RU88574U1

RU88574U1 - FILTER ELEMENT

Info

Publication number: RU88574U1
Application number: RU2009128477/22U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Васильевич Смульский; Евгений Иванович Зоря; Олег Владимирович Никитин
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2009-07-22
Publication date: 2009-11-20

Abstract

Фильтрующий элемент, характеризующийся тем, что он содержит коаксиально расположенные фильтрующий и коагулирующий цилиндрические слои, выполненные из поливинилформаля, между которыми без зазора размещена перфорированная цилиндрическая перегородка, причем материал фильтрующего и коагулирующего слоев имеет градиент пористости, направленный к перфорированной цилиндрической перегородке.A filter element, characterized in that it contains a coaxially arranged filter and coagulating cylindrical layers made of polyvinyl formal, between which a perforated cylindrical partition is placed without a gap, the material of the filter and coagulating layers having a porosity gradient directed towards the perforated cylindrical partition.

Description

Изобретение относится к устройствам для очистки жидких и газообразных углеводородов от механических примесей и воды.The invention relates to a device for the purification of liquid and gaseous hydrocarbons from mechanical impurities and water.

Известен фильтр-сепаратор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, фильтрующий блок, состоящий из фильтрующего, коагулирующего и водоотталкивающего элементов, герметично установленных на нижней опорной перегородке, разделяющей корпус фильтра-сепаратора на рабочую и отстойную камеры (RU 2088301, B01D 25/00, 1996).Known filter separator containing a housing with inlet and outlet nozzles, a filter unit consisting of filtering, coagulating and water-repellent elements hermetically mounted on the lower supporting partition separating the filter separator housing into a working and settling chamber (RU 2088301, B01D 25/00 , 1996).

Также известен фильтрующий элемент, выполненный в виде коаксиально расположенных фильтрующего, коагулирующего и водоотталкивающего слоев, изготовленных из различных материалов, при этом фильтрующий слой изготовлен из многослойного волокнистого полимерного материала, а каждый слой фильтрующего элемента снабжен перфорированной обечайкой (RU 38450, B01D 27/06).Also known is a filter element made in the form of coaxially arranged filtering, coagulating and water-repellent layers made of various materials, while the filtering layer is made of a multilayer fibrous polymeric material, and each layer of the filtering element is provided with a perforated shell (RU 38450, B01D 27/06) .

Общими недостатками указанных решений являются следующие:Common disadvantages of these solutions are the following:

- сложность конструкции ввиду наличия многослойного очищающего цилиндра, состоящего из трех пакетов, изготавливаемых из разных материалов: один - фильтрующий, второй - коагулирующий, третий - водоотталкивающий;- design complexity due to the presence of a multilayer cleaning cylinder, consisting of three packages made of different materials: one is filtering, the second is coagulating, the third is water repellent;

- наличие полимерного волокнистого полотна, в результате чего под действием гидравлических сил потока среды происходит прогрессирующее разрушение стекловолокон до полного разрушения структуры пакетов, что отрицательно влияет на процесс коагуляции;- the presence of a polymer fibrous web, as a result of which under the influence of the hydraulic forces of the medium flow, a progressive destruction of the glass fibers occurs until the packet structure is completely destroyed, which negatively affects the coagulation process;

- волокна от вибрации и перепадов давления при движении жидкости или газа ломаются, в результате засоряют элементы аппаратуры.- fibers from vibration and pressure drops during the movement of a liquid or gas break, resulting in clogging of equipment elements.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является фильтрующий элемент, выполненный в виде стакана, изготовленного из поливинилформаля (RU 2050928, B01D 27/04, 1992).Of the known devices, the closest in technical essence and the achieved result to the proposed device is a filter element made in the form of a glass made of polyvinyl formal (RU 2050928, B01D 27/04, 1992).

Использование в известном устройстве поливинилформаля обеспечивает одновременное очищение от механических примесей и влаги, увеличивает влагоемкость и грязеемкость, позволяет исключить из конструкции фильтра каркас из волокнистых полимерных материалов.The use of polyvinyl formal in the known device provides simultaneous purification from mechanical impurities and moisture, increases the moisture capacity and dirt capacity, allows you to exclude the frame of fibrous polymeric materials from the filter design.

Однако предлагаемому устройству присущи следующие недостатки:However, the proposed device has the following disadvantages:

- выполнение стакана из поливинилформаля с постоянной по всему объему пористостью приводит к изменению его формы и размера по мере накопления в очищаемой среде водной фазы (разбухание), что обусловливает в этом случае необходимость использования для компенсации изменения длины фильтрующего элемента трубки (сильфона) из эластичного материала с поперечной гофрировкой поверхности;- the implementation of a glass of polyvinyl formal with a constant porosity throughout the volume leads to a change in its shape and size as the aqueous phase accumulates in the medium to be cleaned (swelling), which necessitates the use of a tube (bellows) made of elastic material to compensate for changes in the length of the filter element with transverse corrugation of the surface;

- необходимость частой разборки фильтра для удаления из фильтрующего элемента выделенной из очищаемой среды воды и механических примесей.- the need for frequent disassembly of the filter to remove water and mechanical impurities from the filtering element extracted from the cleaned medium.

В основу настоящего изобретения положена задача создания фильтрующего элемента, обеспечивающего повышение эффективности очистки от механических примесей и воды и возможность его многократной регенерации за счет сохранения формы и размеров фильтроэлемента независимо от наличия в нем воды, самоочищения фильтроэлемента от механических примесей и удаление из него воды непосредственно в процессе работы и проведения процессов фильтрации, коагуляции и сепарирования одновременно в одном цикле.The basis of the present invention is the creation of a filter element that provides improved cleaning from mechanical impurities and water and the possibility of multiple regeneration by maintaining the shape and size of the filter element regardless of the presence of water in it, self-cleaning the filter element from mechanical impurities and removing water directly from it the process of working and carrying out the processes of filtration, coagulation and separation simultaneously in one cycle.

Поставленная задача достигается тем, что фильтрующий элемент содержит коаксиально расположенные фильтрующий и коагулирующий цилиндрические слои, выполненные из пористого гидрофильного материала, между которыми без зазора размещена перфорированная цилиндрическая перегородка, причем материал фильтрующего и коагулирующего слоев имеет градиент пористости, направленный к перфорированной цилиндрической перегородке.This object is achieved in that the filter element contains a coaxially arranged filter and coagulating cylindrical layers made of a porous hydrophilic material, between which a perforated cylindrical partition is placed without a gap, and the material of the filter and coagulating layers has a porosity gradient directed towards the perforated cylindrical partition.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 приведен общий вид предлагаемого фильтрующего элемента на примере его компоновки в корпусе с системой вводно-выводных каналов, на фиг.2 показано сечение по А-А.The invention is illustrated in the drawing, where figure 1 shows a General view of the proposed filter element on the example of its layout in the housing with a system of input-output channels, figure 2 shows a section along aa.

Предлагаемый фильтрующий элемент (фильтроэлемент) представляет собой два коаксиально расположенных фильтрующих слоя из поливинилформаля (ППВФ) - наружного 1 и внутреннего 2, разделенных перфорированной металлической перегородкой 3 в виде цилиндра. Наружный слой 1 имеет градиент размера пор, увеличивающийся к периферии, а внутренний 2 - к центру фильтроэлемента, т.е. более плотные слои примыкают к перфорированной обечайке 3. Заданное направление градиента пористости достигается за счет того, что в эластичном состоянии наружный слой 1 натянут на нее, а внутренний слой 2 вставлен внутрь обечайки 3 с уплотнением структуры материала.The proposed filter element (filter element) is two coaxially located filter layers of polyvinyl formaldehyde (PPVF) - outer 1 and inner 2, separated by a perforated metal partition 3 in the form of a cylinder. The outer layer 1 has a pore size gradient increasing toward the periphery, and the inner 2 has a pore size center, i.e. more dense layers are adjacent to the perforated shell 3. The predetermined direction of the porosity gradient is achieved due to the fact that in an elastic state the outer layer 1 is tensioned on it and the inner layer 2 is inserted inside the shell 3 with a seal of the material structure.

Фильтроэлемент установлен между верхней 4 и нижней 5 крышками с уплотнительными прокладками 6 и 7.The filter element is installed between the upper 4 and lower 5 covers with gaskets 6 and 7.

Перфорированный цилиндр 8 разделяет наружное пространство на две кольцевые полости: внутреннюю 9 и наружную 10. В нижней части фильтра имеется отстойник 11, служащий для приема отделенной из очищаемого продукта воды.The perforated cylinder 8 divides the outer space into two annular cavities: inner 9 and outer 10. At the bottom of the filter there is a sump 11, which serves to receive water separated from the product to be cleaned.

Для ввода в фильтр очищаемого продукта служит штуцер 12, для вывода очищенного продукта - штуцер 13, для слива отделенной воды-штуцер 14.Фильтроэлемент установлен в корпус фильтра 15.The nozzle 12 is used to enter the product to be cleaned; the nozzle 13 is used to output the purified product; the nozzle 14 is used to drain the separated water. The filter element is installed in the filter housing 15.

Фильтроэлемент работает следующим образом.The filter element works as follows.

Очищаемый продукт (жидкий или газообразный) поступает внутрь фильтрующего слоя 2, проходит через него, перфорированную обечайку 3, наружный слой 1 и выходит очищенным в полость 9, в которой происходит отделение и оседание капель воды в отстойник 11. Очищенный продукт через отверстия в цилиндре 8 попадает в наружную полость 10 и поступает в приемный трубопровод.The product to be cleaned (liquid or gaseous) enters the filter layer 2, passes through it, the perforated shell 3, the outer layer 1 and leaves cleaned into the cavity 9, in which there is separation and sedimentation of water drops in the sump 11. The purified product through the holes in the cylinder 8 enters the outer cavity 10 and enters the receiving pipe.

По мере прохождения жидкости или газа через поры ППВФ происходит отделение воды от них и укрупнение мелких капель в результате коагуляции, набухание материала ППВФ по мере поглощения воды, в результате чего увеличивается соотношение общего размера пор и материала, что приводит к положительному эффекту, а именно увеличению грязеемкости.As the liquid or gas passes through the pores of PPVF, water separates from them and coarsening of small droplets as a result of coagulation, swelling of the PPVF material as water is absorbed, resulting in an increase in the ratio of the total pore size to the material, which leads to a positive effect, namely an increase dirt capacity.

Процесс отсеивания загрязнений происходит как в жестком, так и в эластичном состоянии материала, причем в эластичном состоянии идут процессы самоочищения за счет автоколебательных деформаций структуры материала под действием гидравлических сил потока очищаемого продукта и выдавливания крупных капель воды вместе с механическими примесями.The process of screening contaminants occurs both in the hard and in the elastic state of the material, and in the elastic state, self-cleaning processes occur due to self-oscillating deformations of the material structure under the influence of the hydraulic forces of the stream of the product being cleaned and squeezing large drops of water along with mechanical impurities.

По мере продвижения очищаемого продукта через поры фильтрующего материала происходит одновременно фильтрация и коагуляция капель воды и отделение механических примесей вследствие того, что каждая капля воды собирает на своей поверхности частицы механических примесей (за счет сил поверхностного натяжения). Одновременно происходит укрупнение капель за счет слияния мелких капель в пристеночных слоях поровых каналов, выделение их из фильтрующего материала и слив воды из фильтра.As the product being cleaned moves through the pores of the filtering material, water droplets are filtered and coagulated and mechanical impurities are separated due to the fact that each drop of water collects particles of mechanical impurities on its surface (due to surface tension forces). At the same time, droplets are enlarged due to the fusion of small droplets in the parietal layers of the pore channels, their isolation from the filter material and the discharge of water from the filter.

Одной из отличительных особенностей предлагаемого фильтроэлемента является отсутствие в его конструкции каркаса, изготавливаемого из многослойного волокнистого полимера, использование которого приводит к снижению надежности фильтрующего элемента.One of the distinctive features of the proposed filter element is the absence in its design of a frame made of a multilayer fibrous polymer, the use of which reduces the reliability of the filter element.

Использование гидрофильного материала, а именно пористого поливинилформаля (ППВФ), обусловлено тем, что он имеет открытопористую микроструктуру и обладает высокой проницаемостью, а также способностью задерживать большой объем механических примесей, впитывать мелкодисперсную и выделять крупнокапельную воду, что обеспечивает возможность осуществления процессов фильтрации, коагуляции и сепарирования в одном материале.The use of a hydrophilic material, namely, porous polyvinyl formal (PPVF), is due to the fact that it has an open-porous microstructure and has a high permeability, as well as the ability to retain a large amount of mechanical impurities, absorb finely dispersed and emit coarse droplet water, which makes it possible to carry out filtration, coagulation and separation in one material.

Исходная пористость (80-90%) и размеры пор (до 0,5 мкм) могут задаваться в процессе изготовления ППВФ в зависимости от поставленной задачи.The initial porosity (80-90%) and pore sizes (up to 0.5 μm) can be set during the manufacture of PPVF, depending on the task.

Исходный материал ППВФ при высыхании имеет стеклообразное состояние, а при поглощении воды (адсорбции) из очищаемой среды (нефтепродуктов, газов или воздуха) набухает и становится эластичным. Это позволяет создать градиент пористости в структуре фильтрующего материала за счет упругой деформации материала. Фильтроэлементы с изменяющейся пористостью обладают значительно большей грязеемкостью по сравнению с известными аналогами этого типа.When dried, the PPVF starting material has a glassy state, and when it absorbs water (adsorption) from the medium being cleaned (oil products, gases, or air) it swells and becomes elastic. This allows you to create a porosity gradient in the structure of the filter material due to the elastic deformation of the material. Filter elements with varying porosity have a significantly greater dirt capacity compared to known analogues of this type.

Положительной особенностью фильтроэлементов из ППВФ также является возможность их многократной регенерации (промывка в воде и сушка в потоке теплого воздуха), а также их биологическая нейтральность и экологическая чистота, не требующая принятия особых мер при утилизации.A positive feature of PPVF filter elements is the possibility of their multiple regeneration (washing in water and drying in a stream of warm air), as well as their biological neutrality and environmental cleanliness, which does not require special measures for disposal.

Claims

A filter element, characterized in that it contains a coaxially arranged filter and coagulating cylindrical layers made of polyvinyl formal, between which a perforated cylindrical partition is placed without a gap, the material of the filter and coagulating layers having a porosity gradient directed towards the perforated cylindrical partition.