RU2082483C1

RU2082483C1 - Filter element for cleaning liquids or gases

Info

Publication number: RU2082483C1
Application number: RU92001677A
Authority: RU
Inventors: И.М. Бердичевский; В.С. Косов
Original assignee: Бердичевский Иосиф Моисеевич
Priority date: 1992-10-21
Filing date: 1992-10-21
Publication date: 1997-06-27

Abstract

FIELD: filter elements for cleaning liquids and gases. SUBSTANCE: filter element is made from single-layer or multi-layer ceramics in form of lens-shaped body with through central hole and circular stiffener in inner chamber. EFFECT: enhanced efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике фильтрации и касается конструкции фильтрующего элемента для очистки жидкостей и газов от всевозможных примесей. The invention relates to a filtration technique and relates to the design of a filter element for cleaning liquids and gases from all kinds of impurities.

Фильтрующий элемент модуль для очистки жидкостей и газов предназначен для монтажа в фильтрующие пакеты или системы в качестве их взаимозаменяемых конструкционных составных частей и может быть использован в любых отраслях промышленности, где необходимо применение конструкционных фильтрующих систем, выполняющих функцию очистки рабочих жидкостей или газов, например воды, топлива или масел, природного газа или же воздуха, а также при решении технических и экологических проблем. The filter element module for cleaning liquids and gases is intended for installation in filter bags or systems as their interchangeable structural components and can be used in any industries where it is necessary to use structural filter systems that perform the function of cleaning working fluids or gases, such as water, fuel or oil, natural gas or air, as well as in solving technical and environmental problems.

Известен фильтрующий элемент модуль, например, для очистки топлива и масел [1] выполненный в виде фигурного диска со сквозным осевым отверстием, изготовленного из нескольких слоев пористой керамики с размерами зерен наполнителя, соответствующими заданной тонкости очистки, на торцах которого имеются углубленные, образующие в диске полости, кольцевые проточки, а также радиальные пазы, необходимые для образования отверстий для входа или выхода флюида, а также соединения элементов друг с другом. Из подобных взаимозаменяемых элементов модулей в дальнейшем монтируют фильтрующие системы пакеты с заданной фильтрующей поверхностью путем стягивания в эластичных прокладках, вмонтированных в кольцевые проточки. Known filter element module, for example, for cleaning fuel and oils [1] made in the form of a figured disk with a through axial hole made of several layers of porous ceramics with grain sizes of filler corresponding to a given fineness of cleaning, at the ends of which there are recessed, forming in the disk cavities, annular grooves, as well as radial grooves, necessary for the formation of holes for the entrance or exit of the fluid, as well as connecting the elements to each other. From similar interchangeable elements of the modules, filter systems are further mounted on bags with a given filter surface by tightening in elastic gaskets mounted in annular grooves.

Однако известный фильтрующий элемент имеет ряд существенных недостатков, ограничивающих эффективность применения материала из пористой керамики, а также затрудняющих его эксплуатацию и снижающих надежность, а именно:
1. Значительные усилия при монтаже фильтроэлементов в пакет и наличие технологической деформации не позволяет изготавливать элементы толщиной менее 10 мм вследствие разрушения последних при стягивании. Это снижает эффективность фильтроэлемента по производительности.However, the known filter element has a number of significant drawbacks that limit the effectiveness of the use of porous ceramic material, as well as complicate its operation and reduce reliability, namely:
1. Significant efforts in the installation of filter elements in the bag and the presence of technological deformation does not allow to produce elements with a thickness of less than 10 mm due to the destruction of the latter when tightened. This reduces the performance of the filter element.

2. Наличие деформации фильтроэлементов уменьшает надежность последних в эксплуатации вследствие нарушения герметичности как в прокладках, так и возможного нарушения пластин в процессе работы в напряженном состоянии, в особенности когда имеются локальные нагрузки, удары или же вибрации. Все это в общей сложности приводит к нестабильности эффективности фильтроэлементов в процессе службы по показателям очистки. 2. The presence of deformation of the filter elements reduces the reliability of the latter in operation due to a violation of tightness both in the gaskets and a possible violation of the plates during operation in the stressed state, especially when there are local loads, impacts or vibrations. All this in total leads to instability of the efficiency of filter elements in the process of service in terms of cleaning.

3. Сложность конструкции фильтроэлемента требует применения для их изготовления метода прессования и соответственно сложной, трудоемкой и дорогостоящей технологической оснастки: пресс-форм, матриц и т.д. Это значительно повышает стоимость фильтроэлемента, а следовательно и фильтрующих систем, где они применяются. 3. The complexity of the design of the filter element requires the use of the pressing method for their manufacture and, accordingly, complex, time-consuming and expensive technological equipment: molds, dies, etc. This significantly increases the cost of the filter element, and therefore the filter systems where they are used.

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности в эксплуатации, а также снижение стоимости фильтрующего элемента модуля. The aim of the invention is to increase the efficiency and reliability in operation, as well as reducing the cost of the filter element of the module.

Цель достигается тем, что предлагаемый фильтрующий элемент- модуль ( со сквозным осевым отверстием) выполнен в виде полого чечевичноподобного тела с внутренней кольцевой полостью, выполненной как одно целое со сквозным отверстием, причем боковая поверхность внутренней полости имеет в плоскости симметрии кольцевое ребро жесткости. The goal is achieved by the fact that the proposed filter element module (with a through axial hole) is made in the form of a hollow lentil-like body with an inner annular cavity made as a whole with a through hole, and the side surface of the inner cavity has an annular stiffener in the plane of symmetry.

На фиг.1 изображен фильтроэлемент, смонтированный в систему пакет с соседним подобным фильтрующим элементом; на фиг.2 фильтроэлемент, имеющий полую чечевичноподобную форму, осевой разрез. Figure 1 shows a filter element mounted in the system package with an adjacent similar filter element; figure 2 filter element having a hollow lenticular-like shape, axial section.

Фильтрующий элемент модуль для очистки жидкостей и газов (фиг.1, 2) содержит выпуклое полое тело 1 со сквозным осевым отверстием 2, выполненным из однослойной или многослойной (фиг.2) пористой керамики. Полое, чечевичноподобное тело 1 имеет внутреннюю кольцевую полость 3, предназначенную для формирования толщины фильтрующей перегородки и снижения гидравлического сопротивления конструкции, она выполнена как одно целое со сквозным отверстием 2, причем боковая поверхность внутренней кольцевой полости имеет ребро жесткости 4. The filter element module for cleaning liquids and gases (figure 1, 2) contains a convex hollow body 1 with a through axial hole 2 made of a single-layer or multi-layer (figure 2) porous ceramic. The hollow, lenticular-like body 1 has an inner annular cavity 3, designed to form the thickness of the filtering partition and reduce the hydraulic resistance of the structure, it is made integrally with the through hole 2, and the side surface of the inner annular cavity has a stiffener 4.

На фиг.1 фильтроэлемент модуль смонтирован в фильтрующую систему - пакет с соседним подобным фильтрующим элементом. При этом оба фильтроэлемента стянуты в эластичных прокладках 5 с помощью перфорированной детали 6, предназначенной для соединения областей загрязненного и чистого флюида, и крепежного устройства (не показано) силой P-P в пакет, который тем же крепежным устройством герметично связан с непроницаемой поверхностью 9, разделяющей две полости фильтрации: 7 для чистого флюида и 8 -для загрязненного флюида. Крепежное устройство может быть выполнено, например, в виде любого болта с гайкой. In Fig. 1, the filter element is mounted in a filter system — a bag with an adjacent similar filter element. At the same time, both filter elements are tightened in elastic gaskets 5 with the help of a perforated part 6 designed to connect the areas of contaminated and clean fluid, and a fastening device (not shown) with the force of PP into a bag, which is sealed by the same fastening device with an impermeable surface 9 separating the two filtration cavities: 7 for pure fluid and 8 for contaminated fluid. The fixing device can be made, for example, in the form of any bolt with nut.

Загрязненный флюид проходит через полость 8 и далее через все наружное поверхности фильтроэлемента (направление движения показано стрелкой) и затем попадает во внутренние полости фильтроэлементов. The contaminated fluid passes through the cavity 8 and then through the entire outer surface of the filter element (the direction of movement is shown by an arrow) and then enters the internal cavity of the filter elements.

В случае грубой очистки, например, топлива или воды флюид проходит через один слой керамики с размером зерен 0,3-0,4 мм, а затем при тонкой очистке флюид вначале проходит через слой керамики с размером зерен 0,3-0,4 мм, а затем через слой 0,1-0,2 мм, далее очищается и попадает во внутренние полости фильтроэлементов, а затем через перфорацию детали 6 крепежного устройства (не показано) попадает в полость 7 (область очищенного флюида). In the case of rough cleaning, for example, of fuel or water, the fluid passes through one ceramic layer with a grain size of 0.3-0.4 mm, and then, during fine cleaning, the fluid first passes through a ceramic layer with a grain size of 0.3-0.4 mm and then through a layer of 0.1-0.2 mm, then it is cleaned and enters the internal cavities of the filter elements, and then through the perforation of the part 6 of the mounting device (not shown), it enters the cavity 7 (region of the purified fluid).

Предлагаемый фильтроэлемент модуль для очистки жидкостей и газов имеет следующие преимущества перед прототипом:
1. Фильтрующий элемент имеет чечевичноподобную полую форму (фиг.1, 2). Наличие такой формы выполнения позволяет увеличить жесткость фильтроэлемента, так как каждая его симметричная половина, представляющая собой тело вращения (верх и низ), имеет выпуклую форму, обеспечивающую высокую прочность при сжатии. Это позволяет исключить повреждение элементов при монтаже в эластичных прокладках. С другой стороны, повышенная механическая прочность конструкции фильтроэлемента дает возможность значительно уменьшить толщину керамики (до 4-5 мм) без значительного снижения жесткости конструкции. Такая возможность позволяет применительно к одному материалу соответственно в 2-2,5 раза увеличить производительность элемента в сравнении с известной конструкцией. Жесткость и прочность элемента еще более будет увеличена за счет имеющегося внутреннего ребра жесткости 4.The proposed filter element module for cleaning liquids and gases has the following advantages over the prototype:
1. The filter element has a lenticular-like hollow shape (Fig.1, 2). The presence of this form of execution allows you to increase the rigidity of the filter element, since each of its symmetrical half, which is a body of revolution (top and bottom), has a convex shape that provides high compressive strength. This eliminates damage to elements during installation in elastic gaskets. On the other hand, the increased mechanical strength of the filter element makes it possible to significantly reduce the thickness of the ceramic (up to 4-5 mm) without significantly reducing the rigidity of the structure. This possibility allows, with respect to one material, to increase by 2–2.5 times the productivity of an element in comparison with the known construction. The stiffness and strength of the element will be further increased due to the existing internal stiffener 4.

2. Значительный запас прочностных свойств фильтрующего элемента существенно увеличивает его надежность и практически полностью исключает нестабильность последнего по параметрам очистки даже при многократном перемонтаже, необходимом для регенерации. 2. A significant margin of strength properties of the filter element significantly increases its reliability and almost completely eliminates the instability of the latter in terms of cleaning parameters even with multiple remounting necessary for regeneration.

3. Наконец, наличие простой кольцеобразной полости внутри элемента, выполненной как одно целое со сквозным отверстием, позволяет существенно упростить технологию изготовления фильтрующего элемента, а следовательно уменьшить трудоемкость изготовления последнего практически в 2-3 раза и соответственно стоимость. 3. Finally, the presence of a simple annular cavity inside the element, made as a unit with a through hole, can significantly simplify the manufacturing technology of the filter element, and therefore reduce the complexity of manufacturing the latter by almost 2-3 times and, accordingly, the cost.

Обычным способом приготавливают пластичную массу или две массы для формования двухслойных элементов. Затем формуют пластическим способом две симметричные половины со сквозными отверстиями и кольцевыми выступами (ребрами жесткости), указанными выше, получаемые с помощью шаблона. После формования обе половины фильтроэлемента, находящиеся в формах, соединяют по наружным выступам отформованных половин, выступающих из форм. In the usual way, a plastic mass or two masses are prepared to form two-layer elements. Then, two symmetrical halves with through holes and annular protrusions (stiffening ribs) specified above, obtained using a template, are molded in a plastic way. After molding, both halves of the filter element in the molds are joined along the outer protrusions of the molded halves protruding from the molds.

Соединенные изделия затем сушат в формах до их отделения. После отделения фильтрующего элемента осуществляют зачистку облоя. The combined products are then dried in molds until separated. After separating the filter element, the flashing is cleaned.

Возможность такой реализации позволяет:
а) сформовать фильтрующий элемент в целом без применения операции склеивания, причем с одновременным получением кольцевого ребра жесткости 4 в плоскости симметрии внутренней полости фильтроэлемента и без нарушения сплошности и однородности материала по поверхности соединения;
б) позволяет применить для изготовления фильтрующих элементов метод пластического формования в пористой форме, что значительно увеличивает производительность изготовления фильтроэлементов, уменьшает их трудоемкость и стоимость.The possibility of such an implementation allows:
a) to form the filter element as a whole without applying the gluing operation, while simultaneously obtaining an annular stiffener 4 in the plane of symmetry of the inner cavity of the filter element and without breaking the continuity and homogeneity of the material on the connection surface;
b) allows to apply the method of plastic molding in porous form for the manufacture of filter elements, which significantly increases the productivity of the manufacture of filter elements, reduces their complexity and cost.

В качестве базового объекта выбран войлочный фильтрующий элемент, используемый в дизельных двигателях Д-6 и Д-12 (тонкость отсева составляет 4-5 мкм), при сравнении заявляемого фильтрующего элемента с базовым объектом видно, что тонкость отсева резко снижается и достигает 1-2 мкм, причем начальное гидравлическое сопротивление уменьшается в 2-3 раза, а срок службы с учетом регенерации увеличивается в 3-4 раза. A felt filter element used in D-6 and D-12 diesel engines (screening fineness is 4-5 microns) was selected as the base object; when comparing the inventive filtering element with the base object, it can be seen that the screening fineness sharply decreases and reaches 1-2 microns, and the initial hydraulic resistance is reduced by 2-3 times, and the service life, taking into account regeneration, is increased by 3-4 times.

Предлагаемое изобретение прошло опытные испытания на катере, где оно было использовано в качестве керамического фильтрующего элемента в дизеле Д-6. The present invention passed pilot tests on a boat, where it was used as a ceramic filter element in a D-6 diesel engine.

Показано, что фильтр успешно проработал с регенерацией три навигации без нарушения целостности значительно более эффективнее, чем войлочный, и не терял прочностных свойств при монтаже и демонтаже. It is shown that the filter successfully worked with the regeneration of three navigations without violating the integrity much more efficiently than felt, and did not lose strength properties during installation and dismantling.

Claims

A filter element for cleaning liquids or gases made of single-layer or multilayer porous ceramics in the form of a body of revolution with a central through hole, characterized in that it is made in the form of a hollow lentil-like body having an annular stiffener in the internal cavity.