RU149136U1

RU149136U1 - REGENERABLE FILTER

Info

Publication number: RU149136U1
Application number: RU2014132110/05U
Authority: RU
Inventors: Владимир Аркадьевич Девисилов; Игорь Альбертович Мягков; Владимир Анатольевич Львов; Елена Юрьевна Шарай
Original assignee: Владимир Аркадьевич Девисилов; Игорь Альбертович Мягков; Владимир Анатольевич Львов; Елена Юрьевна Шарай
Priority date: 2014-08-04
Filing date: 2014-08-04
Publication date: 2014-12-20

Abstract

1. Регенерируемый фильтр, содержащий корпус с входным и выходными патрубками, патрубком отвода концентрата загрязнений, фильтровальный элемент, установленный в корпусе на валу с возможностью вращения вокруг своей оси и совершения осевых возвратно-поступательных колебаний, привод вращения фильтровального элемента и узел генерации вибрации фильтровального элемента, отличающийся тем, что фильтровальный элемент снабжен цилиндрической перфорированной обечайкой, установленной соосно фильтровальному элементу и закрепленной на нем с образованием зазора.2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что цилиндрическая перфорированная обечайка с внешней стороны снабжена одной или несколькими радиальными лопатками, закрепленными на внешней стороне обечайки и расположенными вдоль нее.3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что входной патрубок и патрубок отвода концентрата загрязнений тангенциально присоединены к корпусу с ориентацией в направлении вращения фильтровального элемента.4. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что привод вращения выполнен в виде лопастной турбины, закрепленной на валу и расположенной в корпусе напротив входного патрубка.5. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что узел генерации вибрации выполнен в виде механизма, состоящего из двух контактирующих дисков, расположенных в корпусе, контактирующие поверхности которых выполнены оребренными, при этом фильтровальный элемент снабжен валом, на котором он закреплен, один из дисков закреплен на валу, другой - на корпусе, а вал выполнен подпружиненным.1. A regenerated filter comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a contaminant discharge pipe, a filter element mounted in a housing on a shaft with the possibility of rotation around its axis and axial reciprocating vibrations, a rotation drive for the filter element and a vibration element for generating the filter element characterized in that the filter element is provided with a cylindrical perforated shell mounted coaxially to the filter element and mounted on it in a manner IAOD zazora.2. The filter according to claim 1, characterized in that the cylindrical perforated shell on the outside is provided with one or more radial blades mounted on the outside of the shell and located along it. The filter according to claim 1, characterized in that the inlet pipe and the discharge pipe of the contaminant concentrate are tangentially attached to the housing with an orientation in the direction of rotation of the filter element. The filter according to claim 1, characterized in that the rotation drive is made in the form of a blade turbine mounted on a shaft and located in the housing opposite the inlet pipe. The filter according to claim 1, characterized in that the vibration generating unit is made in the form of a mechanism consisting of two contacting disks located in the housing, the contacting surfaces of which are finned, while the filter element is provided with a shaft on which it is fixed, one of the disks is fixed on the shaft, the other on the body, and the shaft is spring loaded.

Description

Полезная модель относится к регенерируемым фильтрам и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где требуется эффективная очистка высоковязких жидких сред от механических загрязнений, в частности химической, нефтехимической, пищевой, текстильной и других.The utility model relates to regenerative filters and can be used in various industries where effective cleaning of high-viscosity liquid media from mechanical impurities, in particular chemical, petrochemical, food, textile and others, is required.

Известен вибрационный фильтр (см. авторское свидетельство СССР №1502058, кл. B01D 29/28, 1989 г.), содержащий цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками и конический фильтровальный элемент с крышкой, установленный в корпусе посредством сильфона со ступицей турбины, который приводится во вращение энергией потока жидкости. Вибрация фильтровальной перегородки создается посредством сжатий-растяжений упругого сильфона за счет генерируемого пульсатором перепада давления, создаваемого периодически изменяющуюся силу, действующую на крышку фильтровального элемента.Known vibration filter (see USSR author's certificate No. 1502058, class B01D 29/28, 1989), containing a cylindrical housing with inlet and outlet nozzles and a conical filter element with a cover mounted in the housing by means of a bellows with a turbine hub, which is driven into the rotation of the energy of the fluid flow. The vibration of the filter membrane is created by compression-tension of the elastic bellows due to the pressure drop generated by the pulsator, which creates a periodically changing force acting on the cover of the filter element.

Недостатком данного фильтра является нерациональный выбор конструктивных и режимных параметров фильтра, положенных в основу механизма создания вращательных и возвратно-поступательных движений фильтровального элемента энергией перепускаемой жидкости. Осевой подвод жидкости и расположение самой турбины фильтровального элемента в зоне отвода концентрата загрязнений, приводят к вращению фильтровального элемента на заведомо заниженных частотах. Для обеспечения эффективного отделения частиц твердой фракции за счет центробежных сил требуется повышенная частота вращения фильтровального элемента, что вызывает дополнительные энергетические затраты и усложняет конструкцию фильтра и ее эксплуатацию. Использование пульсирующего перепада давления в качестве источника вибрации фильтровального элемента не обеспечивает точную отстройку системы на заданные амплитуду и частоту вибрации и не гарантирует сохранение этих параметров при дальнейшей работе фильтра в условиях загрязняющейся с течением времени фильтровальной поверхности. Фильтровальный элемент выполнен коническим, что усложняет технологию его изготовления. Имеющийся в составе фильтровального элемента упругий сильфон увеличивает массу и габариты фильтра, снижает надежность его работы.The disadvantage of this filter is the irrational choice of design and operating parameters of the filter, which are the basis of the mechanism for creating rotational and reciprocating movements of the filter element by the energy of the bypassed liquid. The axial fluid supply and the location of the turbine of the filter element in the zone of removal of the concentrate of pollutants, lead to the rotation of the filter element at obviously lower frequencies. To ensure effective separation of particles of the solid fraction due to centrifugal forces, an increased frequency of rotation of the filter element is required, which causes additional energy costs and complicates the design of the filter and its operation. The use of a pulsating differential pressure as a vibration source of the filter element does not provide an accurate tuning of the system to the given amplitude and frequency of vibration and does not guarantee the preservation of these parameters during further operation of the filter in the conditions of a filtering surface that becomes dirty over time. The filter element is made conical, which complicates the technology of its manufacture. The elastic bellows contained in the filter element increases the mass and dimensions of the filter, reduces the reliability of its operation.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является известный фильтр, выбранный в качестве прототипа (авторское свидетельство СССР №1494932, кл. B01D 35/20, 1989 г.). Фильтр содержит цилиндрический корпус с входным, выходным и перепускным патрубками, фильтровальную перегородку с наклонной крышкой, установленную в корпусе посредством сильфона со ступицей турбины, которая приводится во вращение энергией потока жидкости, диспергатор в виде установленных в корпусе фильтра с зазором относительно друг друга концентрических колец с прорезями, канал перепуска жидкости с кольцевым коллектором с отверстиями и узел генерации вибрации, выполненный в виде устройства преобразования вращательного движения фильтровальной перегородки в ее возвратно-поступательные перемещения. Одной из особенностью данного устройства очистки является диспергатор, в котором осуществляется дробление частиц загрязнений на более мелкие. Суспензия с измельченными в диспергаторе частицами механических загрязнений по перепускному каналу поступает в коллектор, откуда впрыскивается под повышенным давлением на вращающуюся фильтровальную перегородку, обеспечивая, таким образом, гидродинамический смыв частиц загрязнений на фильтровальной поверхности. Вибрация фильтровальной перегородки обеспечивается пульсатором, выполненным в виде двух сопряженных дисков с отверстиями, при этом один из дисков выполнен неподвижным, а другой установлен на ступице с возможностью вращения.The closest in technical essence to the proposed technical solution is a well-known filter selected as a prototype (USSR copyright certificate No. 1494932, class B01D 35/20, 1989). The filter contains a cylindrical housing with inlet, outlet and bypass nozzles, a filter baffle with an inclined cover installed in the housing by means of a bellows with a turbine hub, which is driven by the energy of the fluid flow, a dispersant in the form of concentric rings mounted in the filter housing with a gap relative to each other slots, a fluid bypass channel with an annular collector with holes and a vibration generation unit, made in the form of a device for converting rotational motion of fil the back of the septum in its reciprocating movement. One of the features of this cleaning device is a dispersant, in which the particles of contaminants are crushed into smaller ones. Suspension with particles of mechanical impurities crushed in the dispersant through the bypass channel enters the collector, from where it is injected under increased pressure onto the rotating filter baffle, thus providing a hydrodynamic flushing of the particles of impurities on the filter surface. The vibration of the filter partition is provided by a pulsator made in the form of two paired disks with holes, while one of the disks is fixed, and the other is mounted on the hub for rotation.

К недостаткам этого наиболее близкого аналога-прототипа относятся сложность и пониженная надежность конструкции, необходимость высокого напора очищаемой жидкости для привода турбины, установленной в зоне перепуска жидкости. Пульсационная подача исходной жидкости на наклонную крышку фильтровальной перегородки, установленную на упругом сильфоне, обеспечивает ее возвратно-колебательные движения относительно оси симметрии. При вращении фильтровальной перегородки амплитуда этих колебаний значительно увеличится, что приводит к неравномерному распределению нагрузки в опорах качения и в конечном итоге способствует их разрушению. При таком конструктивном решении фильтра невозможно создание повышенных частот вращения фильтровальной перегородки, поэтому эффективность центробежной сепарации незначительна, в результате чего основная масса частиц загрязнений задерживается только фильтровальной перегородкой. Подача высококонцентрированной суспензии под высоким давлением системой перепуска в направлении перпендикулярном фильтровальной перегородки с целью гидродинамического смыва частиц загрязнений, оказавшихся на фильтровальной поверхности, приведет к еще большему закупориванию фильтровальной поверхности, а следовательно, снижению ресурса работы самого фильтра. При этом использование диспергатора в закрытом объеме жидкости не гарантирует полное измельчение частиц загрязнений, что приведет к забиванию отверстий в кольцевом канале коллектора. Кроме того, недостатком вибрационного фильтра является сложность его эксплуатации, обусловленная тем, что узел генерации вибрации находится внутри корпуса фильтра, поэтому при его ремонте и замене требуется разборка фильтра, при которой может быть нарушено центрирование. Также конструкция фильтра предусматривает жесткую связь между частотой вращения фильтровальной перегородки и частотой его вибрации, что усложняет варьирование режимов работы фильтра при достижении параметров очистки конкретной жидкости.The disadvantages of this closest analogue of the prototype include the complexity and reduced reliability of the design, the need for a high pressure of the cleaned fluid to drive the turbine installed in the fluid bypass zone. The pulsating supply of the initial fluid to the inclined filter septum cover mounted on an elastic bellows ensures its oscillatory motion relative to the axis of symmetry. When the filter baffle is rotated, the amplitude of these oscillations will increase significantly, which leads to an uneven load distribution in the rolling bearings and ultimately contributes to their destruction. With such a constructive solution of the filter, it is impossible to create increased frequencies of rotation of the filter baffle, therefore, the centrifugal separation efficiency is negligible, as a result of which the bulk of the contaminant particles is retained only by the filter baffle. The supply of a highly concentrated suspension under high pressure by the bypass system in the direction perpendicular to the filter baffle in order to hydrodynamically flush particles of contaminants that are on the filter surface will lead to an even greater clogging of the filter surface and, consequently, a decrease in the service life of the filter itself. Moreover, the use of a dispersant in a closed volume of liquid does not guarantee complete grinding of the particles of contaminants, which will lead to clogging of holes in the annular channel of the collector. In addition, the disadvantage of the vibration filter is the difficulty of its operation, due to the fact that the vibration generation unit is located inside the filter housing, therefore, during its repair and replacement, disassembly of the filter is required, in which centering may be disturbed. Also, the design of the filter provides for a rigid connection between the frequency of rotation of the filter baffle and the frequency of its vibration, which complicates the variation of the operating modes of the filter when reaching the cleaning parameters of a particular liquid.

Задача полезной модели заключается в увеличении эффективности очистки и ресурса работы фильтра, а также повышении надежности системы, уменьшении габаритов и массы фильтра и снижении энергозатрат.The objective of the utility model is to increase the cleaning efficiency and filter life, as well as increase the reliability of the system, reduce the size and weight of the filter and reduce energy consumption.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в регенерируемом фильтре, содержащем корпус с входным и выходными патрубками, патрубком отвода концентрата загрязнений, фильтровальный элемент, установленный в корпусе с возможностью вращения вокруг своей оси и совершения осевых возвратно-поступательных колебаний, привод вращения фильтровального элемента и узел генерации вибрации фильтровального элемента, предусмотрены следующие отличия: цилиндрический фильтровальный элемент снабжен цилиндрической перфорированной обечайкой, установленной соосно фильтровальному элементу и закрепленной на нем с образованием зазора. Кроме того цилиндрическая перфорированная обечайка с внешней стороны снабжена одной или несколькими продольными радиальными лопатками, закрепленными на внешней стороне обечайки и расположенными вдоль нее, при этом внешний корпус выполнен коническим, а входной патрубок и патрубок отвода концентрата загрязнений тангенциально присоединены к корпусу с ориентацией в направлении вращения фильтровального элемента.The problem is solved due to the fact that in the regenerated filter, which contains a housing with inlet and outlet nozzles, a discharge pipe for the contaminant concentrate, a filter element mounted in the housing with the possibility of rotation around its axis and axial reciprocating vibrations, the rotation drive of the filter element and the assembly vibration of the filter element, the following differences are provided: the cylindrical filter element is equipped with a cylindrical perforated shell, installed oval coaxial to the filter element and fixed on it with the formation of a gap. In addition, the cylindrical perforated shell on the outside is provided with one or more longitudinal radial blades mounted on the outside of the shell and located along it, while the outer casing is conical, and the inlet pipe and the discharge pipe of the dirt concentrate are tangentially attached to the casing with an orientation in the direction of rotation filter element.

Кроме этого привод вращения регенерируемого фильтра выполнен в виде лопастной турбины, закрепленной на валу фильтровального элемента и расположенной в корпусе напротив входного патрубка, а узел генерации вибрации представлен механизмом, состоящим из двух контактирующих дисков, расположенных в корпусе, контактирующие поверхности которых выполнены оребренными, при этом один из дисков закреплен на валу, а другой на корпусе, а вал выполнен подпружиненным. Таким образом, использование только одного внешнего источника и для подачи жидкости в систему фильтрования, и для создания вращательных и колебательных движений фильтровального элемента позволяет существенно снизить энергозатраты на работу системы, тем самым повысить ее надежность и уменьшить габариты и массу устройства очистки.In addition, the rotation drive of the regenerated filter is made in the form of a vane turbine mounted on the filter element shaft and located in the housing opposite the inlet pipe, and the vibration generation unit is represented by a mechanism consisting of two contact disks located in the housing, the contact surfaces of which are made finned, while one of the disks is mounted on the shaft, and the other on the case, and the shaft is spring loaded. Thus, the use of only one external source both for supplying liquid to the filtering system and for creating rotational and oscillatory movements of the filter element can significantly reduce the energy consumption for the system, thereby increasing its reliability and reducing the size and weight of the cleaning device.

Техническая сущность и принцип действия предложенной полезной модели поясняются чертежами. На Фиг. 1 изображена конструктивная схема регенерируемого фильтра. На Фиг. 2 показаны схемы гидродинамических фильтров с перфорированной обечайкой и без нее. На Фиг. 3 представлена схема работы узла генерации вибрации в регенерируемом фильтре.The technical nature and principle of operation of the proposed utility model are illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a structural diagram of a regenerated filter. In FIG. 2 shows diagrams of hydrodynamic filters with and without perforated shell. In FIG. 3 shows the operation diagram of the vibration generation unit in the regenerated filter.

Регенерируемый фильтр содержит конический корпус 1 с входным и выходным патрубками 2 и 3 соответственно и патрубком 4 отвода концентрата загрязнений; фильтровальный элемент 5 с цилиндрической перфорированной обечайкой 6 жестко установленной соосно на фильтровальном элементе с образованием кольцевого зазора и узел генерации вибрации. На внешней стороне перфорированной обечайки дополнительно установлены одна или несколько продольных радиальных лопаток 7. Входной патрубок 2 и патрубок 4 отвода концентрата загрязнений выполнены тангенциально к корпусу 1 с ориентацией в направлении вращения фильтровального элемента 5. На валу фильтровального элемента 5 напротив входного патрубка 2 установлена лопастная турбина 8.The regenerated filter contains a conical housing 1 with inlet and outlet nozzles 2 and 3, respectively, and a nozzle 4 for discharge of the contaminant concentrate; a filter element 5 with a cylindrical perforated shell 6 rigidly mounted coaxially on the filter element with the formation of an annular gap and a vibration generation unit. On the outside of the perforated shell, one or more longitudinal radial blades 7 are additionally installed. The inlet pipe 2 and the dirt concentrate discharge pipe 4 are tangential to the housing 1 with an orientation in the direction of rotation of the filter element 5. A vane turbine is installed on the shaft of the filter element 5 opposite the inlet pipe 2 8.

Узел генерации вибрации состоит из двух контактирующих между собой подвижного и стационарного дисков соответственно 9, 10 с оребрененными торцевыми поверхностями и опорного механизма, обеспечивающего с помощью пружин сжатия 11 и подшипникового узла 12 постоянное соприкосновение контактирующих друг с другом дисков. При этом подвижный диск 9 жестко соединен с вращающимся фильтровальным элементом 5, в то время как стационарный диск 10 установлен в неподвижном корпусе 1 с возможностью замены. Крепление опорного механизма к корпусу 1 произведено установочными элементами 13, 14, представляющими собой опорные шпильки с гайками и шайбами. При этом установочный элемент 14 вместе с регулировочной гайкой 15 служит для отключения вибрации фильтровального элемента 5, для чего резьба выполнена по всей длине установочного элемента.The vibration generation unit consists of two movable and stationary disks contacting each other 9, 10 with finned end surfaces, respectively, and a support mechanism that ensures that the contacting disks are in constant contact with the compression springs 11 and the bearing assembly 12. In this case, the movable disk 9 is rigidly connected to the rotating filter element 5, while the stationary disk 10 is installed in the stationary housing 1 with the possibility of replacement. The support mechanism is fixed to the housing 1 by means of mounting elements 13, 14, which are supporting studs with nuts and washers. In this case, the mounting element 14 together with the adjusting nut 15 serves to turn off the vibration of the filter element 5, for which the thread is made along the entire length of the mounting element.

Устройство работает следующим образом (Фиг. 1, 2). Поток исходной жидкости через тангенциальный входной патрубок 2 поступает в корпус 1 фильтра, обеспечивая закрутку потока перепускаемой жидкости и вращение самого фильтровального элемента 5 за счет установленной на нем лопастной турбины 8, тем самым создаются необходимые условия для центробежной сепарации механических загрязнений. Под действием центробежных и гидродинамических сил крупнодисперсные частицы загрязнений отбрасываются к периферии. Вместе с этим объем жидкости в кольцевом пространстве между фильтровальным элементом 5 и перфорированной обечайкой 6, вращающийся как твердое тело с постоянной угловой скоростью, создает препятствие для проникновения в систему фильтрования мелкодисперсных частиц загрязнений, отбрасывая их от фильтровальной поверхности. Отброшенные таким образом крупнодисперсные и мелкодисперсные частицы загрязнений захватываются потоком перепускаемой жидкости и выводятся из системы фильтрования через тангенциальный патрубок 4 для отвода концентрата загрязнений. Для отвода частиц загрязнений, попавших в кольцевой зазор, в нижнем торце перфорированной обечайки выполнены отверстия.The device operates as follows (Fig. 1, 2). The flow of the initial fluid through the tangential inlet pipe 2 enters the filter housing 1, providing a swirl of the bypass fluid flow and rotation of the filter element 5 due to the blade turbine 8 mounted on it, thereby creating the necessary conditions for centrifugal separation of mechanical impurities. Under the action of centrifugal and hydrodynamic forces, coarse particles of pollution are discarded to the periphery. At the same time, the volume of liquid in the annular space between the filter element 5 and the perforated shell 6, which rotates as a solid with a constant angular velocity, creates an obstacle for the penetration of fine particles of contaminants into the filtering system, discarding them from the filter surface. Coarse and fine particles of contaminants thrown away in this way are captured by the flow of bypassed liquid and are removed from the filtering system through the tangential branch pipe 4 to discharge the contaminant concentrate. To remove particles of contaminants that fell into the annular gap, holes were made in the lower end of the perforated shell.

Очищенная же жидкость проходит через фильтрующую поверхность фильтровального элемента 5, где дополнительно отделяется от механических загрязнений, не уловленных механизмом центробежной сепарации, и выводится из системы фильтрования через выходной патрубок 3. Установленные на вращающемся фильтровальном элементе 5 продольные радиальные лопатки 7 служат для усиления эффективности центробежной сепарации механических загрязнений по всей длине фильтрующей поверхности.The purified liquid passes through the filtering surface of the filter element 5, where it is additionally separated from mechanical impurities not caught by the centrifugal separation mechanism, and is removed from the filtering system through the outlet pipe 3. Longitudinal radial blades 7 mounted on the rotating filter element 5 serve to enhance the efficiency of centrifugal separation mechanical pollution along the entire length of the filter surface.

Технический результат повышения эффективности центробежной сепарации введением в корпус фильтра перфорированной обечайки заключается в следующем. В динамических фильтрах гидродинамические процессы разделения (как и любые другие процессы переноса) имеют стохастическую природу, и в их основе лежат, как детерминированные, так и вероятностно-статистические явления. При этом интенсивность случайных составляющих протекающих процессов может достигать 40 и более процентов от интенсивности их детерминированных составляющих.The technical result of increasing the efficiency of centrifugal separation by introducing a perforated shell into the filter housing is as follows. In dynamic filters, hydrodynamic separation processes (like any other transfer processes) are of a stochastic nature, and they are based on both deterministic and probabilistic-statistical phenomena. Moreover, the intensity of the random components of the ongoing processes can reach 40 percent or more of the intensity of their determinate components.

В частности в известных динамических фильтрах (без перфорированной обечайки 6) можно выделить зону 0 - зону поступления дисперсной системы на фильтровальную перегородку, которая ограничена зазором между внутренней стенкой корпуса 1 с эквивалентным радиусом R₀ и вращающейся наружной цилиндрической стенкой фильтровального элемента 5 с радиусом R₂.In particular, in known dynamic filters (without perforated shell 6), one can distinguish zone 0 — the zone of dispersed system entry to the filter baffle, which is limited by the gap between the inner wall of the housing 1 with an equivalent radius R ₀ and the rotating outer cylindrical wall of the filter element 5 with a radius R ₂ .

В зоне 0 имеет место радиальное движение разделяемой дисперсной системы, которое может быть рассмотрено в рамках модели плоскопараллельного движения. При этом тангенциальное (окружное) движение разделяемой дисперсной системы может быть описано с помощью известного закона "площадей" в виде:

, где индекс "0" относится к эквивалентным характеристикам на внутренней стенке неподвижного корпуса аппарата 1, n - некоторый положительный постоянный показатель, зависящий от свойств дисперсной системы (например, для воды обычно n=0,8); w - окружная скорость движения дисперсной системы. Тогда, центробежная сила, действующая на частицу дисперсной фазы, которая во многом определяет интенсивность детерминированных составляющих процесса разделения, может быть представлена в виде: F~nD/R.In zone 0, there is a radial motion of the shared disperse system, which can be considered in the framework of the model of plane-parallel motion. In this case, the tangential (circumferential) motion of a shared disperse system can be described using the well-known law of "areas" in the form:

where the index "0" refers to the equivalent characteristics on the inner wall of the fixed body of the apparatus 1, n is a certain positive constant indicator, which depends on the properties of the dispersed system (for example, for water it is usually n = 0.8); w is the peripheral velocity of the dispersed system. Then, the centrifugal force acting on the particle of the dispersed phase, which largely determines the intensity of the determinate components of the separation process, can be represented as: F ~ nD / R.

Анализ этого соотношения показывает, что воздействие центробежной силы на частицы дисперсной фазы в зоне 0 достаточно резко падает не только по мере увеличения текущего радиуса R (F~1/R), и/или с изменением свойств дисперсной системы (n→0), но и со снижением входных характеристик потока тангенциального ввода в эту зону

.An analysis of this relation shows that the effect of the centrifugal force on the particles of the dispersed phase in zone 0 drops quite sharply, not only with an increase in the current radius R (F ~ 1 / R), and / or with a change in the properties of the dispersed system (n → 0), but and with a decrease in the input characteristics of the tangential input stream into this zone

.

В результате интенсивность случайных составляющих процесса разделения в зоне 0 начинает играть определяющую роль, что в свою очередь снижает эффективность сепарации разделяемой системы и увеличивает нагрузку на фильтровальный элемент 5. При этом протекающие процессы напрямую практически не зависят от угловой скорости вращения ω_вр фильтровального элемента 5.As a result, the intensity of the random components of the separation process in zone 0 begins to play a decisive role, which in turn reduces the separation efficiency of the shared system and increases the load on the filter element 5. At the same time, the ongoing processes are directly practically independent of the angular rotation speed ω _{BP of the} filter element 5.

Введение в конструкцию перфорированной обечайки 6 позволяет изменить картину протекающих процессов. При этом можно выделить две зоны, принципиально отличающиеся друг от друга по влиянию различных составляющих процесса разделения (Фиг. 2)·Introduction to the design of perforated shell 6 allows you to change the picture of ongoing processes. In this case, two zones can be distinguished that are fundamentally different from each other by the influence of various components of the separation process (Fig. 2)

Зона I - зона тангенциального ввода разделяемой суспензии, которая ограничена зазором между внутренней стенкой с радиусом R₀ неподвижного корпуса 1 аппарата и наружной цилиндрической стенкой вращающейся обечайки 6 с радиусом R₁;Zone I - the tangential entry zone of the shared suspension, which is limited by the gap between the inner wall with a radius R _{0 of the} stationary body 1 of the apparatus and the outer cylindrical wall of the rotating shell 6 with a radius of R ₁ ;

Зона II - защитная зона, которая находится в зазоре между вращающимися наружными цилиндрическими стенками обечайки 6 и фильтровального элемента 5 с радиусами R₁ и R₂, соответственно.Zone II is the protective zone, which is located in the gap between the rotating outer cylindrical walls of the shell 6 and the filter element 5 with radii R ₁ and R ₂ , respectively.

Если в зоне I, происходящие процессы, аналогичны процессам зоны 0, то в зоне II, движущейся в окружном направлении как единое целое, для R₂≤R≤R₁, имеет место:

, при n=-1.If in zone I, the processes taking place are similar to processes in zone 0, then in zone II moving in the circumferential direction as a whole, for R ₂ ≤R≤R ₁ , there is:

, with n = -1.

Таким образом, центробежная сила, действующая на частицу дисперсной фазы, во многом определяющая интенсивность детерминированных составляющих процесса разделения в зоне II, может быть представлена в виде:

.Thus, the centrifugal force acting on the particle of the dispersed phase, which largely determines the intensity of the determinate components of the separation process in zone II, can be represented as:

.

Анализ этого соотношения показывает, что воздействие центробежной силы на частицы дисперсной фазы в зоне II достаточно резко возрастает не только с увеличением текущего радиуса R(F~R), и угловой скорости

, но и напрямую практически не зависит от входных характеристик потока тангенциального ввода в аппарат.An analysis of this relationship shows that the effect of centrifugal force on the particles of the dispersed phase in zone II increases quite sharply, not only with an increase in the current radius R (F ~ R), and the angular velocity

, but also directly almost independent of the input characteristics of the tangential input stream into the apparatus.

В результате, относительное влияние случайных составляющих процесса предварительной сепарации дисперсной фазы в зоне II снижается, что приводит к дополнительному увеличению ресурсных характеристик фильтровального элемента 5 и эффективности работы всего аппарата в целом.As a result, the relative influence of random components of the process of preliminary separation of the dispersed phase in zone II is reduced, which leads to an additional increase in the resource characteristics of the filter element 5 and the overall efficiency of the apparatus.

Регенерация фильтровального элемента, а также устранение облитерационных процессов в порах фильтрующего материала, обеспечиваются встроенным в фильтр генератором вибрации, который обеспечивает преобразования вращательных движений фильтровального элемента в его возвратно-поступательные. Возвратно-поступательные движения вращающегося фильтровального элемента 5 обеспечиваются узлом генерации вибрации в результате взаимодействия контактирующих оребренных поверхностей жестко связанного с вращающимся фильтровальным элементом 5 подвижного диска 9 и установленного в неподвижном корпусе 1 стационарного диска 10 (Фиг. 3). При этом постоянный контакт дисков 9, 10 в процессе работы фильтра обеспечивается опорным механизмом, который посредством подшипникового узла 12, установочных элементов 13, 14 и пружины сжатия 11 обеспечивает необходимые упругость и жесткость системы колебаний с вращающимся фильтровальным элементом 5. Установочные элементы 13, которыми возвратный механизм удерживается на неподвижном корпусе 1, являются также направляющими колебательного движения фильтровального элемента 5, обеспечивая тем самым отсутствие перекоса вращающегося и вибрирующего фильтровального элемента 5 относительно опор скольжения. Отключение механизма вибрации регенерируемого фильтра достигается поднятием фильтровального элемента 5 на некоторое расстояние Δ отвинчиванием регулировочной гайки 15 установочного элемента 14, обеспечивая тем самым создание гарантированного зазора между контактирующими дисками 9, 10.The regeneration of the filter element, as well as the elimination of obliterative processes in the pores of the filter material, are provided by a vibration generator integrated into the filter, which ensures the conversion of the rotational movements of the filter element into its reciprocating ones. The reciprocating movements of the rotating filter element 5 are provided by the vibration generating unit as a result of the interaction of the contacting finned surfaces rigidly connected with the rotating filter element 5 of the movable disk 9 and installed in the stationary housing 1 of the stationary disk 10 (Fig. 3). In this case, the constant contact of the disks 9, 10 during the operation of the filter is provided by a support mechanism, which, through the bearing assembly 12, the mounting elements 13, 14 and the compression spring 11, provides the necessary elasticity and rigidity of the vibration system with a rotating filter element 5. Installation elements 13, which return the mechanism is held on a fixed housing 1, are also guides of the oscillatory movement of the filter element 5, thereby ensuring the absence of distortion of the rotating and vibrating second filter element 5 relative to the sliding bearings. Disabling the vibration mechanism of the regenerated filter is achieved by raising the filter element 5 by a certain distance Δ by unscrewing the adjusting nut 15 of the mounting element 14, thereby ensuring a guaranteed gap between the contacting disks 9, 10.

Техническим результатом, достигаемым заявленной конструкцией фильтра является увеличение эффективности центробежной сепарации мелкодисперсных частиц загрязнений за счет применения тангенциальных подвода/отвода жидкости в направлении вращения фильтровального элемента и использования перфорированной обечайки с продольными радиальными лопатками, повышение ресурса работы фильтра самоочисткой фильтровальной поверхности встроенным узлом генерации вибрации, снижение энергетических затрат и повышение надежности системы вследствие использования устройств, преобразующих одну форму движения в другую. При этом основные показатели эффективности работы системы гидродинамического вибрационного фильтрования определяются выбором оптимального соотношения между физическими свойствами очищаемой жидкости, геометрическими параметрами фильтровального элемента, перфорированной обечайки и конструкции корпусной части фильтра и режимных параметров его работы.The technical result achieved by the claimed filter design is to increase the efficiency of centrifugal separation of fine particles of dirt through the use of tangential inlet / outlet of liquid in the direction of rotation of the filter element and the use of perforated shell with longitudinal radial blades, increasing the filter life by self-cleaning the filter surface with an integrated vibration generation unit, reducing energy costs and increased system reliability due to the use of devices that convert one form of movement to another. At the same time, the main indicators of the performance of the hydrodynamic vibration filtering system are determined by choosing the optimal ratio between the physical properties of the liquid being cleaned, the geometric parameters of the filter element, the perforated shell, and the design of the filter housing and the operational parameters of its operation.

Claims

1. A regenerated filter comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a contaminant discharge pipe, a filter element mounted in a housing on a shaft with the possibility of rotation around its axis and axial reciprocating vibrations, a rotation drive of the filter element and a vibration element for generating the filter element characterized in that the filter element is provided with a cylindrical perforated shell mounted coaxially to the filter element and mounted on it in a manner IAOD gap.

2. The filter according to claim 1, characterized in that the cylindrical perforated shell on the outside is provided with one or more radial blades mounted on the outside of the shell and located along it.

3. The filter according to claim 1, characterized in that the inlet pipe and the discharge pipe of the contaminant concentrate are tangentially attached to the housing with an orientation in the direction of rotation of the filter element.

4. The filter according to claim 1, characterized in that the rotation drive is made in the form of a blade turbine mounted on a shaft and located in the housing opposite the inlet pipe.

5. The filter according to claim 1, characterized in that the vibration generating unit is made in the form of a mechanism consisting of two contacting disks located in the housing, the contacting surfaces of which are finned, while the filter element is provided with a shaft on which it is mounted, one of drives mounted on the shaft, the other on the body, and the shaft is spring loaded.