RU2154516C1 - Filtering device for purification of liquid and gaseous substances - Google Patents

Abstract

FIELD: purification of liquid and gaseous substances; applicable, for instance, in food and pharmaceutical industries for purification of potable water and alcohol and also in microelectronics. SUBSTANCE: filtering device includes casing with bottom and cover, and provided with branch pipes for supply of nonpurified substance and discharge of purifies substance; central perforated pipe; filter element whose body accommodates filter medium made of activated carbon porous fibers. Filter medium body is located so that its walls form clearance relative to casing walls. Filter medium 1.5-3.5 mm thick presents one or more toroidal figures formed of nonwoven carbon fibers with diameter of 2-8 mcm, specific surface of 500-3000 sq.m/g and volume of sorption pores mounting to 0.4-0.6 cu.cm/g. Toroidal figures are thread on central perforated pipe and forming clearance relative to body of filter medium. Branch pipe for discharge of purified substances located in bottom of said casing. Branch pipe for supply of nonpurified substances is located in lower side part of said casing. Filter element has removable end cover whose design allows change of density of filter medium to increase it by a factor of 1.5-2. EFFECT: provided selective filtering, prolonged service life of filter medium and increased specific surface of activated material; ensured versatility of device application for filtering of various liquids and gases. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области очистки жидких и газообразных веществ и может быть использовано, например, в пищевой и фармацевтической промышленности, в частности для очистки питьевой воды и спирта, а также может быть использовано в микроэлектронике и т.п. The invention relates to the field of purification of liquid and gaseous substances and can be used, for example, in the food and pharmaceutical industries, in particular for the purification of drinking water and alcohol, and can also be used in microelectronics, etc.

Известен, например фильтр для очистки воды до питьевого качества (патент РФ N 2131289, кл. B 01 D 29/11), включающий корпус со средством для подвода загрязненной воды, средством для выхода недоочищенной воды, средством для отвода очищенной воды и установленное в корпусе фильтрующее устройство в виде герметично соединенных с корпусом металлокерамических стержневых пористых элементов со сквозными каналами для прохода воды. Known, for example, is a filter for purifying water to drinking quality (RF patent N 2131289, class B 01 D 29/11), comprising a housing with means for supplying contaminated water, means for exiting under-treated water, means for draining purified water and installed in the housing a filtering device in the form of metal-ceramic rod porous elements hermetically connected to the casing with through channels for water passage.

К недостатку данного устройства можно отнести существование двух выходов для очищенной и недоочищенной воды, что приводит к необходимости иметь дополнительные водоотводы слива недоочищенной воды или возврата ее в патрубок подачи загрязненной воды для повторной очистки, кроме этого, следует отметить, что использование металлокерамических стержневых пористых элементов сорбционные свойства которых на 2-3 порядка ниже волокнистых сорбентов, приводит к увеличению габаритов установки при сохранении необходимой производительности и качества очищенной воды. The disadvantage of this device can be attributed to the existence of two outlets for purified and under-treated water, which leads to the need to have additional drains to drain the under-treated water or return it to the supply pipe for contaminated water for re-treatment, in addition, it should be noted that the use of sintered porous metal elements whose properties are 2-3 orders of magnitude lower than fibrous sorbents, which leads to an increase in the dimensions of the installation while maintaining the necessary performance and quality Twa purified water.

Наиболее близким по решаемой задаче и технической сущности к заявляемому является известное фильтрующее устройство для очистки жидких и газообразных веществ (патент РФ N 2112582, кл. B 01 D 29/48), включающее кожух с днищем и крышкой с отверстием, размещенный внутри кожуха фильтрующий элемент, в корпусе которого помещен фильтрующий материал в виде слоев, расположенных один за другим, выполненный из активированного углеродного пористого волокна диаметром 4-10 мкм, удельной поверхностью 590-2550 м²/г, объемом сорбционных пор 0,63-1,82 см³/г, поверхность которого покрыта оболочкой диоксида кремния, при этом крышка выполнена съемной, а корпус фильтрующего элемента размещен так, что его стенки образуют зазор относительно стенок кожуха, а крышка герметично сообщена с кожухом и корпусом фильтрующего элемента.Closest to the problem and technical nature of the claimed is a known filtering device for cleaning liquid and gaseous substances (RF patent N 2112582, CL B 01 D 29/48), including a casing with a bottom and a lid with a hole, a filter element located inside the casing , in the housing of which filtering material is placed in the form of layers arranged one after another, made of activated carbon porous fiber with a diameter of 4-10 μm, specific surface area 590-2550 m ² / g, sorption pore volume 0.63-1.82 cm ³ / g, surface of koto It is covered with a silica shell, and the lid is removable, and the filter element housing is arranged so that its walls form a gap relative to the walls of the casing, and the lid is hermetically connected with the casing and the filter element housing.

Однако описанное устройство обладает рядом недостатков. Во-первых, данное устройство не позволяет при размерах моноволокна 4-10 мкм и объеме сорбционных пор 0,63-1,82 см³/г обеспечить достаточно тонкую очистку фильтруемой жидкости, т.к. такой разброс не обеспечивает избирательную фильтрацию, фильтрующий элемент при этом быстро насыщается и пропускает частицы, предназначенные для задержания. Во-вторых, указанный в формуле изобретения минимальный размер волокон (4 мкм) не позволяет увеличить удельную поверхность волокна, что снижает ее сорбционные способности. Кроме того, конструкция фильтра такова, что для обеспечения качественной очистки и увеличения срока его эксплуатации требует в течение работы фильтра переворачивать фильтрующий элемент, а также изменять его место положения. В конструкции не предусмотрена возможность изменения плотности фильтрующего материала, что сокращает универсальность его применения.However, the described device has several disadvantages. Firstly, this device does not allow for a monofilament size of 4-10 μm and a sorption pore volume of 0.63-1.82 cm ³ / g to provide a sufficiently fine cleaning of the filtered liquid, because such a spread does not provide selective filtering, while the filter element is rapidly saturated and passes particles intended to be retained. Secondly, the minimum fiber size indicated in the claims (4 μm) does not allow to increase the specific surface area of the fiber, which reduces its sorption ability. In addition, the design of the filter is such that in order to ensure high-quality cleaning and increase its service life, it is required to turn the filter element over and to change its position during operation of the filter. The design does not provide for the possibility of changing the density of the filter material, which reduces the versatility of its application.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в том, чтобы обеспечить избирательную фильтрацию, увеличить срок службы фильтрующего материала, без необходимости при этом изменения его положения во время работы, увеличить удельную поверхность активного материала, а также обеспечить универсальность его применения для фильтрации различных жидкостей и газов. The problem to which the claimed invention is directed is to provide selective filtration, increase the service life of the filter material, without the need for changing its position during operation, increase the specific surface area of the active material, and also ensure its universality for filtering various liquids and gases.

Указанная задача решается за счет того, что в фильтрующем устройстве для очистки жидких и газообразных веществ, включающем кожух с днищем и крышкой, снабженном патрубками для подачи неочищенных и выпуска очищенных веществ, центральной перфорированной трубой, фильтрующим элементом, в корпусе которого помещен фильтрующий материал, выполненный из активированного углеродного пористого волокна, при этом корпус фильтрующего элемента размещен так, что его стенки образуют зазор относительно стенок кожуха, фильтрующий материал толщиной 1,5-3,5 мм представляет собой одну и более тороидальные фигуры, образованные из нетканого углеродного волокна диаметром 2-8 мкм, удельной поверхностью 500-3000 м²/г и объемом сорбционных пор 0,4-0,6 см³/г, нанизанные на центральную перфорированную трубу и образующие зазор с корпусом фильтрующего элемента. При этом патрубок для выпуска очищенных веществ расположен в днище упомянутого кожуха, а патрубок для подачи неочищенных веществ расположен в нижней боковой части упомянутого кожуха. Фильтрующий элемент имеет съемную торцевую крышку, конструкция которой позволяет изменять плотность фильтрующего материала, при этом плотность фильтрующего материала увеличивается в 1,5-2 раза.This problem is solved due to the fact that in the filtering device for cleaning liquid and gaseous substances, including a casing with a bottom and a lid, equipped with nozzles for supplying untreated and exhausting purified substances, a central perforated pipe, a filtering element, in which case filtering material is placed, made activated carbon porous fiber, while the filter element housing is placed so that its walls form a gap relative to the walls of the casing, the filter material is 1.5-3.5 m thick m is one or more toroidal figures formed of non-woven carbon fiber with a diameter of 2-8 μm, a specific surface area of 500-3000 m ² / g and a sorption pore volume of 0.4-0.6 cm ³ / g strung on a central perforated pipe and forming a gap with the housing of the filter element. In this case, the pipe for the release of purified substances is located in the bottom of the said casing, and the pipe for supplying the crude substances is located in the lower side of the casing. The filter element has a removable end cover, the design of which allows you to change the density of the filter material, while the density of the filter material increases by 1.5-2 times.

Работа фильтрующего устройства поясняется чертежом, на котором представлено поперечное сечение заявляемого устройства. The operation of the filtering device is illustrated in the drawing, which shows a cross section of the inventive device.

Устройство представляет собой кожух 1, выполненный из металла или пластмассы, днище 2, крышку 3, соединенные между собой болтами через резиновые прокладки 4, кожух 1 в нижней части имеет патрубок 5 для подачи очищаемой среды. The device is a casing 1 made of metal or plastic, a bottom 2, a cover 3, interconnected by bolts through rubber gaskets 4, the casing 1 in the lower part has a pipe 5 for supplying a cleaned medium.

В центре устройства устанавливается центральная перфорированная труба 6 с патрубком 7 для слива очищенной среды. С другой стороны труба 6 имеет заглушку 8, а также на концах трубы 6 имеется резьба для навинчивания гаек 9. Труба 6 выводится через днище 2 с резиновым уплотнением 10. In the center of the device, a central perforated pipe 6 is installed with a pipe 7 for draining the cleaned medium. On the other hand, the pipe 6 has a plug 8, and also at the ends of the pipe 6 there is a thread for screwing on the nuts 9. The pipe 6 is discharged through the bottom 2 with a rubber seal 10.

На трубу 6 нанизывается фильтрующий элемент 11, состоящий из корпуса 12, представляющего собой тонкостенную трубу, и фильтрующего материала 13, представляющего собой тороидальные фигуры с внутренним отверстием, сопряженным с диаметром трубы 6 и наружным диаметром, размер которого обеспечивает зазор между корпусом 12 и материалом 13. Сверху материала 13 на трубу 6 нанизывается съемная торцевая крышка 14. Уплотнение и фиксация фильтрующего материала 13 обеспечивается при зажатии крышки 14 гайками 9. A filter element 11 is strung on the pipe 6, consisting of a housing 12, which is a thin-walled pipe, and a filter material 13, which is a toroidal figure with an inner hole, paired with the diameter of the pipe 6 and the outer diameter, the size of which provides a gap between the housing 12 and the material 13 A removable end cap 14. is strung on top of the material 13 onto the pipe 6. The sealing and fixing of the filter material 13 is ensured by clamping the cap 14 with the nuts 9.

Заявляемое устройство работает следующим образом. Фильтруемое вещество, например жидкость, подается через патрубок 5 и заполняет зазор между стенками корпуса 12 и кожуха 1, затем, переливаясь через край корпуса 12, заполняет зазор между фильтрующим материалом 13 и корпусом 12, вытесняя воздух через пористый материал 13, в дальнейшем выровненное давление жидкости вдоль фильтрующего материала 13 при установленной заранее при помощи гаек 9 плотности материала 13 обеспечивает равномерное прохождение жидкости через материал 13, очистку жидкости и попадание ее в перфорированную трубу 6, а из нее через патрубок 7 в приемный бак (на чертеже не показан). The inventive device operates as follows. The filtered substance, for example, liquid, is fed through the nozzle 5 and fills the gap between the walls of the housing 12 and the housing 1, then, overflowing over the edge of the housing 12, fills the gap between the filter material 13 and the housing 12, forcing air out through the porous material 13, then equalized pressure liquid along the filter material 13, when the density of the material 13 is set in advance using nuts 9, ensures uniform passage of liquid through the material 13, purification of the liquid and its entry into the perforated pipe 6, and from it through atrubok 7 into the receiving tank (not shown).

Claims (5)

1. Фильтрующее устройство для очистки жидких и газообразных веществ, включающее кожух с днищем и крышкой, снабженный патрубками для подачи неочищенных и выпуска очищенных веществ, центральную перфорированную трубу, фильтрующий элемент, в корпусе которого помещен фильтрующий материал, выполненный из активированного углеродного пористого волокна, при этом корпус фильтрующего элемента размещен так, что его стенки образуют зазор относительно стенок кожуха, отличающееся тем, что фильтрующий материал толщиной 1,5 - 3,5 мм представляет собой одну или более тороидальные фигуры, образованные из нетканого углеродного волокна диаметром 2 - 8 мкм, удельной поверхностью 500 - 3000 м²/г и объемом сорбционных пор 0,4 - 0,6 см³/г, нанизанные на центральную перфорированную трубу, образующие зазор с корпусом фильтрующего элемента.1. A filtering device for cleaning liquid and gaseous substances, including a casing with a bottom and a lid, equipped with nozzles for supplying untreated and discharging purified substances, a central perforated tube, a filter element, in the housing of which a filter material made of activated carbon porous fiber is placed, the casing of the filter element is placed so that its walls form a gap relative to the walls of the casing, characterized in that the filter material with a thickness of 1.5 - 3.5 mm is one y or more toroidal shape, formed of a nonwoven carbon fiber diameter of 2 - 8 microns, a specific surface area of 500 - 3000 m ² / g and a pore volume of sorption of 0.4 - 0.6 ^cm3 / g, skewered on a central perforated tube forming gap with filter element housing. 2. Фильтрующее устройство по п.1, отличающееся тем, что патрубок для выпуска очищенных веществ расположен в днище кожуха. 2. The filtering device according to claim 1, characterized in that the pipe for the release of purified substances is located in the bottom of the casing. 3. Фильтрующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что фильтрующий элемент имеет съемную торцевую крышку, конструкция которой позволяет изменить плотность фильтрующего материала. 3. The filter device according to claim 1, characterized in that the filter element has a removable end cover, the design of which allows you to change the density of the filter material. 4. Фильтрующее устройство по п.1, отличающееся тем, что исходную плотность фильтрующего материала увеличивают в 1,5 - 2 раза за счет сжатия фильтрующего материала торцевой крышкой. 4. The filtering device according to claim 1, characterized in that the initial density of the filtering material is increased by 1.5 to 2 times due to the compression of the filtering material with an end cap. 5. Фильтрующее устройство по п.1, отличающееся тем, что патрубок для подачи неочищенных веществ расположен в нижней боковой части кожуха. 5. The filtering device according to claim 1, characterized in that the pipe for supplying crude substances is located in the lower side of the casing.