RU2619698C1

RU2619698C1 - Filtration element

Info

Publication number: RU2619698C1
Application number: RU2015157413A
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович Рокотов; Ирина Марковна Беспалова; Лазарь Саулович Мазин; Алексей Владимирович Марковец; Валентин Александрович Колесников
Original assignee: Николай Викторович Рокотов
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2015-12-31
Publication date: 2017-05-17

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: filter element comprises a perforated hollow rigid rod with the wound main bulky yarn of synthetic fibers making a filtration layer in the form of a rhombic winding consisting of yarns coils stacked with variable density, decreasing towards the edge of the filtration element, coils of additional monofilament yarn with rectangular cross section in the form of a honeycomb winding located between the main yarn coils placed at intervals of 0.1÷0.5 of additional yarn width.

EFFECT: increased dirt capacity and service life of the filtration element.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области фильтрации жидкостей от механических загрязнений, к конструкциям фильтрующих элементов (ФЭ), оно может быть использовано, например, в электронной промышленности.The invention relates to the field of filtration of liquids from mechanical impurities, to the design of filter elements (FE), it can be used, for example, in the electronics industry.

Известен ФЭ, авторское свидетельство СССР №SU 1824744, МПК B01D 39/00, 27/00, опубл. 27.07.96, содержащий перфорированный полый жесткий стержень с послойно намотанной текстурированной жгутовой нитью, уложенной с переменной плотностью, уменьшающейся к периферии ФЭ за счет изменения соотношения между частотами возвратно-поступательного перемещения жгутовой нити и вращения полого жесткого стержня при переходе от слоя к слою, а также за счет послойного уменьшения величины натяжения нити от полого жесткого стержня к периферии ФЭ.Famous FE, USSR author's certificate No. SU 1824744, IPC B01D 39/00, 27/00, publ. 07/27/96, containing a perforated hollow rigid rod with a layered wound textured tow rope laid with a variable density, decreasing to the FE periphery due to a change in the relationship between the frequencies of the reciprocating movement of the tow rope and the rotation of the hollow rigid rod during the transition from layer to layer, and also due to a layer-by-layer decrease in the tension of the thread from a hollow rigid rod to the periphery of the FE.

Один из недостатков данного ФЭ заключается в том, что жгутовые нити, образующие намотку, не зафиксированы. В связи с этим в процессе фильтрации по мере загрязнения ФЭ, вследствие роста гидравлического сопротивления и связанного с ним роста перепада давления на ФЭ, может происходить уплотнение волокнистого материала и нарушение однородности структуры намотки. Это обстоятельство приведет к существенному снижению расхода жидкости, грязеемкости и ресурса ФЭ.One of the disadvantages of this FE is that the strands forming the winding are not fixed. In this regard, in the process of filtration, as the PV is contaminated, due to the increase in hydraulic resistance and the associated increase in the pressure drop across the PV, the fibrous material can become denser and the winding structure is not uniform. This circumstance will lead to a significant reduction in fluid flow, dirt capacity and the resource PE.

Другим недостатком данного ФЭ является то, что структура намотки не позволяет задать направление движения жидкости в процессе фильтрации, жидкость движется по кратчайшей траектории - по радиальной прямой от периферии ФЭ к центру. При этом жидкость преодолевает минимальное расстояние внутри фильтрующего материала, грязеемкость и ресурс ФЭ существенно снижаются.Another disadvantage of this FE is that the winding structure does not allow you to set the direction of fluid movement during the filtration process, the fluid moves along the shortest path - along a radial line from the periphery of the FE to the center. At the same time, the liquid overcomes the minimum distance inside the filter material, the dirt capacity and the PE resource are significantly reduced.

Техническим результатом заявленного технического решения является увеличение грязеемкости и ресурса ФЭ. Технический результат достигается за счет сохранения однородной структуры фильтрующего слоя, уменьшения его уплотнения и деформации путем фиксации волокнистого материала, а также за счет увеличения расстояния, преодолеваемого жидкостью внутри фильтрующего слоя путем направления жидкости по криволинейным каналам.The technical result of the claimed technical solution is to increase the dirt capacity and resource PE. The technical result is achieved by maintaining a homogeneous structure of the filter layer, reducing its compaction and deformation by fixing the fibrous material, as well as by increasing the distance covered by the liquid inside the filter layer by directing the fluid through curved channels.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом ФЭ, содержащем перфорированный полый жесткий стержень с намотанной основной объемной нитью из синтетического волокна, образующей фильтрующий слой в виде ромбической намотки, состоящий из витков нити, уложенных с переменной плотностью, уменьшающейся к периферии фильтрующего элемента, фильтрующий слой содержит витки дополнительной мононити с прямоугольным поперечным сечением в виде сотовой намотки, расположенные между витками основной нити, уложенные со сдвигом, равным 0,1÷0,5 ширины дополнительной нити. Объемная нить и мононить раскладываются собственными нитераскладчиками.The problem is achieved in that in the proposed PV, containing a perforated hollow rigid rod with a wound main bulk filament of synthetic fiber, forming a filter layer in the form of a rhombic winding, consisting of turns of thread laid with a variable density, decreasing to the periphery of the filter element, the filter layer contains coils of additional monofilament with a rectangular cross section in the form of a cell winding, located between the coils of the main thread, laid with a shift of 0.1 ÷ 0.5 width s more threads. Bulk thread and monofilament are laid out by our own thread separators.

В качестве основной нити предлагается использовать текстурированную,гофрированную или крученую нить из полиамидных, полиэфирных, полипропиленовых волокон. При выборе вида нити учитываются требования к тонкости фильтрации и условиям фильтрования (гидравлическое сопротивление, перепад давления). Выбор материала нити определяется химическим составом, свойствами и температурой фильтруемой жидкости.It is proposed to use textured, corrugated or twisted yarn from polyamide, polyester, polypropylene fibers as the main thread. When choosing the type of thread, the requirements for filter fineness and filtering conditions (hydraulic resistance, pressure drop) are taken into account. The choice of material of the thread is determined by the chemical composition, properties and temperature of the filtered fluid.

Существенными признаками заявленного технического решения являются витки дополнительной мононити с прямоугольным поперечным сечением в виде сотовой намотки, расположенные между витками основной нити, уложенные со сдвигом, равным 0,1÷0,5 ширины дополнительной нити.Salient features of the claimed technical solution are coils of additional monofilament with a rectangular cross-section in the form of a cellular winding, located between the coils of the main thread, laid with a shift equal to 0.1 ÷ 0.5 of the width of the additional thread.

На фиг. 1 и 2 схематично изображен фильтрующий элемент. На фиг. 3 изображен фрагмент намотки дополнительной мононити (основная нить не показана).In FIG. 1 and 2 schematically depict a filter element. In FIG. 3 shows a fragment of winding additional monofilament (the main thread is not shown).

ФЭ включает перфорированный полый жесткий стержень 1 с отверстиями 2, на который наматывают фильтрующий слой из двух компонентов: основной объемной нити 3 из синтетического волокна, выполняющей фильтрацию, и дополнительной мононити 4 прямоугольного поперечного сечения, фиксирующей объемную нить 3 и формирующей направляющие спиральные каналы 5 для фильтруемой жидкости (фиг. 1, 2). Нити 3 и 4 наматывают одновременно. Каждая нить раскладывается собственным нитераскладчиком. Объемная нить 3 формирует сомкнутую прецизионную ромбическую намотку с уменьшающейся плотностью в радиальном направлении от перфорированного стержня 1 к периферии ФЭ. Мононить 4 формирует сотовую намотку таким образом, что соседние витки мононити 4 уложены друг на друга со смещением, равным 0,1÷0,5 ширины нити (фиг. 3). При этом центры ромбов расположены на кривой, идущей от центра ФЭ к периферии, за счет чего образованы спиральные каналы 5, направляющие поток жидкости от периферии к центру ФЭ и увеличивающие путь жидкости внутри ФЭ. Мононить 4 фиксирует объемную нить 3, не позволяя ей перемещаться при увеличении гидродинамического сопротивления по мере загрязнения ФЭ.FE includes a perforated hollow rigid rod 1 with holes 2, on which a filter layer of two components is wound: a main bulk filament 3 of synthetic fiber that performs filtration, and an additional monofilament 4 of rectangular cross-section, fixing the bulk filament 3 and forming guide spiral channels 5 for filtered fluid (Fig. 1, 2). Threads 3 and 4 are wound simultaneously. Each thread is laid out by its own thread separator. Bulk filament 3 forms a closed precision rhombic winding with a decreasing density in the radial direction from the perforated rod 1 to the periphery of the FE. Monofilament 4 forms a cellular winding in such a way that adjacent turns of monofilament 4 are stacked on each other with an offset equal to 0.1 ÷ 0.5 of the width of the thread (Fig. 3). The centers of the rhombuses are located on a curve going from the center of the PV to the periphery, due to which spiral channels 5 are formed, directing the fluid flow from the periphery to the center of the PV and increasing the liquid path inside the PV. Monofilament 4 fixes the bulk thread 3, not allowing it to move with increasing hydrodynamic resistance as the PV is contaminated.

На фиг. 1 стрелками показано направление движения жидкости в процессе фильтрации.In FIG. 1 arrows indicate the direction of fluid movement during the filtration process.

При поступлении потока фильтруемой жидкости к периферии ФЭ спиральные каналы 5, образованные мононитью 4, направляют поток жидкости к перфорированному полому жесткому стержню 1 по криволинейной траектории. Фильтруемая жидкость в процессе движения по спиральным каналам 5 проходит через фильтрующий слой из объемной нити 3. Плотность намотки объемной нити 3 минимальна на поверхности ФЭ и постепенно увеличивается в направлении перфорированного полого жесткого стержня 1. Самые крупные частицы загрязнений задерживаются в зоне наименее плотной намотки, а более мелкие - в зонах более плотной намотки, распределяясь по толщине фильтрующего слоя. Дополнительная мононить 4 удерживает витки объемной нити 3 в первоначально заданном положении и предотвращает их уплотнение вследствие роста гидродинамического сопротивления по мере загрязнения фильтрующего слоя. Спиральные каналы 5, образованные витками мононити 4, уложенными со сдвигом, равным 0,1÷0,5 ширины нити, направляют поток жидкости по криволинейной траектории и позволяют увеличить путь жидкости внутри фильтрующего слоя.Upon receipt of the flow of filtered fluid to the periphery of the PV spiral channels 5 formed by monofilament 4, direct the fluid flow to the perforated hollow rigid rod 1 along a curved path. Filtered fluid in the process of moving along the spiral channels 5 passes through the filter layer from the bulk filament 3. The density of winding of the bulk filament 3 is minimal on the surface of the PV and gradually increases in the direction of the perforated hollow rigid rod 1. The largest particles of contaminants are trapped in the zone of least dense winding, and smaller ones - in areas of denser winding, distributed over the thickness of the filter layer. An additional monofilament 4 keeps the turns of the bulk filament 3 in their original position and prevents their compaction due to an increase in hydrodynamic resistance as the filter layer becomes dirty. Spiral channels 5, formed by turns of monofilament 4, laid with a shift equal to 0.1 ÷ 0.5 of the width of the thread, direct the fluid flow along a curved path and allow you to increase the fluid path inside the filter layer.

Укладку мононити с максимальным сдвигом витков целесообразно выполнять для фильтрации низковязких жидкостей (например, воды), для которых перепад давления на ФЭ при увеличении сдвига витков увеличивается незначительно. С увеличением вязкости жидкости сдвиг витков следует уменьшать, поскольку в случае фильтрации высоковязкой жидкости (например, минерального масла) с увеличением сдвига витков происходит рост перепада давления.It is advisable to lay a monofilament with a maximum shift of coils for filtering low-viscosity liquids (for example, water), for which the pressure drop across the FE with an increase in the shift of coils increases slightly. With an increase in the viscosity of the liquid, the shift of the turns should be reduced, since in the case of filtration of a highly viscous liquid (for example, mineral oil) with an increase in the shift of the turns, the pressure drop increases.

Отфильтрованная жидкость поступает через отверстия 2 на поверхности перфорированного стержня 1 в его центральное отверстие, откуда отводится в сборник отфильтрованной среды (на фиг. 1 не показан).The filtered liquid enters through the holes 2 on the surface of the perforated rod 1 into its central hole, from where it is discharged into the filter medium collection (not shown in Fig. 1).

Таким образом, конструкция ФЭ обеспечивает сохранение структуры фильтрующего слоя в процессе фильтрации, а также увеличение пути жидкости внутри фильтрующего слоя за счет использования дополнительной мононити и, как следствие, увеличение грязеемкости и ресурса ФЭ.Thus, the design of the PV ensures the preservation of the structure of the filter layer during the filtration process, as well as increasing the liquid path inside the filter layer by using additional monofilament and, as a result, increasing the dirt capacity and resource of the PV.

Claims

A filter element comprising a perforated hollow rigid rod with a wound main bulk filament of synthetic fiber forming a rhombic-wound filter layer consisting of turns of thread laid with a variable density decreasing to the periphery of the filter element, characterized in that the filter layer contains turns of additional monofilament with a rectangular cross-section in the form of a cellular winding, located between the turns of the main thread, laid with a shift equal to 0.1 ÷ 0.5 width thread.