(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 PL B1 B01D 29/13 B01D 27/00 RZECZPOSPOLITA POLSKA. (21) Numer zgłoszenia:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia (13) B1 (51) IntCl7 B01D 29/13 B01D 27/00 (54) Świeca filtracyjna oraz sposób wykonania i montażu świecy filtracyjnej (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 15/98 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 06/02 (73) Uprawniony z patentu: OMEGA ENGINEERING Sp. z o.o., Bielsko-Biała, PL (72) Twórcy wynalazku: Kazimierz Wołek, Kraków, PL Wojciech Aksamit, Kraków, PL Leszek Gniadek, Czarna, PL Andrzej Kruszewski, Tarnów, PL Adam Mazur, Kraków, PL Józef Strzelski, Kraków, PL Janusz Szaciłowski, Kraków, PL Jan Wandzel, Kraków, PL PL B1 (57) 1. Świeca filtracyjna cieczy lub gazu, zawierająca kołnierz montażowy i wymienny, cylindryczny wkład filtracyjny, umieszczony między perforowaną osłoną wewnętrzną i zewnętrzną, znamienna tym, że wkład filtracyjny (1) posiada kołnierz górny (6) i dolny (7) z nawiniętym na tych kołnierzach materiałem filtracyjnym, na końcach którego są umieszczone opaski zaciskowe (8), zaś osłona wewnętrzna (2) jest połączona trwale z kołnierzem montażowym (4) 1 ma denko (5) ze śrubą (15) trwale z nią połączone, a na wewnętrznej powierzchni tej osłony jest osadzony element usztywniający (10), zaś dolne zamknięcie świecy filtracyjnej stanowi talerzyk (12) z uszczelką (13) usytuowany na śrubie (15) denka (5) oraz na śrubach (11) kołnierza dolnego (7) wkładu filtracyjnego (1) 4 Sposób wykonania 1 montażu świecy filtracyjnej, zawierającej wymienialny wkład filtracyjny z materiału filtracyjnego włóknistego, polegający na cylindrycznym ukształtowaniu tego materiału 1 umieszczeniu między perforowanymi osłonami oraz zamocowaniu i uszczelnieniu na kołnierzu montażowym, znamienny tym, że materiał filtracyjny nawija się na wewnętrzną rurę cienkościenną, korzystnie papierową, na odcinku między dwoma kołnierzami, osadzonymi uprzednio na tej rurze, po czym dociska się oba końce tego materiału opaskami zaciskowymi do kołnierzy, a następnie nasuwa się zewnętrzną rurę cienkościenną, korzystnie papierową, po czym tak utworzony zespół wsuwa się między perforowaną osłonę wewnętrzną 1 zewnętrzną, a następnie po wyjęciu zewnętrznej i wewnętrznej rury cienkościennej dociska się wkład filtracyjny do kołnierza montażowego świecy filtracyjnej za pomocą elementów zamykającouszczelniających oraz elementów śrubowych. Fig. 1

2 Świeca filtracyjna oraz sposób wykonania i montażu świecy filtracyjnej Zastrzeżenia patentowe 1. Świeca filtracyjna cieczy lub gazu, zawierająca kołnierz montażowy i wymienny, cylindryczny wkład filtracyjny, umieszczony między perforowaną osłoną wewnętrzną i zewnętrzną znamienna tym, że wkład filtracyjny (1) posiada kołnierz górny (6) i dolny (7) z nawiniętym na tych kołnierzach materiałem filtracyjnym, na końcach którego są umieszczone opaski zaciskowe (8), zaś osłona wewnętrzna (2) jest połączona trwale z kołnierzem montażowym (4) i ma denko (5) ze śrubą (15) trwale z nią połączone, a na wewnętrznej powierzchni tej osłony jest osadzony element usztywniający (10), zaś dolne zamknięcie świecy filtracyjnej stanowi talerzyk (12) z uszczelką (13) usytuowany na śrubie (15) denka (5) oraz na śrubach (11) kołnierza dolnego (7) wkładu filtracyjnego (1). 2. Świeca według zastrz. 1, znamienna tym, że element usztywniający (10) stanowi sprężyna lub pierścienie. 3. Świeca według zastrz. 1, znamienna tym, że wkład filtracyjny (1) zawiera element wzmacniająco-usztywniający (19) w postaci cylindrycznej siatki. 4. Sposób wykonania i montażu świecy filtracyjnej, zawierającej wymienialny wkład filtracyjny z materiału filtracyjnego włóknistego, polegający na cylindrycznym ukształtowaniu tego materiału i umieszczeniu między perforowanymi osłonami oraz zamocowaniu i uszczelnieniu na kołnierzu montażowym, znamienny tym, że materiał filtracyjny nawija się na wewnętrzną rurę cienkościenną, korzystnie papierową, na odcinku między dwoma kołnierzami, osadzonymi uprzednio na tej rurze, po czym dociska się oba końce tego materiału opaskami zaciskowymi do kołnierzy, a następnie nasuwa się zewnętrzną rurę cienkościenną korzystnie papierową po czym tak utworzony zespół wsuwa się między perforowaną osłonę wewnętrzną i zewnętrzną a następnie po wyjęciu zewnętrznej i wewnętrznej rury cienkościennej dociska się wkład filtracyjny do kołnierza montażowego świecy filtracyjnej za pomocą elementów zamykająco-uszczelniających oraz elementów śrubowych. 5. Sposób wykonania i montażu świecy filtracyjnej, zawierającej wymienialny wkład filtracyjny z materiału filtracyjnego włóknistego, polegający na cylindrycznym ukształtowaniu tego materiału i umieszczeniu między perforowanymi osłonami oraz zamocowaniu i uszczelnieniu na kołnierzu montażowym, znamienny tym, że materiał filtracyjny nawija się na element wzmacniająco-usztywniający, korzystnie cylindryczną siatkę, osadzoną uprzednio na dwóch kołnierzach, po czym końce tego materiału dociska się opaskami zaciskowymi do kołnierzy, a następnie tak utworzony wkład filtracyjny wsuwa się między perforowaną osłonę wewnętrzną i zewnętrzną, po czym dociska się go do kołnierza montażowego świecy filtracyjnej za pomocą elementów zamykająco-uszczelniających oraz elementów śrubowych. * * * Przedmiotem wynalazku jest świeca filtracyjna cieczy lub gazu, przeznaczona do usuwania zanieczyszczeń stałych i ciekłych. Przedmiotem wynalazku jest również sposób wykonania i montażu świecy filtracyjnej cieczy lub gazu. Ogólnie znane są świece filtracyjne, stosowane w filtrach do oczyszczania gazu lub cieczy, zawierające cylindryczne wkłady filtracyjne jedno- lub wielowarstwowe, na których następuje separacja zanieczyszczeń, występujących w fazie stałej jak i ciekłej, unoszonych w gazie lub cieczy. Skuteczność działania tych wkładów zależy głównie od właściwości warstwy filtracyjnej oraz układu warstw filtracyjnych, między innymi takich jak: porowatość struktury wewnętrznej, grubość warstwy, właściwości powierzchniowych włókien i innych.

3 Znane są wkłady filtracyjne świecowe wykonane z kilku warstw waty szklanej z włókien bardzo cienkich, o średnicy włókna 2-6 µm, przedzielonych warstwami włókien grubych, o średnicy µm, przy czym warstwy skrajne stanowią warstwy z włókien grubych. W polskim opisie patentowym nr przedstawiony jest świecowy element filtracyjny do filtracji cieczy i gazów, który składa się z perforowanej tulei oraz wielowarstwowej, cylindrycznej przegrody filtracyjnej, wykonanej w postaci nawoju krzyżowego z przędzy z włókien ciętych i/lub ciągłych. Nawój ma zróżnicowaną gęstość, która zwiększa się w kierunku promieniowym od zewnątrz do wewnątrz. Warstwy nawoju przedzielone są warstwami runa i/lub włókniny, przy czym runo lub włóknina uformowane są z włókien o jednakowej lub zróżnicowanej grubości. Ponadto nawój może być utwardzony w całej swej objętości lub utwardzone są tylko jego zewnętrzne warstwy. Element ten zapewnia wprawdzie prowadzenie procesu filtracji wgłębnej, lecz uzyskanie odpowiednio zróżnicowanej porowatości przegrody filtracyjnej oraz konieczność jej stabilizacji przez utwardzanie podnosi znacznie koszty wykonania oraz ogólne koszty eksploatacji związane z wymianą wkładu filtracyjnego. Znany jest również, z polskiego opisu patentowego nr , filtr cylindryczny do filtracji cieczy i gazów, wykonany z dwóch warstw włókniny z polimerów włóknotwórczych, między którymi umieszczona jest nie włókninowa warstwa w postaci jednego cylindrycznego lub kilku nawojów krzyżowych z włókien naturalnych i/lub chemicznych. Warstwa niewłókninowa może być wykonana z cylindrycznie ukształtowanej siatki z polimerów syntetycznych. Zestaw tych warstw może być zwielokrotniony, przy czym gęstość struktury tego układu jest zróżnicowana w miarę nakładania warstw. W filtrze tym uzyskano bardzo rozwiniętą powierzchnię filtracji z dużą liczbą wolnych przestrzeni zapewniających gromadzenie dużych ilości zanieczyszczeń. Znany jest też, z polskiego opisu patentowego nr , cylindryczny wkład filtracyjny do oczyszczania płynów, w którym przegroda filtracyjna składa się z kilku pierścieniowych warstw włókniny syntetycznej i zawiera w swym wnętrzu kanały separacyjne dla cząstek zanieczyszczeń oddzielonych od przepływającego przez nią płynu. Kanały te mają kształt szeregu równoległych do siebie rowków profilujących włókninę, która nawinięta jest w kilkuzwojowy rulon wokół perforowanej tulei stanowiącej element nośny przegrody filtracyjnej. Znane są także z polskiego opisu patentowego nr , wkłady filtracyjne do paliw i olejów, w których przegroda filtracyjna osadzona jest na perforowanej rurze zamkniętej czołowo denkami i składa się trzech siatek filtracyjnych i włókniny syntetycznej. Wkłady te są materiałochłonne i wymagają stosowania nierdzewnych siatek, co znacznie podnosi koszty wykonania. Inne znane przegrody filtracyjne do płynów utworzone są z pofałdowanego zygzakowato wielowarstwowego arkusza papieru filtracyjnego z obustronnie do niego siatkami tkanymi. Arkusz zwinięty jest cylindrycznie i nasunięty na ażurowy rdzeń. Ogólną wadą znanych filtrów powietrza jest krótka żywotność wkładów filtracyjnych, szczególnie wykonanych z papieru, co wymaga częstej wymiany podnosząc koszty wykonania filtrów oraz koszty eksploatacji. Ponadto w znanych rozwiązaniach konstrukcyjnych filtrów świecowych elementy mocujące wkłady filtracyjne podczas regeneracji i wymiany wkładów ulegają w całości lub częściowo uszkodzeniu i nie nadają się do powtórnego zastosowania. Zwiększa to znacznie koszty eksploatacji z uwagi na to, że w większości rozwiązań elementy wykonane są ze stali o podwyższonej odporności na korozję. Przy oczyszczaniu mediów agresywnych i o wysokich temperaturach stosowane są specjalne wkłady filtracyjne wykonane na ogół ze spieków metali i ceramiczne. Wkłady te zapewniają dobrą filtrację i mają stabilną strukturę, lecz ich regeneracja jest uciążliwa, a częsta wymiana zużytych wkładów podnosi znacznie koszty eksploatacji, stąd najlepszym rozwiązaniem jest połączenie zalet konstrukcyjnych wkładów filtracyjnych świecowych, które charakteryzują się dużym rozwinięciem powierzchni filtracji w stosunku do objętości, z takim materiałem filtracyjnym, który z jednej strony zapewnia proces filtracji wgłębnej, a z drugiej pozwala na zbudowanie wkładu taniego, łatwego w montażu i wymianie.

4 Celem wynalazku jest wyeliminowanie niedogodności znanych filtrów świecowych i opracowanie konstrukcji świecy filtracyjnej z wkładem wykonanym z materiału filtracyjnego o stosunkowo luźnej postaci, umożliwiającego łatwy montaż i wymianę zużytych wkładów bez wymiany pozostałych elementów składowych filtru. Celem wynalazku jest również sposób produkcji wkładów filtracyjnych w postaci zapewniającej zarówno łatwy montaż, jak i transport jako elementów zapasowych dostarczanych łącznie z filtrami do instalacji. Istota świecy filtracyjnej według wynalazku polega na tym, że wkład filtracyjny posiada kołnierz górny i dolny z nawiniętym na tych kołnierzach materiałem filtracyjnym, na końcach którego są umieszczone opaski zaciskowe. Osłona wewnętrzna jest połączona trwale z kołnierzem montażowym i ma denko ze śrubą trwale z nią połączone, a na wewnętrznej powierzchni tej osłony jest osadzony element usztywniający. Dolne zamknięcie świecy filtracyjnej stanowi talerzyk z uszczelką usytuowany na śrubie denka oraz na śrubach kołnierza dolnego wkładu filtracyjnego. Element usztywniający stanowi sprężyna lub pierścienie. Wkład filtracyjny zawiera element wzmacniająco-usztywniający w postaci cylindrycznej siatki. Sposób wykonania i montażu świecy filtracyjnej według wynalazku polega na tym, że materiał filtracyjny nawija się na wewnętrzną rurę cienkościenną, korzystnie papierową, na odcinku między dwoma kołnierzami, osadzonymi uprzednio na tej rurze, po czym dociska się oba końce tego materiału opaskami zaciskowymi do kołnierzy. Następnie nasuwa się zewnętrzną rurę cienkościenną korzystnie papierową, po czym tak utworzony zespół wsuwa się między perforowaną osłonę wewnętrzną i zewnętrzną. Następnie, po wyjęciu zewnętrznej i wewnętrznej rury cienkościennej dociska się wkład filtracyjny do kołnierza montażowego świecy filtracyjnej za pomocą elementów zamykająco-uszczelniających oraz elementów śrubowych. W innym sposobie wykonania i montażu świecy filtracyjnej według wynalazku, materiał filtracyjny nawija się na element wzmacniająco-usztywniający, korzystnie cylindryczną siatkę, osadzoną uprzednio na dwóch kołnierzach, po czym końce tego materiału dociska się opaskami zaciskowymi do kołnierzy. Następnie tak utworzony wkład filtracyjny wsuwa się między perforowaną osłonę wewnętrzną i zewnętrzną, po czym dociska się go do kołnierza montażowego świecy filtracyjnej za pomocą elementów zamykająco-uszczelniających oraz elementów śrubowych. Zaletą świecy filtracyjnej według wynalazku jest to, że posiada wkład filtracyjny wykonany ze specjalnej włókniny, co zapewnia wysoką skuteczność oczyszczania mediów, a jednocześnie wkład ten jest łatwy i tani w produkcji oraz prosty w montażu. Wstępne ułożenie materiału filtracyjnego na rurach cienkościennych pozwala na uzyskanie wkładu łatwo wymienialnego, również przez użytkownika oraz umożliwia transport wkładów jako elementów zapasowych bez obawy ich uszkodzenia. Istnieje możliwość wymiany wkładu filtracyjnego bez jednoczesnej wymiany pozostałych, drogich elementów świecy filtracyjnej, wykonywanych niekiedy ze stali stopowych kwaso- i żaroodpornych. Przedmiot wynalazku pokazany jest w przykładowym wykonaniu na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia świecę filtracyjną w przekroju pionowym, fig.2 - wkład filtracyjny przygotowany do montażu lub transportu w przekroju pionowym, fig.3 - wkład filtracyjny osadzony w osłonach perforowanych w przekroju pionowym i fig. 4 - wkład filtracyjny z siatką cylindryczną przed montażem w przekroju pionowym. Jak uwidoczniono na fig. 1 świeca filtracyjna zawiera cylindryczny wkład filtracyjny 1 osadzony między osłoną wewnętrzną 2 i zewnętrzną 3, które wykonane są z perforowanej blachy metalowej lub z innego materiału. Osłona wewnętrzna 2 połączona jest trwale z kołnierzem montażowym 4, zaś wewnątrz tej osłony, na dolnym końcu, jest osadzone trwale denko 5, do którego zamocowana jest śruba 15. Na wewnętrznej powierzchni osłony wewnętrznej 2 zamocowany jest przez zgrzewanie element usztywniający 10, wykonany w postaci sprężyny lub pierścieni. W ten sposób osłona wewnętrzna 2 z elementem usztywniającym 10, kołnierzem montażowym 4 oraz denkiem 5 ze śrubą 15 tworzy sztywny, nierozbieralny zespół. Wkład filtracyjny 1 zawiera materiał filtracyjny oraz kołnierze: odpowiednio górny 6 i dolny 7, na które

5 nasunięte są pierścienie oporowe 9 z drutu. Na końcach materiału filtracyjnego są umieszczone opaski zaciskowe 8, za pomocą których materiał ten jest dociśnięty do kołnierzy górnego 6 i dolnego 7. Dolne zamknięcie świecy filtracyjnej stanowi talerzyk 12 z uszczelką 13, który osadzony jest na śrubie 15 denka 5 oraz śrubach 11 zamocowanych w kołnierzu dolnym 7 wkładu filtracyjnego 1. Wkład filtracyjny 1 jest dociśnięty poosiowo do kołnierzyka montażowego 4 za pomocą śruby 15, za pośrednictwem talerzyka 12 z uszczelką 13. Dla doszczelnienia tego układu umieszczona jest na śrubie 15 pod talerzykiem 12 uszczelka 14 oraz podkładka 16. Materiał filtracyjny wkładu filtracyjnego 1 stanowi specjalna włóknina szklana o strukturze wewnętrznej przygotowanej odpowiednio do parametrów oczyszczanego medium. Włóknina może być stosowana w postaci luźnej lub jako jednorodny materiał o zwiększonej sztywności. Na figurze 2 przedstawiono zespół montażowo-transportowy wkładu filtracyjnego 1, przygotowany do zamontowania w świecy filtracyjnej lub do transportu. Wkład filtracyjny 1 znajduje się między rurą cienkościenną wewnętrzną 17 i zewnętrzną 18, które spełniają funkcję elementu montażowo-transportowych wkładu filtracyjnego. Rury wewnętrzne 17 i zewnętrzne 18 są wykonane z papieru, tworzywa sztucznego lub innego materiału. Na figurze 3 przedstawiono świecę filtracyjną po umieszczeniu wkładu filtracyjnego 1 między osłoną wewnętrzną 2 i zewnętrzną 3 wraz z rurą cienkościenną wewnętrzną 17 i zewnętrzną 18. Na figurze 4 przedstawiono wkład filtracyjny 1, który zawiera element wzmacniającousztywniający 19, wykonany w postaci cylindrycznej siatki, na którą nawinięty jest materiał filtracyjny o zwiększonej sztywności. Na końcach siatki jest umieszczony kołnierz górny 6 i dolny 7, a na końcach materiału filtracyjnego są osadzone opaski zaciskowe 8, za pomocą których materiał ten jest dociśnięty do kołnierzy górnego 6 i dolnego 7. Opisane wkłady filtracyjne stanowią wymienne zespoły do bezpośredniego zamontowania w świecy filtracyjnej lub zespoły nadające się do transportu jako zespoły zapasowe. Sposób wykonania i montażu świecy filtracyjnej przebiega następująco. Oddzielnie wykonuje się wkład filtracyjny 1 przez nawinięcie materiału filtracyjnego włóknistego na rurę cienkościenną wewnętrzną 17, na którą uprzednio nasuwa się kołnierz górny 6 i dolny 7 z pierścieniami oporowymi 9. Odstęp między kołnierzami górnym 6 i dolnym 7 określa wysokość cylindrycznego wkładu filtracyjnego 1. Następnie na końcu materiału filtracyjnego umieszcza się opaski zaciskowe 8, którymi dociska się ten materiał do kołnierzy górnego 6 i dolnego 7, po czym nasuwa się rurę cienkościenną zewnętrzną 18. W ten sposób uzyskuje się zespół montażowy lub transportowy wkładu filtracyjnego, uwidoczniony na fig. 2. Następnie zespół ten wsuwa się między osłonę wewnętrzną 2 i osłonę zewnętrzną 3, po czym wyciąga się rurę cienkościenną wewnętrzną 17 i zewnętrzną 18. Z kolei nasuwa się talerzyk 12 z uszczelką 13 na śrubę 15 denka 5 oraz na śruby 11 kołnierza dolnego 7, po czym dociska się całość do kołnierza montażowego 4 za pomocą śruby 15 i śrub 11 uzyskując szczelne połączenie wkładu filtracyjnego w górnej i dolnej części świecy filtracyjnej. W innym wykonaniu wkładu filtracyjnego 1 materiał filtracyjny nawija się na element wzmacniająco-usztywniający 19, w postaci cylindrycznej siatki, na której uprzednio umieszcza się kołnierz górny 6 i dolny 7. Na końcach materiału filtracyjnego umieszcza się opaski zaciskowe 8, za pomocą których dociska się ten materiał do kołnierza górnego 6 i dolnego 7. Następnie wkład filtracyjny umieszcza się między osłoną wewnętrzną 2 i zewnętrzną 3, po czym dalszy jego montaż przebiega według wyżej opisanego sposobu. W opisanej konstrukcji świecy filtracyjnej wkład filtracyjny stanowi zespół łatwo wymienialny po uprzednim demontażu elementów dociskowo-uszczelniających i mocujących. W ten sposób można zachować, bez wymiany, pozostałe elementy świecy filtracyjnej w instalacji filtracyjnej, zwłaszcza osłony perforowane, co znacznie przedłuża okres użytkowania filtrów i obniża koszty eksploatacji.

6 Konstrukcja wymienialnego zespołu montażowo-transportowego wkładu filtracyjnego umożliwia łatwą regulację wysokości tego wkładu w zależności od wymagań użytkownika. Świeca filtracyjna według wynalazku może być stosowana w filtrach sprężonego powietrza lub gazów, w tym gazów o wysokiej temperaturze i agresywnych oraz w filtrach mediów ciekłych, jak np. paliw, olejów itp. Może być również stosowana w filtrach do oczyszczania gazów lub mieszanin cieczy. Świeca filtracyjna może być osadzona na płycie lub pod płytą montażową w urządzeniach filtracyjnych. Fig. 2 Fig. 4

7 Fig. 3

8 Fig. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.