ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к области фильтрования, а именно к конструкции гидродинамических фильтров с регенерацией фильтрующих элементов, и может быть использовано при очистке жидкости от взвешенных и других примесей в системах производственного водоснабжения.
Известные конструкции гидродинамических фильтров позволяют проводить очистку жидкости от примесей и биологических загрязнений посредством прохождения жидкости через сетчатый фильтроэлемент фильтра. Эти виды загрязнений обладают высокой степенью адгезии, то есть они налипают на сетку фильтроэлемента, что приводит к необходимости периодической промывки фильтра. В состав конструкций гидродинамических фильтров для проведения процесса очистки фильтроэлемента входит разрядник, пробой межэлекродного промежутка которого позволяет создать ударную волну, выбивающую загрязнения с поверхности фильтроэлемента.
Однако известные конструкции гидродинамических фильтров не позволяют провести полную качественную очистку сетки фильтра в основном вследствие того, что поток промывочной жидкости, формируемый при воздействии разрядного встряхивающего импульса, является ламинарным, то есть имеющим однонаправленный характер с непостоянной скоростью течения относительно разных частей фильтроэлемента: скорость потока может быть ниже у краев фильтроэлемента или ближе к его центру, что приводит к неполному удалению осевших на сетке фильтра загрязнений или их частичному возврату, что в итоге приводит к невысокому качеству очищаемой воды, подаваемой потребителю.
Известна конструкция фильтра, содержащая устройство для регенерации фильтрующего элемента (RU 2305580, 10.09.2007 г.), содержащая жесткую камеру малого объема, внутри которой закреплена электродная система, генератор импульсного напряжения, состоящий из высоковольтного источника питания, конденсаторной батареи и разрядника.
Недостатками конструкции данного фильтра является проведение очистки фильтроэлемента вне основного процесса работы фильтра, что приводит к необходимости остановки работы фильтра, изъятию фильтроэлемента из общей конструкции и помещении его в отдельную жесткую камеру малого объема, что повышает трудоемкость процесса очистки и является неудобным. К тому же, поток жидкости, который образуется при распространении ударной волны от разрядника и с помощью которого происходит очистка жидкости, является ламинарным, то есть однонаправленным с направлением сетки фильтра, что не позволяет качественно проводить очистку, так как часть загрязнений остается на ней.
Известна конструкция напорного сетчатого фильтра (SU 370958, 01.01.01973 г.), содержащая жидкость вращающийся фильтрующий барабан, водосборочный вал для передачи осветленной жидкости потребителю, прорезиненный валик, осадочную камеру, шламосборник для накопления крупной примеси, разрядник.
Пропускание жидкости через вращающийся фильтрующий барабан позволяет проводить очистку фильтроэлемента одновременно с работой самого фильтра. При этом создается общий закрученный поток жидкости, который проходит через всю сетчатую структуру фильтрующего барабана. Однако при этом жидкость относительно разных областей поверхности фильтроэлемента является закрученной неравномерно - у краев скорость потока является больше, чем у центральной части фильтроэлемента, что приводит к тому, что при приближении к центру фильтроэлемента на его сетке остается больше загрязнений, что свидетельствует о недостаточно качественно проведенном процессе очистки жидкости. К тому же, наличие вращающегося фильтрующего барабана усложняет конструкцию фильтра, снижает его надежность, усложняет эксплуатацию, снижает ремонтопригодность, увеличивает затраты на его обслуживание и ремонт.
Известна конструкция напорного фильтра (SU 1546104, 28.02.1990 г.), принятая за наиболее близкий аналог, содержащая сетчатый фильтроэлемент, выполненный сферическим, внутри которого располагаются разрядные электроды, демпфер для гашения ударной волны, входной и выходной патрубки для подачи загрязненной воды и выведения чистой воды потребителю.
Размещение электродов внутри фильтроэлемента позволяет оказывать воздействие на сетчатую поверхность фильтроэлемента, которая в виде сферы располагается вокруг, то есть осевшие на внешней поверхности загрязнения удаляются посредством потоков жидкости, направленных перпендикулярно сетчатой структуре фильтроэлемента. Однако при этом очистка фильтроэлемента также является неравномерной, то есть лучше очищаются те участки его поверхности, которые располагаются в непосредственной близости к электродам разрядника. К тому же, использование сферического фильтроэлемента увеличивает размеры фильтра, а его изготовление представляет определенные сложности. Гашение ударной волны может привести к несвоевременному прекращению ее распространения и, как следствие, к недостаточно качественно проведенной очистке фильтроэлемента.
Задачей полезной модели является обеспечение потребителей жидкостью высокой степени очистки.
Техническим результатом полезной модели является повышение качества очистки фильтроэлемента от примесей и загрязнений.
Технический результат достигается использованием гидродинамического фильтра, содержащего корпус фильтра, входные патрубки, фильтроэлемент, зазор конусообразного сечения, выполненный между стенками корпуса фильтра и фильтроэлементом, высоковольтный разрядник, установленный внутри фильтроэлемента, подключенный к блоку формирования высоковольтных импульсов, включающему блок заряда конденсаторов и блок конденсаторов, при этом гидродинамический фильтр содержит бункер-гидроциклон, выход которого через эжектор соединен с входом гидродинамического фильтра.
Наличие входных патрубков, фильтроэлемента, высоковольтного разрядника, установленного внутри фильтроэлемента и подключенного к блоку формирования высоковольтных импульсов, выполнение зазора между стенками корпуса фильтра и фильтроэлементом с конусообразным сечением, наличие бункера-гидроциклона, выход которого через эжектор соединен с входом гидродинамического фильтра позволяют подать на фильтроэлемент поток промывочной жидкости, имеющий турбулентный характер, создать ударную волну для встряхивания фильтроэлемента, проходящую поперек его сетчатой структуры, и сразу вывести прилипшие загрязнения в бункер-гидроциклон, тем самым повысить качество очистки фильтроэлемента по всей его поверхности, повысить качество очищаемой жидкости, подаваемой потребителю.
На фиг. 1а показано разделение общего потока жидкости на входе фильтра на два потока для дальнейшей очистки и промывки фильтроэлемента, на фиг. 1б. изображена общая схема подключения гидродинамического фильтра к блоку формирования высоковольтных импульсов.
Гидродинамический фильтр содержит корпус фильтра 1, входные патрубки 2, фильтроэлемент 3, зазор конусообразного сечения 4, выполненный между стенками корпуса фильтра 1 и фильтроэлементом 3, высоковольтный разрядник 5, установленный внутри фильтроэлемента 3, подключенный к блоку формирования высоковольтных импульсов 6, включающему блок заряда конденсаторов 7 и блок конденсаторов 8. Также гидродинамический фильтр содержит бункер-гидроциклон 9, выход которого через эжектор 10 соединен с входом гидродинамического фильтра.
Бункер-гидроциклон 9 представляет собой аппарат, предназначенный для удаления твердых загрязнений, осветления оборотных вод за счет центробежной силы, создаваемой в результате вращения пульпы внутри бункера-гидроциклона (например, ).
Эжектор 10 представляет собой устройство, в котором происходит передача кинетической энергии от одной среды, движущейся с большей скоростью, к другой. Эжектор создает в сужающемся сечении пониженное давление одной среды, что вызывает подсос в поток другой среды, которая затем переносится и удаляется от места всасывания энергией первой среды (например, %Р1%80).
Гидродинамический фильтр работает следующим образом. Общий поток жидкости подают в зазор конусообразного сечения 4, выполненный между стенками корпуса фильтра 1 и фильтроэлементом 3, где его разделяют на два потока посредством входных патрубков 2 с большим и меньшим сечением: один поток направляют через фильтроэлемент 3 и далее в очищенном виде подают потребителю, второй поток подают вдоль поверхности фильтроэлемента 3 и используют для очистки фильтроэлемента 3 от осевших загрязнений, которую проводят одновременно с очисткой первого потока жидкости (фиг. 1а). Для очистки фильтроэлемента 3 напряжение питания подают на блок формирования высоковольтных импульсов 6, включающий блок заряда конденсаторов 7 и блок конденсаторов 8. При достижении уровня напряжения, достаточного для пробоя высоковольтного разрядника 5, установленного внутри фильтроэлемента 3, происходит пробой его межэлектродного промежутка, который вызывает ударную волну, направленную перпендикулярно сетчатой структуре фильтроэлемента 3 (фиг. 1б).. При этом происходит выбивание загрязнений с поверхности сетки фильтроэлемента 3, которые незамедлительно выводятся потоком промывочной жидкости в бункер-гидроциклон 9, где накапливаются и далее выводятся за пределы гидродинамического фильтра.
Течение промывочной жидкости при прохождении зазора конусообразного сечения 4 между стенками корпуса фильтра 1 и фильтроэлементом 3 приобретает хаотичный, то есть турбулентный характер, благодаря которому могут вымываться как тяжелые частицы примеси, так легкие частицы загрязнений, что повышает качество очистки фильтроэлемента 3. Также за счет ускорения, приданного ударной волной после срабатывания высоковольтного разрядника 5, формирования турбулентного характера движения промывочной жидкости в зазоре конусообразного сечения 4 и центробежной силы, частицам загрязнений придается вращательное движение вокруг своей оси, что не дает им возможность повторно прикрепиться к поверхности фильтроэлемента 3. Ударная волна также дополнительно способствует усилению турбулентного потока промывочной жидкости.
Промывочную жидкость после очистки фильтроэлемента 3 подают в бункер-гидроциклон 9, подсасывают эжектором 10 на входе гидродинамического фильтра и возвращают в цикл очистки фильтроэлемента 3 (фиг. 1б). Далее подают ее через зазор конусообразного сечения 4, где промывочная жидкость приобретает турбулентный характер движения. После чего очистку фильтроэлемента 3 проводят сначала.
Данная конструкция гидродинамического фильтра при одновременной очистке фильтроэлемента позволяет осуществлять непрерывную подачу чистой жидкости потребителю и непрерывный отвод шлама из общего цикла очистки жидкости, скопление его в одно месте - бункере-гидроциклоне - с последующим его удалением.
Разделение общего потока жидкости на два потока, формирование отдельного потока промывочной жидкости для очистки фильтроэлемента, последующий возврат промывочной жидкости посредством ее подсоса эжектором на входе гидродинамического фильтра позволяет повторно использовать указанный поток для последующих циклов очистки фильтроэлемента, что позволяет передавать потребителю полностью тот объем жидкости, который был подан на вход гидродинамического фильтра, что, в том числе, является экономически выгодным.
Наличие зазора конусообразного сечения между стенками корпуса фильтра и фильтроэлементом позволяет создать водный поток, имеющий турбулентный характер, который приводит к закручиванию частиц загрязнений, лучшему их отлипанию от поверхности сетки фильтроэлемента после его встряхивания ударной волной и исключению возможность повторного оседания на ней, при этом проводится очистка фильтроэлемента как от тяжелых частиц примесей, так и от трудновыводимых легких частиц загрязнений, что в итоге повышает качество очистки фильтроэлемента, следовательно, качество очищаемой жидкости, передаваемой потребителю.