RU2070418C1 - Filter - Google Patents
Filter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2070418C1 RU2070418C1 RU93009576A RU93009576A RU2070418C1 RU 2070418 C1 RU2070418 C1 RU 2070418C1 RU 93009576 A RU93009576 A RU 93009576A RU 93009576 A RU93009576 A RU 93009576A RU 2070418 C1 RU2070418 C1 RU 2070418C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filter
- bellows
- porous
- housing
- corrugations
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к очистке жидкостей и газов от дисперсных включений с помощью фильтрующих элементов из спеченных пористых материалов и может быть использовано при очистке агрессивных жидкостей, топлив и масел от твердых примесей, запыленных горячих газов и воздуха от частиц пыли и капельных примесей, при очистке выхлопных газов дизельных двигателей от сажевых частиц и в других областях техники. The invention relates to the purification of liquids and gases from dispersed inclusions using filter elements from sintered porous materials and can be used to clean aggressive liquids, fuels and oils from solid impurities, dusty hot gases and air from dust particles and droplet impurities, when cleaning exhaust gases diesel engines from soot particles and in other areas of technology.
Известен фильтр, содержащий корпус с впускным и выпускным патрубками, в котором с общим кольцевым зазором размещен трубчатый фильтрующий элемент, образованный набором параллельно установленных друг относительно друга пористых керамических трубок, заглушенных с одного торца и имеющих спиральную канавку на наружной поверхности. Каждая пористая трубка вставлена внутрь плотной трубки так, что между ними образуется кольцевой винтовой канал. При работе фильтра суспензия через впускной патрубок поступает в полость корпуса и проходит в кольцевой винтовой канал снаружи каждой пористой трубки. Статическим давлением жидкость фильтруется в радиальном направлении через стенки пористых трубок, и фильтрат удаляется через их открытый торец по выпускному патрубку. Осадок удаляется со стенок кольцевого винтового канала входящим потоком суспензии, концентрация которой непрерывно увеличивается, и сгущенная суспензия накапливается в общем кольцевом зазоре, откуда постепенно удаляется через специальное отверстие в боковой стенке корпуса (см. заявку ФРГ N 2800125, кл. B 01 D 29/20, опубл. 12.07.79). A known filter comprising a housing with inlet and outlet pipes, in which with a common annular gap placed a tubular filter element formed by a set of parallel mounted porous ceramic tubes, plugged from one end and having a spiral groove on the outer surface. Each porous tube is inserted inside a dense tube so that an annular helical channel is formed between them. When the filter is working, the suspension through the inlet pipe enters the cavity of the housing and passes into the annular screw channel outside of each porous tube. By static pressure, the liquid is radially filtered through the walls of the porous tubes, and the filtrate is removed through their open end through the outlet pipe. The precipitate is removed from the walls of the annular helical channel by the inlet stream of the suspension, the concentration of which is continuously increasing, and the condensed suspension accumulates in the common annular gap, from where it is gradually removed through a special hole in the side wall of the housing (see German application N 2800125, class B 01 D 29 / 20, publ. 12.07.79).
Недостатком известного фильтра является его повышенное гидравлическое сопротивление, обусловленное наличием узких кольцевых винтовых каналов снаружи пористых трубок, а также существенно меньшей площадью внутренней выходной поверхности трубок в сравнении с площадью ее наружной оребренной входной поверхности. A disadvantage of the known filter is its increased hydraulic resistance due to the presence of narrow annular helical channels outside the porous tubes, as well as a significantly smaller area of the inner outlet surface of the tubes in comparison with the area of its outer finned inlet surface.
Известен фильтр для очистки газа от пыли, образующейся при производстве полупроводников, который содержит корпус с размещенным в ней керамическим фильтрующим элементом, выполненным в виде пористого спеченного многогранного блока с рядами осевых сквозных каналов. Подача запыленного газа-азота осуществляется в радиальном направлении к блоку через его наружную поверхность, а выход очищенного газа осуществляется через осевые каналы. Толщина пористых перемычек между каналами составляет 2 мм и более, диаметр пор 10 15 мкм. Для удержания мелких частиц пыли на стенки каналов наносится тонкий мембранный керамический слой (см. пат. США N 4902314, кл. B 01 D 39/20, 55-97, опубл. 20.02.90). A known filter for cleaning gas from dust generated during the production of semiconductors, which contains a housing with a ceramic filter element placed in it, made in the form of a porous sintered polyhedral block with rows of axial through channels. The supply of dusty gas-nitrogen is carried out in the radial direction to the block through its outer surface, and the outlet of the purified gas is carried out through the axial channels. The thickness of the porous bridges between the channels is 2 mm or more, the pore diameter of 10 to 15 microns. To retain small dust particles, a thin ceramic membrane layer is applied to the channel walls (see US Pat. No. 4,902,314, CL B 01 D 39/20, 55-97, publ. 02.20.90).
Недостаток известного фильтра заключается в том, что при радиально-осевом течении газа через фильтрующий блок максимальный расход приходится на пористые перемычки между осевыми каналами наружного ряда. Это ведет к более быстрому забиванию пылью пористого объема блока между каналами внешнего ряда и соответственно к более быстрому росту гидравлического сопротивления фильтра в целом. A disadvantage of the known filter is that with a radial-axial flow of gas through the filter unit, the maximum flow rate falls on the porous bridges between the axial channels of the outer row. This leads to faster dust clogging of the porous volume of the block between the channels of the outer row and, accordingly, to a faster increase in the hydraulic resistance of the filter as a whole.
Известен фильтр для очистки выхлопных газов дизельных двигателей от сажевых частиц, содержащий цилиндрический корпус с впускным боковым и выпускным центральным патрубками, в котором с кольцевым зазором размещен цилиндрический трубчатый фильтрующий элемент, выполненный из спеченной пенокерамики и закрепленный между торцами корпуса, фильтрующий элемент может быть изготовлен двухслойным, с наружным крупнопористым и внутренним мелкопористым слоями. Выхлопные газы через впускной патрубок поступают в кольцевой зазор, проходят в радиальном направлении через оба слоя фильтрующего элемента, поворачивают на 90 градусов и вытекают наружу по его оси через выпускной центральный патрубок (см. пат. США N 4732594, кл. B 01 D 39/06, 55-523, опубл. 22.03.88). A known filter for cleaning exhaust gases of diesel engines from soot particles, comprising a cylindrical body with an inlet side and outlet central pipes, in which a cylindrical tubular filter element made of sintered foam ceramic and fixed between the ends of the housing is placed with an annular gap, the filter element can be made two-layer , with external large-pore and internal fine-pore layers. Exhaust gases through the inlet pipe enter the annular gap, pass radially through both layers of the filter element, turn 90 degrees and flow outward along its axis through the central outlet pipe (see US Pat. No. 4,732,594, CL B 01 D 39 / 06, 55-523, publ. 22.03.88).
Недостатки известного фильтра состоят в том, что при радиальном обтекании цилиндрической пористой трубы выхлопными газами гидравлическое сопротивление фильтра возрастает из-за неравномерного расхода по поверхности трубы и, как следствие, неравномерного забивания ее пористого объема частицами сажи. Кроме того, отсеченная в описании к патенту необходимость иметь большую поверхность фильтрации за счет увеличения количества пор в пенокерамике приводит к снижению прочностных характеристик фильтрующего элемента и потере его работоспособности в условиях виброударных и термоциклических нагрузок при работе двигателя. The disadvantages of the known filter are that when the radial flow around the cylindrical porous pipe with exhaust gases, the hydraulic resistance of the filter increases due to uneven flow over the surface of the pipe and, as a result, uneven clogging of its porous volume by soot particles. In addition, the need cut off in the patent description due to the increase in the number of pores in the ceramic foam leads to a decrease in the strength characteristics of the filter element and the loss of its operability under vibration and thermal cyclic loads during engine operation.
Известен фильтр для отделения золы от газа, образующегося при сжигании угля с температурой 1200 1700oC, содержащий цилиндрический корпус с топкой, в которой с кольцевым зазором размещена цилиндрическая пористая труба, выполненная из пористой керамики (оксидов алюминия, кремния, магния, циркония) и закрепленная торцами в топке. Газообразные продукты сгорания, содержащие зону в виде жидких капель, проходят через стенки пористой трубы в радиальном направлении, а очищенные газы отводятся по ее оси в обе стороны через центральные патрубки корпуса (см. заявку ФРГ N 3720963, кл. B 01 D 39/06, F 23 J 5/00, опубл. 05.01.89).A known filter for separating ash from gas generated during the combustion of coal with a temperature of 1200-1700 o C, containing a cylindrical body with a furnace, in which a cylindrical porous tube made of porous ceramics (aluminum, silicon, magnesium, zirconium oxides) is placed with an annular gap and fixed by the ends in the firebox. Gaseous products of combustion, containing the zone in the form of liquid droplets, pass through the walls of the porous pipe in the radial direction, and the cleaned gases are discharged along its axis in both directions through the central branch pipes of the housing (see German application N 3720963, class B 01 D 39/06 , F 23
К недостаткам известного фильтра наряду с неравномерностями расхода газа через пористую трубу, обусловленными радиальной схемой его подачи, относятся также неразвитость поверхности фильтрования и повышенная скорость ее забивания каплями жидких продуктов сгорания. The disadvantages of the known filter, along with the uneven flow rate of the gas through the porous pipe due to the radial pattern of its supply, also include the underdevelopment of the filtering surface and the increased rate of clogging with drops of liquid combustion products.
Известен фильтр для очистки запыленных газов, в частности нагретых, содержащий корпус, в котором размещен оребренный снаружи трубчатый фильтрующий элемент, выполненный из пористого спеченного материала. На выступах ребер, коаксиально трубе закреплен слой фильтрующей ткани, а образованная между ними кольцевая камера соединена с трактом для подачи сжатого воздуха. При работе фильтра тракт подачи сжатого воздуха перекрывается, газы подаются снаружи через слой фильтрующей ткани, попадают в кольцевую камеру и проходят через стенки спеченной пористой трубы. Затем очищенные газы вдоль по оси трубы проходят в выпускной патрубок, размещенный на корпусе фильтра. При регенерации фильтра сжатый воздух подается в кольцевую камеру и очищает противотоком слой фильтрующей ткани от пылевых частиц (см. заявку ФРГ N 3919505, кл. B 01 D 46/00, 46/14, опубл. 23.08.90). A known filter for cleaning dusty gases, in particular heated, containing a housing in which is placed a finned tubular filter element made of porous sintered material. A layer of filter cloth is fixed on the ridges of the ribs, coaxially to the pipe, and the annular chamber formed between them is connected to the path for supplying compressed air. When the filter is operating, the compressed air supply path is shut off, gases are supplied externally through a layer of filter cloth, enter the annular chamber and pass through the walls of the sintered porous pipe. Then the purified gases along the axis of the pipe pass into the exhaust pipe located on the filter housing. During the regeneration of the filter, compressed air is supplied to the annular chamber and countercurrently cleans the layer of filtering tissue from dust particles (see German application N 3919505, class B 01 D 46/00, 46/14, publ. 23.08.90).
Недостатки известного фильтра, также как и приведенных аналогов, заключаются в неравномерности процесса фильтрации при радиальной подаче газа и быстром увеличении перепада давления на фильтрующем элементе. Повышенное гидравлическое сопротивление cоздается также спеченной пористой оребренной трубой, являющейся подложкой для слоя фильтрующей ткани и практически не участвующей в фильтрации. При этом возникает задача надежного крепления слоя фильтрующей ткани с поверхностью ребер пористой трубы, причем места крепления уменьшают фильтровальную поверхность, что также увеличивает ее гидравлическое сопротивление. The disadvantages of the known filter, as well as the above analogues, are the unevenness of the filtering process with a radial gas supply and a rapid increase in the pressure drop across the filter element. The increased hydraulic resistance is also created by a sintered porous finned tube, which is a substrate for a layer of filter cloth and practically does not participate in filtration. This raises the problem of reliable fastening of the filtering fabric layer with the surface of the ribs of the porous pipe, and the attachment points reduce the filtering surface, which also increases its hydraulic resistance.
Наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому результату является фильтр, содержащий корпус, фильтрующий элемент, размещенный в корпусе с кольцевым зазором, выполненный с гофрированной поверхностью, тангенциально которой установлен впускной патрубок, а выпускной патрубок соединен с внутренней поверхностью фильтрующего элемента (а.с. N 806137, кл. B 04 C 9/00, 1981). The closest to the claimed technical essence and the achieved result is a filter containing a housing, a filter element placed in a housing with an annular gap, made with a corrugated surface, the inlet pipe is tangentially installed, and the outlet pipe is connected to the inner surface of the filter element (a.c N 806137, CL B 04
Недостатком известного фильтра является низкая производительность при фильтровании жидкостей с тонкими частицами. A disadvantage of the known filter is the low performance when filtering liquids with fine particles.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности фильтров с радиально-осевым течением фильтруемой среды, а именно их производительности и ресурса за счет снижения гидравлического сопротивления и неравномерностей расхода через фильтрующего элементы. The technical result of the invention is to increase the efficiency of filters with a radial-axial flow of the filtered medium, namely their productivity and resource by reducing hydraulic resistance and flow irregularities through the filter elements.
Для решения поставленной задачи и достижения технического результата изобретения авторами предлагается в известном фильтре, содержащем корпус с впускным и выпускным патрубками, в котором с кольцевым зазором размещен фильтрующий элемент, установленный между торцами корпуса, выполнить фильтрующий элемент из спеченного материала с поперечными гофрами, образующими его пористое тело, установить впускной патрубок преимущественно тангенциально к гофрированной поверхности фильтрующего элемента и соединить его с кольцевой полостью посредством прорези, выполненной вдоль корпуса по его образующей, снабдить корпус дополнительной полостью для сбора отсепарированных частиц и также соединить ее с кольцевой полостью. To solve the problem and achieve the technical result of the invention, the authors propose in the known filter containing a housing with inlet and outlet nozzles, in which a filter element is installed between the ends of the housing with an annular gap, to make a filter element of sintered material with transverse corrugations forming its porous body, install the inlet pipe mainly tangentially to the corrugated surface of the filter element and connect it to the annular cavity in the middle With a slot made along the housing along its generatrix, provide the housing with an additional cavity for collecting the separated particles and also connect it to the annular cavity.
Кроме того, гофры могут быть выполнены конусными, соединение впускного патрубка с кольцевой полостью может быть образовано улиткой, а внутренние гофры выполнены с диаметрами, увеличивающимися в направлении выпускного патрубка. In addition, the corrugations can be made conical, the connection of the inlet pipe with the annular cavity can be formed by a cochlea, and the internal corrugations are made with diameters increasing in the direction of the outlet pipe.
Выполнение фильтрующего элемента с поперечными (круговыми, кольцевыми) гофрами, образующими его пористое тело, позволяет развить площадь как наружной, так и внутренней поверхности трубы, превращая ее в пористый сильфон и тем самым сохраняя толщину ее стенки и не увеличивая ее длину. Это обеспечивает снижение расхода газа или жидкости через единицу поверхности пористого сильфона, уменьшение перепада давления на его равнотолщинной стенке и позволяет увеличить производительность фильтра. Кроме того, потребное давление на прокачку фильтруемой среды может быть снижено. Но при этом не исключается опасность забивания локальных участков пористого сильфона крупными частицами, что может привести к росту его гидравлического сопротивления задолго до расчетного значения. Для исключения такого забивания, а также для дополнительного снижения перепада давления за счет уменьшения лобового сопротивления гофров впускной патрубок устанавливается преимущественно тангенциально к гофрированной поверхности пористого сильфона. При этом раздача набегающего потока по длине прорези, выполненной вдоль корпуса по его образующей, обеспечивает равномерную подачу фильтруемой среды по касательной ко всей гофрированной поверхности пористого сильфона так, чтобы снизить осевые перетечки среды и ее торможение между соседними гофрами и обеспечить преимущественную закрутку потока по внутренней поверхности корпуса. Для выравнивания поля скоростей потока прорезь может быть образована заранее калиброванными перфорированными отверстиями заданной формы, содержать сетки и т.д. Круговое течение в кольцевой полости с радиальным отсосом через гофры позволяет осуществлять предварительную очистку потока путем сепарации наиболее крупных твердых и капельных примесей за счет центробежных сил и уменьшать их концентрацию в потоке, проходящем через гофрированную поверхность, уменьшая тем самым степень забивания ее пор и увеличивая время эффективного фильтрования. Для сбора отсепарированных частиц служит дополнительная полость (бункер, карман), которая конструктивно связана с корпусом и соединена с кольцевой полостью, окружающей пористый сильфон. Тем самым концентрация частиц в кольцевой полости, заполняемой фильтруемой средой, не возрастает. Выполнение гофров с небольшим углом конусности (6 10 градусов) между их стенками создает оптимальные условия для безотрывного течения потока между соседними гофрами без образования местных возмущений (вихрей), способствующих увеличению общего гидравлического сопротивления. Кроме того, одинаковый наклон гофров (как наружных, так и внутренних) способствует более равномерной раздаче фильтруемой среды по их высоте. Выполнение гофров с такой конусностью целесообразно для фильтров, используемых в системах с низким входным давлением и большой скоростью входящего потока, например в системах очистки выхлопных газов дизелей от частиц сажи. Соединение впускного патрубка с кольцевой полостью, окружающей пористый сильфон, с помощью улитки позволяет влиять на переносную скорость очищаемого потока в спиральном канале за счет выбора радиуса кривизны спирали так, чтобы при минимально допустимом гидравлическом сопротивлении фильтра в целом обеспечить требуемую степень сепарирования частиц перед фильтрацией через пористый сильфон. Выполнение внутренних гофров с диаметрами, увеличивающимися в направлении выпускного патрубка, способствует снижению гидравлического сопротивления потоку среды за счет постепенного расширения проходного сечения по оси сильфона (пористый сильфон с внутренним диффузором). The implementation of the filter element with transverse (circular, circular) corrugations forming its porous body allows you to develop the area of both the outer and inner surfaces of the pipe, turning it into a porous bellows and thereby preserving the thickness of its wall and not increasing its length. This ensures a decrease in the flow of gas or liquid through the surface unit of the porous bellows, a decrease in the pressure drop across its equally thick wall and allows to increase the filter performance. In addition, the required pressure on the pumping of the filtered medium can be reduced. But at the same time, the danger of clogging of the local sections of the porous bellows with large particles is not excluded, which can lead to an increase in its hydraulic resistance long before the calculated value. To eliminate such clogging, as well as to further reduce the pressure drop by reducing the drag of the corrugations, the inlet pipe is installed mainly tangentially to the corrugated surface of the porous bellows. In this case, the distribution of the oncoming flow along the length of the slit made along the body along its generatrix ensures uniform supply of the filtered medium tangentially to the entire corrugated surface of the porous bellows so as to reduce the axial flow of the medium and its braking between adjacent corrugations and to ensure predominant swirling of the flow along the inner surface corps. To equalize the flow velocity field, the slot can be formed by pre-calibrated perforated holes of a given shape, contain grids, etc. The circular flow in the annular cavity with radial suction through the corrugations allows preliminary purification of the stream by separation of the largest solid and droplet impurities due to centrifugal forces and to reduce their concentration in the stream passing through the corrugated surface, thereby reducing the degree of clogging of its pores and increasing the effective time filtering. To collect the separated particles, an additional cavity (hopper, pocket) is used, which is structurally connected to the body and connected to the annular cavity surrounding the porous bellows. Thus, the concentration of particles in the annular cavity filled with the filtered medium does not increase. The implementation of the corrugations with a small taper angle (6 10 degrees) between their walls creates optimal conditions for an uninterrupted flow flow between adjacent corrugations without the formation of local disturbances (vortices), which contribute to an increase in the total hydraulic resistance. In addition, the same slope of the corrugations (both external and internal) contributes to a more uniform distribution of the filtered medium along their height. The implementation of corrugations with such a taper is suitable for filters used in systems with low inlet pressure and high inlet flow rate, for example, in systems for cleaning exhaust gases of diesel engines from soot particles. The connection of the inlet pipe with the annular cavity surrounding the porous bellows, using a cochlea, allows you to influence the portable speed of the cleaned flow in the spiral channel by choosing the radius of curvature of the spiral so that with the minimum allowable hydraulic resistance of the filter as a whole, provide the required degree of separation of particles before filtering through the porous bellows. The implementation of the internal corrugations with diameters increasing in the direction of the outlet pipe helps to reduce hydraulic resistance to the flow of the medium due to the gradual expansion of the bore along the axis of the bellows (porous bellows with an internal diffuser).
На фиг. 1 приведен фильтр в разрезе; на фиг. 2 вид сбоку на фильтр с улиткой; на фиг. 3 укрупненно показана конфигурация конических гофров; на фиг. 4 продольное сечению пористого сильфона с внутренним диффузором. In FIG. 1 shows a filter in section; in FIG. 2 side view of a filter with a snail; in FIG. 3 shows the configuration of conical corrugations in an enlarged view; in FIG. 4 is a longitudinal section of a porous bellows with an internal diffuser.
Фильтр содержит цилиндрический корпус 1, на боковой поверхности которого установлен впускной патрубок, а на торцах выпускные патрубки 3 (такой патрубок в зависимости от привязки фильтра к конкретной системе очистки может быть выполнен и на одном торце). Внутри корпуса размещен пористый гофрированный фильтрующий элемент сильфон 4, установленный в корпусе с кольцевым зазором 5 и закрепленный между торцами корпуса в местах 6 так, что полость сильфона сообщается с выпускными патрубками. The filter contains a cylindrical housing 1, on the side surface of which an inlet pipe is installed, and at the ends of the outlet pipes 3 (such a pipe, depending on the binding of the filter to a specific cleaning system, can also be made at one end). Inside the housing there is a porous corrugated
Вдоль корпуса 1 выполнена прорезь 7, соединяющая друг с другом входной патрубок 2 и кольцевой зазор 5. В нижней части корпуса установлена дополнительная полость 8, выполненная в виде бункера для сбора отсепарированных частиц 9, который может быть съемным или иметь крышку для выгрузки частиц. В варианте фильтра с улиткой 10 (фиг. 2), предназначенном, например, для улавливания сажевых или других легко выжигаемых частиц, в центральной полости пористого сильфона 4 устанавливается нагревательный элемент 11 (электрическая спираль). Как показано на фиг. 3, пористый сильфон может быть выполнен с конусными гофрами 12, угол α между стенками которых составляет 6 10 градусов. Кроме того, как показано на фиг. 4, пористый сильфон может иметь внутренний диффузор 13, расширяющийся в направлении выпускного патрубка. Направление течения газа на фигурах обозначено стрелками. A slot 7 is made along the body 1, connecting the
Фильтр работает следующим образом. The filter works as follows.
В конструкции, приведенной на фиг. 1, фильтруемая среда вводится в фильтр через патрубок 2 по касательной к внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1 с помощью прорези 7 и совершает вращательно-поступательное движение в кольцевом зазоре 5 вдоль гофров 12 пористого сильфона 4. Под действием центробежной силы наиболее крупные дисперсные частицы (пыль, сажа, капли влаги и др.) сепарируются из потока и попадают в бункер 8, где постепенно накапливаются. Далее поток заходит в промежутки между гофрами и фильтруется через пористые стенки гофров 12, очищается от мелких частиц и выходит по оси фильтра через патрубки 3. In the construction of FIG. 1, the filtered medium is introduced into the filter through the
В конструкции, приведенной на фиг. 2, вращательное движение потока и сепарация крупных частиц обеспечиваются с помощью улитки 10, в нижней части которой установлен бункер 8 для сбора отсепарированных частиц 9. Последующее течение через пористый сильфон 4 осуществляется аналогично фиг. 1. При вертикальном расположении фильтра бункер 8 размещается на нижнем торце корпуса 1, что обеспечивает удобство его разгрузки и/или замены. In the construction of FIG. 2, the rotational movement of the flow and the separation of large particles are provided by means of a cochlear 10, in the lower part of which a
Сильфон 4 может выполняться из пористых порошковых материалов (металлических и керамических), пористых материалов из волокон (также металлических и керамических), пористых материалов из вязаных и тканых металлических сеток, высокопористых ячеистых и др. спеченных высокотемпературных материалов. Способы изготовления сильфона из порошковых материалов заключаются в формовании заготовки сильфона методами порошковой металлургии и ее спекании. При изготовлении сильфона из волокон используются операции войлокования, формования пористой заготовки из войлока и ее спекания. Одна из технологий изготовления сильфона из металлических сеток включает операции получения гладкостенной трубы типа рукава или оплетки, осаживания ее на специальной оправке с формированием кольцевых гофров и спекания полученной заготовки в вакууме для окончательного закрепления нитей путем их диффузионной сварки в местах контакта друг с другом. При получении гофрированной заготовки сильфона также может использоваться технология вязания трикотажных вязаных сеток на кругловязальных металлических станках-автоматах. При изготовлении сильфона из высокопористого ячеистого металлокерамического материала используется технология пропитки порошковой суспензией гофра-основы из пенополиуретана с последующей сушкой заготовки, термообработкой ее для удаления пенополиуретана, изотермической выдержкой для удаления остатков органики и спеканием. The
Таким образом, в заявляемом фильтре может использоваться пористый сильфон, изготовленный из промышленно освоенных спеченных материалов, с учетом необходимых конструкторско-технологических требований к фильтру. Thus, in the inventive filter can be used a porous bellows made of industrially developed sintered materials, taking into account the necessary design and technological requirements for the filter.
Способы регенерации заявляемого фильтра являются стандартными и выбираются в зависимости от природы фильтруемой среды (газ, жидкость, суспензия) и улавливаемых частиц (твердые, капельные), условий эксплуатации, монтажа и т. д. Фильтр может регенерироваться в режиме противотока чистым фильтратом, а также выжигаться с помощью спирали 11, разбираться и регенерироваться в ультразвуковой ванне и т.д. The methods of regeneration of the inventive filter are standard and are selected depending on the nature of the medium being filtered (gas, liquid, suspension) and trapped particles (solid, drip), operating conditions, installation, etc. The filter can be regenerated in counterflow mode with a clean filtrate, as well as burn out with a spiral 11, disassemble and regenerate in an ultrasonic bath, etc.
Ниже приведены примеры выполнения заявляемого фильтра для очистки жидкости и газа. Below are examples of the implementation of the inventive filter for cleaning liquid and gas.
Пример 1. Example 1
Фильтр для очистки моторного топлива от твердых частиц выполнен по схеме фиг. 1. Фильтр содержит пористый сильфон длиной 150 мм, изготовленный из спеченного сферического порошка малоуглеродистой стали. Наружный диаметр сильфона (по наружным гофрам) 60 мм, внутренний диаметр (по внутренним гофрам) 25 мм. Толщина стенки гофров 3 мм, количество гофров 10 шт. Пористость стенки гофров составляет 40% максимальный размер пор 60 мкм. Площадь поверхности пористого сильфона составляет 720 см2, что обеспечивает при его проницаемости по топливу, равной 1 л/мин•см2, с коэффициентом динамической вязкости h 2,5 Па•с, при давлении 0,1 МПа, расход через фильтр 720 л/мин. Для сравнения при тех же параметрах фильтрующего элемента, но выполненного в виде гладкостенной пористой спеченной трубы длиной 150 мм, наружным диаметром 60 мм, с толщиной стенки 3 мм, расход через фильтр, имеющий одинаковые габариты с заявляемым фильтром, составляет 280 л/мин, т.е. в 2,6 раза меньше. Тангенциальная подача топлива через впускной патрубок в кольцевой зазор диаметром 66 мм по касательной к вершинам гофров обеспечивает в ней сепарацию частиц размером более 180 мкм, которые накапливаются в бункере, размещенном в донной части корпуса. В случае снижения расхода через заявляемый фильтр до уровня 280 л/мин, как в сравниваемом фильтре, давление во впускном патрубке с учетом потерь на закрутку потока в кольцевом зазоре может быть уменьшено с 0,1 МПа до -0,05 МПа. Тонкость очистки в пористом сильфоне по твердым частицам составляет 20 мкм, т.е. сохраняется такой же, как и в сравниваемом фильтре. Но при этом более чем в два раза увеличивается время до допустимого забивания фильтра, и соответственно уменьшается количество циклов его регенерации. Как показано выше, фильтр обеспечивает более высокую производительность.The filter for cleaning engine fuel from solid particles is made according to the scheme of FIG. 1. The filter contains a 150 mm long porous bellows made of sintered spherical mild steel powder. The outer diameter of the bellows (on the outer corrugations) 60 mm, the inner diameter (on the inner corrugations) 25 mm. The wall thickness of the corrugations is 3 mm, the number of corrugations is 10 pcs. The porosity of the corrugation wall is 40%; the maximum pore size is 60 μm. The surface area of the porous bellows is 720 cm 2 , which ensures that with its fuel permeability of 1 l / min • cm 2 , with a dynamic viscosity coefficient h 2.5 Pa • s, at a pressure of 0.1 MPa, the flow rate through the filter is 720 l / min For comparison, with the same parameters of the filter element, but made in the form of a smooth-walled porous sintered pipe with a length of 150 mm, an outer diameter of 60 mm, and a wall thickness of 3 mm, the flow rate through a filter having the same dimensions as the claimed filter is 280 l / min, t .e. 2.6 times less. The tangential fuel supply through the inlet to the annular gap with a diameter of 66 mm tangentially to the tops of the corrugations provides for the separation of particles larger than 180 microns in size, which accumulate in the hopper located in the bottom of the housing. If the flow rate through the inventive filter is reduced to a level of 280 l / min, as in the compared filter, the pressure in the inlet pipe, taking into account the loss of swirling flow in the annular gap, can be reduced from 0.1 MPa to -0.05 MPa. The fineness of purification in a porous bellows for solid particles is 20 μm, i.e. remains the same as in the compared filter. But at the same time, the time until the filter is allowed to clog more than doubles, and the number of cycles of its regeneration decreases accordingly. As shown above, the filter provides better performance.
Пример 2. Example 2
Фильтр для очистки выхлопных газов дизельных двигателей от сажевых частиц выполнен по схеме фиг. 2 (с улиткой). Сильфон с внутренним диффузором (фиг. 4) изготавливается из спеченной высокопористой ячеистой керамики по технологии пропитки заготовки сильфона из открытого пенополиуретана (ППУ) металлокерамической суспензией на основе кордиерита. Технология заключается в прессовании заготовок двух полусильфонов из ППУ, сборке их в целый сильфон, пропитке его суспензией и последующей термообработке со спеканием, обеспечивающим неразъемное соединение полусильфонов друг с другом по контактным плоскостям. Длина сильфона 210 мм, наружный диаметр 150 мм, внутренние диаметры по концам диффузора составляют 60 мм и 80 мм, толщина стенки гофров 15 мм (наружный слой 10 мм из ППУ с ячейками со средним диаметром около 400 мкм, внутренний слой 5 мм из ППУ с ячейками со средним диаметром около 300 мкм). Гофры выполнены с углом конусности 8o. Средняя длина мелкопористой перемычки между соседними тремя ячейками в теле сильфона составляет 0,15 мкм. Пористый сильфон закреплен торцами в спиралеобразном корпусе улитки и содержит в центре электрический нагреватель трубчатого типа, выполненный из карбида кремния. Токовыводы нагревателя пропущены через глухой торец корпуса со стороны меньшего диаметра диффузора, второй торец корпуса имеет выпускной патрубок. Впускной патрубок диаметром 95 мм с помощью переходника плавно соединен с входом улитки, образующей кольцевой спиральный канал снаружи пористого сильфона. Фильтр устанавливается в горизонтальном положении с верхним расположением впускного патрубка. В донной части корпуса улитки имеется бункер для приема и сбора отсепарированных частиц, снабженный съемным поддоном. При стендовых испытаниях фильтра его гидравлическое сопротивление составило 1300 мм водяного столба, при массовом расходе выхлопных газов 600 кг/ч. Фильтр обеспечивает улавливание в спиральном канале улитки частиц размерами более 5 мкм и степень очистки газов в пористом сильфоне на уровне 5 мкм и степень очистки газов в пористом сильфоне на уровне 70% Периодическое выжигание сажи осуществляется с помощью нагревателя. При температуре выхлопных газов на уровне 600 oC происходит самовыжигание пористого сильфона.The filter for cleaning exhaust gases of diesel engines from soot particles is made according to the scheme of FIG. 2 (with a snail). The bellows with an internal diffuser (Fig. 4) is made of sintered highly porous cellular ceramics using the technology of impregnating a bellows blank from open polyurethane foam (PUF) with a cerrierite-based ceramic-metal suspension. The technology consists in pressing blanks of two half-bellows from polyurethane foam, assembling them into a whole bellows, impregnating it with a suspension and subsequent heat treatment with sintering, which ensures permanent connection of half-bellows with each other along contact planes. The bellows length is 210 mm, the outer diameter is 150 mm, the inner diameters at the ends of the diffuser are 60 mm and 80 mm, the wall thickness of the corrugations is 15 mm (the outer layer is 10 mm made of polyurethane foam with cells with an average diameter of about 400 μm, the inner layer is 5 mm made of polyurethane foam with cells with an average diameter of about 300 microns). The corrugations are made with a taper angle of 8 o . The average length of the finely porous jumper between the three adjacent cells in the bellows body is 0.15 μm. The porous bellows are fixed by the ends in the spiral-shaped housing of the cochlea and contains in the center an electric tube-type heater made of silicon carbide. Heater current leads are passed through the blind end of the housing from the side of the smaller diameter of the diffuser, the second end of the housing has an outlet pipe. The inlet nozzle with a diameter of 95 mm is smoothly connected to the inlet of the cochlea with an adapter forming an annular spiral channel outside the porous bellows. The filter is installed in a horizontal position with the top location of the inlet pipe. In the bottom of the shell of the cochlea there is a hopper for receiving and collecting the separated particles, equipped with a removable tray. During bench tests of the filter, its hydraulic resistance amounted to 1300 mm water column, with a mass flow rate of exhaust gases of 600 kg / h. The filter ensures the capture in the spiral channel of the cochlea of particles larger than 5 microns and the degree of purification of gases in a porous bellows at 5 microns and the degree of purification of gases in a porous bellows at 70%. Periodic burning of soot is carried out using a heater. At an exhaust temperature of 600 ° C, the porous bellows spontaneously burn out.
Использование изобретения в различных областях техники позволит снизить энергоемкость фильтровальных установок, повысить их производительность и ресурс. The use of the invention in various fields of technology will reduce the energy consumption of filter units, increase their productivity and resource.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93009576A RU2070418C1 (en) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | Filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93009576A RU2070418C1 (en) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | Filter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93009576A RU93009576A (en) | 1996-05-10 |
| RU2070418C1 true RU2070418C1 (en) | 1996-12-20 |
Family
ID=20137621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93009576A RU2070418C1 (en) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | Filter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2070418C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467180C1 (en) * | 2011-06-01 | 2012-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Ice exhaust gas cleaner |
| RU2472011C2 (en) * | 2007-10-29 | 2013-01-10 | Кейтерпиллар Инк. | Exhaust gas purification device |
| RU2524215C1 (en) * | 2013-04-17 | 2014-07-27 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Apparatus for cleaning diesel fuel |
| RU2622138C1 (en) * | 2016-04-04 | 2017-06-13 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Filter |
| RU2715189C1 (en) * | 2019-07-09 | 2020-02-25 | Акционерное общество "Кондор-Эко" | Filter material |
| RU206833U1 (en) * | 2021-05-11 | 2021-09-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский государственный энергетический университет» | Highly porous cellular filter with pores for purification of gases and water |
-
1993
- 1993-02-25 RU RU93009576A patent/RU2070418C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Заявка ФРГ N 288125, кл. B 01 D 29/20, 1979. 2. Патент США N 4902314, кл. B 01 D 39/20, 1990. 3. Патент США N 4732594, кл. B 01 D 39/06, 1988. 4. Заявка ФРГ N 3720963, кл. B 01 D 39/06, 1989. 5. Заявка ФРГ N 3919505, кл. B 01 D 46/00, 1990. 6. Авторское свидетельство СССР N 806137, кл. B 04 C 9/00, 1981. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2472011C2 (en) * | 2007-10-29 | 2013-01-10 | Кейтерпиллар Инк. | Exhaust gas purification device |
| RU2467180C1 (en) * | 2011-06-01 | 2012-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Ice exhaust gas cleaner |
| RU2524215C1 (en) * | 2013-04-17 | 2014-07-27 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Apparatus for cleaning diesel fuel |
| RU2622138C1 (en) * | 2016-04-04 | 2017-06-13 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Filter |
| RU2715189C1 (en) * | 2019-07-09 | 2020-02-25 | Акционерное общество "Кондор-Эко" | Filter material |
| RU206833U1 (en) * | 2021-05-11 | 2021-09-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский государственный энергетический университет» | Highly porous cellular filter with pores for purification of gases and water |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1737555B1 (en) | Diesel engine exhaust filters | |
| US20040142145A1 (en) | Honeycomb structure body | |
| US5655366A (en) | Diesel particulate filter | |
| AU2008226388B2 (en) | Filter apparatus and method | |
| JP2004321848A (en) | Honeycomb structure and its manufacturing method | |
| JP2004211692A (en) | Open end diesel particulate trap | |
| KR101688467B1 (en) | Cyclone Bag-filter Dust Collecter with Diffuser | |
| US5013341A (en) | Apparatus for separating particulate material from high-temperature gases | |
| RU2070418C1 (en) | Filter | |
| US8048508B2 (en) | Plugged honeycomb structure | |
| US20040065079A1 (en) | Method and device for aftertreatment exhaust gases from combustion engines | |
| CA2253519C (en) | Hot gas filter and system assembly | |
| GB2035835A (en) | Exhaust gas soot filter for an internal combustion engine | |
| US20060037297A1 (en) | Ceramic honeycomb filter | |
| US4857088A (en) | Filter for cleaning the exhaust gases from diesel engines | |
| JP2587068B2 (en) | Apparatus for treating particulates in diesel engine exhaust gas | |
| JPH0647620U (en) | Exhaust gas purification device | |
| KR101591568B1 (en) | high efficiency dust collector | |
| EP1246684B1 (en) | Interlocked fiber fail-safe regenerator filter devices | |
| US5453108A (en) | Apparatus for filtering gases | |
| CN109621569B (en) | Self-direction-regulating periodic pulse jet nozzle and filter | |
| CN101658750B (en) | Composite flyash filter with built-in cyclone pre-dusting | |
| JP2006312895A (en) | Particulate material filter | |
| JPH0214711A (en) | Exhaust gas cleaning device | |
| JP2002155727A (en) | Particulate filter |