Апарат для розділення рідини

Реферат: UA 74282 U UA 74282 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до пристроїв для очищення рідин від твердих забруднень і може бути використана для очищення технічної води, робочих рідин, нафтопродуктів, емульсій та інших рідин на підприємствах металургійної, хімічної, енергетичної, нафтопереробної та інших галузях промисловості. Відомий апарат, що містить циліндричний корпус з патрубками подання рідини і видалення фільтрату та концентрату, розташовані у корпусі на протилежних кінцях трубні решітки, в яких закріплені патронні фільтруючі елементи з відкритими кінцями для проходу рідини /Франція, заявка № 2241328, B01D 29/38. Изобретения за рубежом № 8, стр.63, 1975/. Очевидно, що у відомому апараті здійснюється гідродинамічний спосіб очищення рідини від забруднень у напірному каналі. В зв'язку з тим, що напірний канал у вигляді циліндра має поперечний переріз постійної площі по всій довжині руху рідини, то зрозуміло, що швидкість рідини у ньому зменшується від входу до виходу. Це означає, що умови очищення рідини у цьому напрямку поступово погіршуються. Тому, для підтримання оптимальних умов очищення на виході напірного каналу повинна мати місце швидкість рідини оптимального значення, що вимагає наявності більш значної швидкості рідини на вході у напірний канал, тобто значних витрат тиску рідини і її кількості зі зливом. Найбільш близьким до запропонованого за технічною суттю і досягнутим результатам є фільтруючий пристрій, утримуючий вертикальний корпус з патрубками подання рідини і видалення фільтрату та концентрату, трубну решітку, розподіляючу корпус на камери рідини і концентрату, циліндричні гільзи з відкритими кінцями, верхніми з яких закріплені до трубної решітки, трубчасті фільтруючі елементи з закритими верхніми і відкритими нижніми кінцями та пористими стінками, розташовані кожний у відповідній циліндричній гільзі концентрично і з кільцевим зазором до її внутрішньої поверхні, заповненим турбулізатором потоку рідини, при цьому відкриті кінці фільтруючих елементів з'єднані з патрубками видалення фільтрату /США, патент № 4172038, B01D 35/22. Изобретения в СССР и за рубежом, № 12, стр.58, 1980/. Наявність кільцевого напірного каналу для здійснення гідродинамічного способу очищення рідини підвищує ефективність роботи фільтруючого пристрою в порівнянні з вище описаним апаратом, але утворення напірного кільцевого каналу тільки однією фільтруючою поверхнею не дозволяє досягти достатнього підвищення ефективності роботи пристрою. В першому відомому винаході здійснюється гідродинамічна очистка у так званому режимі "зсередини - назовні", а у другому - у режимі "ззовні - всередину". І кожний з них має свої недоліки, що можуть бути більш ефективними при одночасному їх проведенні у одному напірному каналі. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення конструкції апарата для розділення рідини на фільтрат і концентрат, у якому, завдяки конструктивним особливостям циліндричних гільз, що обхоплюють фільтрувальний елемент, і різноманітності турбулізаторів потоку рідини, досягається підвищення ефективності роботи апарата за рахунок покращення умов розділення рідини, зниження втрат рідини і її тиску, збільшення терміну безперервної роботи апарата і підвищення його продуктивності. Поставлена задача вирішується тим, що у апараті для розділення рідини на фільтрат і концентрат, утримуючому вертикальний корпус з патрубками подання рідини і видалення фільтрату та концентрату, трубну решітку, розподіляючу корпус на камери рідини і концентрату, циліндричні гільзи з відкритими кінцями, верхніми з яких закріплені до трубної решітки, трубчасті фільтруючі елементи з закритими верхніми і відкритими нижніми кінцями та пористими стінками, розташовані кожний у відповідній циліндричній гільзі концентрично і з кільцевим зазором до її внутрішньої поверхні, заповненим турбулізатором потоку рідини, при цьому відкриті кінці фільтруючих елементів з'єднані з патрубками видалення фільтрату і, згідно з корисною моделлю, циліндричні гільзи виконані у вигляді додаткових фільтруючих елементів з пористими стінками, нижні кінці яких закріплені у додатковій трубній решітці, що разом з основною трубною решіткою і корпусом утворюють першу камеру фільтрату з патрубком для його видалення, а відкриті кінці основного фільтруючого елемента закріплені у другій додатковій решітці, що розташована на відстані від першої додаткової решітки і разом з корпусом утворює другу камеру фільтрату, що сполучає порожнини основних фільтруючих елементів і патрубка для видалення фільтрату з них, при цьому основні фільтруючі елементи можуть бути виконані з зовнішнім фільтруючим шаром, а додаткові фільтруючі елементи - з внутрішнім, а турбулізатори у кільцевих зазорах між основними і додатковими фільтруючими елементами виконані у вигляді сітки чи спіралі. На фіг. 1 показаний один з варіантів запропонованого апарата для розділення рідини на фільтрат і концентрат, вертикальний розріз; на фіг. 2 - теж, вузол. 1 UA 74282 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Апарат містить вертикальний корпус 1 з патрубками 2 і 3 рідини і концентрату, відповідно, та патрубками 4 і 5 фільтрату. У корпусі 1 змонтовані на різних рівнях трубні решітки 6, 7 і 8, котрі розділяють порожнину корпусу на камери 9 і 10 рідини і концентрату, відповідно, і камери 11 і 12 фільтрату. В трубних решітках 6 і 7 закріплені відкритими для рідини кінцями трубчасті фільтруючі елементи 13 з пористими стінками, всередині яких концентрично розташовані трубчасті фільтруючі елементи 14 з закритими верхніми і відкритими нижніми кінцями, закріпленими в решітці 8. При цьому внутрішня поверхня фільтруючого елемента 13 і зовнішня поверхня фільтруючого елемента 14 утворюють кільцевий напірний канал 15, заповнений турбулізатором 16 у вигляді спіралеподібного виступу на одній з фільтруючих поверхонь або спіралі чи сітки. Вишина каналу визначається розміром забруднень та технічними можливостями його виготовлення. Для підвищення тоніни очищення рідини пористі стінки фільтруючих елементів 13 і 14 з боку напірного каналу 15 виконані з нанесеним фільтруючим шаром 17 і 18. Під тиском і безперервним потоком рідину по патрубку 2 подають у камеру 9, звідкіля вона потрапляє у всі напірні канали 15, де рухається уздовж фільтруючих стінок елементів 13 і 14 у бік виходу з них, при цьому одна частка рідини у вигляді фільтрату проникає через стінку фільтруючого елемента 13 і потрапляє у камеру 11 фільтрату, а потім через патрубок 5 залишає апарат. В той же час друга частка рідини теж у вигляді фільтрату проникає через стінку фільтруючого елемента 14 і потрапляє у камеру 12 та залишає її через патрубок 4. Третя частка рідини, збагачена забрудненнями, рухається у напірному каналі 15 від входу до виходу і у вигляді концентрату залишає його і спочатку потрапляє у камеру 10, а потім залишає її через патрубок 3. Як відомо, у більшості випадків, особливо при застосуванні способу розділення рідини в напірних каналах з турбулізаторами потоку, засмічення фільтруючих елементів 13 і 14 є не минучим, справа тільки у терміні засмічення. Тому, по закінченні цього терміну здійснюється регенерація фільтруючих елементів 13 і 14 за посередництвом відомої зворотної промивки фільтратом. Для цього фільтрат під тиском і з більш значними витратами подають на вхід патрубків 4 і 5 і здійснюють його злив через патрубки 2 і 3 корпусу 1. Після закінчення промивки робота апарата продовжується за описаним вище сценарієм. Є очевидним, що у запропонованому апараті, як і у прототипі, здійснюється гідродинамічний спосіб очищення рідини, показником ефективності якого як відомо є співвідношення поздовжньої і ортогональної швидкостей рідини у напірному каналі 15, оптимальне значення якого визначається дослідним шляхом. І чим більше значення цього відношення, тим більш ефективна робота апарата. Тому, наявність у запропонованому апараті додаткової фільтруючої поверхні у вигляді фільтруючого елемента 13, в порівнянні з прототипом, і при інших рівних умовах, забезпечує здійснення способу з значно меншою ортогональною швидкістю, так званою швидкістю фільтрації. Останнє є наслідком значного збільшення значення співвідношення згадуваних швидкостей в порівнянні з прототипом, що є ознакою більш ефективної роботи апарата за рахунок покращення умов розподілу рідини, зниження втрат тиску рідини, збільшення терміну безперервної роботи апарата, зниження витрат на обслуговування, підвищення продуктивності апарата. У випадку, коли є можливість згадуване відношення швидкостей і швидкість фільтрації залишити на рівні прототипу, то при цьому у запропонованому апараті виникає потреба підвищення поздовжньої швидкості рідини, яке можливе за рахунок збільшення кількості рідини на вході, що є ознакою підвищення продуктивності апарату. Крім того, підвищення поздовжньої швидкості рідини у напірному каналі 15, при ому у двічі, значно покращує умови розділення рідини на фільтрат і концентрат, що сприяє збільшенню терміну міжрегенераційного періоду з випливаючими позитивними наслідками. Використання у напірних каналах 15 запропонованих турбулізаторів 16 потоку рідини у вигляді сітки чи спіралі розширюють можливості виготовлення апарата та його застосування. Виконання пористих поверхонь з нанесеним фільтруючим шаром 17 і 18 на робочих поверхнях фільтруючих елементів 13 і 14, відповідно, розширює можливості їх використання для потреби більш тонкого очищення рідин від твердих забруднень. Таким чином, запропоновані відмітні ознаки разом з відомими забезпечують підвищення ефективності роботи апарату для розділення рідини на фільтрат і концентрат і розширення можливостей його використання. 2 UA 74282 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 1. Апарат для розділення рідини на фільтрат і концентрат, що містить вертикальний корпус з патрубками подання рідини і видалення фільтрату та концентрату, трубну решітку, розподіляючу корпус на камери рідини і концентрату, циліндричні гільзи з відкритими кінцями, верхні з яких закріплені до трубної решітки, трубчасті фільтруючі елементи з закритими верхніми і відкритими нижніми кінцями та пористими стінками, розташовані кожний у відповідній циліндричній гільзі концентрично і з кільцевим зазором до її внутрішньої поверхні, заповненим турбулізатором потоку рідини, при цьому відкриті кінці фільтруючих елементів з'єднані з патрубками видалення фільтрату, який відрізняється тим, що циліндричні гільзи виконані у вигляді додаткових фільтруючих елементів з пористими стінками, нижні кінці яких закріплені у додатковій трубній решітці, що разом з основною трубною решіткою і корпусом утворюють першу камеру фільтрату з патрубком для його видалення, а відкриті кінці основного фільтруючого елемента закріплені у другій додатковій решітці, що розташована на відстані від першої додаткової решітки і разом з корпусом утворює другу камеру фільтрату, що сполучає порожнини основних фільтруючих елементів і патрубка для видалення фільтрату з них. 2. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що основні фільтруючі елементи виконані з зовнішнім фільтруючим шаром, а додаткові фільтруючі елементи - з внутрішнім. 3. Апарат за пп. 1 і 2, який відрізняється тим, що турбулізатори у кільцевих зазорах між основними і додатковими фільтруючими елементами виконані у вигляді сітки чи спіралі. 3 UA 74282 U Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4