АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГЕНЕРИРУЕМЫЙ ФИЛЬТР
AUTOMATIC REGENERATED FILTER

Изобретение относится к устройствам фильтрования жидкостей и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где требуется эффективная очистка жидкостей от механических примесей в широком диапазоне тонкостей фильтрации, при непрерывном процессе фильтрования.
Известен фильтр, работающий под давлением, состоящий из корпуса, расположенного горизонтально, фланца, съемной крышки, патрубка, подводящего загрязненную среду, патрубка, отводящего очищенную среду, фильтрующего элемента, состоящего из множества неподвижных пористых, проницаемых перегородок, расположенных вертикально внутри корпуса, множества пористых проницаемых перегородок, начиная с первой, расположенной у фланца корпуса, и продолжая до последней, расположенной у днища корпуса, двумя противоположными сторонами, повторяющими форму корпуса, присоединены к внутренней поверхности корпуса, а другими двумя противоположными горизонтальными сторонами отделены друг от друга чередующимися непроницаемыми пластинами, в нижней и верхней части корпуса имеются нижний и верхний каналы между стенкой корпуса и сопряженными с ним непроницаемыми пластинами, при этом площади сечений в вертикальных плоскостях нижнего и верхнего каналов равны между собой или выполнены переменными, съемная крышка разделена перегородкой на камеру ввода загрязненной среды и камеру вывода очищенной среды.
Патент РФ №2534076, МПК B01D 29/01, опубл. 27.11.2014.
Известна установка для фильтрации жидкостей, содержащая корпус с тангенционально установленным входным патрубком для закручивания потока жидкости и выходным патрубком, крышку, фильтрующий элемент, закрепленный на каркасе, разделительную гильзу, установленную между корпусом и фильтрующим элементом, и устройство для промывки. Также он снабжен обечайкой, укрепленной на каркасе фильтрующего элемента, образующей с нижней частью распределительной гильзы инерционную камеру.
Авторское свидетельство СССР №921593, МПК B01D 35/22, приоритет 15.09.1980 г.
Недостатком данной конструкции является невысокая эксплуатационная надежность фильтра вследствие того, что в процессе работы фильтрующий элемент в данной конструкции быстро засоряется. Для дальнейшей эффективной работы фильтра требуется качественная промывка его, которая может быть обеспечена только при разборке корпуса фильтра
Известна установка для фильтрации жидкости, содержащая фильтр с фильтрующим элементом и расположенным в нижней части вентилем для спуска осадка, трубопровод исходной неочищенной жидкости с вентилем на входе в фильтр, трубопровод очищенной жидкости с вентилем на выходе фильтра, дополнительный трубопровод с вентилем, один конец которого соединен с трубопроводом исходной жидкости перед вентилем трубопровода исходной жидкости, а другой конец дополнительного трубопровода соединен с трубопроводом очищенной жидкости между фильтром и вентилем указанного трубопровода, а также нагнетательный насос, установленный на выходе трубопровода очищенной жидкости.
Патент РФ №2067018, МПК B01D 35/22, приоритет 05.08.1994 г.
Недостатками этого устройства являются низкое качество очистки жидкости вследствие того, что промывка фильтрующего элемента производится исходной неочищенной жидкостью, и большое время очистки, так как при очистке не используется нагнетательный насос.
Известен автоматический самоочищающийся фильтр, содержащий корпус с патрубками на входе и выходе, патрубок стока концентрата загрязнений, крышку, верхнюю и нижнюю опорные плиты, перпендикулярные оси вращения с соосными отверстиями, расположенными концентрично относительно оси вращения, соединенные между собой дистанционной трубой, фильтрующие элементы преимущественно трубчатой формы с внутренней поверхностью фильтрации, вставленные в соосные отверстия верхних и нижних опорных плит, предохранительный фильтр. На верхнюю опорную плиту наложен и закреплен лист, в котором имеются сквозные отверстия, количество которых равно количеству фильтрующих элементов. Отверстия фильтрующих элементов соосны со сквозными отверстиями. В нижней входной камере фильтра имеется промывочное устройство, состоящее из рычага обратной промывки, вращающееся вокруг оси фильтра.
Патент WO 2005079948, Кл. B01D 29/11, В01В 29/66, опубл. 01.09.2005.
Недостатком фильтра является неполная очистка фильтрующих элементов.
Известен фильтр щелевой автоматический, содержащий корпус, крышку, нижнюю камеру, штуцер для входа загрязненной жидкости, штуцер для выхода очищенной жидкости, штуцер обратной промывки, дренажный штуцер, верхнюю и нижнюю опорные плиты, расположенные перпендикулярно оси фильтра, в сквозных соосных отверстиях которых по одной или нескольким концентрическим окружностям установлены фильтрующие элементы преимущественно трубчатой формы с внутренней поверхностью фильтрации, центральную трубу, вал-коллектор, на ступенчатом валу вала-коллектора неподвижно закреплено с возможностью небольших перемещений в осевом направлении коромысло, на двух плечах которого закреплены заглушки, и неподвижно закреплен узел позиционирования фильтрующих элементов при регенерации в виде звезды, представляющей собой диск с зубьями треугольной формы, расположение и количество которых определяется расположением и количеством фильтрующих элементов, на крышке фильтра установлена опора привода, в которую вмонтирован бесконтактный датчик положения зубьев звезды, чувствительный элемент которого расположен в одной горизонтальной плоскости со звездой и обращен к ее боковой поверхности, в отводах вала-коллектора установлены втулки, при этом расположение заглушек коромысла в диаметральном сечении полностью соответствует расположению втулок, на верхнюю опорную плиту установлено нажимное кольцо, фиксирующее в осевом направлении как фильтрующие элементы, так и центральную трубу, площадь сечения которой равна сумме площадей сечений фильтрующих элементов, каждый из которых выполнен в виде цилиндрической спирали из высокоточного профиля V-образной формы, закрепленной с помощью точечной сварки на опорных элементах, при этом опорные элементы расположены во внутренней полости фильтрующего элемента, а V-образный профиль создает жесткий экран с кольцевыми щелями определенного размера от 50 до 1000 мкм и с допуском на ширину щели до 15 мкм, на штуцерах обратной промывки и дренажном установлены шаровые краны с электромагнитным приводом, в нижней камере установлен датчик давления, измеряющий давление на входе загрязненной среды, в корпусе расположен датчик давления, измеряющий давление на выходе очищенной среды, при этом при совмещении внутренних отверстий втулок с отверстиями нижней опорной плиты образуется общая полость, включающая в себя внутренние полости фильтрующих элементов, полость коллектора и полость трубопровода обратной промывки.
Патент РФ №2336119, МПК B01D 29/48, B01D 29/54, B01D 29/66, опубл. 20.10.2008
В данной конструкции применены фильтрующие элементы только одного типа. Конструкция данных фильтров не позволяет оперативно и достаточно просто проводить замену отработанных фильтрующих элементов, их замена возможна только при полной разборке конструкции.
Задачей изобретения является обеспечение процесса регенерации фильтровальных элементов в автоматическом режиме без остановки процесса фильтрования, использование фильтрующих элементов различной конструкции в зависимости от требуемых рабочих параметров, снижение массо-габаритные характеристик, расходов на изготовление, эксплуатацию и ремонт.
Поставленная задача решается тем, что в автоматическом регенерируемом фильтре, включающем корпус с присоединенными штуцерами входа среды загрязненной, выхода среды очищенной, выхода промывочной среды, дренажным штуцером, крышку с установленными на ней опорой привода и мотором-редуктором, штуцером выхода воздуха, вал-коллектор, включающий центральный ступенчатый вал, на котором расположен узел позиционирования, представляющий собой звезду с зубьями, расположенные внутри корпуса фильтрующие элементы с внутренней поверхностью фильтрации, отличающийся тем, что корпус расположен горизонтально, его внутренняя полость разделена приваренной опорной трубной решеткой со сквозными отверстиями на две полости - полость загрязненной среды и полость очищенной среды, каждая полость содержит штуцеры выхода воздуха и дренажные штуцеры, расположенные в одной вертикальной плоскости, торцы корпуса закрыты крышками, при этом одна из них выполнена съемной, предохраняющей внутренние детали фильтра от механических повреждений, фильтрующие элементы с одной стороны установлены в сквозных отверстиях опорной трубной решетки и поджаты прижимной доской со сквозными отверстиями, диаметр которых меньше диаметра сквозных отверстий опорной решетки и диаметра фильтрующих элементов, а с другой стороны установлены в сквозных отверстиях трубной решетки, закрепленной на внутреннем опорном фланце, внутренние полости фильтрующих элементов закрыты глухой прижимной доской, герметизирующей полость чистой среды от внешнего пространства.
Кроме того, опорная трубная решетка, прижимная доска и трубная решетка установлены таким образом, что их сквозные отверстия, расположенные по одной или нескольким концентрическим окружностям, установлены соосно.
Кроме того, в отводы установлены втулки с буртиком на нижнем конце, выполненные из антифрикционного неметаллического материала, имеющие возможность скольжения по внутренней поверхности отводов, при этом на наружной поверхности каждой втулки между подкладными тарелками расположена пружина сжатия, обеспечивающая плотный контакт каждой втулки с торцовой поверхностью доски прижимной.
Изобретение поясняется чертежами:
Фиг. 1 - общий вид автоматического регенерируемого фильтра.
Фиг. 2 - вид сверху автоматического регенерируемого фильтра.
Фиг. 3 - схема расположения фильтрующих элементов.
Фиг. 4 - вид А, узел соединения отвода с прижимной втулкой, передней прижимной доски и опорной трубной решетки.
Фиг. 5 - вид Б, узел крепления трубной решетки и прижимной доски к внутреннему опорному фланцу.
Фиг. 6 - сечение В-В, узел позиционирования звезды и датчика положения.
Автоматический регенерируемый фильтр включает горизонтально расположенный корпус 1, внутренняя полость которого разделена приваренной опорной трубной решеткой 2 со сквозными отверстиями на две полости - полость Г загрязненной среды и полость Д очищенной среды. К корпусу 1 в области полости Г присоединены штуцеры входа среды загрязненной 3, выхода воздуха 4, дренажный штуцер 5, на боковой поверхности корпуса 1 расположен смотровой технологический люк 6. К корпусу 1 в области полости Д приварен внутренний опорный фланец 7, присоединены штуцеры выхода среды очищенной 8, выхода промывочной среды 9, выхода воздуха 10, дренажный штуцер 11. Штуцеры выхода воздуха 4 и 10 расположены в верхней части корпуса 1, дренажные штуцеры 5 и 1 расположены в нижней части корпуса 1, при этом штуцеры выхода воздуха и дренажные штуцеры расположены в одной вертикальной плоскости. Фильтрующие элементы 12 с одной стороны установлены в сквозных отверстиях опорной трубной решетки 2 и поджаты прижимной доской 13 со сквозными отверстиями, диаметр которых меньше диаметра сквозных отверстий опорной решетки 2 и диаметра фильтрующих элементов 12, при помощи шпилек 14, а с другой стороны фильтрующие элементы 12 установлены в сквозных отверстиях трубной решетки 15, и закреплены на внутреннем опорном фланце 7 шпильками 16. Глухая прижимная доска 17 закрывает внутренние полости фильтрующих элементов 12, герметизирует полость Д от внешнего пространства. Опорная трубная решетка 2, прижимная доска 13 и трубная решетка 15 установлены таким образом, что их сквозные отверстия, расположенные по одной или нескольким концентрическим окружностям, установлены соосно.
В опорной трубной решетке 2 установлена центральная втулка 18, являющаяся радиальной опорой скольжения для вала-коллектора 19.
Вал-коллектор 19 включает в себя центральный ступенчатый вал 20, один конец которого, включающий полый участок 21, соединенный с отводами 22 и 23, образует коллектор, причем количество отводов соответствует числу концентрических окружностей, по которым расположены фильтрующие элементы 12. В отводы 22 и 23 установлены прижимные втулки 24 с буртиком на нижнем конце, выполненные из антифрикционного неметаллического материала, имеющие возможность скольжения по внутренней поверхности отводов. На наружной поверхности каждой прижимной втулки 24 между подкладными тарелками 25 расположена пружина сжатия 26, обеспечивающая герметичное соединение каждой прижимной втулки 24 с торцовой поверхностью прижимной доски 13. При совмещении отверстий втулок 24 с отверстиями прижимной доски 13, совпадающими с отверстиями опорной трубной решетки 2, образуется общая полость, включающая в себя внутренние полости промываемых фильтрующих элементов 12, полый участок 21 вала-коллектора 19 и выхода промывочной среды 9.
Торец корпуса 1 с полостью Г закрыт крышкой 25, на которой установлены опора привода 26 и мотор-редуктор 27.
Другой конец центрального ступенчатого вала 20 вала-коллектора 19 установлен в радиальной опоре 28, расположенной в крышке 25, и соединен с валом мотор-редуктора 27. На этом конце центрального ступенчатого вала 20 установлен узел позиционирования 29 регенерируемых фильтрующих элементов 12, представляющий собой звезду 30 с зубьями, расположение и количество которых определяется расположением и количеством фильтрующих элементов 12.
В опоре привода 26 расположен бесконтактный датчик положения 31, чувствительный элемент которого расположен в одной плоскости со звездой 30 и обращен к ее боковой поверхности.
На корпусе 1 расположены датчики давления 32 и 33, определяющие давление соответственно в полости Г среды загрязненной и полости Д среды очищенной.
На штуцер выхода промывочной среды 9 установлена запорно-регулирующая арматура с электрическим приводом 34. Торец корпуса 1 с полостью Д закрыт съемной защитной крышкой 35, предохраняющей внутренние детали фильтра от механических повреждений. На корпусе 1 закреплен шкаф управления 36 автоматической промывкой фильтрующих элементов 12.
Автоматический регенерируемый фильтр работает следующим образом.
В процессе штатного режима фильтрования загрязненная среда под давлением поступает в полость Г корпуса 1 через штуцер входа среды загрязненной 3 и далее во внутренние полости фильтрующих элементов 12, при этом при постепенном заполнении полости Г корпуса 1 загрязненной средой через штуцер 4 удаляется воздух.
Загрязненная среда проходит через фильтрующие элементы 12 изнутри наружу в чистую полость Д корпуса 1, освобождаясь от примесей. Очищенная среда отводится из корпуса 1 через штуцер выхода среды очищенной 8, при этом механические примеси остаются во внутренних полостях фильтрующих элементов 12.
С помощью смотрового технологического люка 6 производится контроль за состоянием герметичности в системе уплотнения вала-коллектора 19.
При загрязнении фильтрующих элементов 12 происходит увеличение перепада давления между входящей загрязненной средой и выходящей очищенной. При достижении заданного перепада давления, определяемого по показаниям датчиков давления 32 и 33, поступает сигнал, и мотор-редуктор 27 начинает вращать вал-коллектор 19, на котором установлен узел позиционирования 29.
Включается режим регенерации, который происходит следующим образом.
При совпадении положения вершины зуба звезды 30 с чувствительным элементом датчика положения 31 происходит остановка вала-коллектора 19, при этом совмещаются отверстия прижимных втулок 24 с отверстиями прижимной доски 13, совпадающими с отверстиями опорной трубной доски 2, образуется общая полость, включающая в себя внутренние полости промываемых фильтрующих элементов 12, полый участок 21 вала-коллектора 19 и полость штуцера выхода промывочной среды 9.
Далее при помощи электрического привода 34 открывается запорно-регулирующая арматура, установленная на штуцере выхода промывочной среды 9, и промывка фильтрующих элементов 12 осуществляется обратным током очищенной среды снаружи внутрь под действием разности давлений в полости очищенной среды и в полости регенерируемых фильтрующих элементов 12.
Количество промываемых фильтрующих элементов 12 одновременно соответствует числу отводов, соответствующих числу концентрических окружностей.
Регенерация всех фильтрующих элементов 12 осуществляется до тех пор, пока перепад давления не снизится до заданного уровня и фильтр не перейдет в штатный режим фильтрования.
При демонтаже для замены фильтрующих элементов 12 прекращается подача загрязненной среды, остатки загрязненной среды сливаются через штуцер дренажный 5, остатки очищенной среды сливаются через штуцер дренажный 11. Затем снимается съемная крышка 35, глухая прижимная доска 17, трубная решетка 15 и фильтрующие элементы 12 заменяются.
Данная конструкция позволяет оперативно и достаточно просто проводить замену отработанных фильтрующих элементов 12, а также при необходимости заменять их на фильтрующие элементы различной конструкции, в зависимости от требований к рабочим параметрам фильтра
Преимуществами автоматического регенерируемого фильтра являются:
- Возможность применения фильтрующих элементов различной конструкции в зависимости от требований к рабочим параметрам фильтра.
- Оптимальное использование внутреннего объема для достижения максимальной поверхности фильтрации при минимальных габаритах и массы фильтра.
- Автоматическая система управления позволяет производить регенерацию фильтрующих элементов без остановки процесса фильтрации.
- Оригинальная конструкция с минимальной массой вращающихся деталей позволяет снизить нагрузку на детали и узлы фильтра, увеличивая их ресурс.
- Малый расход рабочей среды на регенерацию фильтрующих элементов до 1% от общего объема.
- Конструкция внутренних устройств обеспечивает удобство эксплуатации и обслуживания фильтра.