Патент на изобретение №2381821

(54) УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЕ ПРОТОЧНОЕ УСТРОЙСТВО И ПРИМЕНЯЕМЫЙ В НЕМ КАРТРИДЖ

(57) Реферат:

Изобретение предназначено для очистки текучих сред. Проточное устройство состоит из корпуса (2), который состоит из головки (3) с крюкообразным впускным каналом (5), имеющим вход (6) и выход (7), и выпускным каналом (8) с входом (9) и выходом (10); и емкости (4), установленной на головке (3) и снабженной сменным картриджем, состоящим из трубчатого активного проточного элемента (20), в емкости (4) вокруг активного проточного элемента (20) образована полость (30), соединенная с выпускным каналом (8), и крышки (21), ограничивающей проточный канал (22) с впускным отверстием (23) с одной стороны, которое соединено с выходом (7) впускного канала (5) головки (3) и направлено в основном поперечно осевому направлению проточного элемента (20), и выпускным отверстием (24) с другой стороны, которое соединено с внутренней полостью активного проточного элемента (20). Впускное отверстие (23) проточного канала (22) крышки (21) расположено эксцентрично относительно оси (В-В’) проточного элемента (20). Выпускное отверстие (24) проточного канала (22) расположено по центру. Проточный канал (22) в крышке (21) имеет изменяющееся проточное сечение в направлении от впускного отверстия (23) к выпускному отверстию (24), сначала уменьшающееся вдоль длины, а затем увеличивающееся вплоть до выпускного отверстия (24). Технический результат – повышение эффективности очистки. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Настоящее изобретение относится к усовершенствованному проточному устройству, в частности к проточному устройству для текучих сред, состоящему в основном из корпуса, в котором предусмотрен сменный картридж.

В частности, изобретение относится к усовершенствованному проточному устройству, корпус которого состоит из головки с крюкообразным впускным каналом с входом и выходом, и выпускным каналом с входом и выходом, и емкости, которая может быть предусмотрена на вышеупомянутой головке и в которой может быть предусмотрен вышеупомянутым сменный картридж.

Картридж состоит из активного проточного элемента, например, фильтрующего элемента, абсорбирующего, адсорбирующего или каталитического элемента с одной стороны и крышки, ограничивающей проточный канал, с другой стороны, с впускным отверстием с одной стороны, которое соединено с выходом вышеупомянутого впускного канала головки, когда та установлена, и которое направлено в основном поперечно осевому направлению проточного элемента, и выпускным отверстием с другой стороны, которое соединено с внутренней полостью вышеупомянутого активного проточного элемента.

Следовательно, вышеупомянутая крышка гарантирует, что текучие среды направляются по впускному каналу головки во внутреннюю полость активного проточного элемента. Далее, жидкости, текущие сквозь пористую стенку активного элемента, затем оканчивают свой путь в емкости, которая соединена с выпускным каналом.

Такие проточные устройства уже известны в форме фильтров, при этом впускное отверстие проточного канала, а также его выпускное отверстие расположены по центру в проточном устройстве.

Проблема, которая возникает в связи с такими фильтрами, заключается в том, что поступающий поток текучей среды во впускной магистрали совершает поворот на угол 90° на коротком расстоянии, в результате чего в этом потоке текучей среды возникают турбулентности, которые приводят к потерям давления.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить одно решение в связи с вышеупомянутыми и другими недостатками.

С этой целью настоящее изобретение относится к усовершенствованному проточному устройству для текучих сред, состоящему в основном из корпуса, который состоит из головки с крюкообразным впускным каналом, имеющим вход и выход, и выпускным каналом с входом и выходом; емкости, которая установлена на вышеупомянутой головке и которая снабжена сменным картриджем, состоящим из трубчатого активного проточного элемента, так что в емкости вокруг активного проточного элемента образована полость, причем упомянутая полость соединена с вышеупомянутым выпускным каналом; и крышки, ограничивающей проточный канал с впускным отверстием с одной стороны, которое соединено с выходом вышеупомянутого впускного канала головки и направлено в основном поперечно осевому направлению проточного элемента, и выпускным отверстием с другой стороны, которое соединено с внутренней полостью вышеупомянутого активного проточного элемента, при этом вышеупомянутое впускное отверстие проточного канала крышки расположено эксцентрично относительно оси активного проточного элемента, тогда как выпускное отверстие этого проточного канала расположено по центру, и при этом вышеупомянутый проточный канал в крышке имеет изменяющееся проточное сечение, которое в направлении от впускного отверстия к выпускному отверстию сначала уменьшается вдоль длины, а затем увеличивается вплоть до выпускного отверстия.

Преимущество такого усовершенствованного проточного устройства в соответствии с изобретением заключается в том, что поскольку впускное отверстие проточного канала крышки расположено эксцентрично относительно оси активного проточного элемента, тогда как выпускное отверстие этого проточного канала расположено по центру, поток жидкости направляется в активный проточный элемент лучшим образом, в результате чего турбулентности уменьшаются.

Дополнительное преимущество такого усовершенствованного впускного устройства заключается в том, что, как явствует из испытаний, начальное уменьшение проточного сечения в направлении от впускного отверстия к выпускному отверстию проточного канала приводит к значительному уменьшению потери давления. Исследования продемонстрировали, что это неожиданное уменьшение потери давления путем уменьшения проточного сечения в проточном канале происходит из-за того, что уменьшается та полость в проточном канале, в которой могут возникать турбулентности.

В предпочтительном варианте осуществления усовершенствованного проточного устройства в соответствии с изобретением проточный канал является криволинейным, вследствие чего изнутри от изгиба канал ограничен вогнутой стенкой, которая предпочтительно имеет эллиптическую тенденцию и которая ограничена снаружи стенкой с вогнутой частью и выпуклой частью, идущей от последней. Предпочтительно, емкость снабжена центраторами для практического осуществления центровки активного проточного элемента в емкости.

Преимущество такого усовершенствованного проточного устройства заключается в том, что вогнутая стенка изнутри от изгиба гарантирует, что происходит постепенное уменьшение проточного сечения, в результате чего уменьшаются турбулентности и рециркуляции в поступающем потоке текучей среды и получается почти ламинарный поток.

Изобретение также относится к картриджу, который выполнен с возможностью применения в усовершенствованном проточном устройстве, описанном выше, и который состоит из трубчатого активного пористого элемента и крышки, ограничивающей проточный канал с впускным отверстием с одной стороны, которое направлено в основном поперечно осевому направлению проточного элемента, и выпускным отверстием с другой стороны, которое соединено с внутренней полостью вышеупомянутого активного проточного элемента, при этом вышеупомянутое впускное отверстие проточного канала крышки расположено эксцентрично относительно оси активного проточного элемента, тогда как выпускное отверстие этого проточного канала расположено по центру, и при этом вышеупомянутый проточный канал в крышке имеет изменяющееся проточное сечение, которое в направлении от впускного отверстия к выпускному отверстию сначала уменьшается вдоль длины, а затем увеличивается вплоть до выпускного отверстия.

Чтобы лучше пояснить отличительные признаки изобретения, ниже – лишь в качестве примера, ни в коей мере не носящего ограничительный характер, и со ссылками на прилагаемые чертежи – приводится нижеследующий предпочтительный вариант осуществления усовершенствованного проточного устройства в соответствии с изобретением, при этом:

на фиг.1 представлено сечение усовершенствованного проточного устройства в соответствии с изобретением;

на фиг.2 представлено перспективное изображение фильтрующего картриджа, обозначенного символом F2 на фиг.1;

на фиг.3 представлен вид в соответствии со стрелкой F3 на фиг.2;

на фиг.4 представлен вид в соответствии со стрелкой F4 на фиг.2;

на фиг.5 показано сечение в соответствии с линией V-V на фиг.4;

на фиг.6 представлен график размера проточного сечения проточного канала, представленного на фиг.5, как функция осевого положения проточного сечения.

На фиг.1-5 представлено усовершенствованное проточное устройство 1 для текучих сред, которое в этом случае, но не обязательно, выполнено в форме фильтра, состоящего в основном из корпуса 2, который состоит из головки 3 и емкости 4.

Головка 3 в этом случае выполнена как отливка, например, из алюминия и снабжена крюкообразным впускным каналом 5, имеющим вход 6 и выход 7, и выпускным каналом 8 с входом 9 и выходом 10.

В этом варианте осуществления вход 6 впускного канала 5 выровнен с выходом 10 выпускного канала 8, и оба эти вход 6 и выход 10 снабжены внутренней винтовой резьбой 11.

Выход 7 впускного канала 5 и вход 9 выпускного канала 8 расположены друг за другом в головке 3.

Поперек основного направления Z течения параллельно выровненным входу 6 и выходу 10 головка 3 снабжена цилиндрическим кожухом 12, ограничивающим внутреннюю полость 13 и образующим соединительное отверстие 14 для емкости 4 на своем свободном конце.

Входной канал 5 изогнут, так что получается постепенный переход от основного направления Z течения к направлению, которое является поперечным по отношению к последнему в соответствии с вышеупомянутой осью А-А’.

Проточное сечение впускного канала 5 с одной стороны и выпускного канала 8 с другой стороны в этом случае, но не обязательно, является равновеликим или практически равновеликим.

Емкость 4 состоит в основном из трубчатого тела 15, которое герметически закрыто дном 16 на одном дальнем конце и которое у своего свободного конца снабжено внутренней винтовой резьбой 17, которая может работать совместно с внешней винтовой резьбой 18 около соединительного отверстия 14 головки 3.

Внутри емкости 4 предусмотрен сменный картридж 19, который состоит в основном из трубчатого активного проточного элемента 20, который в этом случае выполнен в форме фильтрующего элемента, и крышки 21, ограничивающей проточный канал 22 с впускным отверстием 23 с одной стороны, которое соединено с выходом 7 вышеупомянутого впускного канала 5 головки 3, когда та установлена, и которое направлено в основном поперечно осевому направлению проточного элемента 20, и с выпускным отверстием 24 с другой стороны, которое соединено с внутренней полостью вышеупомянутого активного проточного элемента 20.

Около вышеупомянутого выпускного отверстия 24 крышка 21 в этом случае снабжена центраторами 25 для центровки активного проточного элемента 20 в емкости 4, которые в этом случае выполнены в форме кольца 26 с отверстиями 27, которое работает совместно с внутренней стенкой вышеупомянутого кожуха 12 головки 3. Следует всегда учитывать необходимость обеспечивать достаточный проход, не вызывая при этом никакие дополнительные перепады давления.

Ясно, что вышеупомянутые центраторы не обязательно должны быть кольцом, которое предусмотрено вокруг крышки 21, и что они могут быть также реализованы многими другими способами, например, такими как в форме в основном радиально направленных ребер или аналогичных средств, которые работают совместно с внутренней стенкой осевого кожуха 12.

В соответствии с изобретением вышеупомянутое впускное отверстие 23 проточного канала 22 крышки 21 расположено эксцентрично относительно оси В-В’ проточного элемента 20, причем ось В-В’ в этом случае совпадает с вышеупомянутой осью А-А’, тогда как выпускное отверстие этого проточного канала 22 расположено по центру.

Как ясно показано на фиг.3 и 5, проточный канал 22 имеет изгиб, вследствие чего изнутри от изгиба канал 22 ограничен вогнутой стенкой 28, которая в предпочтительном варианте осуществления является эллиптической, а снаружи от него ограничен стенкой 29 с вогнутой частью и выпуклой частью, идущей от последней.

Вышеупомянутый проточный канал 22 в крышке 21 в соответствии с изобретением имеет изменяющееся проточное сечение, которое, как показано на фиг.6, в направлении от впускного отверстия 23 к выпускному отверстию 24 сначала уменьшается вдоль длины, а затем снова увеличивается вплоть до выпускного отверстия 24.

Вертикальная ось на фиг.6 отображает проточное сечение проточного канала 22, а горизонтальная ось отображает проточную длину этого проточного канала в направлении от впускного отверстия 23 к выпускному отверстию 24.

В этом случае, но не в ограничительном смысле, размер проточного сечения уменьшается практически до 80% проточного сечения во впускном отверстии 23, после чего проточное сечение постепенно увеличивается снова вплоть до выпускного отверстия 24.

Работа усовершенствованного проточного устройства 1 в соответствии с изобретением является простой и осуществляется следующим образом.

Газ или жидкость, подлежащий или подлежащая фильтрации, подается, например, через вход 6 головки 3 и направляется по впускному каналу 5, а потом – по проточному каналу 22 в виде потока во внутреннюю полость активного проточного элемента 20.

Таким образом, вышеупомянутая крышка 21 образует перегородку между впускной частью проточного устройства 1 с одной стороны, состоящей из впускного канала 5, проточного канала 22 и внутренней полости в активном проточном элементе 20, и выпускной частью с другой стороны, которая образована полостью 30 в емкости 4 вокруг активного проточного элемента 20, полостью в головке 3 вокруг крышки 21 и выпускным каналом 8.

Благодаря разности давлений между вышеупомянутыми впускной частью и выпускной частью текучая среда приводится в движение сквозь пористый фильтрующий материал.

Таким образом, отфильтрованный газ или отфильтрованная жидкость оканчивает свой путь в полости 30 между активным проточным элементом 20 и емкостью 4.

Эта полость 30 соединена через посредство отверстий 27 с выпускным каналом 8 головки 3, по которому газ или жидкость переносится к выходу 10.

Благодаря начальному уменьшению проточного сечения в направлении от впускного отверстия 23 к выпускному отверстию 24 проточного канала 22 в соответствии с изобретением получается значительное снижение потери давления, которое, как явствует из трудоемких исследований, происходит из-за того, что уменьшается полость в проточном канале 22, в которой могут возникать турбулентности.

Другое преимущество заключается в том, что благодаря форме вогнутой стенки 28 поток обработанной текучей среды в полости в голове 3 вокруг крышки 21 направляется наружу лучшим образом, чем в случае известных проточных устройств, так что в этом месте также возникают меньшие потери давления.

Очевидно, что активный проточный элемент 20 в приведенном примере может так же быть активным элементом, который не является фильтрующим элементом, например, таким как осушитель воздуха, который может содержать поглотитель влаги или другое абсорбирующее или адсорбирующее средство.

Активный проточный элемент может также содержать катализатор или, например, активированный уголь.

Настоящее изобретение ни в коей мере не ограничивается вариантом осуществления, приведенным в качестве примера и представленным на прилагаемых чертежах, наоборот, такому усовершенствованному проточному устройству и применяемому в нем картриджу можно придавать разные формы и размеры, и при этом они останутся в рамках притязаний изобретения.

Формула изобретения

1. Усовершенствованное проточное устройство для текучих сред, состоящее в основном из: корпуса (2), который состоит из головки (3) с крюкообразным впускным каналом (5), имеющим вход (6) и выход (7), и выпускным каналом (8) с входом (9) и выходом (10); и емкости (4), которая установлена на вышеупомянутой головке (3) и снабжена сменным картриджем, состоящим из трубчатого активного проточного элемента (20), при этом в емкости (4) вокруг активного проточного элемента (20) образована полость (30), соединенная с вышеупомянутым выпускным каналом (8), и крышки (21), ограничивающей проточный канал (22) с впускным отверстием (23) с одной стороны, которое соединено с выходом (7) вышеупомянутого впускного канала (5) головки (3) и направлено в основном поперечно осевому направлению проточного элемента (20), и выпускным отверстием (24) с другой стороны, которое соединено с внутренней полостью вышеупомянутого активного проточного элемента (20), отличающееся тем, что вышеупомянутое впускное отверстие (23) проточного канала (22) крышки (21) расположено эксцентрично относительно оси (В-В’) проточного элемента (20), тогда как выпускное отверстие (24) этого проточного канала (22) расположено по центру, и тем, что вышеупомянутый проточный канал (22) в крышке (21) имеет изменяющееся проточное сечение в направлении от впускного отверстия (23) к выпускному отверстию (24), сначала уменьшающееся вдоль длины, а затем увеличивающееся вплоть до выпускного отверстия (24).

2. Усовершенствованное проточное устройство по п.1, отличающееся тем, что проточный канал (22) имеет изгиб, вследствие чего изнутри от изгиба канал ограничен вогнутой стенкой (28) и стенкой (29) с вогнутой частью и выпуклой частью, идущей от последней.

3. Усовершенствованное проточное устройство по п.2, отличающееся тем, что вышеупомянутая вогнутая стенка (28) является эллиптической.

4. Усовершенствованное проточное устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что вышеупомянутая крышка (21) образует перегородку между впускной частью с одной стороны, состоящей из впускного канала (5), проточного канала (22) и внутренней полости в активном проточном элементе (20), и выпускной частью с другой стороны, которая образована полостью (30) в емкости (4) вокруг активного проточного элемента (20), полостью в головке (3) вокруг крышки (21) и выпускным каналом (8).

5. Усовершенствованное проточное устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что крышка (21) снабжена центраторами для центровки активного проточного элемента (20) в емкости (4).

6. Усовершенствованное проточное устройство по п.5, отличающееся тем, что вышеупомянутые центраторы выполнены в форме в основном радиально направленных ребер, работающих совместно с внутренней стенкой осевого кожуха (12), который является частью вышеупомянутой головки (3).

7. Усовершенствованное проточное устройство по п.5, отличающееся тем, что вышеупомянутые центраторы выполнены в форме кольца (26) с отверстиями (27), предусмотренного в осевом кожухе (12), который является частью вышеупомянутой головки (3).

8. Усовершенствованное проточное устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что вышеупомянутая емкость (4) снабжена центраторами для практического осуществления центровки активного проточного элемента (20) в емкости (4).

9. Картридж, который выполнен с возможностью применения в усовершенствованном проточном устройстве по любому из пп.1-8, состоящий из трубчатого активного проточного элемента (20) и крышки (21), ограничивающей проточный канал (22) с впускным отверстием (23) с одной стороны, которое направлено в основном поперечно осевому направлению проточного элемента (20), и выпускным отверстием (24) с другой стороны, которое соединено с внутренней полостью вышеупомянутого активного проточного элемента (20), отличающийся тем, что вышеупомянутое впускное отверстие (23) проточного канала (22) крышки (21) расположено эксцентрично относительно оси (В-В’) проточного элемента (20), тогда как выпускное отверстие (24) этого проточного канала (22) расположено по центру, и тем, что вышеупомянутый проточный канал (22) в крышке (21) имеет изменяющееся проточное сечение, которое в направлении от впускного отверстия (23) к выпускному отверстию (24) сначала уменьшается вдоль длины, а затем увеличивается вплоть до выпускного отверстия (24).

10. Картридж по п.9, отличающийся тем, что проточный канал (22) имеет изгиб, вследствие чего изнутри этот канал (22) ограничен вогнутой стенкой (28) и стенкой (29) с вогнутой частью и выпуклой частью, идущей от последней.

РИСУНКИ