ФИЛЬТР
FILTER

Изобретение относится к фильтрованию и может быть использовано в технологических процессах фильтрования и регенерации фильтрующих элементов любой отраслью промышленности для очистки природных вод: в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной, горноперерабатывающей.
Известны конструкции фильтров, общим признаком которых является наличие фильтрующих поверхностей - сетчатых, перфорированных или жалюзийных, имеющих приспособления для регенерации фильтрующих элементов.
Известен фильтр в составе водозаборного устройства барабанного типа с приводом, содержащий скребок и блок управления с датчиком фильтрующего элемента, причем устройство снабжено сливными перфорированными трубками, разгрузочным лотком и датчиком положения фильтрующего элемента, соединенным с блоком управления, при этом разгрузочный лоток расположен со стороны внутренней поверхности фильтрующего элемента, а смежные перфорированные трубки гидравлически связаны с напорным патрубком насоса, причем одна из них расположена над скребком, а другая - внутри фильтрующего элемента и закреплена на всасывающем патрубке посредством подпружиненного рычага, а датчик положения выполнен в виде магнитоуправляемого геркона, при этом геркон закреплен на всасывающем патрубке, а магнит - на фильтрующем элементе.
Авторское свидетельство СССР N 1457864, кл. A01G 25/09, 1989.
Оборудование известного устройства большим количеством дополнительных элементов затрудняет и осложняет функционирование устройства, частично находящегося над поверхностью воды.
Известен фильтр для очистки воды, отбираемой из открытых водоемов, от механических примесей, содержащий цилиндрический корпус с расположенными на цилиндрической поверхности с противоположных сторон патрубком подвода загрязненной и патрубком отвода очищенной воды, установленную внутри корпуса и снабженную заборными карманами со входами прямоугольного сечения для отсоса мусора перфорированную фильтрующую поверхность, расположенную по окружности, ось которой имеет эксцентриситет относительно оси корпуса в сторону, противоположную направлению движения воды, и поворотное промывное устройство с осью поворота, соосной с осью фильтрующей поверхности и имеющей всасывающую камеру со входом прямоугольного сечения, идентичного сечению входа заборного кармана фильтрующей поверхности, отличающийся тем, что фильтрующая поверхность составлена из соединенных между собой краями полуцилиндрических элементов, обращенных вогнутостью навстречу потоку воды, а промывное устройство выполнено с возможностью поворота на 360°.
Патент РФ на полезную модель №38503, МПК F28G 1/12, опубликовано 20.06.2004.
Известен фильтр, содержащий корпус с подающим и отводящим патрубками, фильтрующий элемент, выполненный в виде концентрично установленных внутреннего и внешнего цилиндров с совпадающими щелевидными отверстиями по образующим, расширяющимся к оси корпуса, фильтровальную сетку, размещенную между цилиндрами, и установленное по оси корпуса с возможностью вращения устройство для регенерации, выполненное в виде полого вала с присоединенными к нему диаметрально противоположно щелевидными камерами, в котором с целью обеспечения возможности очистки воды от комкующихся взвесей и повышения надежности регенерации фильтра щели внутреннего цилиндра фильтрующего элемента разделены на две равные части перегородками, сужающимися к оси корпуса, а щелевидные камеры выполнены пирамидальной формы с высотой больше полудлины щелей, с вершинами, направленными к оси корпуса, при этом диаметр полого вала больше ширины и высоты щелей внутреннего цилиндра.
Авторское свидетельство СССР №1831794, МПК B01D 29/66, опубл. 10.04.1995.
Недостатком данных устройств является небольшая производительность и низкая эффективность очистки фильтрующих поверхностей.
Известен фильтр, содержащий каркас в виде пружины, на которой размещен фильтровальный материал, закрепленный торцовыми крышками, и установленное по оси фильтра устройство для регенерации, выполненное в виде перфорированного штока, на котором неподвижно закреплена неподвижная крышка, а верхняя установлена с возможностью осевого перемещения (авт. св. СССР N 1722531, кл. B01D 27/00, 1992).
Недостатком данной конструкции является неполная регенерация всей поверхности фильтровального материала, так как воздух очищает поры в зоне их меньшего загрязнения и практически не очищает поры в зоне глубокого загрязнения.
Задачей изобретения является создание фильтра, позволяющего улучшить его эксплуатационные характеристики, повысить надежность регенерации фильтра и тем самым сократить затраты на его профилактическое обслуживание.
Поставленная задача решается за счет того, что в фильтре, содержащем цилиндрический корпус, фильтрующие элементы, приспособление промывки, приспособление промывки включает в себя трубу подачи промывной жидкости с установленной в ее верхней части распределительной камерой, к образующей распределительной камеры приварены равномерно расположенные по окружности направляющие трубы, сквозь которые проходят перфорированные трубки, перфорация выполнена в виде рядов радиальных струеобразующих отверстий, проходящих вдоль каждой трубки, а центральный ряд струеобразующих отверстий расположен по нормали к каждому фильтрующему элементу, который выполнен трубчатой формы с наружной поверхностью фильтрования, представляющий собой щелевые решетки, в форме цилиндрической спирали из высокоточного профиля V-образной формы.
Кроме того, внутри фильтра расположено распределительное устройство, состоящее из двух концентрических труб, при этом труба меньшего диаметра расположена внутри трубы большего диаметра со смещением его торцевой части вдоль оси водозаборной трубы, имеющее два всасывающих отверстия - одно, образованное в пространстве между внешней поверхностью трубы меньшего диаметра и внутренней поверхностью трубы большего диаметра, и второе - равное диаметру трубы меньшего диаметра.
Кроме того, труба распределительного устройства меньшего диаметра может быть выполнена с перфорацией, а перфорированные отверстия могут быть расположены с равномерным шагом.
Кроме того, труба распределительного устройства меньшего диаметра может быть выполнена с перфорацией, а перфорированные отверстия могут быть расположены с переменным шагом.
Кроме того, V-образный профиль фильтрующих элементов создает жесткий экран с продольными щелями строго определенного размера, которые могут быть выполнены размером Δ=100-5000 мкм с допуском на ширину щели до ±15 мкм.
Кроме того, фильтрующие элементы выполнены с антиадгезионным биологически инертным покрытием.
Кроме того, к образующей распределительной камеры приварены равномерно расположенные по окружности пять направляющих труб.
Кроме того, на перфорированных трубках, перфорация выполнена в виде пяти рядов радиальных струеобразующих отверстий, проходящих вдоль каждой трубки.
Предложенная система регенерации фильтра представлена в данном случае на примере ее применения в водозаборных фильтрах, предназначенных для фильтрации воды, поступающей в систему водоснабжения.
Изобретение поясняется чертежами.
Фиг.1 - общий вид фильтра.
Фиг.2 - отложения на поверхности фильтрующего элемента.
Фиг.3 - промывка фильтрующего элемента.
Фиг.4 - сечение приспособления промывки
Фиг.5 - разрез Б-Б, расположение труб приспособления промывки в фильтрующем элементе.
Фильтр включает в себя цилиндрический корпус 1, ось которого расположена горизонтально и параллельно потоку очищаемой жидкости, представляющий собой обечайку с кольцевыми торцевыми поверхностями 2, к нижней части которой присоединен при помощи сварки патрубок 3 для отвода очищенной воды. С двух сторон корпуса 1 неподвижно закреплены фильтрующие элементы 4 трубчатой формы с наружной поверхностью фильтрования, представляющей собой щелевые решетки, выполненные в форме цилиндрической спирали из высокоточного профиля V-образной формы с антиадгезионным биологически инертным покрытием, закрепленной с помощью сварки на опорных элементах в каждой точке их пересечения, при этом опорные элементы расположены во внутренней полости фильтрующего элемента 4, а V-образный профиль создает жесткий экран с продольными щелями строго определенного размера, которые могут быть выполнены размером Δ=100-5000 мкм с допуском на ширину щели до ±15 мкм.
Другими концами фильтрующие элементы 4 неподвижно присоединены, например, с помощью сварки к боковым обечайкам 5 с кольцевыми торцевыми поверхностями 6, имеющим дополнительные опоры 7, оканчивающиеся установочными конусами. На конце обечайки 5, направленной навстречу потоку очищаемой жидкости, закреплен обтекатель 8, представляющий собой отбойник в виде усеченного конуса, предохраняющий фильтр от попадания в его внутреннюю полость случайных крупных или длинномерных предметов. На конце другой обечайки 5 закреплена заглушка 9, имеющая эллиптическую форму.
Для формирования равномерного потока по всей длине фильтра внутри фильтрующих элементов установлено распределительное устройство 10, состоящее из двух концентрических труб, при этом труба меньшего диаметра расположена внутри трубы большего диаметра со смещением его торцевой части вдоль оси водозаборной трубы, имеющее два всасывающих отверстия - одно, образованное в пространстве между внешней поверхностью трубы меньшего диаметра и внутренней поверхностью трубы большего диаметра, и второе - равное диаметру трубы меньшего диаметра.
При этом труба меньшего диаметра может быть выполнена с перфорацией, а перфорированные отверстия могут быть расположены с равномерным или переменным шагом.
Внутри фильтра расположено приспособление промывки 11, обеспечивающее очистку фильтрующих элементов промывной жидкостью - водой или сжатым воздухом, включающее в себя центральную вертикальную трубу подачи промывной жидкости 12 с установленной в ее верхней части распределительной камерой 13, которая имеет цилиндрическую форму, к образующей распределительной камеры приварены равномерно расположенные по окружности лучи - направляющие трубы 14, например, в количестве пяти, для блокировки концевых отверстий труб установлены заглушки. Образуя общий гидравлический тракт, сквозь направляющие трубы 14 проходят перфорированные трубки 15, закрепленные в сквозных отверстиях кольцевых торцевых поверхностях обечайки корпуса 1, концы перфорированных трубок закреплены в кольцевых торцевых поверхностях 6 обечаек 5, при этом перфорированные трубки 15 располагаются по всей длине фильтрующих элементов вблизи фильтрующей поверхности, перфорация выполнена в виде пяти рядов радиальных струеобразующих отверстий, проходящих вдоль каждой трубки, причем указанные ряды отстоят друг от друга на 45 градусов, а центральный ряд струеобразующих отверстий расположен по нормали к фильтрующему элементу.
Такое расположение отверстий на боковой поверхности трубы обеспечивает равномерное распределение промывочной жидкости по всей длине фильтрующих элементов.
Работа фильтра заключается в следующем.
Вода, проходя через решетку фильтрующих элементов 4, через патрубок 3 поступает в коллектор водоснабжения (не указан). Через определенное время на наружной поверхности фильтрующих элементов 3 накапливаются различного вида загрязнения (фиг.2).
Периодически фильтрующий элемент регенерируют обратной промывкой, при этом промывочная жидкость поступает в приспособление промывки 11, по направляющим трубам 14 поступает в перфорированные трубки 15, и так как перфорированные трубки 15 располагаются по всей длине фильтрующих элементов, а перфорация выполнена в виде пяти рядов радиальных струеобразующих отверстий, проходящих вдоль каждой трубки, причем указанные ряды отстоят друг от друга на 45 градусов, а центральный ряд струеобразующих отверстий расположен по нормали к фильтрующему элементу, то на выходе из струеобразующих отверстий формируются локальные турбулентные зоны, промывающая жидкость соударяется с внутренней поверхностью фильтрующих элементов, при этом выталкиваются захваченные фильтрующим элементом твердые частицы и происходит качественная промывка фильтрующих элементов.
Расположение перфорированных труб вблизи фильтрующей поверхности дает возможность осуществлять промывку с большей скоростью потока жидкости.
Взвешенные частицы загрязнений уносятся потоками промываемой жидкости и вследствие своей инерционности попадают в поток жидкости, движущийся в осевом направлении.
Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, что позволяет обеспечить высокую эффективность рабочего процесса, основанную на гидродинамике движущегося потока.
Фильтры данной конструкции можно использовать в широком диапазоне по производительности.