Удосконалений проточний пристрій і картридж, що використовується у ньому

1. Удосконалений проточний пристрій для рідин, який, головним чином, має у складі: кожух (2), який має головку (3) з вигнутим вхідним каналом (5), який має вхід (6) і вихід (7), і з вихідним каналом, який має вхід (9) і вихід (10); і резервуар (4), який може бути встановлений на зазначеній головці (3) і в якому розміщено змінний картридж (20), що складається з трубчастого активного проточного елемента, таким чином, що у резервуарі (4) навколо активного проточного елемента (20) утворюється об'єм (30), з'єднаний з зазначеним вихідним каналом (8), і з ковпачка (21), який утворює проточний канал (22) з вхідним отвором (23) на одному боці, з'єднаним після встановлення з виходом (7) зазначеного вхідного каналу (5) головки (3) і спрямованим, головним чином, поперечно до аксіального напрямку проточного елемента (20), і з вихідним отвором (24) на іншому боці, з'єднаним з внутрішнім об'ємом зазначеного активного проточного елемента (20), який відрізняється тим, що зазначений вхідний отвір (23) проточного каналу (22) ковпачка (21) розташований ексцентрично відносно осі (В-В') проточного елемента (20), а вихідний отвір (24) проточного каналу (22) має центральне розташування, причому зазначений проточний канал (22) у ковпачку (21) має для потоку змінний поперечний проточний переріз, який у напрямку від вхідного отвору (23) до вихідного отвору (24) спочатку зме 2 (19) 1 3 91396 4 проточного елемента (20), і з вихідним отвором (24), з'єднаним з внутрішнім об'ємом зазначеного активного проточного елемента (20), який відрізняється тим, що зазначений вхідний отвір (23) проточного каналу (22) ковпачка (21) розташований ексцентрично відносно осі (В-В') проточного елемента (20), а вихідний отвір (24) цього проточного каналу (22) має центральне розташування, причому зазначений проточний канал (20) у ковпачку (21) має змінний поперечний про точний переріз, який у напрямку від вхідного отвору (23) до вихідного отвору (24), спочатку зменшується з віддаленням від вхідного отвору (23), а потім збільшується з наближенням до вихідного отвору (24). 10. Картридж за п. 9, який відрізняється тим, що проточний канал (22) має вигин, на внутрішньому боці якого цей канал обмежений увігнутою стінкою (28), а на зовнішньому боці - стінкою (29), яка має увігнуту частину, а за нею опуклу частину. Винахід стосується удосконаленого проточного пристрою, а саме, проточного пристрою для рідин, який має у складі, головним чином, кожух, в якому встановлено змінний картридж. Зокрема, винахід стосується проточного пристрою, кожух якого має: головку з вигнутим вхідним каналом з вхідним отвором і вихідним каналом з вихідним отвором і резервуар, який може бути встановлений на зазначеній головці і в якому знаходиться зазначений змінний картридж. Картридж складається з активного проточного елемента, наприклад, фільтрувального елемента, абсорбційного, адсорбційного або каталітичного елемента, і ковпачка, що містить проточний канал з вхідним отвором, з'єднаним після встановлення з виходом зазначеного вхідного каналу головки і спрямованим, головним чином поперек аксіального напрямку проточного елемента, і з вихідним отвором, з'єднаним з внутрішнім об'ємом зазначеного активного проточного елемента. Отже, зазначений ковпачок забезпечує проходження рідин через вхідний канал головки у внутрішній об'єм активного проточного елемента. Далі рідини проходять через пористу стінку активного елемент і, нарешті, у резервуар, з'єднаний з вихідним каналом. Такі проточні пристрої є відомими як фільтри, в яких вхідний отвір проточного каналу, а також його вихідний отвір розташовані центрально у цьому проточному пристрої. Проблема, яка виникає у таких фільтрах, пов'язана з тим, що вхідний рідинний потік у лінії вхідного отвору утворює кут 90° на короткій відстані, внаслідок чого у цьому потоці виникають турбулентності, які спричиняють падіння тиску. Задачею винаходу є усунення зазначених і інших вад. Винахід включає удосконалений проточний пристрій для рідин, який, головним чином, має у складі: - кожух з головкою з вигнутим вхідним каналом, який має вхід і вихід і з вихідним каналом, який моє вхід і вихід; і - резервуар, який може бути встановлений на зазначеній головці і в якому розміщено змінний картридж, що складається з трубчастого активного проточного елемента, таким чином, що у резервуарі навколо активного проточного елемента утворюється об'єм, з'єднаний з зазначеним вихідним каналом, і з ковпачка, який утворює проточний канал з вхідним отвором на одному боці, з'єднаним після встановлення з виходом зазначеного вхідного каналу головки і спрямованим, головним чином, поперечно до аксіального напрямку проточного елемента, і з вихідним отвором на іншому боці, з'єднаним з внутрішнім об'ємом зазначеного активного проточного елемента, причому зазначений вхідний отвір проточного каналу ковпачка розташований ексцентрично відносно осі (В-В') проточного елемента, а вихідний отвір проточного каналу має центральне розташування, і, крім того, зазначений проточний канал у ковпачку має для потоку змінний поперечний проточний перетин, який у напрямку від вхідного отвору до вихідного отвору спочатку зменшується з віддаленням від вхідного отвору, а потім збільшується з наближенням до вихідного отвору. Перевагою такого удосконаленого проточного пристрою згідно з винаходом є те, що, оскільки вхідний отвір проточного каналу ковпачка має ексцентричне розташування відносно осі активного проточного елемента, а вихідний отвір має центральне розташування, рідинний потік спрямовується до активного проточного елемента кращим шляхом, внаслідок чого турбулентність зменшується. Ще одною перевагою такого удосконаленого проточного пристрою є те, що, як встановлено випробуваннями, початкове зменшення перетину для потоку у напрямку від вхідного отвору до вихідного отвору проточного каналу дає значне зниження падіння тиску. Аналіз показав, що це несподіване зменшення падіння тиску, викликане зменшенням поперечного перетину проточного каналу, зумовлюється зменшенням у проточному каналі об'єму, в якому може виникати турбулентність. У бажаному втіленні удосконаленого проточного пристрою згідно з винаходом проточний канал є скривленим, причому на внутрішньому боці кривизни канал обмежується увігнутою стінкою, близькою за формою до еліпсу, і на зовнішньому боці обмежується стінкою з увігнутою частиною і розташованою після неї опуклою частиною. Перевагою такого удосконаленого проточного пристрою є те, що увігнута стінка на внутрішньому боці вигину забезпечує поступове зменшення поперечного проточного перетину, внаслідок чого знижуються турбулентність і завихрення вхідного рідинного потоку і створюється майже ламінарний потік. Винахід також включає картридж, який може бути використаний в описаному вище удосконаленому проточному пристрої і складається з трубча 5 стого активного проточного елемента і ковпачка, що містить проточний канал з вхідним отвором на одному боці, спрямованим, головним чином поперек аксіального напрямку проточного елемента, і з вихідним отвором з іншого боку, з'єднаним з внутрішнім об'ємом зазначеного активного проточного елемента, причому зазначений вхідний отвір проточного каналу ковпачка має ексцентричне розташування відносно осі проточного елемента, а вихідний отвір проточного каналу має центральне розташування і зазначений проточний канал у ковпачку має для потоку змінний поперечний проточний перетин, який у напрямку від вхідного отвору до вихідного отвору, спочатку зменшується з віддаленням від вхідного отвору, а потім збільшується з наближенням до вихідного отвору. Для кращого пояснення характеристик пристрою далі наведено опис не обмежуючих винахід прикладів бажаних втілень удосконаленого проточного пристрою з посиланнями на креслення, в яких: фіг. 1 - перетин удосконаленого проточного пристрою згідно з винаходом; фіг. 2 - перспективний вигляд фільтрувального картриджу у напрямку F2 фіг. 1; фіг. 3 - вигляд за стрілкою F3 фіг. 2; фіг. 4 - вигляд за стрілкою F4 фіг. 2; фіг. 5 - перетин по лінії V-V фіг. 4; фіг.6 - розмір поперечного проточного перетину проточного каналу фіг. 5 у функції положення на осі потоку. Фіг. 1 - 5 ілюструють удосконалений проточний пристрій 1 для рідин, виготовлений у цьому випадку (але не обов'язково) як фільтр, що складається, головним чином, з кожуху 2, який має головку 3 і резервуар 4. У цьому втілення головка 3 виготовлена литтям, наприклад, з алюмінію, і має скривлений вхідний канал з входом 6 і виходом 7 і вихідний канал 8 з входом 9 і виходом 10. Тут вхід 6 вхідного каналу 5 суміщено з виходом 10 вихідного каналу 8, і вхід 6 і вихід 10 мають внутрішню різьбу 11. Вихід 7 вхідного каналу і вхід 9 вихідного каналу 8 розташовуються суміжно один до одного у головці 3. Поперечно до напрямку Ζ головного потоку і паралельно до суміщених входу 6 і виходу 10 розташовано головку 3 з циліндричним корпусом 12, який визначає внутрішній об'єм 13 і утворює 10 з'єднувальний отвір 14 для резервуару 4 на його вільному кінці. Вихідний канал 8 має сполучення з внутрішнім об'ємом 13 і на своєму вільному кінці він проходить паралельно або майже паралельно до осі АА' корпусу 12. Вхідний канал 5 є зігнутим таким чином, що створюється поступовий перехід від головного напрямку потоку Ζ до напрямку, поперечного до останнього, згідно з зазначеною віссю А-А'. Поперечний проточний перетин вхідного каналу 5 на одному боці і вихідний канал 8 на іншому боці у цьому випадку мають однаковий або практично однаковий розмір. 91396 6 Резервуар 4 складається, головним чином, з трубчастого тіла 15 з герметичним дном 16 на віддаленому кінці, і має поблизу вільної кромки внутрішню різьбу, якій відповідає зовнішня різьба 18 на з'єднуючому отворі 14 головки 3. Усередині резервуару 4 знаходиться змінний картридж 19, який складається, головним чином, з трубчастого активного проточного елемента 20, який у даному випадку є фільтрувальним елементом і з ковпачка 21, який має проточний канал 22 з вхідним отвором 23, з'єднаним після встановлення з виходом 7 зазначеного вхідного каналу 5 головки 3 і спрямованим взагалі поперечно до осьового напрямку проточного 10 елемента 20, і з вихідним отвором 24, з'єднаним з внутрішнім об'ємом зазначеного активного проточного елемента 20. Поблизу зазначеного вихідного отвору 24 у ковпачку 21 у даному втіленні для центрування у резервуарі 4 активного проточного елемента 20 встановлено центрувальний пристрій 25 у формі кільця 26 з отворами 27, яке взаємодіє з внутрішньою стінкою зазначеного корпусу 12 головки 3. Слід, однак, брати до уваги необхідність створення достатнього проходу, щоб не створити додаткового падіння тиску. Зрозуміло, що форма зазначених центрувальних пристроїв може бути відмінною від кільця, встановленого навколо ковпачка 21, і може бути іншою, наприклад, радіально спрямованими ребрами тощо, які взаємодіють з внутрішньою стінкою осьового корпусу 12. Згідно з винаходом, зазначений вхідний отвір 23 проточного каналу 22 ковпачка 21 розташований ексцентрично відносно осі В-В' проточного елемента 20, яка у даному випадку збігається з зазначеною віссю А-А' корпусу 12, а вихідний отвір 24 цього проточного каналу 22 має центральне розташування. Як показано на фіг. 3, 5, проточний канали 22 є вигнутим, причому на внутрішньому боці згину канал 22 обмежено увігнутою стінкою 28, яка у бажаному втілені є еліптичною, а на зовнішньому боці обмежено стінкою 29 з увігнутою частиною і потім опуклою частиною. Зазначений проточний канал 22 у ковпачку 21 має змінний поперечний проточний перетин, який згідно з винаходом (фіг. 6), у напрямку від вхідного отвору 23 до вихідного отвору 24, спочатку зменшується, а потім з наближенням до вихідного отвору 24 збільшується. Вертикальна вісь (фіг. 6) репрезентує поперечний проточний перетин проточного каналу 22, а горизонтальна вісь репрезентує довжину у проточному напрямку цього проточного каналу від вхідного отвору 23 до вихідного отвору 24. У цьому корпусі (без обмеження винаходу) розмір поперечного проточного перетину зменшується практично на значення до 80% поперечного перетину біля вхідного отвору, після чого цей поперечний перетин поступово збільшується з наближенням до вихідного отвору 24. Далі розглядається функціонування удосконаленого проточного пристрою 1 згідно з винаходом, яке є доволі простим. 7 Газ або рідина, що підлягають фільтруванню надходять, наприклад, через вхід 6 головки 3 і спрямовуються потоком через вхідний канал 5 і потім через проточний канал 22 у внутрішній об'єм активного проточного елементу 20. Зазначений ковпачок 21 утворює розділення між вхідною частиною проточного пристрою 1, яка складається з вхідного каналу 5, проточного каналу 22 і внутрішнього об'єму в активному проточному елементі 20 і вихідною частиною, утвореною об'ємом15 резервуару 4 навколо активного проточного елемента 20, об'ємом у головці 3 навколо ковпачка 21 і вихідним каналом 8. Різницею тисків між зазначеною вхідною частиною і вихідною частиною рідина протискається через пористий фільтрувальний матеріал. Шлях фільтрованого газу або фільтрованої рідини закінчується усередині об'єму між активним проточним елементом 20 і резервуаром 4. Цей об'єм через отвори 27 має сполучення з вихідним отвором 25 каналу 8 головки 3, звідки газ або рідина проходять до виходу 10. Завдяки початковому зниженню поперечного проточного перетину проточного каналу 22, починаючи з вхідного отвору 23 і до вихідного отвору 24, досягається значне зниження падіння тиску, зумовлене, як показали дослідження, тим, що проточному каналі 22 зменшується об'єм, в якому можуть виникати турбулентності. 91396 8 Крім того, оскільки вхідний отвір 23 проточного каналу 22 ковпачка 21 розташований ексцентрично відносно осі активного проточного елемента 20, а його вихідний отвір 24 має центральне розташування, це забезпечує краще проведення рідинного потоку до активного проточного елемента і, як наслідок, зниження турбулентностей. Іншою перевагою є те, що завдяки формі увігнутої стінки 28 потік обробленої рідини усередині об'єму у головці 3 навколо ковпачка 21 виводиться назовні у кращих умовах, ніж у відомих проточних пристроях, і внаслідок цього падіння тиску у цьому місці також зменшується. Зрозуміло, що активним проточним елементом 20, описаним у даному прикладі, замість фільтрувального елемента може бути інший активний елемент, наприклад, висушувач повітря, який може містити десикант або інший абсорбційний або адсорбційний засіб. Активний проточний елемент може також включати каталізатор або, наприклад, активний карбон. Винахід не обмежується втіленнями, наведеними як приклади і ілюстрованими кресленнями; такому удосконаленому проточному пристрою можуть бути надані інші форми і розміри у межах, визначених Формулою винаходу. 9 91396 10 11 91396 12 13 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 91396 Підписне 14 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601