PL218133B1

PL218133B1 - Water filter with automatic cleaning of filter cartridges

Info

Publication number: PL218133B1
Application number: PL393444A
Authority: PL
Inventors: Krzysztof Nieśpiałowski; Tomasz Jasiulek
Original assignee: Inst Techniki Górniczej Komag
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2014-10-31
Also published as: PL393444A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest filtr wody z automatycznym czyszczeniem wkładów filtracyjnych wyposażony w układ ochrony tych wkładów przed zanieczyszczeniami zgrubnymi. Filtr ten w szczególności przeznaczony jest do oczyszczania z zanieczyszczeń stałych wody dostarczanej do instalacji chłodząco-zraszających stosowanych w maszynach górniczych, zwłaszcza kombajnach ścianowych i chodnikowych.The subject of the invention is a water filter with automatic cleaning of filter cartridges, equipped with a system for protecting these cartridges against coarse contamination. This filter is intended in particular for the purification of solid contaminants from water supplied to cooling and spraying systems used in mining machines, especially longwall and roadheaders.

Znane są rozwiązania urządzenia filtracyjnego przedstawione w artykule promocyjnym firmy HYDAC International p.t. „Automatyczne filtry samooczyszczające się RF2 i RF3 zamieszczonym na stronach 523 i 524 nr 8-9 czasopisma MECHANIK wydanego w 1998 r. Pokazane rozwiązania w tym artykule to filtry wodne samooczyszczające się posiadające cylindryczny zbiornik z osadzonymi w jego wnętrzu rurowymi cylindrycznymi lub w kształcie ściętego stożka elementami filtrującymi usytuowanymi obwodowo wzdłuż osi zbiornika. W dnie zbiornika znajduje się zasobnik zanieczyszczeń, do którego przyłączona jest odpływowa rura z zaworem sprzężonym z napędowym silnikiem. Od góry i od dołu elementów filtrujących umieszczone są zamykające tarcze osadzone na wale zaopatrzonym w napędowy silnik, usytuowanym w osi zbiornika. W zależności od wersji filtra, wlotowy króciec wodny znajduje się ponad lub poniżej elementów filtrujących, a wylotowy króciec jest umieszczony w połowie wysokości tych elementów. Filtrowana woda wpływa z wlotowego króćca do wnętrza elementów filtrujących, przepływa przez ich szczeliny w ściankach, a dalej dostaje się do wnętrza zbiornika i następnie do króćca wylotowego. Filtr zaopatrzony jest w różnicowy manometr mierzący ciśnienia wody na dolotowym i wylotowym króćcu.The filter device solutions presented in the promotional article of HYDAC International p.t. "Automatic self-cleaning filters RF2 and RF3 on pages 523 and 524 No. 8-9 of the MECHANIK magazine, published in 1998. The solutions shown in this article are self-cleaning water filters having a cylindrical tank with tubular cylindrical or truncated-cone-shaped inside it filtering elements circumferentially located along the axis of the tank. At the bottom of the tank there is a dirt reservoir to which a drain pipe with a valve coupled to the drive motor is connected. At the top and bottom of the filtering elements there are closing discs mounted on a shaft equipped with a drive motor, located in the axis of the tank. Depending on the filter version, the water inlet port is above or below the filter elements, and the outlet port is positioned halfway up the filter elements. Filtered water flows from the inlet stub pipe into the filter elements, flows through their slots in the walls, and then enters the tank and then to the outlet stub pipe. The filter is equipped with a differential pressure gauge measuring the water pressure at the inlet and outlet ports.

Znane jest także rozwiązanie filtra z samoczynnym czyszczeniem pokazane w prospektach firmy Maschinenfabrik Karl Brieden GmbH & Co oraz układ jego sterowania przedstawiony w opisie patentowym nr PL 192 686. Rozwiązanie to jest bardzo podobne do rozwiązania filtra opisanego powyżej, przy czym filtr ten ma jedynie dolną tarczę obrotową z osadzonymi w niej rurowymi cylindrycznymi elementami filtrującymi lub obrotowy kolektor z rurą odpływową popłuczyn. Rozwiązanie to różni się od poprzedniego układem sterowania. W układzie zasilania elektrozaworu oraz w układzie zasilania przekaźnika wykonawczego uruchamiającego obwód sterowania silnika filtra, znajdują się styki zwierne przekaźnika pomocniczego. Zespół przekaźników oraz elektrozawór zasilane są napięciem bezpiecznym, z wyłącznika lub zespołu transformatorowego.Also known is the self-cleaning filter solution shown in the brochures of Maschinenfabrik Karl Brieden GmbH & Co and its control system presented in the patent description PL 192 686. This solution is very similar to the filter solution described above, but the filter has only a lower disc rotary with tubular and cylindrical filtering elements embedded in it, or a rotary collector with washings outflow pipe. This solution differs from the previous control system. In the power supply system of the solenoid valve and in the power supply system of the executive relay that activates the filter motor control circuit, there are NO contacts of the auxiliary relay. The relay unit and the solenoid valve are supplied with safe voltage from a switch or a transformer unit.

Jeszcze inne, podobne do dwu wymienionych wcześniej, rozwiązanie filtra samo oczyszczalnego przedstawiono w zgłoszeniu wynalazku nr PL 325 589. Jest to filtr samo oczyszczalny, montowany na instalacjach wody chłodzącej lub technologicznej, pozwalający na prowadzenie procesu samooczyszczania bez przerywania procesu filtracji i sterowany automatycznie. Filtr samo oczyszczalny posiada obudowę rurową z zamontowanym elementem filtracyjnym, składającym się ze świec filtrujących, zaopatrzonych na ściankach w szczeliny filtrujące i zamocowanych między dwoma, osadzonymi na obrotowym wale tarczami, główną i pomocniczą. Natomiast rurowy zbieracz zanieczyszczeń usytuowany jest w przestrzeni pod tarczą główną tak, że jego jeden koniec, stanowiący wylot zanieczyszczeń, dochodzi do króćca wyprowadzającego, a drugi koniec, stanowiący wlot zanieczyszczeń, usytuowany jest bezpośrednio pod tarczą główną. Świece filtrujące rozmieszczone są koncentrycznie względem osi pionowej filtra, a ich ilość równa jest liczbie części, powstałych z równego podziału kąta pełnego, przy czym na tarczy głównej znajduje się pole martwe, które po zakończeniu procesu czyszczenia znajduje się nad otworem wlotowym zbieracza, blokując wypływ płynnego medium przez niego.Yet another, similar to the two above-mentioned, solution of a self-cleaning filter is presented in the application of the invention No. PL 325 589. It is a self-cleaning filter, installed on cooling or technological water installations, allowing for the self-cleaning process to be carried out without interrupting the filtration process and controlled automatically. The self-cleaning filter has a tubular housing with a filter element mounted, consisting of filter candles, provided with filter slots on the walls and fixed between two main and auxiliary discs mounted on a rotating shaft. On the other hand, the tubular dirt collector is positioned in the space under the main disc so that one end, which is the dirt outlet, goes to the discharge spout, and the other end, which is the dirt inlet, is located directly below the main disc. The filter candles are arranged concentrically to the vertical axis of the filter, and their number is equal to the number of parts resulting from the equal division of the full angle, with the main disk having a dead area, which after the end of the cleaning process is located above the inlet of the collector, blocking the outflow of the liquid medium by him.

Z opisu zgłoszenia wynalazku nr PL 390 870 znane jest również rozwiązanie filtra z automatycznym czyszczeniem wkładów filtracyjnych. Jest ono przeznaczone do zastosowania w instalacjach chłodząco - zraszających maszyn górniczych rozwiązaniu tym, na dopływie do każdego filtracyjnego wkładu, jest zabudowany niezależny sterujący zespół sterowany impulsem z manometrów lub przekaźnika czasowego. Z chwilą przesterowania tego zespołu następuje zablokowanie dopływu zanieczyszczonej cieczy do wkładu filtrującego i jednoczesne otwarcie wypływu z tego wkładu do kolektora odpływu popłuczyn, powstałych w wyniku zwrotnego przepłukania tego wkładu. Z opisu tego znany jest także filtr z automatycznym czyszczeniem wkładów filtracyjnych, gdzie zastosowany jest wspólny sterujący zespół dla więcej niż jednego wkładu filtracyjnego, sterowany impulsem z manometrów lub przekaźnika czasowego.From the description of the application of the invention No. PL 390 870 a filter solution with automatic cleaning of filter inserts is also known. It is intended for use in cooling and spraying systems of mining machines, in this solution, in the inlet to each filter cartridge, there is an independent control unit controlled by an impulse from pressure gauges or a time relay. When this assembly is overridden, the inflow of contaminated liquid to the filtering element is blocked and, at the same time, the outflow from this element to the washings outflow collector, resulting from the back flushing of this element, is opened. This description also describes a filter with automatic cleaning of filter cartridges, where a common control unit is used for more than one filter cartridge, controlled by an impulse from pressure gauges or a timer.

Wszystkie przedstawione rozwiązania posiadają tą niedogodność, że ich wkłady filtrujące narażone są na krótkotrwałe zanieczyszczenie dużymi frakcjami dostającymi się do filtra w przypadku każdego uruchomienia filtra, zwłaszcza po jego przebudowie w inne miejsce lub po dłuższej przerwieAll the presented solutions have the disadvantage that their filter cartridges are exposed to short-term contamination with large fractions getting into the filter each time the filter is activated, especially after its reconstruction to another place or after a longer break.

PL 218 133 B1 w jego eksploatacji. Zjawisko takie występuje zwłaszcza w instalacjach wodnych działających w górnictwie podziemnym, zasilanych z rurociągu przeciwpożarowego.PL 218 133 B1 in its operation. This phenomenon occurs especially in water systems operating in underground mining, fed from a fire protection pipeline.

Filtr według wynalazku posiada możliwość wstępnego wydalenia grubych frakcji zanieczyszczeń przed rozpoczęciem przez niego procesu filtracji cieczy. Filtr sterowany jest różnicą ciśnień lub przekaźnikiem czasowym i jest wyposażony w układ wstępnego oczyszczania. Filtr wyposażony jest w sterowany układ umożliwiający w razie potrzeby wypływ cieczy bez jej filtracji i z pominięciem przepływu przez kolektor zanieczyszczeń powstałych z oczyszczania wkładów filtracyjnych.The filter according to the invention has the ability to pre-expel coarse dirt fractions before it starts the liquid filtration process. The filter is controlled by a pressure difference or a time relay and is equipped with a pre-treatment system. The filter is equipped with a controlled system that allows, if necessary, the outflow of the liquid without its filtration and bypassing the flow of impurities resulting from cleaning the filter inserts through the collector.

Filtr charakteryzuje się tym, że ma wylotowy trójnik połączony jednym odgałęzieniem z dopływową komorą filtrowanej cieczy, a drugim odgałęzieniem połączony z kolektorem zanieczyszczeń powstałych z oczyszczania filtracyjnych wkładów. Na wlocie odgałęzienia połączonego z dopływową komorą filtrowanej cieczy zabudowana jest sterowana przepustnica, zaś na wlocie odgałęzienia połączonego z kolektorem zanieczyszczeń osadzony jest jednokierunkowy zawór. Zawór ten służy do blokady przepływu cieczy z odgałęzienia połączonego z dopływową komorą filtrowanej cieczy do odgałęzienia, połączonego z kolektorem zanieczyszczeń, przy czym odgałęzienia te łączą się z trzecim wylotowym odgałęzieniem trójnika.The filter is characterized in that it has an outlet tee connected with one branch to the inlet chamber of filtered liquid, and with the other branch connected to a collector of impurities resulting from the cleaning of filter cartridges. At the inlet of the branch connected to the inflow chamber of filtered liquid, a controlled throttle is built-in, while at the inlet of the branch connected to the dirt collector, there is a one-way valve. The valve serves to block the flow of liquid from a branch connected to an inlet filtered liquid chamber to a branch connected to a dirt collector, the branches communicating with the third outlet branch of the tee.

Filtr ma przepustnicę, która sterowana jest ręcznie lub impulsem hydraulicznym, pneumatycznym względnie elektrycznym.The filter has a throttle which is controlled manually or by a hydraulic, pneumatic or electric impulse.

Ponadto dopływowa komora jest szczelnie oddzielona płytą od kolektora zanieczyszczeń spływających z oczyszczania filtracyjnych wkładów.In addition, the inflow chamber is tightly separated by a plate from the collector of impurities flowing from the cleaning of filter inserts.

Rozwiązanie według wynalazku przedstawiono w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje kompletny filtr wodny w widoku perspektywicznym, fig. 2 przedstawia widok filtra bez mocującej ramy, fig. 3 stanowi przekrój poprzeczny filtra wykonany wzdłuż wylotowego trójnika, a fig. 4 ukazuje schemat hydrauliczny układu wstępnego oczyszczania.The solution according to the invention is shown in an exemplary embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows the complete water filter in a perspective view, Fig. 2 shows a view of the filter without the fixing frame, Fig. 3 is a cross-section of the filter taken along an outlet tee, and Fig. 4 shows hydraulic diagram of the pre-treatment system.

Filtr 1 składa się z górnej części 2 mieszczącej komorę 3 z filtracyjnymi wkładami 4 i posiadającej wylotowy króciec 5 oczyszczonej cieczy oraz z dolnej części 6 mieszczącej od góry dopływową komorę 7 połączoną z dolotowym i wylotowym króćcem 8 i 9 oraz kolektor 10 z wylotowym króćcem 11. Od spodu dolnej części 6 filtra 1 zabudowane są zespoły 12 sterujące znanym systemem automatycznego oczyszczania filtracyjnych wkładów 4 filtra 1. Komora 7 i kolektor 10 oddzielone są szczelnie płytą 13. Podobnie komora 7 oddzielona jest szczelnie od komory 3 mieszczącej filtracyjne wkłady 4.Filter 1 consists of an upper part 2 containing a chamber 3 with filter cartridges 4 and having an outlet port 5 of the purified liquid, and a lower part 6 containing an inlet chamber 7 from the top, connected to the inlet and outlet ports 8 and 9, and a manifold 10 with an outlet port 11. At the bottom of the lower part 6 of the filter 1 there are built-in control units 12 of the known automatic cleaning system for filter cartridges 4 of the filter 1. The chamber 7 and the collector 10 are sealed off by a plate 13. Similarly, the chamber 7 is sealed off from the chamber 3 containing the filter cartridges 4.

Do górnej części 2 zamkniętej od góry pokrywą 14 przytwierdzona jest sterownicza skrzynka 15. Do króćca 9 przytwierdzona jest sterowana pneumatycznie przepustnica 16 połączona z kolei z odgałęzieniem 17 trójnika 18, a do króćca 11 przymocowany jest jednokierunkowy zawór 19, z którym z kolei połączone jest odgałęzienie 20 trójnika 18. Odgałęzienia 17 i 20 trójnika 18 łączą się z wylotowym odgałęzieniem 21 trójnika 18. Cały filtr 1 posadowiony jest na ramie 22.A control box 15 is attached to the upper part 2 closed with a cover 14. A pneumatically operated throttle 16 is attached to the stub 9, in turn connected to a branch 17 of the tee 18, and a one-way valve 19 is attached to the stub 11, to which a branch is connected. 20 of the tee 18. The branches 17 and 20 of the tee 18 connect to the outlet leg 21 of the tee 18. The entire filter 1 is seated on the frame 22.

Przepustnica 16 i zawór 19 mogą być zabudowane odpowiednio wewnątrz króćca 9 lub króćca 11, bądź też odpowiednio wewnątrz odgałęzienia 17 i odgałęzienia 20. Natomiast wylotowy trójnik 18 może być konstrukcją jednolitą, jak i konstrukcją dzieloną rozłączną.The throttle 16 and the valve 19 may be installed inside the stub pipe 9 or stub pipe 11, respectively, or inside the branch 17 and branch 20, respectively. The outlet tee 18 may be a unitary structure as well as a separable split structure.

Przepustnica 16 może być sterowana ręcznie, bądź za pomocą impulsów hydraulicznych, pneumatycznych lub elektrycznych.The damper 16 may be controlled manually or by means of hydraulic, pneumatic or electrical impulses.

Działanie filtra 1 jest następujące: z chwilą rozpoczęcia pracy lub jego uruchomienia po przerwie (zwłaszcza dłuższej), następuje najpierw krótkotrwałe otwarcie przepustnicy 16 i przepływ brudnej wody przez komorę 7, króciec 9 i odgałęzienie 17 bezpośrednio do wylotowego odgałęzienia 20 trójnika 18. Jednokierunkowy zawór 19 uniemożliwia przedostanie się brudnej wody przez odgałęzienie 20 do kolektora 10. Po dokonaniu zrzutu pierwszej partii, zwykle bardzo brudnej wody, dopływającej do filtra 1, na przykład z kopalnianej instalacji wodnej, następuje zamknięcie przepustnicy 16 i rozpoczyna się normalny cykl pracy filtra 1 w układzie znanego automatycznego czyszczenia filtracyjnych wkładów 4. Woda brudna z procesu oczyszczania wkładów filtracyjnych odprowadzana jest do kolektora 10, a następnie po otwarciu zaworu 19 do wylotowego odgałęzienia 21 trójnika 18. Zastosowanie takiego układu wstępnego oczyszczania wpływa korzystnie na skuteczność filtracji i żywotność urządzenia, zwłaszcza jego wkładów filtracyjnych.The operation of the filter 1 is as follows: when the operation is started or it is activated after an interruption (especially longer), first the throttle 16 is opened briefly and the dirty water flows through the chamber 7, stub 9 and branch 17 directly to the outlet branch 20 of the tee 18. One-way valve 19 prevents dirty water from entering the manifold 10 through branch 20. After the first batch of usually very dirty water entering filter 1, e.g. from a mine water system, is discharged, the damper 16 is closed and the normal cycle of filter 1 begins in a known system automatic cleaning of filter cartridges 4. Dirty water from the cleaning process of filter cartridges is drained to the collector 10, and then after opening the valve 19 to the outlet branch 21 of the tee 18. The use of such a pre-treatment system has a positive effect on the filtration efficiency and service life of the device, especially its filter cartridges.

Claims

1. Water filter with automatic cleaning of filter cartridges in a backwash system, controlled by a pressure difference or a time relay, equipped with a pre-treatment system, characterized by an outlet tee (18) connected by one branch (17) to the inflow filtered chamber (7) and with the second branch (20) connected to the collector (10) of impurities resulting from the cleaning of filter cartridges (4), a controlled throttle (16) is installed at the inlet of the branch (17), and a unidirectional throttle is mounted on the inlet of the branch (20) a valve (19) to block the flow of liquid from a branch (17) connected to an inlet chamber (7) of filtered liquid to a branch (20) connected to the debris collector (10), and branches (17) and (20) connect to the third outlet branch (21) of the tee (18).

2. The liquid filter according to claim The method of claim 1, characterized in that the throttle (16) is manually controlled.

3. The liquid filter according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that the throttle (16) is controlled by a hydraulic impulse.

4. The liquid filter according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that the throttle (16) is controlled by a pneumatic impulse.

5. The liquid filter according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that the throttle (16) is controlled by an electrical impulse.

6. The liquid filter according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that the inflow chamber (7) is sealed off by a plate (13) from the collector (10) of impurities flowing from the cleaning of the filter inserts (4).