Фільтр для очищення рідини

Изобретение относится к фильтровальной технике, а именно к фильтрам для разделения суспензий, и предназначено для использования в химической промышленности, в частности в производстве порошкообразных синтетических моющих средств. Известно устройство, содержащее цилиндрический корпус, патрубки для ввода и вывода жидкости и твердой фазы, фильтрующую цилиндрическую перегородку со щелевыми отверстиями и вращающийся вал с витками шнека, расположенный внутри фильтрующей перегородки [1]. Данное устройство не может быть использовано для обработки суспензией, содержащих крупные твердые механические примеси, которые попадают в зазор между фильтрующей решеткой и шнеком, поскольку при этом шнек заклинивает, и необходима остановка и разборка устройства. Наиболее близким к предлагаемому является фильтр для очистки жидкости, содержащий цилиндрический корпус, патрубки ввода и вывода жидкости, направляющий перфорированный стакан со шнеком, выполняющий одновременно функцию фильтрующего элемента, винтовую ленту, расположенную внутри стакана и имеющую противоположное направление навивки, и турбинку в виде полого цилиндра с лопастями, расположенными снаружи и внутри цилиндра [2]. Данная конструкция обеспечивает частичное разрушение крупных включений на наружных лопастях полого цилиндра турбинки, однако внутренние лопасти турбинки практически не работают, так как их вращение происходит вместе с цилиндром. При этом внутренние лопасти не транспортируют жидкость вверх, а тормозят ее движение, что дополнительно увеличивает гидравлическое сопротивление фильтра (эффект тот же, если вращать шнек вместе с направляющим стаканом). Кроме того, если рассматривать работу шнека с винтовой лентой имеющей, обратное направление навивки, то крупные включения независимо от направления движения жидкости в стакане отбрасываются тангенциальной составляющей скорости на периферию до ограничения, которым служит направляющий перфорированный стакан. При этом крупные включения будут забивать отверстия перфорированного стакана, а винтовая лента, установленная с зазором по отношению к нему, будет счи щать только поверхностный слой. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать фильтр для очистки жидкости путем изменения размещения и направления винтовой ленты, что повышает надежность работы фильтра. Поставленная задача решается тем, что в фильтре для очистки жидкостей, включающем цилиндрический корпус, патрубки ввода и вывода жидкости, направляющий стакан со шнеком, фильтрующий элемент, винтовую ленту, расположенную внутри стакана, и турбинку с наружными лопастями, размещенную у патрубка ввода жидкости, согласно изобретению винтовая лента, расположенная на внутренней поверхности направляющего стакана, выполнена с направлением навивки, совпадающим с направлением навивки шнека, и с шагом, составляющим 0,2-0,7 шага шнека. В процессе транспортирования жидкости внутри направляющего стакана происходит разделение продукта в зависимости от размера частиц, при этом крупные частицы (твердые комочки нерастворившегося сырья) отбрасываются тангенциальной составляющей скорости к внутренней стенке стакана, где происходит их интенсивная турбулизация и частичное разрушение. При этом за счет установки винтовой ленты на внутренней поверхности направляющего стакана с направлением навивки, совпадающим с направлением витков шнека, происходит направленное движение твердых включений в нижнюю часть фильтра, где осуществляется их вторичное дробление на лопастях турбинки. Выполнение винтовой ленты с шагом, равным 0,2-0,7 шага шнека, позволяет выводить твердые включения с определенной скоростью, чтобы не было переполнения объема, ограниченного внутренней поверхностью стакана с внутренним диаметром винтовой ленты, твердыми включениями за счет торможения потока или вследствие необоснованного увеличения длины пути обратного тока включений, иначе часть комочков будет транспортироваться шнеком на фильтровальный элемент и забивать его. На фиг. 1 показан общий вид фильтра; на фи г. 2 -- разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - условная схема движения твердых включений вниз. Фильтр для очистки жидкости включает в себя корпус 1, патр убок 2 для ввода исходной жидкости, патрубок 3 для вывода отфильтрованной жидкости, фильтровальный элемент 4, направляющий стакан 5 со шнеком 6 для подачи жидкости к фильтровальному элементу 4, винтовую ленту 7 для отвода твердых включений в нижнюю часть фильтра, имеющую направление навивки, совпадающее с направлением подающих витков шнека 6. Винтовая лента 7 выполнена на внутренней поверхности направляющего стакана 5, при этом ее шаг составляет 0,2-0,7 шага шнека 6. На валу шнека 6 в верхней части расположено уплотнение 8, а в нижней - турбинка 9 с лопастями 10, закрепленными под углом к оси шнека 6 на наружной поверхности цилиндра 11. Шнек 6 и турбинка 9 приводятся во вращение электроприводом (не показан). Фильтр работает следующим образом. Исходная жидкость поступает в фильтр через тангенциально установленный патрубок 2, закручивается лопастями 10 турбинки 9, при этом тяжелые однородные примеси вращающимся потоком отбрасываются к стенке и опускаются в нижнюю часть фильтра. Освобожденный от тяжелых примесей поток поступает в направляющий стакан 5 и шнеком 6 транспортируется на фильтровальный элемент 4. В момент транспортирования шнеком 6 твердые комочки нерастворившегося сырья под действием центробежных сил отбрасываются к внутренней поверхности стакана 5 и по направляющей, которой является винтовая лента 7, установленная на внутренней поверхности стакана 5, с направлением навивки, совпадающим с направлением витков шнека 6, и шагом, составляющим 0,2-0,7 шага шнека 6, опускаются в нижнюю часть фильтра и попадают на вращающиеся лопасти 10 турбинки 9, где происходит их разрушение. Отфильтрованная жидкость выводится через патрубок 3 из полости, образованной корпусом 1 и фильтровальным элементом 4. Таким образом, в отличие от прототипа, где надежность фильтра невелика и определяется прежде всего зазором между направляющим стаканом и винтовой лентой, который конструктивно сложно выполнить менее 3 мм, в предлагаемой конструкции практически полностью исключено попадание нерастворившихся комочков на фильтровальный элемент из-за многократного воздействия на них лопастей турбинки и практически полного их разрушения. Таким образом, предлагаемый фильтр длительное время не забивается, что особенно важно при его использовании в производстве синтетических моющих средств, где он установлен на всасе насоса высокого давления. Преимущества предлагаемого устройства подтверждены результатами испытаний. Эксперименты выполнялись на лабораторной установке, где сравнению подвергались предлагаемый фильтр и фильтр по прототипу. При этом производительность установки, которая включала в себя обогреваемый реактор с мешалкой, насос и фильтр, составляла 200 л/час, внутренний диаметр направляющего стакана - 60 мм, его высота - 100 мм, диаметр транспортирующего шнека - 48 мм и его шаг - 30 мм. На внутренней поверхности направляющего стакана выполнена винтовая лента шириной 3 мм, направление навивки которой совпадает с направлением витков транспортирующего шнека, причем в процессе опытов устанавливали шаг ленты 4, 6, 13, 21 и 23 мм. Диаметр отверстий на фильтровальном элементе 1,5 мм. В качестве обрабатываемого материала использовали композицию синтетического моющего средства по рецептуре "Робот" с твердой частью 60%. В процессе экспериментов известным способом определяли изменение гидравлического сопротивления фильтра во времени, которое характеризует забиваемость отверстий фильтровального элемента, а, следовательно, надежность работы фильтра, а также определялся ресурс работы фильтра до увеличения гидравлического сопротивления вдвое (результаты приведены в таблице). Из таблицы следует, что при испытании предлагаемого фильтра с шагом винтовой ленты 6-21 мм (0,2-0,7 от шага шнека), гидравлическое сопротивление начинает увеличиваться только через 120 минут (в прототипе через 60 минут), при этом время его работы до двукратного увеличения гидравлического сопротивления в 1,7 раза больше чем в прототипе. Таким образом, в предлагаемом фильтре, в отличие от прототипа, за счет создания контура циркуляции потока твердых включений с их повторным дроблением на лопастях турбинки, увеличился ресурс работы, а, следовательно, и надежность работы фильтра.