фильтр для разделения суспензий

Формула изобретения

Фильтр для разделения суспензий, состоящий из цилиндрического корпуса с патрубками для подачи суспензии, отвода шлама и фильтрата, подвижного фильтрующего элемента в виде полого перфорированного каркаса, на котором размещен фильтровальный материал, патрубка, установленного на днище фильтрующего элемента, и гофрированного шланга, соединенного нижним концом с патрубком отвода фильтрата, отличающийся тем, что фильтр дополнительно снабжен трубкой, осесимметрично установленной внутри фильтрующего элемента и образующей с ним вибрационный узел, причем нижний конец трубки герметично соединен с верхним концом гофрированного шланга, а стенка трубки герметично соединена с патрубком фильтрующего элемента.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для разделения суспензий и может найти применение в химической, нефтехимической, машиностроительной, автотранспортной, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности, а также при очистке сточных вод.

Известен вибрационный фильтр, состоящий из цилиндрического корпуса, вибропривода, соединенного с фильтрующим устройством, включающим фильтрующие перегородки, пластину и пружины (авт. св. СССР N 297376, B 01 D 29/28, 1971).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится сложность конструкции, связанная с необходимостью установки специального вибропривода для создания продольных колебаний фильтрующего устройства. Кроме того, вибропривод, имея низкую производительность и высокую стоимость, значительно удорожает саму технологию фильтрования на виброфильтрах.

Известен фильтр для разделения суспензий, состоящий из цилиндрического корпуса, снабженного патрубками для подачи суспензии, отвода осадка и фильтрата. В корпусе расположена сетчатая цилиндрическая фильтровальная перегородка с крышкой и колоколообразный высокочастотный вибратор, жестко соединенный штоком с приводом (патент Японии N 43349, H. кл. 72 C 343.21, M.кл. B 01 D; реферативный журнал "Химия", 1972, N 13 (2) стр. 13).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании данного фильтра, относится необходимость установки вибратора, что приводит к усложнению и удорожанию конструкции. Кроме того, фильтр имеет недостаточную производительность.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому техническому решению является промышленный акустический фильтр, состоящий из вертикального цилиндрического корпуса с патрубками для подачи суспензии и отвода шлама и фильтрата, внутри которого расположен подвижный фильтрующий элемент, в виде полого перфорированного каркаса, обтянутого фильтрующей металлической сеткой. Крышка фильтрующего элемента жестко соединена штоком через сальник с электромагнитным вибратором, а на днище фильтрующего элемента установлен патрубок, соединенный с патрубком отвода фильтрата гофрированным шлангом (Химико-технологическая аппаратура с использованием физических методов интенсификации процессов. Каталог. Издание второе. - М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1983, с. 12 - 13)

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции, связанная с необходимостью установки электромагнитного вибратора и сальника. Это увеличивает стоимость промышленного акустического фильтра и удорожает технологию очистки суспензий на виброфильтрах. Кроме того, гармонические колебания постоянной амплитуды и частоты не позволяют полностью регенерировать фильтрующую поверхность, что снижает производительность фильтра.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции фильтра для разделения суспензий, работающего в режиме виброфильтрования так называемых эластичных или вязкоупругих жидкостей.

Техническим результатом при осуществлении изобретения является создание автоколебательного режима течения эластичных или вязкоупругих жидкостей с переменной частотой и амплитудой, что позволяет увеличить производительность за счет полной регенерации фильтровального материала.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в фильтре для разделения суспензий, состоящем из цилиндрического корпуса с патрубками для подачи суспензии и отвода шлама, и фильтрата, подвижного фильтрующего элемента в виде полого перфорированного каркаса, обтянутого фильтровальным материалом, патрубка, установленного на днище фильтрующего элемента, и гофрированного шланга, соединенного нижним концом с патрубком отвода фильтрата, при этом фильтр дополнительно снабжен трубкой, осесимметрично установленной внутри подвижного фильтрующего элемента и образующей с ним вибрационный узел, причем нижний конец трубки герметично соединен с верхним концом гофрированного шланга, а стенка трубки герметично соединена с патрубком фильтрующего элемента. Это позволяет при фильтровании эластичных или вязкоупругих жидкостей перейти к виброфильтрованию без электромагнитного или другого типа вибратора за счет автоколебаний, возникающих при течении фильтрата, обладающего упругими свойствами, в трубке. Кроме отказа от специального вибропривода отпадает необходимость в сальнике и штоке, передающем колебания к фильтрующему элементу, и постоянном подводе энергии к виброприводу.

Так как автоколебания при течении вязкоупругой жидкости в трубке носят случайный характер и имеют переменную частоту и амплитуду, то они способствуют более полной регенерации фильтровального материала, что приводит к возрастанию производительности по сравнению с промышленными виброприводами, имеющими постоянную амплитуду и частоту.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалистов явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На чертеже показан общий вид фильтра для разделения суспензий.

Фильтр состоит из цилиндрического корпуса 1 с патрубками для подачи суспензии 2, отвода шлама 3 и фильтрата 4, подвижного фильтрующего элемента в виде полого перфорированного каркаса 5, обтянутого фильтровальным материалом 6, патрубка 7, установленного на днище фильтрующего элемента, трубки 8, установленной осесимметрично внутри подвижного фильтрующего элемента и образующей с ним вибрационный узел. Нижний конец трубки 8 и патрубок 4 для отвода фильтрата герметично соединены гофрированным шлангом 9, а стенка трубки 8 также герметично соединена с патрубком 7 фильтрующего элемента.

Фильтр для разделения суспензий работает следующим образом.

Патрубок 3 отвода шлама закрывают. Исходную суспензию высокоупругой (эластичной) жидкости подают под давлением в патрубок 2 для подачи суспензии (или создают вакуум внутри фильтровального элемента, соединяя патрубок 4 отвода фильтрата с вакуум-насосом). Под действием перепада давления снаружи и внутри полого фильтровального каркаса 5 вязкоупругая жидкость фильтруется через поры фильтровального материала 6, образуя на его поверхности осадок. Фильтрат вязкоупругой жидкости из полого перфорированного каркаса 5 попадает через верхний открытый конец внутрь трубки 8 и движется по ней в режиме релаксационного скольжения с периодическим прилипанием и срывами относительно внутренней поверхности трубки 8, вызывая осевые автоколебания трубки с переменной частотой и амплитудой и фильтрующего элемента с фильтровальным материалом 6. Гофрированный шланг 9 облегчает создание автоколебаний трубки 8 и фильтрующего элемента и не передает их на корпус 1. Под действием автоколебаний переменной частоты и амплитуды осадок, образующийся на фильтровальном материале 6, виброoжижается и стекает в нижнюю часть корпуса 1 в виде шлама, который после его накопления и прекращения режима фильтрования выгружают через патрубок отвода шлама 3. Кроме того, переменная частота и амплитуда при автоколебаниях способствует регенерации пoр фильтровального материала от застрявших в них частиц дисперсной среды и в конечном итоге возрастанию производительности фильтра.

Предлагаемая конструкция фильтра для разделения суспензий может быть использована при фильтровании растворов и расплавов полимеров, растворов каучуков, эластомеров и других жидкостей, обладающих вязкоупругими или эластичными свойствами, которые обладают способностью автоколебательного движения по трубам за счет периодического прилипания и срыва течения на стенках трубы (Переработка каучуков и резиновых смесей/ Вострокнутов Е.А., Новиков М. И., Новиков В.И. и др. - М.: Химия, 1980, с. 39 - 40; Основы физики и химии полимеров/ Под редакцией В.Н. Кулезнева. - М.: Высшая школа, 1977, с. 138).

Предлагаемый фильтр прост по конструкции, так как не требует установки специального вибропривода, сальника и штока, соединяющего вибропривод с подвижным фильтрующим элементом. Это также значительно уменьшает стоимость самого фильтра и себестоимость фильтрата, так как отпадает необходимость подвода энергии к виброприводу. Кроме того, автоколебания переменной частоты и амплитуды позволяют регенерировать фильтровальный материал и увеличить тем самым производительность фильтра.

Обычные статические фильтры после реконструкции (связанной с установкой трубки 8 внутрь фильтрующего элемента на гофрированном шланге 9 с герметичным соединением его на нижнем конце трубки 8 и патрубка 4 отвода фильтрата) можно перевести в режим виброфильтрования с непрерывным сбросом осадка и регенерацией пор фильтровального материала 6, что значительно увеличивает производительность процесса.

Таким образом, вышеуказанные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупностью условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в химической, нефтехимической, машиностроительной, автотранспортной, пищевой, фармацевтической и других отраслях, а также при очистке промышленных сточных вод, обладающих вязкоупругими (эластичными) свойствами;

для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанного в заявке и известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".