САМООЧИЩАЮЩИЙСЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫЙ МОДУЛЬ
SELF-CLEANING FILTER MODULE

Изобретение относится к области техники самоочищающихся фильтрационных модулей.
Из US 3887344 известен фильтр, имеющий способность самоочищения. Фильтрационный модуль, описанный в нем, содержит цилиндрический корпус, имеющий один закрытый конец и один открытый конец и снабженный фильтрационной средой вокруг его периферии. Фильтрационная среда имеет, по меньшей мере, одну область в ней, которая проходит наружу, от всасывающих сопел, чтобы позволить большим частицам грязи, накоплениям и тому подобному размещаться в ней и удаляться посредством всасывающих сопел, проходящих выше. Всасывающий коллектор размещен с возможностью вращения в закрытом конце фильтра и уплотнен на нем, при этом также опираясь с возможностью вращения на открытом конце фильтра посредством множества роликовых поддерживающих элементов. На открытом конце фильтра коллектор соединен с всасывающим источником, где он уплотнен посредством вращающегося самоуплотняющегося средства. Всасывающие сопла разнесены вдоль длины коллектора на равных расстояниях вокруг него для обеспечения баланса относительно него. Всасывающие сопла находятся непосредственно рядом с фильтрационной средой для того, чтобы автоматически очищать их во время вращения коллектора.
Аналогичный принцип раскрыт в EP 0131348. Фильтрационный модуль с автоматической очисткой обратным потоком, описанный там, содержит цилиндрический трубчатый фильтр, расположенный в корпусе таким образом, что поток текучей среды протекает изнутри фильтра наружу. В фильтре расположена пара крыльев с открытыми входными частями, обращенными к внутренней части фильтра. Когда чрезмерные загрязнения накапливаются на внутренней части фильтра, крылья вращаются для размещения загрязнений и, таким образом, очищают фильтр.
Открытые входные части, обращенные к внутренней части фильтра, расположены непосредственно рядом с внутренней частью фильтра и с прилегающим взаимным расположением с ней. Соответственно, во время очистки, секции крыльев, окружающие входные части, подвергаются существенному абразивному изнашиванию при перемещении вдоль внутренней части фильтра.
Кроме того, после установки, единственные параметры, которые могут управляться для регулирования очищающего действия, представляют собой частоту вращения крыльев и всасывающее давление внутри трубы, к которой прикреплены крылья, относительно давления внутри корпуса.
Следовательно, целью настоящего изобретения является создание самоочищающегося фильтрационного модуля, имеющего увеличенный срок службы и требующего менее частого технического обслуживания.
Дополнительной целью настоящего изобретения является обеспечение самоочищающегося фильтрационного модуля с усовершенствованным регулированием очищающего действия.
Фильтрационный модуль в соответствии с настоящим изобретением содержит корпус, имеющий впуск и выпуск, при этом корпус охватывает трубчатый, продолговатый фильтрационный элемент, задающий продольную ось, и очистную головку, соединенную посредством патрубка с соосно расположенной и установленной с возможностью вращения трубой, при этом очистная головка упруго смещена к внутренней поверхности трубчатого, продолговатого фильтрационного элемента.
Кроме того, указанная очистная головка имеет отверстие регулируемого размера, обращенное к внутренней поверхности фильтрационного элемента и обеспечивающее сообщение по текучей среде между внутренней частью корпуса и внутренней частью трубы. Фильтрационный модуль дополнительно содержит средство для создания перепада давления между внутренней частью корпуса и внутренней частью трубы так, чтобы вызвать поток текучей среды из внутренней части корпуса во внутреннюю часть трубы, а также средство для осуществления вращения трубы.
Указанный фильтрационный модуль дополнительно содержит разделительный элемент, опирающийся с возможностью вращения на очистную головку и разъемно прикрепленный к ней, при этом разделительный элемент задает минимальный промежуток между очистной головкой (упруго смещаемой к внутренней поверхности фильтрационного элемента) и внутренней поверхностью фильтрационного элемента.
В соответствии с фильтрационным модулем настоящего изобретения, именно разделительный элемент выступает за пределы очистной головки к внутренней поверхности фильтрационного элемента, нежели чем периметр, окружающий отверстие очистной головки, находящейся в контакте с внутренней поверхностью фильтрационного элемента. Абразивное изнашивание, действующее на очистную головку, тем самым, уменьшено или даже полностью исключено. Так как разделительный элемент поддерживается с возможностью вращения на указанной очистной головке, абразивное изнашивание, действующее на сам разделительный элемент, уменьшено до минимума.
Кроме того, так как размер отверстия на очистной головке является регулируемым и так как размер разделительного элемента и, таким образом, минимальный промежуток между очистной головкой и внутренней поверхностью фильтрационного элемента могут меняться посредством замены разъемно прикрепленного разделительного элемента, общее очищающее действие для восстановления указанного фильтрационного элемента может более точно регулироваться.
В конкретном предпочтительном варианте осуществления, фильтрационный модуль содержит, по меньшей мере, вторую очистную головку, соединенную посредством второго патрубка с трубой, при этом вторая очистная головка упруго смещена к внутренней поверхности трубчатого, продолговатого фильтрационного элемента, имеет, по меньшей мере, дополнительный разделительный элемент, опирающийся с возможностью вращения на ней и разъемно прикрепленный к ней, и имеет отверстие регулируемого размера, обращенное к внутренней поверхности фильтрационного элемента и обеспечивающее сообщение по текучей среде между внутренней частью корпуса и внутренней частью трубы. Предпочтительно, очистные головки смещены в угловом направлении и/или вдоль продольной оси относительно друг друга.
В соответствии с другим особенно предпочтительным вариантом осуществления, положение указанного (дополнительного) разделительного элемента на указанной очистной головке (т.е., относительно указанной очистной головки) является регулируемым, тем самым, получая регулирование минимального промежутка между очистной головкой и внутренней поверхностью фильтрационного элемента. С этой целью, разделительный элемент может опираться с возможностью вращения на очистную головку и разъемно прикрепляться к ней в разных положениях на ней. Минимальный промежуток между очистной головкой и внутренней поверхностью фильтрационного элемента, таким образом, может изменяться (либо непрерывно, либо отдельными шагами) и задаваться в требуемый промежуток без необходимости изменения размера разделительного элемента. Благодаря возможности регулирования как размера отверстия, так и минимального промежутка между очистной головкой и внутренней поверхностью фильтрационного элемента, общее очищающее действие для восстановления указанного фильтрационного элемента может регулироваться еще более точным и удобным образом.
Разделительный элемент может быть выполнен в виде диска, т.е. в форме тонкого, плоского, круглого предмета, тем самым, обеспечивая только относительно небольшую область в контакте с внутренней поверхностью фильтрационного элемента.
Предпочтительно, разделительный элемент выполнен из материала, который (незначительно) мягче, чем материал фильтрационного элемента, для того чтобы изнашивался более простой для замены разделительный элемент во время использования, нежели чем фильтрационный элемент.
Предпочтительно, очистная головка проходит вдоль продольной оси фильтрационного элемента, при этом очистная головка имеет первый конец и противоположный второй конец. Тем самым, очистная головка выполнена с возможностью перемещения по площади внутренней поверхности фильтрационного элемента, высота которой вдоль продольной оси задана посредством расстояния между первым концом и вторым концом.
Отверстие может представлять собой щель. Предпочтительно, отверстие ориентировано, по существу, параллельно относительно продольной оси фильтрационного элемента. В конкретном предпочтительном варианте осуществления, отверстие проходит между первым концом и вторым концом очистной головки, тем самым, вызывая равномерное очищающее действие, по существу, вдоль всего расстояния между первым концом и вторым концом очистной головки.
Предпочтительно, разделительный элемент расположен на первом или втором конце очистной головки. В особенно предпочтительном варианте осуществления, первый разделительный элемент опирается с возможностью вращения на первый конец очистной головки и разъемно прикреплен к нему, а второй разделительный элемент опирается с возможностью вращения на второй конец очистной головки и разъемно прикреплен к нему.
Предпочтительно, размер указанного отверстия является регулируемым, используя ограничивающие элементы, разъемно прикрепленные к очистной головке. Размер отверстия может регулироваться либо посредством замены заданного ограничивающего элемента другим ограничивающим элементом, имеющим другой размер, либо посредством переустановки заданного ограничивающего элемента и его разъемного прикрепления в другом положении. В особенно предпочтительном варианте осуществления, размер указанного отверстия является регулируемым в направлении, отличном от направления, заданного продольной осью фильтрационного элемента.
Патрубок может содержать пару каналов, каждый из которых соединен на его первом конце с соосно расположенной (относительно фильтрационного элемента) и установленной с возможностью вращения (внутри указанного корпуса) трубой и на его втором конце - с (той же самой) очистной головкой. Пара каналов, расположенных на расстоянии вдоль продольной оси, обеспечивает усовершенствованную механическую устойчивость очистной головки относительно трубы.
Корпус также может иметь цилиндрообразную или трубчатую форму, причем корпус, фильтрационный элемент и труба расположены соосно.
Кроме того, средство для создания перепада давления может представлять собой простой клапан, который может открываться для соединения внутренней части трубы с атмосферным давлением. В альтернативном варианте осуществления, средство для создания перепада давления может представлять собой активный всасывающий механизм, например насос.
В качестве альтернативы или дополнительно к расположению трубы вращаемым образом, трубчатый, продолговатый фильтрационный элемент может монтироваться с возможностью вращения внутри корпуса.
Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидными из нижеследующего подробного описания и прилагаемых фигур.
На фигуре 1 показан фильтрационный модуль, имеющий корпус, охватывающий трубчатый фильтрационный элемент, в соответствии с настоящим изобретением.
На фигуре 2 показана вращаемая труба с четырьмя очистными головками, расположенными на ней, при этом труба расположена соосно относительно фильтрационного элемента и установлена с возможностью вращения внутри корпуса.
Фигура 3 представляет собой вид, показывающий отверстие на очистной головке, обращенное к внутренней поверхности фильтрационного элемента, и два разделительных элемента, прикрепленных к очистной головке.
На фигуре 4 показан вид сбоку очистной головки, показывающий расположение разделительного элемента относительно очистной головки.
На фигуре 1 показан вариант осуществления фильтрационного модуля 10 в соответствии с настоящим изобретением. Фильтрационный модуль содержит цилиндрообразный корпус 12, имеющий впуск и выпуск, при этом корпус охватывает трубчатый, продолговатый фильтрационный элемент 14, соосно расположенный внутри цилиндрообразного корпуса 12.
Вращаемая труба 16 смонтирована внутри корпуса 12. Труба 16 соосно расположена внутри трубчатого, продолговатого фильтрационного элемента 14. Верхний конец 26 трубы 16 соединен с помощью средства 30 для осуществления вращения трубы 16. Нижний конец 28 трубы 16 соединен с и находится в текучем сообщении со средством (не показано) для создания перепада давления между внутренней частью указанного корпуса 12 и внутренней частью трубы 16 так, чтобы вызвать (обратный) поток текучей среды из внутренней части указанного корпуса 12 во внутреннюю часть трубы 16. Средство для создания перепада давления может представлять собой простой клапан, который может открываться для соединения внутренней части трубы 16 с атмосферным давлением (т.е., с внешней частью корпуса 12). В альтернативном варианте осуществления, средство для создания перепада давления может представлять собой активный всасывающий механизм, например насос.
Как можно видеть на фигуре 2, четыре очистные головки 18 соединены с трубой 16, каждая из которых установлена на трубе 16 посредством соответствующего патрубка 20. Каждый патрубок 20, в свою очередь, содержит пару каналов 21, обеспечивающих сообщение по текучей среде между внутренней частью корпуса 12 и внутренней частью трубы 16 через посредство соответствующего отверстия 24 (показанного на фигуре 3) на соответствующей очистной головке 18.
Каждый патрубок 20 и соответствующая очистная головка 18 проходят радиально от трубы 16 к внутренней поверхности трубчатого фильтрационного элемента 14, причем труба 16 расположена, по существу, параллельно относительно продольной оси трубчатого фильтрационного элемента 14. Другими словами, патрубки 20 и очистные головки 18 проходят, по существу, под прямым углом относительно продольной оси, заданной трубчатым фильтрационным элементом 14. Кроме того, каждая очистная головка 18 упруго смещена к указанной внутренней поверхности указанного фильтрационного элемента 14 посредством пружины (не показана) таким образом, чтобы располагаться вплотную к внутренней поверхности.
Очистные головки 18 смещены относительно друг друга как в угловом направлении, так и вдоль продольной оси. В примере, показанном на фигуре 2, угловое смещение между соседними очистными головками из четырех очистных головок 18 составляет, приблизительно, 90°. Вдоль продольной оси, очистные головки 18 смещены таким образом, что при вращении трубы 16 четыре очистные головки 18 перемещаются по всей внутренней поверхности указанного фильтрационного элемента 14.
Текучая среда, подлежащая фильтрованию, протекает в корпус 12 через впуск (не показан) и затем проходит через фильтрационный элемент 14, оставляя нежелательный материал в текучей среде на внутренней поверхности фильтрационного элемента 14, т.е. поверхности указанного трубчатого фильтрационного элемента 14, обращенной внутрь, составляющей сторону ближе по ходу фильтрационного элемента 14. Таким образом отфильтрованная текучая среда затем покидает внутреннюю часть корпуса 12 через выпуск (не показан).
Указанный нежелательный материал нарастает на внутренней поверхности фильтрационного элемента 14 со временем и все больше и больше уменьшает достигаемую пропускную способность указанного фильтрационного элемента и, таким образом, фильтрационного модуля в целом.
Для удаления нежелательного материала с внутренней поверхности фильтрационного элемента 14 как средство 30 для осуществления вращения указанной трубы 16, так и средство для создания перепада давления активируются: так как внутренняя часть трубы 16 и внутренняя часть корпуса 12 сообщаются по текучей среде через посредство отверстий 24, относительно низкое давление внутри трубы 16, созданное таким образом, вызывает возникновение обратного потока текучей среды через фильтрационный элемент 14 рядом с каждым отверстием 24, посредством чего нежелательный материал, оставшийся на внутренней поверхности трубчатого фильтрационного элемента 14, отделяется и всасывается внутрь трубы 16 через отверстия 24. Труба 16 вращается таким образом, чтобы перемещать очистные головки по всей внутренней поверхности фильтрационного элемента 14, причем очистные головки 18 перемещаются к внутренней поверхности фильтрационного элемента 14 посредством соответствующих упругих элементов, как описано выше.
Обратный поток текучей среды, содержащий удаленный нежелательный материал, затем может обрабатываться или просто сбрасываться.
Активация средства 30 для осуществления вращения трубы 16 и средства для создания перепада давления может осуществляться непрерывно, периодически или в зависимости от желаемого расхода текучей среды/пропускной способности.
Описав таким образом способность самоочищения фильтрационного модуля в соответствии с настоящим изобретением, далее будет описываться совместно с фигурами 3 и 4 то, как можно регулировать очищающее действие.
На фигуре 3 показан вид сверху стороны очистной головки 18, обращенной к внутренней поверхности фильтрационного элемента 14. Очистная головка 18 проходит между ее первым верхним концом 32 и вторым нижним концом 34 вдоль продольной оси фильтрационного элемента 14. Отверстие 24 обеспечено в виде щели, проходящей между первым концом 32 и вторым концом 34 очистной головки 18, по существу, параллельно относительно продольной оси фильтрационного элемента 14. Ширина щелеобразного отверстия 24 задана посредством двух латерально расположенных ограничивающих элементов 36. Ограничивающие элементы 36 разъемно прикреплены к стороне очистной головки 18, обращенной к внутренней поверхности фильтрационного элемента 14, посредством винтов 38. Один или оба из указанных ограничивающих элементов 36 может быть расположен на очистной головке 18 в разных положениях, тем самым, получая регулирование ширины щелеобразного отверстия 24. В качестве альтернативы, один или оба из ограничивающих элементов 36 может быть заменен ограничивающим элементом другого размера.
Каждый из дискообразных разделительных элементов 22 опирается с возможностью вращения на очистной головке 18 на одном из ее концов 32, 34 и разъемно прикреплен к ней, причем ось вращения каждого из разделительных элементов 22 расположена, по существу, параллельно продольной оси фильтрационного элемента 14. С этой целью каждый дискообразный разделительный элемент 22 разъемно прикреплен к боковой поверхности очистной головки посредством соответствующего винта 40.
Как можно видеть на фигуре 4, дискообразный разделительный элемент 22 смонтирован на очистной головке 18 выступающим к внутренней поверхности фильтрационного элемента 14 (т.е., в радиальном направлении трубчатого фильтрационного элемента 14) незначительно за пределы стороны очистной головки 18, обращенной к внутренней поверхности фильтрационного элемента 14, и ограничивающего элемента 36, расположенного на ней. Таким образом, дискообразный разделительный элемент 22, расположенный на очистной головке 18, которая перемещается к внутренней поверхности фильтрационного элемента 14, контактирует с внутренней поверхностью фильтрационного элемента 14 на выступающей секции 42 его периметра. Дискообразный разделительный элемент 22, более конкретно его выступающая секция 42, таким образом, задает (минимальный) зазор между очистной головкой 18, а также ее щелеобразным отверстием 24, и внутренней поверхностью фильтрационного элемента 14.
Предпочтительно, материал разделительных элементов 22 представляет собой материал, являющийся незначительно мягче, чем материал фильтрационного элемента 14 для того, чтобы изнашивался (заменяемый) разделительный элемент, нежели чем фильтрационный элемент 14 во время очистки.
Минимальный промежуток может регулироваться посредством использования дискообразных разделительных элементов 22 различных диаметров и/или посредством разъемного прикрепления дискообразного разделительного элемента 22 (заданного диаметра) в разных положениях на боковой поверхности очистной головки 18. Например, винт 40 может быть перемещаемым в длинном отверстии (не показано), проходящем в радиальном направлении фильтрационного элемента 14 и образованном в боковой поверхности очистной головки 18 для того, чтобы быть способным изменять промежуток непрерывным образом. В качестве альтернативы, боковая поверхность может быть обеспечена отдельными отверстиями, через которые винт 40 может проходить и закрепляться, причем эти отверстия, предпочтительно, располагаются вдоль линии в радиальном направлении фильтрационного элемента.
Таким образом, является возможным существенно уменьшить или даже полностью исключить абразивное изнашивание, действующее на очистную головку 18 и ограничивающие элементы 36, используя разделительные элементы 22, описанные выше. Так как разделительные элементы 22 опираются с возможностью вращения на очистной головке 18, абразивное изнашивание и трение уменьшены до минимума. Так как размер как отверстия, так и (минимального) промежутка могут быть точно заданы образом, описанным выше, осуществляемое очищающее действие может точным образом регулироваться.
Несмотря на то, что настоящее изобретение было подробно описано, для специалиста в данной области техники является очевидным, что определенные изменения и модификации относительно него являются возможными, не выходя за пределы объема изобретения, как определено формулой изобретения, приложенной к нему.