RU147793U1

RU147793U1 - Inertial Filtrating Separator

Info

Publication number: RU147793U1
Application number: RU2014127942/05U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Юзикович Чурюмов
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2014-11-20

Abstract

Инерционный фильтрующий сепаратор, содержащий корпус, расположенный в нем перфорированный ротор с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, внутрь которого вдоль его боковой поверхности вложена бесконечная лента, изготовленная из эластичного фильтровального материала, в верхней части ротора между его внутренней поверхностью и наружной поверхностью ленты установлен нажимной валик с образованием в ленте прогиба - участка обратной кривизны, отличающийся тем, что в сепараторе трубопровод с отверстиями расположен внутри ротора вдоль его боковой поверхности и установлен над участком ленты с обратной кривизной, вдоль ленты под ее участком с обратной кривизной установлен желоб.An inertial filter separator containing a housing, a perforated rotor located therein with the possibility of rotation around a horizontal axis, inside of which an endless belt made of an elastic filter material is embedded along its lateral surface, a pressure roller is installed in the upper part of the rotor between its inner surface and the outer surface of the belt with the formation of a deflection in the tape - a section of inverse curvature, characterized in that in the separator the pipeline with holes is located inside the rotor in ol and its side surface is mounted over a portion of tape with a reverse curvature along the belt portion under its reverse curvature chute installed.

Description

Полезная модель относится к устройствам для очистки дисперсионных жидкостей при фильтровании в центробежном (инерционном) поле и может найти применение в основных процессах химической технологии, микробиологии и фармакологии, в машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности, а также при очистке вод в нефтегазовом деле, сельском и коммунальном хозяйствах.The utility model relates to devices for purification of dispersion liquids when filtering in a centrifugal (inertial) field and can be used in the main processes of chemical technology, microbiology and pharmacology, in engineering, metallurgy and other industries, as well as in water treatment in oil and gas, rural and public utilities.

В известных конструкциях фильтрующих центрифуг (сепараторов), состоящих из. перфорированного ротора с закрепленным на его боковой поверхности фильтровальным материалом предусматривается непрерывное срезание осадка с помощью ножа, скребка, диска и т.п.устройств с последующей транспортировкой осадка механическими средствами или сжатым воздухом (Соколов В.И. Центрифугирование. - М.: Химия, 1976, с. 312-350).In known designs of filtering centrifuges (separators), consisting of. perforated rotor with filter material fixed on its side surface provides for continuous sediment cutting with a knife, scraper, disk, etc. devices, followed by transportation of sediment by mechanical means or compressed air (Sokolov V.I. Centrifugation. - M.: Chemistry, 1976, p. 312-350).

К недостаткам известных конструкций фильтрующих центрифуг относится снижение производительности, так как при механическом срезании осадка в поры фильтровального материала втираются частицы тонкодисперсной фазы, уплотненной силами инерции (центробежной), что приводит к резкому возрастанию сопротивления и необходимости остановки центрифуги на регенерацию (восстановление) фильтровального материала.The disadvantages of the known constructions of filtering centrifuges include a decrease in productivity, since particles of a finely dispersed phase sealed by inertia (centrifugal) forces are rubbed into the pores of the filter material by mechanical cutting of the sediment, which leads to a sharp increase in the resistance and the need for the centrifuge to stop for regeneration (restoration) of the filter material.

Известен в частности, инерционный сепаратор (решето) для зерноочистительных машин, имеющий форму тела вращения внутри которого расположена бесконечная эластичная лента с отверстиями и поддерживающие и нажимные валики установлены между решетом и лентой с образованием на последней прогибов т.е. участков обратной кривизны (авт. св. СССР №447181, кл. B07B 1/22, 1975 г.). Данное техническое решении предусмотрено для очистка сыпучих материалов в частности зерна, поэтому оно не может быть применено для фильтрации жидкостей, так как разделяющая поверхность лента, имеет отверстия, а не фильтр.Particularly known is an inertial separator (sieve) for grain cleaning machines, having the shape of a body of revolution inside which there is an endless elastic tape with holes and supporting and pressure rollers are installed between the sieve and the tape with the formation of deflections on the last i.e. sections of reverse curvature (ed. St. USSR No. 447181, class B07B 1/22, 1975). This technical solution is provided for the cleaning of bulk materials, in particular grain, so it cannot be used to filter liquids, since the surface-dividing tape has holes, not a filter.

Известна фильтрующая центрифуга (сепаратор), содержащая корпус, расположенный в нем перфорированный ротор, привод вращения ротора, патрубки подачи суспензии и слива фильтрата и средство для регенерации, размещенное в зазоре между корпусом и боковой поверхностью ротора и закрепленное на валу, связанным с отдельным приводом, при этом средство для регенерации выполнено в виде валика, а его вал установлен параллельно боковой поверхности ротора (патент РФ №2250804, B04B 15/06, 2005 г.)Known filter centrifuge (separator), comprising a housing, a perforated rotor located therein, a rotor rotation drive, suspension and filtrate discharge nozzles, and regeneration means located in the gap between the housing and the rotor side surface and mounted on a shaft connected to a separate drive, wherein the means for regeneration is made in the form of a roller, and its shaft is installed parallel to the side surface of the rotor (RF patent No. 2250804, B04B 15/06, 2005)

Недостатком данного центрифуги является ее низкая производительность, обусловленная сложностью регенерации мелких пор перфорированного ротора из за того, что размеры пор на стадиях фильтрования и регенерации постоянны, что затрудняет удаление из пор мелких частиц суспензии с поверхности перфорированного ротора, а так же после регенерации мелкие, средние и крупные частицы остаются на поверхности ротора, тем самым препятствуют прохождению жидкости.The disadvantage of this centrifuge is its low productivity, due to the complexity of regeneration of small pores of the perforated rotor due to the fact that the pore sizes at the stages of filtering and regeneration are constant, which makes it difficult to remove small particles of suspension from the surface of the perforated rotor, as well as small, medium ones after regeneration and large particles remain on the surface of the rotor, thereby preventing the passage of fluid.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятым за прототип является фильтрующая центрифуга, содержащая корпус, расположенный в нем перфорированный ротор с возможностью его вращения вокруг горизонтальной оси, фильтровального материала закрепленного на внутренней поверхности ротора, выполненного из эластичных нитей с минимальным размерам пор, патрубков подачи суспензии и слива жидкости и средство для регенерации выполненное в виде валика, установленным параллельно боковой поверхности ротора (полезная модель РФ №88294, B04B 15/06, 2009 г.).The closest technical solution for the totality of features to the claimed object and adopted for the prototype is a filter centrifuge containing a housing, a perforated rotor located in it with the possibility of rotation around a horizontal axis, filter material fixed on the inner surface of the rotor made of elastic threads with minimal pore sizes , pipes for supplying a suspension and discharge of liquid and means for regeneration made in the form of a roller mounted parallel to the side surface and the rotor (Russian utility model №88294, B04B 15/06, 2009).

Недостатком данного технического решения являются обратное поступление осадка на фильтруемую поверхность, после ее регенерации, в дальнейшем, этот осадок, перемешивается с осадком содержащимся в исходной суспензии, увеличивая тем самым ее концентрацию, высококонцентрированная осадком суспензия обратно поступает на фильтруемую поверхность, а ее мелкие, средние и крупные частицы, забивая поры фильтрующего материала, препятствуют прохождению жидкости через фильтр.The disadvantage of this technical solution is the return of the precipitate to the filtered surface, after its regeneration, in the future, this precipitate is mixed with the precipitate contained in the initial suspension, thereby increasing its concentration, the suspension highly concentrated by the precipitate returns to the filtered surface, and its small, medium and large particles, clogging the pores of the filter material, impede the passage of fluid through the filter.

Техническим результатом предлагаемой конструкции инерционного фильтрующего сепаратора является, увеличение производительности сепаратора, за счет полной регенерации мелких пор фильтровального материала и удаление мелких, средних и крупных частиц осадка с поверхности фильтровального материала после его регенерации.The technical result of the proposed design of the inertial filter separator is to increase the performance of the separator due to the complete regeneration of small pores of the filter material and the removal of small, medium and large particles of sediment from the surface of the filter material after its regeneration.

Поставленный технический результат достигается тем, что, в инерционном фильтрующем сепараторе, содержащий корпус, расположенный в нем перфорированный ротор с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, внутрь которого вдоль его боковой поверхности вложена бесконечная лента, изготовленная из эластичного фильтровального материала, в верхней части ротора между его внутренней поверхностью и наружной поверхностью ленты установлен нажимной валик с образованием в ленте прогиба - участка обратной кривизны, в сепараторе, трубопровод с отверстиями расположен внутри ротора вдоль его боковой поверхности и установлен над участком ленты с обратной кривизной, вдоль ленты под ее участком с обратной кривизной установлен желоб.The technical result is achieved in that, in an inertial filter separator, comprising a housing, a perforated rotor located therein with the possibility of rotation around a horizontal axis, inside of which an endless belt made of an elastic filter material is inserted along its lateral surface, in the upper part of the rotor between the inner surface and the outer surface of the tape installed a pressure roller with the formation in the tape deflection - section of the inverse curvature in the separator, the pipeline with tverstiyami located inside the rotor along its side surface and is mounted over a portion of tape with a reverse curvature along its belt portion under the reverse curvature chute installed.

Наличие участка с обратной кривизной ленты, позволяет осуществлять процесс регенерации фильтрующего материала силами инерций, созданными в результате движения ленты с частицами по кривизне этого участка. Под действием сил инерций из пор выталкиваются во внутрь ленты застрявшие мелкие частицы и частицы осадка.The presence of a section with the inverse curvature of the tape allows the process of regeneration of the filter material by inertia created by the movement of the tape with particles along the curvature of this section. Under the action of inertial forces, stuck small particles and sediment particles are pushed into the tape into the pores.

С наружной стороны, лента соприкасается с нажимным валиком. Вода из отверстий трубопровода поступает на наружную поверхность ленты и попадая в сужающий зазор движущей ленты и валика, создают в фильтрующем материале давление, в результате, поры фильтрующего материала растягиваются и увеличиваются в размерах, а попавшие в них при фильтрации мелкие частицы под действием сил инерции, тяжести и от давления воды легко удаляются из расширенных пор. Так достигается полная регенерация (восстановление) мелких пор фильтрующего материала ленты на участке с обратной кривизной.On the outside, the tape is in contact with the pressure roller. Water from the holes of the pipeline enters the outer surface of the belt and falling into the narrowing gap of the driving belt and roller, creates pressure in the filter material, as a result, the pores of the filter material stretch and increase in size, and small particles that get into them during filtration under the action of inertia forces the severity and pressure of water are easily removed from the expanded pores. In this way, complete regeneration (restoration) of small pores of the filtering material of the tape in a section with inverse curvature is achieved.

осадка, по желобу они выводятся из сепаратора, исключая при этом возможность обратного их попадания на поверхность фильтрующего материала после его регенерации.sediment, they are discharged from the separator through the trough, eliminating the possibility of their return to the surface of the filter material after its regeneration.

Таким образом, в зону загрузки суспензии в сепаратор, фильтровальный материал поступает полностью восстановленным, поры очищены, на поверхности осадка нет, за счет чего повышается пропускная способность жидкости через фильтрующий материал и производительность сепаратора.Thus, in the zone where the suspension is loaded into the separator, the filter material enters completely restored, the pores are cleaned, there is no sediment on the surface, which increases the throughput of the liquid through the filter material and the performance of the separator.

На чертеже представлена принципиальная схема инерционного фильтрующего сепаратора.The drawing shows a schematic diagram of an inertial filter separator.

Инерционный фильтрующий сепаратор содержит корпус 1, расположенный в нем перфорированный ротор 2, с возможностью вращения вокруг горизонтальной его оси, внутри ротора вдоль его поверхности вложена бесконечная эластичная лента 3, выполненная из фильтровального материала. В верхней части ротора между его внутренней поверхностью и наружной поверхностью ленты установлен нажимной валик 4 с образованием в ленте прогиба - участка обратной кривизны, трубопровод 5, с питающим шлангом 6 и отверстиями 7 выполненными в трубопроводе 5, который установлен внутри ротора 2, в верхней части участка обратной кривизны. Внутри ленты 3 установлен патрубок 8 подачи исходной суспензии, а в корпусе 1 выполнен патрубок 9 для слива фильтрата. Под участком обратной кривизны ленты, вдоль ее боковой поверхности установлен желоб 10. Лента 3 может быть изготовлена из эластичных материалов с минимальным размером пор, например из полиуретановых волокон.The inertial filter separator comprises a housing 1, a perforated rotor 2 located therein, with the possibility of rotation around its horizontal axis, an endless elastic tape 3 made of filter material embedded inside the rotor along its surface. In the upper part of the rotor between its inner surface and the outer surface of the tape there is a pressure roller 4 with the formation of a deflection in the tape - a section of inverse curvature, pipe 5, with a supply hose 6 and holes 7 made in the pipe 5, which is installed inside the rotor 2, in the upper part plot of inverse curvature. Inside the tape 3 there is a pipe 8 for supplying the initial suspension, and in the housing 1 a pipe 9 is made for draining the filtrate. Under the reverse curvature section of the tape, a groove 10 is installed along its lateral surface. The tape 3 can be made of elastic materials with a minimum pore size, for example, polyurethane fibers.

Инерционный фильтрующий сепаратор работает следующим образом. При вращении ротора 1, с угловой скоростью со, при которой показатель кинематического режима К больше единицы, R=ω²·R/g>1 (где: R - радиус ротора, g - ускорение силы тяжести), исходная суспензия по патрубку 8 подается на вращающуюся вместе с ротором поверхность ленты 3, по стрелке A и увлекается ею в кольцевое движение. Силами инерции (центробежными силами), созданными в результате кольцевого движения слоя, слой равномерно распределяется внутри ленты по ее боковой поверхности. При показателе кинематического режима K меньше единицы (K<1), кольцевое движение слоя нарушается, так как при этом режиме, силы тяжести частиц слоя превышают сил инерций и под их действием частицы слоя будут отрываться от поверхности ленты, поэтому сепаратор работоспособен, при K больше единицы, когда создается кольцевое движение слоя. В зоне фильтрации, под действием давления оказываемого на слой суспензии силами инерции, которые направлены в этой зоне в радиальном направлении к окружности ленты в сторону ее выпуклости, жидкая фаза суспензии проходит через поры фильтровального материала ленты 3, и отверстия ротора 2, поступает во внутрь корпуса 1, откуда через патрубок 9 выводится из сепаратора по стрелке Б.Inertial filter separator operates as follows. When the rotor 1 rotates, with an angular velocity ω, at which the kinematic mode index K is greater than unity, R = ω ² · R / g> 1 (where: R is the radius of the rotor, g is the acceleration of gravity), the initial suspension is supplied through pipe 8 on the surface of the tape 3 rotating with the rotor, in the direction of arrow A, and is carried away by it in a circular motion. By inertial forces (centrifugal forces) created as a result of the ring motion of the layer, the layer is evenly distributed inside the tape along its lateral surface. When the kinematic regime exponent K is less than unity (K <1), the ring motion of the layer is violated, because in this mode, the gravity of the particles of the layer exceeds the inertia forces and under their action, the particles of the layer break away from the surface of the tape, so the separator is operational, when K is greater units when a circular motion of the layer is created. In the filtration zone, under the action of pressure exerted on the suspension layer by inertia forces, which are directed in this zone in a radial direction to the circumference of the tape towards its convexity, the liquid phase of the suspension passes through the pores of the filter material of the tape 3, and the holes of the rotor 2 enter the body 1, from where through the pipe 9 is removed from the separator in the direction of arrow B.

Частицы не прошедшие через поры (осадок) образуются и скапливаются на внутренней поверхности ленты, а его мелкие частицы вдавливаясь в поры фильтровального материала забивают их и препятствуют прохождению жидкости. На участке обратной кривизны ленты, силы инерции меняют свое направление на противоположное и действуют уже в сторону вогнутости кривизны участка, поэтому они стремятся вытолкнуть застрявшие в порах мелкие частицы во внутрь ленты.Particles that have not passed through the pores (sediment) are formed and accumulate on the inner surface of the tape, and its small particles being pressed into the pores of the filter material clog them and prevent the passage of liquid. In the section of the inverse curvature of the tape, the inertia forces change their direction to the opposite and act already towards the concavity of the curvature of the section, so they tend to push small particles stuck in the pores into the tape.

По питающему шлангу 6, вода от водопроводной сети или от насоса (на чертеже насос не показан),поступает в трубопровод 5 (по стрелке Г) и из его отверстий 7, она подается на наружную поверхность движущейся ленты 3. Частицы воды попадая в сужающий зазор движущей ленты 3 и валика 4, создают в фильтрующем материале давление, в результате, поры фильтрующего материала растягиваются и увеличиваются в размерах, а попавшие в них при фильтрации мелкие частицы под действием сил инерции, тяжести и от давления воды легко удаляются из расширенных пор. Так достигается полная регенерация (восстановление) мелких пор фильтрующего материала ленты 3 на его участке с обратной кривизной.Through the supply hose 6, water from the water supply network or from the pump (the pump is not shown in the drawing) enters the pipeline 5 (in the direction of arrow G) and from its openings 7, it is supplied to the outer surface of the moving belt 3. Water particles falling into the narrowing gap the driving tape 3 and the roller 4, create pressure in the filter material, as a result, the pores of the filter material stretch and increase in size, and the small particles that get into them during filtering under the action of inertia, gravity and water pressure are easily removed from the expanded pores. Thus, complete regeneration (recovery) of small pores of the filter material of the tape 3 is achieved in its area with inverse curvature.

Внутри ленты 3 вдоль ее боковой поверхности установлен желоб 10, в который с ленты 3 по стрелке В поступают частицы удаленные из пор и частицы осадка. Эти частицы, смачиваются водой которая поступает с наружной поверхности ленты через поры фильтрующего материала под действием сил инерции и тяжести частиц воды. Частицы осадка перемешиваясь с частицами воды становятся более текучими и по внутренней поверхности желоба 10 выводятся из сепаратора, при этом исключается возможность попадания осадка на поверхность фильтрующего материала ленты 3 после его регенерации. Желоб 10, для лучшей транспортировки осадка, целесообразно установить с небольшим 2%…3% уклоном в сторону вывода частиц осадка из сепаратора.Inside the tape 3, along its lateral surface, a chute 10 is installed, into which particles removed from the pores and sediment particles come from the tape 3 in the direction of arrow B. These particles are wetted by water that enters from the outer surface of the tape through the pores of the filter material under the action of inertia and gravity of the water particles. Sludge particles mixing with water particles become more fluid and are discharged from the separator along the inner surface of the trough 10, while this eliminates the possibility of sediment falling onto the surface of the filter material of the belt 3 after its regeneration. Trench 10, for better transport of sludge, it is advisable to install with a small 2% ... 3% slope towards the withdrawal of sediment particles from the separator.

Таким образом, предлагаемая конструкция инерционного фильтрующего сепаратора позволяет вести одновременно процессы фильтрования и регенерации в поле действия сил инерций и сил от давления воды в зоне контакта ленты 3 с валиком 4, в результате чего поры фильтровального материала полностью очищаются от частиц осадка, в зоне загрузки суспензии в сепаратор фильтровальный материал полностью восстанавливается, поры очищены, на поверхности осадка нет, за счет чего повышается пропускная способность жидкости через фильтрующий материал и производительность сепаратора.Thus, the proposed design of the inertial filter separator allows you to simultaneously filter and regenerate in the field of action of inertia forces and forces from water pressure in the contact zone of the tape 3 with the roller 4, as a result of which the pores of the filter material are completely cleaned of sediment particles in the suspension loading zone the filter material is completely restored to the separator, the pores are cleaned, there is no sediment on the surface, which increases the throughput of the liquid through the filter material and water separator.

Claims

An inertial filter separator containing a housing, a perforated rotor located therein with the possibility of rotation around a horizontal axis, inside of which an endless belt made of elastic filter material is embedded along its lateral surface, a pressure roller is installed in the upper part of the rotor between its inner surface and the outer surface of the belt with the formation of a deflection in the tape - a section of inverse curvature, characterized in that in the separator the pipeline with holes is located inside the rotor in ol and its side surface is mounted over a portion of tape with a reverse curvature along the belt portion under its reverse curvature chute installed.