RU2080907C1

RU2080907C1 - Method of cleaning filter

Info

Publication number: RU2080907C1
Application number: RU94041618A
Authority: RU
Inventors: А.Е. Шутков
Original assignee: Шутков Евгений Алексеевич; Шутков Александр Евгеньевич; Бахолдин Марк Михайлович
Priority date: 1994-11-18
Filing date: 1994-11-18
Publication date: 1997-06-10
Also published as: RU94041618A

Abstract

FIELD: liquid filters. SUBSTANCE: invention relates to filters cleanable with filtrate countercurrent. filter has three-chamber case, filtering channels in middle chamber connected with filtrate withdrawal system, distributor interacting with channel entries and possessing removal means for retained fractions and also means to load medium to be cleaned into one of side chambers. Channel entries in turn and in various combinations are connected through distributor to side chambers creating in the channels tangential filtration accompanied with outwash of settled gas bubbles. A part of liquid remained after filtration is removed by way of closing entry from nonfilterable medium-supply chamber whereas the second entry is kept open. When entries from the first and second side chambers are alternately closed and the second entry is connected to removal means for retained fractions, cycles of washing off channels with countercurrent filtrate with alternating direction of axial stream are created. Gas and impurities accumulated in the second side chamber are channeled from the filter. EFFECT: prevented air accumulation in filter, enhanced cleaning of filter, and prolonged filter continuous operation time. 8 dwg

Description

Изобретение относится к фильтрам для жидкостей, очищаемым противотоком фильтрата, и позволяет сочетать рациональное использование фильтрующих поверхностей фильтра с их защитой от завоздушивания. The invention relates to filters for liquids, cleaned by counterflow of the filtrate, and allows you to combine the rational use of filter surfaces of the filter with their protection against airing.

Известны способы очистки фильтров противотоком фильтрата при наличии у фильтра корпуса, разделенного перегородками на торцевую камеру или камеры ввода фильтруемой среды, камеру отвода фильтрата, элементов фильтрующей поверхности, закрепленных в перегородке или в перегородках и образующих каналы со входом или входами на концах, соединенными с торцевыми камерами корпуса, а также распределительного устройства, взаимодействующего со входами этих каналов, которые реализованы, например, в фильтрах по патенту США N 3703465, кл.210-333, 1972 г. по описанию к заявке на изобретение ФРГ N DE 3115716 A1, МКИ B 01 D 29/38, 1982 г. по авторскому свидетельству СССР N 829144, МКИ B 01 D 46/02, 1981 г. Known methods for cleaning filters with counterflow of filtrate in the presence of a filter housing, separated by partitions on the end chamber or the input chamber of the filtered medium, the filtrate removal chamber, filter surface elements fixed in the partition or in the partitions and forming channels with input or inputs at the ends connected to the end cameras of the housing, as well as the switchgear, interacting with the inputs of these channels, which are implemented, for example, in filters according to US patent N 3703465, cl. 210-333, 1972 according to the description iju to patent application DE N DE 3115716 A1, IPC B 01 D 29/38, 1982, at the author's certificate USSR N 829144, IPC B 01 D 46/02, 1981 g.

Согласно этим способам входы каналов, образованных элементами фильтрующей поверхности, периодически соединяют с помощью распределительного устройства с подводом фильтруемой среды в различных сочетаниях или с отводом задерживаемых фракций, либо перекрывают, отсоединяя от входных полостей фильтра. Предусматривая в той или иной степени интенсификацию использования всей располагаемой фильтрующей поверхности, а также ее очистку противотоком, эти способы не обеспечивают эффективной регенерации фильтрующей шторы и не предотвращают ее завоздушивания в ходе фильтрации жидкостей, содержащих воздух или другие газы, что сокращает время непрерывной работы фильтра без обслуживания. According to these methods, the inputs of the channels formed by the elements of the filtering surface are periodically connected using a distribution device with the supply of the filtered medium in various combinations or with the removal of the delayed fractions, or they are blocked by disconnecting from the input cavities of the filter. Providing, to one degree or another, the intensification of the use of the entire available filtering surface, as well as its countercurrent cleaning, these methods do not provide effective regeneration of the filtering curtain and do not prevent its airing during filtration of liquids containing air or other gases, which reduces the time of continuous operation of the filter without service.

Завоздушивание фильтрующей шторы заключается в осаждении на ней мельчайших пузырьков воздуха или газа, уже содержащихся в очищаемой жидкости или образующихся на задержанных твердых частицах. Последние ввиду своей малой удельной поверхности являются центрами выделения растворенных газов, которое усиливается с увеличением скорости течения жидкости сквозь фильтрующую перегородку по мере роста ее загрязнения. Интенсивно блокируя проход жидкости сквозь поверхность фильтрации, завоздушивание приводит к росту гидравлического сопротивления и падению производительности фильтра существенно раньше, чем произойдет его фактическое загрязнение. Это вызывает более частые циклы промывки противотоком для удаления не столько осевших на шторе твердых частиц, сколько задержанных ею газовых пузырьков, и, в конечном итоге, остановку фильтра для замены или ручной промывки фильтрующих поверхностей. Эффективная борьба с завоздушиванием может быть организована путем создания (хотя бы периодически) интенсивного тангенциального потока фильтруемой жидкости для смывания как частиц твердой фазы, так и газовых пузырьков, сбора их вне зоны фильтрации и последующей канализации из фильтра. The airing of the filter curtain consists in the deposition of tiny air or gas bubbles on it, already contained in the liquid being cleaned or formed on the trapped solid particles. The latter, due to their small specific surface, are centers for the release of dissolved gases, which increases with increasing rate of fluid flow through the filtering partition as its contamination increases. Intensively blocking the passage of fluid through the filtering surface, airing leads to an increase in hydraulic resistance and a drop in filter performance much earlier than its actual contamination. This causes more frequent counter-current flushing cycles to remove not so much particulate matter deposited on the curtain as gas bubbles trapped by it, and ultimately stop the filter to replace or manually flush filter surfaces. An effective airflow control can be organized by creating (at least periodically) an intense tangential flow of filtered fluid to flush both particles of the solid phase and gas bubbles, collect them outside the filtration zone and then drain from the filter.

Целью настоящего изобретения является предотвращение завоздушивания фильтрующих поверхностей путем введения в цикл работы фильтра между промывками противотоком фильтрата периодов тангенциальной фильтрации с повышенной знакопеременной транзитной скоростью, а также введения знакопеременных по своей скорости потоков смываемых загрязнений, и увеличение за счет этого длительности непрерывной работы фильтра до его обслуживания. The aim of the present invention is to prevent airing of the filtering surfaces by introducing periods of tangential filtration with an increased alternating transit speed into the filter’s cycle between countercurrent leaching of the filtrate, as well as introducing washable contaminants with alternating flow rates, and thereby increasing the duration of the filter’s continuous operation until it is serviced .

Эта цель достигается тем, что в известном способе очистки фильтра, содержащего корпус, разделенный двумя перегородками на торцевую камеру с вводом фильтруемой среды, среднюю камеру с отводом фильтрата и вторую торцевую камеру, элементы фильтрующей поверхности, закрепленные торцевыми концами в перегородках и образующие каналы, соединенные входами на этих концах с торцевыми камерами корпуса, распределительное устройство, взаимодействующее со входами преимущественно всех каналов, образованных элементами фильтрующей поверхности, и сообщенное по меньшей мере с одним отводом задерживаемых фильтром фракций, согласно изобретению при работе фильтра входы каналов, образованных элементами фильтрующей поверхности, в различных сочетаниях переключают с помощью распределительного устройства в одно из следующих состояний:
А) оба входа открыты;
Б) вход со стороны торцевой камеры ввода фильтруемой среды закрыт, а второй вход открыт;
В) вход со стороны торцевой камеры ввода фильтруемой среды подключен к отводу задерживаемых фракций, а второй вход закрыт;
Г) вход со стороны торцевой камеры ввода фильтруемой среды закрыт, а второй вход подключен к отводу задерживаемых фракций, оставляя при этом по меньшей мере один канал в состоянии А, а торцевую камеру корпуса, противоположную торцевой камере с вводом фильтруемой среды, по меньшей мере периодически соединяют с отводом задерживаемых фракций.This goal is achieved by the fact that in the known method of cleaning a filter containing a housing separated by two baffles into an end chamber with a filtered medium inlet, a middle chamber with a filtrate outlet and a second end chamber, filter surface elements fixed by end ends in the partitions and forming channels connected the inputs at these ends with the end chambers of the housing, a switchgear interacting with the inputs of mainly all channels formed by the elements of the filtering surface, and ennoe with at least one retaining filter tap fractions according to the invention at the filter input channels, formed elements of the filter surface, in various combinations switched by the dispenser in one of the following states:
A) both inputs are open;
B) the input from the end chamber side of the input of the filtered medium is closed, and the second entrance is open;
C) the input from the side of the end chamber of the input of the filtered medium is connected to the tap of the delayed fractions, and the second input is closed;
D) the entrance from the end chamber of the input of the filtered medium is closed, and the second entrance is connected to the outlet of the delayed fractions, leaving at least one channel in state A, and the end chamber of the housing opposite the end chamber with the input of the filtered medium, at least periodically connected to the removal of the delayed fractions.

Пример применения изобретения иллюстрируется чертежами, на которых изображен один из возможных вариантов технической реализации предлагаемого способа. An example of the application of the invention is illustrated by drawings, which depict one of the possible options for the technical implementation of the proposed method.

На фиг. 1 схематически изображен продольный разрез реализующего способ фильтра, где его распределительное устройство включило левый фильтрующий канал в состояние А, а правый в состояние Б;
на фиг.2 другой разрез, где распределительное устройство включило правый канал в состояние В, а левый в состояние Г;
на фиг.3 и 4 поперечные разрезы фильтра соответственно Е-Е и Ж-Ж по фиг. 2;
на фиг. 5 и 6 те же разрезы фильтра, но с другим исполнением распределительного устройства;
на фиг. 7 и 8 с третьим исполнением указанного устройства. ///2 Эти исполнения иллюстрируют разные варианты группировки каналов, одновременно находящихся в одном из четырех возможных согласно изобретению состояний.In FIG. 1 schematically shows a longitudinal section of a filter implementing the method, where its switchgear has turned on the left filter channel in state A and the right in state B;
figure 2 is another section, where the switchgear included the right channel in state B, and the left in state G;
in FIGS. 3 and 4, cross sections of the filter, respectively, EE and FJ in FIG. 2;
in FIG. 5 and 6 are the same sections of the filter, but with a different design of the switchgear;
in FIG. 7 and 8 with the third embodiment of the specified device. /// 2 These versions illustrate different options for grouping channels that are simultaneously in one of four possible states according to the invention.

Приведенные чертежи не исчерпывают всех возможных вариантов размещения, количества каналов и их группировок по состояниям с помощью распределительного устройства. The drawings do not exhaust all possible placement options, the number of channels and their groupings by state using a switchgear.

Корпус 1 разделен перегородками 2 и 3 на торцевую камеру 4, соединенную с вводом 5 фильтруемой среды, среднюю камеру 6, соединенную с отводом 7 фильтра, и вторую торцевую камеру 8. Элементы 9 и 10 фильтрующей поверхности закреплены своими торцевыми концами в перегородках 2 и 3 и образуют каналы 11 и 12, соединенные входами на их концах с торцевыми камерами 4 и 6. Каналы 11 и 12 расположены преимущественно концентрически вокруг оси распределительного устройства 13 в один ряд (фиг.3-8) или группами (на чертежах не показано). Распределительное устройство 13 с приводом 14 взаимодействует со входами всех каналов, которые образованы элементами фильтрующей поверхности, и сообщает их с отводами 15 и 16 задерживаемых фракций. Отвод 17 из торцевой камеры 8 постоянно или периодически (запорное устройство не показано) соединяется с каким-либо отводом 15 или 16 задерживаемых фракций. Отводы 15 и 16 могут быть объединены (не показано) в один общий отвод, а выход загрязнений из отвода 17 может быть автономным и не связанным с отводом 15 или 16. The housing 1 is divided by partitions 2 and 3 into an end chamber 4 connected to the input 5 of the filtered medium, a middle chamber 6 connected to the filter outlet 7, and a second end chamber 8. Elements 9 and 10 of the filter surface are fixed with their end ends in the partitions 2 and 3 and form channels 11 and 12, connected by inputs at their ends with end chambers 4 and 6. Channels 11 and 12 are located mainly concentrically around the axis of the switchgear 13 in one row (Figs. 3-8) or in groups (not shown in the drawings). The switchgear 13 with the drive 14 interacts with the inputs of all channels, which are formed by the elements of the filtering surface, and communicates them with taps 15 and 16 of the delayed fractions. The outlet 17 from the end chamber 8 is constantly or periodically (a locking device not shown) connected to any outlet 15 or 16 of the delayed fractions. Outlets 15 and 16 can be combined (not shown) in one common outlet, and the pollution outlet from outlet 17 can be autonomous and not connected to outlet 15 or 16.

На фиг.1 левый канал 11 включен распределительным устройством 13 в состояние А, а правый канал 12 в состояние Б. На фиг.2 левый канал включен в состояние Г, а правый в состояние В. Фактически в таких положениях могут находиться в зависимости от конструкции устройства 13 различные группы каналов. Некоторые возможные варианты показаны на чертежах. In Fig. 1, the left channel 11 is turned on by the switchgear 13 to state A, and the right channel 12 to state B. In Fig. 2, the left channel is turned on to state D, and the right one to state B. In fact, in such positions they may depend on the design devices 13 various channel groups. Some possible options are shown in the drawings.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Фильтруемую среду под давлением подают на вход 5. В каналах, находящихся в состоянии А, осуществляют ее тангенциальную фильтрацию, при которой быстрый поток фильтруемой среды проходит по каналу 11 из камеры 4 в камеру 8. По пути происходит частичное отделение фильтрата через поверхность 9 в камеру 6, откуда тот поступает на выход 7. Транзитный поток уходит в камеру 8, увлекая загрязнения и пузырьки газа, задерживаемые поверхностью 9. В камере 8 пузырьки воздуха благодаря уменьшению скорости потока частично всплывают и канализируются через выход 17 вместе с частью загрязнений. Другая часть этих фракций вместе с жидкостью поступает из камеры 8 в каналы, находящиеся в состоянии Б, где происходит дальнейшая фильтрация с отводом в камеру 6 и далее на выход 7. The filtered medium under pressure is fed to input 5. In the channels in state A, it is tangentially filtered, in which a fast flow of the filtered medium passes through channel 11 from chamber 4 to chamber 8. On the way, the filtrate is partially separated through surface 9 into the chamber 6, from where it enters exit 7. The transit stream goes into chamber 8, entraining impurities and gas bubbles trapped by surface 9. In chamber 8, air bubbles partially float and canalize through the outlet due to a decrease in flow velocity 17 along with some of the contaminants. Another part of these fractions, together with the liquid, enters from the chamber 8 into the channels located in state B, where further filtering takes place with the discharge to the chamber 6 and then to the exit 7.

В ходе фильтрации приводом 14 непрерывно или периодически (шагами) поворачивают распределительное устройство 13, которое последовательно через заданные промежутки времени переключает все каналы из положений А и Б в положения В и Г, показанные на фиг.2. В последних двух состояниях происходит очистка каналов противотоком фильтрата из камеры 6. During filtering, the actuator 14 continuously or periodically (in steps) rotates the switchgear 13, which sequentially at predetermined intervals of time switches all channels from positions A and B to positions B and D shown in FIG. 2. In the last two states, the channels are cleaned in countercurrent filtrate from chamber 6.

В приведенном примере реализации способа каждый из каналов последовательно переключают из состояния А в состояние Г, затем в Б, далее - в В и снова в А и т.д. При работе канала в состоянии А задержанные поверхностью 9 загрязнения и газовые пузырьки оттесняются транзитным потоком ко входу в канал, закрепленный в перегородке 2, где пузырьки коагулируются. Не захваченные транзитной средой фракции смываются обратным током фильтрата в состоянии Г, при котором в силу особенности гидродинамики канала в таком состоянии наиболее интенсивно промывается его верхний край возле перегородки 2. Смываемые фильтратом загрязнения и пузырьки газа отводят по каналу 15 на их утилизацию. Включение канала затем в состояние Б приводит к реверсированию течения внутри канала, что способствует раскачке оставшихся на фильтрующей поверхности фракций и их перемещению в сторону входа, расположенного в перегородке 3. Возле указанного входа скопление задержанных фракций снова будет наибольшим. Перевод канала в состояние В интенсифицирует промывку обратным током фильтрата именно этой зоны, так как в ней расход жидкости наибольший в силу особенностей гидродинамики канала в положении В. Смываемые фильтратом загрязнения и пузырьки газа отводят по каналу 16 на их утилизацию. In the above example of the method, each channel is sequentially switched from state A to state G, then to B, then to B and again to A, etc. When the channel is in state A, the contaminants and gas bubbles trapped by surface 9 are pushed out by the transit flow to the channel entrance fixed in the partition 2, where the bubbles are coagulated. Fractions not captured by the transit medium are washed off by the reverse filtrate current in state Г, in which, due to the channel hydrodynamics, in this state, its upper edge is most intensively washed near the partition 2. The contaminants washed off by the filtrate and gas bubbles are removed through channel 15 for disposal. Turning the channel on to state B then reverses the flow inside the channel, which contributes to the buildup of the fractions remaining on the filter surface and their movement towards the inlet located in the partition 3. Near the indicated inlet, the accumulation of delayed fractions will again be the largest. Transferring the channel to state B intensifies the backwash of the filtrate of this particular zone, since it has the highest liquid flow rate due to channel hydrodynamics in position B. The impurities washed off by the filtrate and gas bubbles are discharged through channel 16 for disposal.

Число каналов, одновременно находящихся в состояниях А, Б, В или Г, определяется конструкцией распределительного устройства 13 и может быть различным, как это видно по вариантам на фиг.3 8. Однако в ходе полного оборота этого устройства все каналы проходят через указанные четыре состояния. Для непрерывного снабжения камеры 8 фильтратом необходимо, чтобы в любой момент времени по меньшей мере один канал находился в состоянии А. The number of channels simultaneously in states A, B, C or D is determined by the design of the switchgear 13 and can be different, as can be seen from the options in figure 3 8. However, during a full revolution of this device, all channels pass through these four states . For the continuous supply of the chamber 8 with filtrate, it is necessary that at any time at least one channel be in state A.

Последовательность АГБВ смены состояний является предпочтительной как наиболее согласующаяся с гидродинамикой каналов в том или ином состоянии. Возможны другие варианты последовательностей (АБГВ, АБВГ, АВБГ и АГВБ) также применимы, поскольку реализуют основную идею способа реверсирование течения внутри каналов как в цикле между промывками, так и во время промывки фильтрующих поверхностей обратным током фильтрата. Такое знакопеременное по своей скорости транзитное течение обеспечивает раскачку задержанных фильтрующей поверхностью фракций, уменьшает количество оставшихся на этой поверхности газовых пузырьков и улучшает ее регенерацию. The sequence of AGBV state transitions is preferred as being most consistent with the hydrodynamics of the channels in one state or another. Other sequence variants are possible (ABGV, ABVG, AVBG and AGVB) are also applicable, since they implement the main idea of the method of reversing the flow inside the channels both in the cycle between washes and during washing of filter surfaces with reverse filtrate current. Such a transit flow of alternating speed ensures the buildup of fractions delayed by the filtering surface, reduces the amount of gas bubbles remaining on this surface and improves its regeneration.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет предотвратить завоздушивание фильтрующих поверхностей между циклами их промывки, сократить время пребывания каналов в режиме промывки и увеличить за счет этого длительность непрерывной работы фильтра до его обслуживания. Thus, the proposed method allows you to prevent airing of the filter surfaces between the cycles of washing, to reduce the residence time of the channels in the washing mode and thereby increase the duration of the continuous operation of the filter until it is serviced.

В ходе патентных исследований не обнаружены аналоги, совпадающие по своим признакам с отличительными признаками предлагаемого способа, ввиду чего он соответствует критерию новизны. During the patent research, no analogues were found that coincided in their features with the distinguishing features of the proposed method, because of which it meets the criterion of novelty.

Claims

A method of cleaning the filter, which consists in the interaction of the switchgear with at least one tap of the fractions delayed by the filter, as well as with the inputs of mainly all channels formed by the elements of the filtering surface, fixed by the end ends with the specified inputs in the partitions dividing the housing into the middle chamber with the filtrate outlet, the end chamber with the input of the filtered medium and the end chamber of the housing, characterized in that the interaction of the switchgear with the inputs of the channels, bath elements of the filtering surface, carry out by switching to one of the following conditions in various combinations:
A) the entrance from the side of the end chamber of the input of the filtered medium and the entrance from the side of the end chamber of the housing are open;
B) the entrance from the side of the end chamber of the input of the filtered medium is closed, and the entrance from the side of the end chamber of the housing is open;
C) the input from the side of the end chamber of the input of the filtered medium is connected to the tap of the delayed fractions, and the entrance from the side of the end chamber of the housing is closed;
D) the entrance from the side of the end chamber of the input of the filtered medium is closed, and the entrance from the side of the end chamber of the body is connected to the outlet of the delayed fractions, while at least one channel is left in state A, and the end chamber of the body is at least periodically informed of the outlet of the delayed filter fractions.