RU145027U1

RU145027U1 - CENTRIFUGAL FILTER DEVICE

Info

Publication number: RU145027U1
Application number: RU2013158307/05U
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Соловьев; Виктор Иванович Новиков; Виталий Вячеславович Челноков; Алексей Вячеславович Матасов
Original assignee: Евгений Михайлович Соловьев; Виктор Иванович Новиков; Виталий Вячеславович Челноков; Алексей Вячеславович Матасов
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2014-09-10

Abstract

1. Центробежное фильтрующее устройство, содержащее 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, отличающееся тем, что 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.2. Фильтрующее устройство по п. 1, отличающееся 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.3. Фильтрующее устройство по п. 2, отличающееся тем, что 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.4. Фильтрующее устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что фильтрующий элемент выполнен с фильтрующим слоем на основе гибкой керамической мембраны, которая закреплена на цилиндрической перфорированной трубе с возможностью разборки между двух т�1. A centrifugal filter device comprising a housing, a rotating filter element arranged in a housing on a hollow axis, made in the form of a perforated drum with an external filter layer and end caps, means for tangential inlet of a filtered medium, a filtrate outlet pipe structurally aligned with the hollow axis, and suspension discharge pipe connected to the sedimentation chamber of the device, characterized in that the sedimentation chamber is made in the form of a tubular container located on the side surface of the housing and with communication along its length with a longitudinal window working chamber device, wherein the tubular container is placed in the rotary spool shaft ustroystva.2 to switch modes of operation. A filter device according to claim 1, characterized in that the rotary valve contains means for changing the gap between the filter layer and the inner side surface of the housing, as well as for changing the width of the longitudinal window between the working and sedimentary chambers. 3. The filtering device according to claim 2, characterized in that the rotary rod spool is provided on one side with a semicircular flat, facing the rotor side, and on the reverse side is provided with an annular open recess for draining mud sediment, and these sides of the spool are communicated with each other by a narrow longitudinal slot for removal of the densest dispersion phase of the cleaned medium. 4. The filtering device according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the filter element is made with a filter layer based on a flexible ceramic membrane, which is mounted on a cylindrical perforated pipe with the possibility of disassembly between two

Description

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.The utility model relates to devices for cleaning liquid and gaseous media and can be used in various industries, medicine, as well as in various water treatment systems, for example, for housing and communal services.

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.Known electric centrifugal liquid cleaner (patent RU No. 2268769), comprising a housing with a fixed hollow axis, on which a rotor with bearings, having nozzles, is worn. The cleaner contains an end motor, consisting of a stator with an axial bearing, which is mounted on the end of the stationary axis of the cleaner and mounted on a protective shell connected to the housing, as well as a disk rotor mounted on the end of the cleaner rotor. The stator and rotor of the electric motor are separated by a hydrophobic protective partition and axial clearance. The disadvantage of this cleaner is the low efficiency of the process of cleaning liquids from small solid particles.

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.Known slotted centrifugal filter (patent RU No. 2335329), which contains a cylindrical body with nozzles for supplying a cleaned medium and a branch pipe for removing mechanical impurities; coaxially located removable filter cartridge with filtering elements of a tubular shape with an outer filtering surface in the form of a slit lattice formed by a cylindrical spiral from a profile of a V-shaped. The filter cartridge is fixed at one end in the pipe, and at the other end fixed at the fairing. A mud chamber with a drainage fitting is connected to the branch pipe for removing mechanical impurities, a baffle net is installed between the branch pipe for removing mechanical impurities and the mud chamber. A swirl chamber is attached to the housing, in which a blade flow swirl is installed.

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.The disadvantages of this filter are the rapid siltation of the filter cartridge, since the swirl chamber with a paddle passive swirler with a decrease in pressure does not provide the necessary parameters for the centrifugal and turbulent movement of the flow of the medium to be cleaned around the entire filter cartridge.

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.Known self-cleaning filter (patent RU 2067017), comprising a housing with nozzles for supplying a filtered medium, filtrate discharge and suspension of suspensions, at least one filter element located in the housing and connected by the filtrate side with its outlet pipe, the filter element is connected to its rotation drive , two slotted nozzles for supplying a filtered medium, which are located opposite the filter element and are directed tangentially to its surface, but in different directions. The filter is also equipped with additional means for self-cleaning, made in the form of longitudinal protrusions on the walls of the housing, as well as protrusions on the outer surface of the filter element.

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.The disadvantage of a filter of this design is the difficulty of providing optimal conditions for its self-cleaning when changing the properties of the filtered medium. This is due to the fact that the regulation of the cleaning process in this design can be carried out by changing a limited number of technological parameters: speed and direction of rotation of the rotor, pressure of the filtered medium. At the same time, the specific implementation of structural elements and means that affect the self-cleaning of the filter, under certain process conditions, can be effective, and in others useless and even harmful. So, for example, when cleaning media from fine suspensions in a known device, the deposition of particles into the lower sedimentation chamber is slowed down due to high turbulization of the medium.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение функциональных возможностей устройства за счет повышения надежности проведения процесса очистки сред с различными свойствами.The task to which the claimed utility model is directed is to expand the functionality of the device by increasing the reliability of the process of cleaning media with various properties.

Технический результат решения состоит в повышении самоочистки фильтрующего элемента при очистке сред с различными свойствами.The technical result of the solution is to increase the self-cleaning of the filter element when cleaning media with various properties.

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.The technical result is achieved in that in a centrifugal filter device (comprising a housing, a rotating filter element arranged in a housing on the hollow axis, made in the form of a perforated drum with an external filter layer and end caps, means for tangential inlet of the filtered medium, the filtrate outlet pipe structurally combined with a hollow axis, and a suspension discharge pipe connected to the sediment chamber of the device) the sediment chamber is made in the form of a tubular tank placed on the side erhnosti housing and communicated along its length a longitudinal window with the working chamber device, wherein the tubular container is placed in the rotary spool core for switching the mode of the device.

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.In a particular embodiment of the filter device, the technical result is achieved in that the rotary valve contains means for changing the gap between the filter layer and the inner side surface of the housing, as well as for changing the width of the longitudinal window between the working and sedimentary chambers.

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.In another particular embodiment of the filtering device, the rotary rod spool is provided on one side with a semicircular flat, facing the rotor side, and on the reverse side is provided with an annular open recess for removing mud sediment, and these sides of the spool are communicated with each other by a narrow longitudinal slot for removing the most dense dispersion phases of the cleaned medium.

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.In another particular embodiment of the filter device, the filter element is made with a filter layer based on a flexible ceramic membrane, which is mounted on a cylindrical perforated pipe with the possibility of disassembly between two end caps tightened together by several plate brackets, and one end cap of the rotor is rigidly connected to the hollow its axis, and the other cover is removable.

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.The filtering device, made in accordance with the proposed technical solution, can significantly increase the rate of output of the mud sediment into the sedimentation chamber and allows you to change its modes of operation depending on the properties of the medium being cleaned. In particular, changing the position of the spool relative to the circular flow, allows you to change the gaps between the filter element and the body of the device, optimizes the values of the speed of the medium, centrifugal forces and turbulence for various types of cleaned medium, and also provides the ability to flush the filter and remove mud sediment.

Полезная модель объясняется чертежами.The utility model is explained in the drawings.

На фиг.1 приведен вид сверху на центробежное фильтрующее устройство.Figure 1 shows a top view of a centrifugal filter device.

На фиг.2 приведено поперечное сечение центробежного фильтрующего устройства.Figure 2 shows the cross section of a centrifugal filter device.

На фиг.3 приведено поперечное сечение осадочной камеры при положении золотника, изменяющего зазор рабочей камеры и направление движения потока среды.Figure 3 shows the cross section of the sedimentary chamber when the position of the valve, changing the clearance of the working chamber and the direction of flow of the medium.

На фиг.4 приведено поперечное сечение осадочной камеры при промывке и удалении грязевого осадка.Figure 4 shows the cross section of the sedimentary chamber during washing and removal of mud sediment.

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.The centrifugal filtering device includes a cylindrical closed housing, which is a pipe 1 with a blind 2 and removable 3 covers. In the sealed bearing units 4 and 5, a working element is placed in the form of a rotor 6 with a filtering cylindrical cup 7. The rotor 7 is rotated by a drive, for example, an end electric motor 8. The tube 1 of the centrifugal device housing is provided with a tangential pipe 9 for supplying a cleaned medium. A sedimentary chamber 10 is inserted into the side of the housing pipe 1, which communicates with the inner cavity of the pipe 1 by the window 11. A rotary core spool 12 is placed inside the chamber 10. The rotor 6 consists of two covers, one of which 13 is rigidly fixed to the hollow axis 14 and the other 15 - removable. In the annular grooves of the caps 13 and 15, the filter element 7 is tightly inserted, which is a perforated cylindrical tube with a flexible ceramic membrane attached to it 16. The covers 13 and 15 are pulled together by plate brackets 17 having ribs 18 and 19. The hollow axis 14 of the rotor 6 at the point of attachment to the drive 8 has a plug 20, and in the space between the covers 13 and 15 is equipped with a number of radial holes 21 for the release of the cleaned environment. The rotary core spool 12 is provided with a semicircular flat 22 from the side facing the rotor, blocking the window 11 between the pipe 1 and the sediment chamber 10 along the entire height of the filter zone of the rotor 6, and from the reverse side an annular open recess 23 for collecting mud sediment. In addition, along the entire length of the flat line 22 has a narrow slot 24, through which the heaviest mud sediments sliding along the inner wall of the housing pipe 1 fall into the recess 23 of the spool, and from there into the sediment chamber 10. The lower end of the shaft of the rotary spool 12 passes through, sealed by the gland 25, the removable cover 3 of the housing is provided with a drain channel 26 and a fitting 27. At the lower end, the spool has a pivoting lever 28 for controlling the technological positions of the spool 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.The operation of the centrifugal filter device is as follows. The flow of the medium to be cleaned, supplied under pressure by an external pressure device (pump), enters through the tangential pipe 9 into the annular zone between the walls of the pipe 1 and the rotor 6, acquires a rotational-translational laminar motion. Using the protruding edge of the semicircular flat line 22 of the rotary spool 12, the gap and the direction of flow along the tangent to the filter surface of the rotor are changed, and the decrease in the gap for the passage of the flow and the action of the end and side ribs 18 and 19 of the brackets 17, contribute to turbulent disturbance and acceleration of the flow and permeability filtered medium through the penetrating pores in the membrane 16, which excludes siltation. The heaviest elements of the medium, under the action of the increased centrifugal forces created by the rotor 6, are pressed against the wall of the pipe 1 and, moving through it, fall through the slot 24 into the recess 23 and the sedimentation chamber 10. For universality of work on filtered media having different physical properties, it is provided the change in the gap between the walls of the pipe 1 and the filter surface of the rotor 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.Figure 3 (section BB) shows the rotation of the core spool 12 clockwise. At the same time, due to the inclined surface of the edge of the semicircular flat 22 embedded in the annular flow between the walls of the pipe 1 and the rotor 6, the gap decreases, the flow direction changes towards the rotor wall, the flow moves tangentially to the filter surface of the membrane, its speed and turbulence increase, which helps to increase permeability and self-cleaning of the filter element.

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.Figure 4 (section bb) shows the rotation of the core spool 12 counterclockwise. At the same time, the other end of the semicircular flats 22, penetrating into the annular flow, takes part of it and sends it to the sedimentation chamber 10, and from there, with the nozzle 27 open, through the channel 26 flushes the sedimentary chamber and the filter as a whole and discharges the mud sediment.

Для управления поворота золотника 12 предусмотрен рычаг 28, который присоединен к выходному концу стержня золотника.To control the rotation of the spool 12, a lever 28 is provided, which is connected to the output end of the spool rod.

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.The advantages of a centrifugal filter device are the use of a durable original filter element - a flexible ceramic membrane, high efficiency and reliability of the workflow, based on the most rational hydrodynamic movement of the flow of the cleaned media, taking into account their physical properties, as well as an increase in productivity and service life, due to the possibility of a simple repair to replace only a small part of the filtering working body - the rotor. Moreover, a filter of this design can be used in a wide range of filtered media.

Claims

1. A centrifugal filter device comprising a housing, a rotating filter element arranged in a housing on a hollow axis, made in the form of a perforated drum with an external filter layer and end caps, means for tangential inlet of a filtered medium, a filtrate outlet pipe structurally aligned with the hollow axis, and suspension discharge pipe connected to the sedimentation chamber of the device, characterized in that the sedimentation chamber is made in the form of a tubular container located on the side surface of the housing and with communication along its length with a longitudinal window working chamber device, wherein the tubular container is placed in the rotary spool core for switching the mode of the device.

2. The filtering device according to claim 1, characterized in that the rotary valve contains means for changing the gap between the filtering layer and the inner side surface of the housing, as well as for changing the width of the longitudinal window between the working and sedimentary chambers.

3. The filtering device according to claim 2, characterized in that the rotary rod spool is provided on one side with a semicircular flat, facing the rotor side, and on the reverse side is provided with an annular open recess for removing mud sediment, and these sides of the spool are communicated with each other by a narrow longitudinal slot for removal of the most dense dispersion phase of the cleaned medium.

4. The filtering device according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the filter element is made with a filter layer based on a flexible ceramic membrane, which is mounted on a cylindrical perforated pipe with the ability to disassemble between two end caps, tightened together by several plate brackets, and one end cap is rigidly connected to its hollow axis, and the other cover is removable.

5. The filtering device according to claim 1, characterized in that the hollow axis of the rotor from the connection side to the drive has a plug, and in the middle part is made with radial holes for the output of the cleaned medium.