. В результате разработки элемента фильтра, в котором скорость будет постоянной вдоль линейной длины фильтра,получат фильтр, имеющий слегка параболическую 8468 форму. Хотя такой вариант конструкции находится в объеме изобретения, однако, он не является предпочтительным. После того, как конструктор определит все упомянутые параметры, можно изготовить конические коагулирующие элементы фильтра в соответствии с настоящим изобретением подобным образом, как известные коагулирующие фильтры. Такие коагулирующие фильтры могут иметь один или несколько опорных сердечников, поддерживающие слои, торцевые колпачки и эластомерные уплотнения. Среду можно изготовить в бесшовной трубе путем приложения вакуума к внутренней стороне пористой оправки и погружения оправки в суспензию волокон различного состава, как описано в патентах США 4836931 и 4052316 . Также можно изготовить конический фильтр из среды в плоской листовой форме и прокатать ее несколько раз вокруг центрального сердечника подобно устройствам, показанным в патентах США 3802160 , 4157968 или 3708965. Среду можно изготовить в плоской листовой форме и прокатать несколько раз вокруг цилиндрической оправки, пропитанной смолистым связующим для жесткости, с удалением после этого оправки, как показано в патентах США 4006054, 4102785 и 4376675 . Фильтрующую среду можно также разместить в виде гофр. Гофрирование хорошо известно в технике. Изобретение поясняется чертежами, где фиг. 1 - схематический вид известного коагулирующего элемента, установленного в цилиндрическом корпусе фильтра фиг. 2 - схематический вид конического коагулирующего фильтра в соответствии с настоящим изобретением, установленного в цилиндрическом корпусе фильтра фиг. 3 - вид в вертикальной проекции, частично в разрезе, узла фильтра Т- типа, показывающий конический коагулирующий фильтр в соответствии с настоящим изобретением между торцевыми колпачками в цилиндрическом корпусе. фиг. 4 - вид в вертикальной проекции, частично в разрезе,высокоэффективного коагулирующего фильтра, состоящего из множества элементов фиг. 5 - вид в разрезе, в направлении стрелок, в плоскости разреза 5-5 по фиг. 4 фиг. 6 - вид в разрезе фильтрующего элемента,имеющего наружную опорную конструкцию, согласно изобретению, и в котором эта конструкция вместе с пористым фильтрующим элементом обернута, по крайней мере, одним слоем листового материала фиг. 7 - вид в разрезе другого варианта выполнения элемента, имеющего внутреннюю опорную конструкцию конической формы и внутренний слой листового материала, намотанного на внутреннюю опорную конструкцию. Очевидно, что изобретение не ограничено деталями конструкции и расположением деталей, показанных на чертежах, поскольку в объеме изобретения возможны другие варианты и другие способы осуществления изобретения. Также должно быть ясно, что применяемые здесь фразеология и терминология предназначены только для описания, а не ограничения изобретения. На фиг. 1 представлен схематический вид типичной известной конструкции фильтра, в которой полый цилиндрический элемент 20 фильтра расположен внутри цилиндрического корпуса 21 (наружная опорная конструкция). Фильтруемую жидкость или газ вводят через впускное отверстие 22, и она проходит из внутренней полости фильтра наружу и движется между элементом 20 фильтра и цилиндрическим корпусом 21 до тех пор, пока не выйдет из корпуса фильтра. Так как окружную скоростьможно выразить как частное от деления потокана площадь А между элементом 20 фильтра и корпусом 21 фильтра, то когда поток увеличивается от 0 на нижней части элемента 20 фильтра до 100 , на верхней стороне элемента фильтра (площадь постоянная) скорость должна увеличиваться. Как уже указывалось, если скорость становится слишком большой, слившиеся капли жидкости, которые обычно перемещаются в сторону нижней части элемента 20 фильтра, будут уноситься потоком воздуха, и эффективность будет снижаться. На фиг. 2 показан схематически конический коагулирующий элемент 25 в соответствии с настоящим изобретением, установленный в подобном корпусе 21 фильтра. Исходный поток входит через впускное устройство 22 и движется вверх. Поскольку площадь между элементом 25 фильтра и корпусом 21 фильтра увеличивается, то за счет правильного конструирования фильтра окружную скорость можно поддерживать постоянной или сделать так, чтобы она уменьшалась в зависимости от конкретных параметров, выбранных конструктором фильтра. На фиг. 3 показан типичный узел 30 фильтра Ттипа. Узел фильтра имеет известную в технике Тобразную головку 35 с впускным отверстием 36,включая центральное отверстие 37. Головка фильтра также имеет выпускное устройство 38, сообщающееся с кольцеобразной полостью 39. Вместе впускное устройство 36 и выпускное устройство 38 представляют собой средство ввода фильтруемой текучей среды внутрь узла фильтра. На нижнем конце головки 35 имеется резьбовая часть 40, к которой можно прикрепить при помощи резьбы удерживающее кольцо 41. Кольцо 41 удерживает корпус 42 фильтра, имеющий закраину 43, которая прижата к уплотнительному кольцу 45, расположенному в соответствующей канавке 46 в головке 35. Можно увидеть,что головка 35, удерживающее кольцо 41 и уплотнительное кольцо образуют в комбинации уплотненную внутреннюю полость 46. Впускное устройство 36 и выпускное устройство 38 уплотнительно сообщаются с внутренней полостью 46. В центре головки 5 8468 35 фильтра расположено средство 47 для удержания фильтра, которое содержится в уплотненной внутренней полости 46. Конический элемент 50 фильтра, имеющий нижний конец 50 А и верхний конец 50 В, уплотнительно установлен между торцевым колпачком 51, который прикреплен к удерживающему средству 47 при помощи резьбового соединения, и кольцевой уплотняющей поверхностью 48, расположенной вокруг центрального отверстия 37. В этом варианте исполнения изобретения кольцевая уплотняющая поверхность 48 выполнена как одно целое с головкой 35 фильтра и заменяет верхний торцевой колпачок,иногда применяемый в корпусе фильтра Т-типа. Таким образом, конический элемент 50 фильтра имеет его концы 50 А и 50 В, по существу, закрытые между парой закрывающих элементов, в этом случае кольцевая уплотняющая поверхность 48 и торцевой колпачок 51, и установлен внутри соответствующего корпуса фильтра, имеющего входное устройство, герметично сообщающееся с внутренней полостью фильтра, и выпускное устройство, сообщающееся с атмосферой. На фиг. 4 и 5 показан высокоэффективный коагулирующий узел фильтра, состоящий из множества элементов, например, узел фильтра, изготовленный заявителем, но модифицированный для размещения в нем конического коагулирующего элемента фильтра в соответствии с настоящим изобретением. В этом варианте исполнения узел 60 многоэлементного фильтра имеет корпус 61 фильтра с впускным устройством 62 и выпускным устройством 63. Между впускным устройством 62 и выпускным устройством 63 расположена трубная решетка 64, имеющая множество отверстий, герметично соединенных со стояками 65, имеющими выполненные как одно целое части 65 А торцевых колпачков, на которых установлено множество продолговатых конических элементов 67 фильтра. Как было указано, в зависимости от различных соображений в отношении конструкции, продолговатые конические элементы 67 фильтра могут представлять собой истинные конусы, имеющие закругленную вершину (не показано),или они могут иметь, как показано, верхнюю и нижнюю уплотняющие поверхности (67 А, 67 В) и могут быть уплотнены между уплотняющими поверхностями 65 А стояков и узла 68 торцевых колпачков,удерживаемых на месте при помощи удерживающего стержня 69. Большие загрязняющие примеси и жидкое несгоревшее топливо, проходящие через впускное отверстие 62, собираются в нижнем отстойнике 72 и стекают через нижнюю спускную трубку 73. Оставшиеся жидкие аэрозоли отделяются от потока газа и стекают в сторону от потока при помощи коагулирующих элементов 67. При необходимости содержимое верхнего отстойника выпускают через верхнюю спускную трубу 71. На фиг.6 показан фильтрующий элемент 80 с фильтрующим материалом 81 конической формы. 6 Имеющий форму конуса фильтрующий материал 81 заключен в несущую оболочку 82, в качестве которой можно использовать любой пригодный для этого листовой материал. Несущая оболочка 82 помещена внутрь внешнего несущего каркаса 83. Диаметр внешнего несущего каркаса равен или несколько меньше диаметра несущей оболочки 82 вместе с расположенным в ней фильтрующим материалом 81. На фиг. 7 показан другой вариант конструкции фильтра, который похож на фильтр, показанный на фиг. 6, и отличается от него наличием внутреннего несущего каркаса и внутренней несущей фиг. 7, имеет внутренний несущий каркас 85 (внутренняя опорная конструция), расположенный внутри внутренней несущей оболочки 84, которую можно изготовить из любого пригодного для этого листового материала. Внутренняя несущая оболочка 84 расположена внутри имеющего форму конуса фильтрующего материала 81. Фильтрующий материал 81 помещен во внешнюю несущую оболочку 82, которая, в свою очередь, помещена во внешний несущий каркас 83. Размеры всех элементов фильтра таковы, что собранный из них фильтр имеет верхнюю кольцевую уплотняющую поверхность 86 и нижнюю кольцевую уплотняющую поверхность 87. Таким образом, данное изобретение описывает новый конический коагулирующий элемент фильтра и различные узлы фильтров, которые можно использовать в обычных фильтрах для достижения их улучшенных рабочих характеристик. Преимущества коагулирующего конического элемента очевидны при сравнении его с обычными цилиндрическими коагулирующими элементами. В следующих примерах сравнивают цилиндрические элементы двух размеров (2,75 наружный диаметр х 30 длины и 6 наружный диаметр х 36 длины)(69,8 мм х 762 мм и, соответственно, 152,4 мм х 914 мм) с коническими коагулирующими элементами, которые устанавливают в корпусе фильтра с таким же внутренним диаметром, что и у соответствующего цилиндрического элемента. В обоих примерах используемой текучей средой является природный газ под давлением 1000 фунт/кв.дюйм и температуре 60(16,11 С). Пример 1 При данном диаметре фильтра улучшенный конический коагулирующий элемент фильтра обеспечивает более низкую окружную скорость и более низкий перепад давления, чем обычные цилиндрические элементы. В примере 1 конические элементы сравнивают с цилиндрическими элементами при одинаковой скорости потока, проходимого через сравниваемые элементы. Используют размеры конического элемента, обеспечивающие примерно одинаковую площадь поверхности сравниваемых элементов для того, чтобы перепад давления через фильтрующую среду был одинаковым. Ниже показаны параметры и результаты проведенного сравнения, а именно влияние использования 8468 элемента конической формы на окружную скорость Наружный диаметр (верхней части) Наружный диаметр (основания) Длина Внутренний диаметр (основания) Внутренний диаметр корпуса Площадь поверхности ПотокПоверхностная скорость (фут/мин)(/)у основания (внутр. диаметр, перепад давления) (фунт/дюйм 2) В обоих случаях конический элемент обеспечивает более низкую окружную скорость, чем цилиндрический элемент (6,13 в сравнении с 10 и 5,83 в сравнении с 10) при одинаковой скорости потока и поверхностной скорости. Кроме того, перепад давления в торцевом колпачке (внутренний диаметр основания) значительно ниже (0,03 в сравнении с 0,24 и 0,02 в сравнении с 0,10). Пример 2 Преимущество улучшенного коагулирующего элемента фильтра заключается в способности про Наружный диаметр (верхней части) Наружный диаметр (основания) Длина Внутренний диаметр (основания) Внутренний диаметр корпуса Площадь поверхности (фут 2) ПотокПоверхностная скорость (фут/мин) На(/) Перепад давления в зависимости от внутреннего диаметра основания З у основания (фунт/дюйм 2) пускать больше газа в корпусе фильтра данного диаметра. В примере 2 длину конического элемента увеличивают для получения большей площади поверхности по сравнению с цилиндрическим элементом для пропускания большего количества газа через среду при одинаковых перепаде давления (связанного с поверхностной скоростью) и окружной скорости в корпусе. Ниже приведены параметры и результаты проведенного сравнения. В обоих случаях конический элемент обеспечивает более высокую скорость потока, чем цилиндри ческий элемент при одинаковой окружной скорости(0,08 фунт/дюйм в сравнении с 0,24 и 0,06 фунт/дюйм - в сравнении с 0,1). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Пористый фильтрующий элемент конической формы, изготовленный из произвольно ориентированных волокон, через который поток протекает изнутри наружу и который имеет верхнюю и нижнюю кольцевые уплотняющие поверхности, отличающийся тем, что он имеет наружную опорную конструкцию, прочность которой достаточна для того,чтобы она могла служить радиальной опорой пористого фильтрующего элемента и внутренний диаметр которой равен или незначительно меньше наружного диаметра пористого фильтрующего элемента, который полностью опирается на эту конструкцию, и наружная опорная конструкция вместе с пористым фильтрующим элементом обернута, по крайней мере, одним слоем листового материала. 2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что волокна представляют собой стеклянные волокна и вокруг пористого фильтрующего элемента намотан,по крайней мере, один слой тонкого листового материала, который плотно прилегает к нему. 3. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что он изготовлен из фильтрующего материала, который в исходном состоянии имеет форму плоского листа. 4. Элемент по п. 3, отличающийся тем, что фильтрующий материал складывают во время изготовления. 5. Элемент по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что волокна представляют собой волокна из боросиликатного стекла. 6. Элемент по одному из пп. 1-5, отличающийся наличием внутренней опорной конструкции конической формы и внутреннего слоя листового материала, намотанного на внутреннюю опорную конструкцию. 7. Узел фильтра, содержащий фильтр, установленный в корпусе с входным устройством, герметично сообщающимся с внутренней полостью фильтра, и выпускным устройством, сообщающимся с атмосферой, отличающийся тем, что фильтр выполнен по п.6. 8. Узел фильтра, содержащий корпус фильтра с впускным и выпускным устройствами, несколько конических фильтрующих элементов, установленных в корпусе и имеющих верхние торцевые колпачки, нижний отстойник, расположенный ниже впускного устройства, и трубную решетку с несколькими отверстиями, которая расположена между впускным и выпускным устройствами, отличающийся тем, что он снабжен несколькими стояками, герметично соединенными с отверстиями трубной решетки и имеющими на своих верхних концах выполненные с ними заодно уплотняющие поверхности, на которые установлены конические фильтрующие элементы, уплотнение которых осуществлено уплотняющими поверхностями стояков и верхними торцевыми колпачками, верхним отстойником, расположенным над трубной решеткой и верхним дренажом, сообщающимся с верхним отстойником. 9. Узел фильтра по п. 8, отличающийся тем,что он снабжен нижним отстойником, расположенным под впускным устройством и нижним дренажом, сообщающимся с нижним отстойником.

МПК / Метки

МПК: B01D 29/33

Метки: узлы, фильтрующий, конической, пористый, формы, фильтра, элемент

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/10-8468-poristyjj-filtruyushhijj-element-konicheskojj-formy-uzly-filtra.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Пористый фильтрующий элемент конической формы, узлы фильтра</a>

Похожие патенты