ЦЕНТРОБЕЖНОЕ ФИЛЬТРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к устройствам очистки жидких и газообразных сред и может быть использовано в различных отраслях промышленности, медицине, а также в различных системах водоподготовки, например, для ЖКХ.
Известен электроцентробежный очиститель жидкости (патент RU №2268769), содержащий корпус с неподвижной пустотелой осью, на которую надет ротор с подшипниками, имеющий сопла. Очиститель содержит торцевой электродвигатель, состоящий из статора с осевым подшипником, который установлен на конец неподвижной оси очистителя и закреплен на соединенной с корпусом защитной обечайке, а также дисковой ротор, закрепленный на торце ротора очистителя. Статор и ротор электродвигателя разделены гидрофобной защитной перегородкой и осевым зазором. Недостатком этого очистителя является низкая эффективность процесса очистки жидкости от твердых частиц малого размера.
Известен щелевой центробежный фильтр (патент RU №2335329), который содержит цилиндрический корпус с патрубками для подачи очищаемой среды и патрубком отвода механических примесей; коаксиально расположенный съемный фильтровальный патрон с фильтрующим элементов трубчатой формы с наружной поверхностью фильтрования в виде щелевой решетки, образованной цилиндрической спиралью из профиля V-образной формы. Фильтровальный патрон одним концом закреплен в трубе, а другим концом закреплен в обтекателе. К патрубку отвода механических примесей присоединена грязевая камера со штуцером дренажа, между патрубком отвода механических примесей и грязевой камерой установлена отбойная сетка. К корпусу присоединена камера завихрения, в которой установлен лопастной завихритель потока.
Недостатками этого фильтра являются быстрое заиливание фильтрующего патрона, так как камера завихрения с лопастным пассивным завихрителем при снижении давления, не обеспечивают необходимых параметров центробежного и турбулентного движения потока очищаемой среды по всему контуру фильтровального патрона.
Известен самоочищающийся фильтр (патент RU 2067017), содержащий корпус с патрубками подвода фильтруемой среды, отвода фильтрата и отвода взвесей, по меньшей мере, один фильтрующий элемент, размещенный в корпусе и соединенный стороной фильтрата с патрубком его отвода, фильтрующий элемент соединен с приводом его вращения, два щелевых сопла подачи фильтруемой среды, которые расположены напротив фильтрующего элемента и направлены тангенциально к его поверхности, но в разные стороны. Фильтр снабжен также дополнительными средствами для самоочистки, выполненными в виде продольных выступов на стенках корпуса, а также выступов на внешней поверхности фильтрующего элемента.
Недостатком фильтра такой конструкции является сложность обеспечения оптимальных условий для его самоочистки при изменении свойств фильтруемой среды. Это обусловлено тем, что регулирование процесса очистки в этой конструкции может осуществляться путем изменения ограниченного числа технологических параметров: скорости и направления вращения ротора, давления фильтруемой среды. При этом конкретное выполнение конструктивных элементов и средств, влияющих на самоочистку фильтра, в определенных условиях процесса могут быть эффективны, а в других бесполезны и даже вредны. Так, например, при очистке сред от тонких взвесей в известном устройстве замедляется осаждение частиц в нижнюю осадочную камеру из-за высокой турбулизации среды.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение функциональных возможностей устройства за счет повышения надежности проведения процесса очистки сред с различными свойствами.
Технический результат решения состоит в повышении самоочистки фильтрующего элемента при очистке сред с различными свойствами.
Технический результат достигается тем, что в центробежном фильтрующем устройстве (содержащем корпус, размещенный в корпусе на полой оси вращающийся фильтрующий элемент, выполненный в виде перфорированного барабана с внешним фильтрующим слоем и торцевыми крышками, средство для тангенциального подвода фильтруемой среды, патрубка отвода фильтрата конструктивно совмещенного с полой осью, и патрубка отвода взвесей, соединенного с осадочной камерой устройства) осадочная камера выполнена в виде трубчатой емкости, размещенной на боковой поверхности корпуса и сообщенной по своей длине продольным окном с рабочей камерой устройства, причем в трубчатой емкости размещен поворотный стержневой золотник для переключения режимов работы устройства.
В частном варианте выполнения фильтрующего устройства технический результат достигается тем, что поворотный золотник содержит средства для изменения зазора между фильтрующим слоем и внутренней боковой поверхностью корпуса, а также для изменения ширины продольного окна между рабочей и осадочной камерами.
В другом частном варианте выполнения фильтрующего устройства поворотный стержневой золотник снабжен с одной стороны полукруглой лыской, обращенной в сторону ротора, а с обратной стороны снабжен кольцевой незамкнутой выемкой для отвода грязевого осадка, причем эти стороны золотника сообщены между собой узкой продольной щелью для отвода наиболее плотной дисперсионной фазы очищаемой среды.
В другом частном варианте выполнения фильтрующего устройства фильтрующий элемент выполнен с фильтрующим слоем на основе гибкой керамической мембраны, которая закреплена на цилиндрической перфорированной трубе с возможностью разборки, между двух торцевых крышек, стянутых между собой несколькими пластинчатыми скобами, причем одна торцевая крышка ротора жестко соединена с пустотелой его осью, а другая крышка выполнена съемной.
Фильтрующее устройство, выполненное в соответствии с предложенным техническим решением позволяет существенно повысить скорости вывода грязевого осадка в осадочную камеру и позволяет изменять режимы его работы в зависимости от свойств очищаемой среды. В частности, изменение положения золотника относительно кругового потока, позволяет изменять зазоры между фильтрующим элементом и корпусом устройства, оптимизирует значения скорости среды, центробежных сил и турбулентности для различных видов очищаемой среды, а также обеспечивает возможность промывки фильтра и удаления грязевого осадка.
Полезная модель объясняется чертежами.
На фиг.1 приведен вид сверху на центробежное фильтрующее устройство.
На фиг.2 приведено поперечное сечение центробежного фильтрующего устройства.
На фиг.3 приведено поперечное сечение осадочной камеры при положении золотника, изменяющего зазор рабочей камеры и направление движения потока среды.
На фиг.4 приведено поперечное сечение осадочной камеры при промывке и удалении грязевого осадка.
Центробежное фильтрующее устройство включает в себя цилиндрический замкнутый корпус, представляющий собой трубу 1 с глухой 2 и съемной 3 крышками. В уплотненных подшипниковых узлах 4 и 5 помещен рабочий орган в виде ротора 6 с фильтрующим цилиндрическим стаканом 7. Вращение ротора 7 осуществляется приводом, например торцевым электродвигателем 8. Труба 1 корпуса центробежного устройства снабжена тангенциальным патрубком 9 для подвода очищаемой среды. В боковую сторону трубы 1 корпуса врезана осадочная камера 10, сообщающаяся с внутренней полостью трубы 1 окном 11. Внутри камеры 10 помещен поворотный стержневой золотник 12. Ротор 6 состоит из двух крышек, одна из которых 13 жестко закреплена на пустотелой оси 14, а другая 15 - съемная. В кольцевых канавках крышек 13 и 15 плотно вставлен фильтрующий элемент 7, представляющий собой перфорированную цилиндрическую трубу с прикрепленной к ней гибкой керамической мембраной 16. Крышки 13 и 15 стянуты пластинчатыми скобами 17, имеющими ребра 18 и 19. Пустотелая ось 14 ротора 6 в месте присоединения к приводу 8 имеет заглушку 20, а в пространстве между крышками 13 и 15 снабжена рядом радиальных отверстий 21 для выпуска очищенной среды. Поворотный стержневой золотник 12 со стороны, обращенной к ротору, снабжен полукруглой лыской 22, перекрывающей окно 11 между трубой 1 и осадочной камерой 10 по всей высоте фильтровальной зоны ротора 6, а с обратной стороны - кольцевой незамкнутой выемкой 23 для сбора грязевого осадка. Кроме того, по всей протяженности лыска 22 имеет узкую щель 24, через которую наиболее тяжелые грязевые осадки, скользящие по внутренней стенке трубы 1 корпуса, попадают в выемку 23 золотника, а оттуда - в осадочную камеру 10. Нижний конец стержня поворотного золотника 12, проходит через, уплотненную сальником 25, съемную крышку 3 корпуса, снабжен сливным каналом 26 и штуцером 27. На нижнем конце золотник имеет поворотный рычаг 28 для управления технологическими позициями золотника 12.
Работа центробежного фильтрующего устройства заключается в следующем. Поток очищаемой среды, подаваемый под давлением внешним напорным устройством (насосом), поступает через тангенсальный патрубок 9 в кольцевую зону между стенок трубы 1 и ротора 6, приобретает вращательно-поступательное ламинарное движение. С помощью выступающей кромки полукруглой лыски 22 поворотного стержневого золотника 12 изменяется зазор и направление потока по касательной к фильтрующей поверхности ротора, а уменьшение зазора для прохода потока и действие торцевых и боковых ребер 18 и 19 скоб 17, способствует турбулентному возмущению и ускорению движения потока и проницаемости фильтруемой среды через проникающие поры в мембране 16, что исключает их заиливание. Наиболее тяжелые элементы среды под действием увеличенных центробежных сил, создаваемых ротором 6, прижимаются к стенке трубы 1 и, двигаясь по ней, попадают через щель 24 в выемку 23 и осадочную камеру 10. Для универсальности работы на фильтруемых средах, имеющих различные физические свойства, предусмотрено изменение величины зазора между стенками трубы 1 и фильтрующей поверхностью ротора 6.
На фиг.3 (сечение Б-Б) показан поворот стержневого золотника 12 по часовой стрелке. При этом, за счет наклонной поверхности кромки полукруглой лыски 22 внедренной в кольцевой поток между стенок трубы 1 и ротора 6, уменьшается зазор, изменяется направление потока в сторону стенки ротора, поток движется по касательной к фильтрующей поверхности мембраны, увеличивается его скорость и турбулентность, что способствует увеличению проницаемости и самоочистке фильтрующего элемента.
На фиг.4 (сечение В-В) показан поворот стержневого золотника 12 против часовой стрелки. При этом другой конец полукруглой лыски 22, внедряясь в кольцевой поток, забирает часть его и направляет в осадочную камеру 10, а оттуда, при открытом штуцере 27, через канал 26 производит промывку осадочной камеры и фильтра в целом и сброс грязевого осадка.
Для управления поворота золотника 12 предусмотрен рычаг 28, который присоединен к выходному концу стержня золотника.
Преимуществами центробежного фильтрующего устройства являются применение долговечного оригинального фильтрующего элемента - гибкой керамической мембраны, высокая эффективность и надежность выполнения рабочего процесса, основанная на наиболее рациональном гидродинамическом движении потока очищаемых сред с учетом их физических свойств, а также увеличение производительности и срока службы, за счет возможности несложного ремонта для замены лишь малой части фильтрующего рабочего органа - ротора. При этом фильтр данной конструкции может использоваться в широком диапазоне фильтруемых сред.