RU2085252C1

RU2085252C1 - Self-cleaning filter

Info

Publication number: RU2085252C1
Application number: RU93028165A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Яковлев; Валентин Сергеевич Гришечкин; Петр Павлович Андреев; Александр Викторович Механиков; фон Бюлоу Клаус
Original assignee: Владимир Иванович Яковлев; Валентин Сергеевич Гришечкин; Петр Павлович Андреев; Александр Викторович Механиков; фон Бюлоу Клаус
Priority date: 1993-05-27
Filing date: 1993-05-27
Publication date: 1997-07-27

Abstract

FIELD: filtering devices; various industries where separation of solid impurities from liquid is required. SUBSTANCE: self- cleaning filter has housing on which mechanism oscillation generator and electromagnetic coils are mounted; coils are interconnected by means of electric circuit; filter element made in form of perforated cylinder is secured on perforated core which is connected with phase of AC source by means of electric circuit. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для фильтрования и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где необходимо отделение от жидкостей механических примесей. The invention relates to a device for filtering and can be used in various industries where it is necessary to separate solids from liquids.

Известен самоочищающийся фильтр, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода жидкости, фильтрующий элемент, выполненный в виде перфорированного цилиндра, размещенного на оси корпуса, узел отвода загрязнений, механизм очистки фильтрующего элемента, включающий поршень с кольцевым скребком и щеткой, установленной по оси фильтрующего элемента, пружиной и гайкой, установленными на трубке и взаимодействующими между собой, при этом поршень и щетка установлены на гайке. A self-cleaning filter is known, comprising a housing with fluid inlet and outlet nozzles, a filter element made in the form of a perforated cylinder placed on the axis of the housing, a dirt removal unit, a filter element cleaning mechanism including a piston with an annular scraper and a brush mounted along the axis of the filter element, a spring and a nut mounted on the tube and interacting with each other, while the piston and brush are mounted on the nut.

При работе фильтра жидкость подается внутрь полости фильтрующего элемента, клапан открывается и жидкость, действуя на поршень, перемещает его вниз, открывая часть рабочей поверхности фильтрующего элемента, пока давление жидкости не уравновесится давлением пружины. По мере забивки фильтрующего элемента перепад давления на фильтре возрастает и под его воздействием поршень со щеткой перемещается вниз, преодолевая противодавление пружины, при этом перепад давления вновь снижается до первоначальной величины, т.е. практически остается постоянным в течение всего цикла работы фильтра. В процессе перемещения поршня щетка и скребок очищают внутреннюю поверхность фильтрующего элемента. During the operation of the filter, liquid is supplied into the cavity of the filter element, the valve opens and the liquid, acting on the piston, moves it down, revealing a part of the working surface of the filter element, until the pressure of the liquid is balanced by the spring pressure. As the filter element becomes clogged, the pressure drop across the filter increases and, under its influence, the piston with the brush moves downward, overcoming the counter-pressure of the spring, while the pressure drop again decreases to its original value, i.e. practically remains constant throughout the entire cycle of the filter. In the process of moving the piston, the brush and scraper clean the inner surface of the filter element.

Процесс перемещения поршня продолжается до тех пор, пока он не достигнет нижней неперфорированной части фильтрующего элемента, после чего повышается давление внутри крышки, открываются клапаны для отвода загрязнений. После забивки фильтрующего элемента до допустимого значения перепада давления подача жидкости в фильтр прекращается путем закрытия запорного устройства. Давление жидкости под поршнем падает и под действием пружины поршень с вращающейся щеткой поднимается в верхнее положение. При этом щетка очищает внутреннюю поверхность фильтрующего элемента, а загрязнения под действием силы тяжести оседают в крышку. Загрязнения, находящиеся под поршнем, после закрытия клапаном патрубка под действием создаваемого поршнем давления отводятся через отверстие клапана и отверстие трубки в ее внутреннюю полость, откуда выводятся наружу. После этого запорное устройство на патрубке открывается и цикл работы фильтра повторяется. The process of moving the piston continues until it reaches the bottom non-perforated part of the filter element, after which the pressure inside the cover rises, valves open to remove dirt. After clogging the filter element to an acceptable value for the differential pressure, the fluid supply to the filter is stopped by closing the shut-off device. The fluid pressure under the piston drops and under the action of the spring, the piston with a rotating brush rises to the upper position. In this case, the brush cleans the inner surface of the filter element, and contaminants are deposited in the lid by gravity. The contaminants under the piston, after the valve closes the nozzle under the action of the pressure created by the piston, are discharged through the valve opening and the tube opening into its internal cavity, from where they are discharged to the outside. After that, the locking device on the pipe opens and the cycle of the filter is repeated.

Существенными недостатками фильтра являются частое забивание рабочей поверхности фильтрующих элементов так называемыми труднорастворимыми жидкостями (это жидкости, содержащие механические примеси, объемная концентрация которых до 20% жидкости с аморфной структурой частиц, образующих липкий мажущий осадок, жидкости, содержащие в своем составе полимеры, остатки эпоксидных смол, полиэфирных лаков) и очистка их промывкой или воздействием путем перемещения поршня со щеткой и скребком по поверхности фильтрующего элемента не эффективна, что снижает надежность процесса фильтрования. Significant disadvantages of the filter are the frequent clogging of the working surface of the filter elements with the so-called sparingly soluble liquids (these are liquids containing mechanical impurities, the volume concentration of which is up to 20% of the liquid with an amorphous structure of particles forming a sticky coating, liquids containing polymers, and residues of epoxy resins , polyester varnishes) and cleaning them by washing or exposure by moving the piston with a brush and a scraper on the surface of the filter element is not effective, what o reduces the reliability of the filtering process.

Цель изобретения создание самоочищающегося фильтра, обеспечивающего надежное и эффективное проведение процесса фильтрации жидкости от механических примесей и различных взвесей. The purpose of the invention is the creation of a self-cleaning filter that provides a reliable and efficient process for filtering liquids from mechanical impurities and various suspensions.

Цель достигается тем, что самоочищающийся фильтр, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода жидкости, фильтрующий элемент, выполненный в виде перфорированного цилиндра, размещенного на оси корпуса, механизма очистки фильтрующего элемента, снабжен установленным на корпусе фильтра генератором механических колебаний и электромагнитными катушками, соединенными между собой электрической цепью, при этом фильтрующий элемент закреплен на перфорированном сердечнике, соединенном электрической цепью с фазой источника переменного тока. The goal is achieved in that a self-cleaning filter comprising a housing with fluid inlet and outlet nozzles, a filter element made in the form of a perforated cylinder placed on the axis of the housing, a filter element cleaning mechanism, is equipped with a mechanical oscillation generator and electromagnetic coils mounted on the filter housing and connected between an electric circuit, while the filter element is mounted on a perforated core connected by an electric circuit to the phase of the AC source.

На чертеже изображен самоочищающийся фильтр. The drawing shows a self-cleaning filter.

Самоочищающийся фильтр состоит из корпуса 1 с крышками 2 и 3, патрубками подвода подлежащей очистке жидкости 4 и отвода фильтра 5, фильтрующего элемента 6, выполненного в виде перфорированного цилиндра, установленного на перфорированном сердечнике 7, размещенного на оси корпуса 1 и соединенного электрической цепью 8 с фазой источника переменного тока, патрубка 9 отвода загрязнений, снабженного регулирующим вентилем 10, генератора 11 механических колебаний и электромагнитных катушек 12, закрепленных на корпусе 1, причем электромагнитные катушки 12 соединены между собой электрической цепью 13. На перфорированном сердечнике 7 и патрубке 5 отвода фильтрата установлены фторопластовые прокладки 14 и 15. Self-cleaning filter consists of a housing 1 with caps 2 and 3, nozzles for supplying the liquid to be cleaned 4 and a filter outlet 5, a filter element 6, made in the form of a perforated cylinder mounted on a perforated core 7 placed on the axis of the housing 1 and connected by an electric circuit 8 s phase of the AC source, the pipe 9 of the discharge of contamination, equipped with a control valve 10, a generator 11 of mechanical vibrations and electromagnetic coils 12, mounted on the housing 1, and the electromagnetic coil 12 are interconnected by an electric circuit 13. On the perforated core 7 and the pipe 5 of the filtrate outlet, fluoroplastic gaskets 14 and 15 are installed.

Подлежащая очистке жидкость под давлением подается через патрубок 4 в корпус 1 самоочищающегося фильтра. При протекании жидкости через резонирующий фильтрующий элемент 6, колебания которого вызываются генератором 11 механических колебаний, загрязнения не осаждаются на его поверхности, а находятся в пристенной области. Одновременно, фильтруемая жидкость подвергается воздействию электромагнитного поля, за счет размещения на корпусе 1 фильтра электромагнитных катушек 12, соединенных между собой электрической цепью 13, а также переменного электрического поля, путем соединения перфорированного сердечника 7 электрической цепью 8 с фазой источника переменного тока. Совместная обработка фильтруемой жидкости переменным электромагнитным и электрическим полями способствует интенсивной коагуляции взвешенных частиц, образованию центров из концентрации и увеличению размеров частиц, которые потоком жидкости удаляются через патрубок 9 отвода загрязнений, а отфильтрованная жидкость отводится через патрубок 5. При этом скорость протекания жидкости в зазоре между корпусом фильтра 1 и фильтрующим элементом 6 поддерживается на уровне от 1 до 3 м/с за счет регулирования расхода ее вентилем 10. В процессе эксплуатации самоочищающегося фильтра для обеспечения безопасности обслуживания на перфорированном сердечнике 7 и патрубке 5 отвода фильтрата установлены диэлектрические фторопластовые прокладки 14 и 15, причем патрубки 4, 5 и 9 также снабжены диэлектрическими фторопластовыми шлангами. The pressure liquid to be cleaned is supplied through the pipe 4 to the housing 1 of the self-cleaning filter. When the fluid flows through the resonant filter element 6, the oscillations of which are caused by the generator 11 of mechanical vibrations, contaminants do not settle on its surface, but are in the near-wall region. At the same time, the filtered fluid is exposed to an electromagnetic field due to the placement on the filter housing 1 of electromagnetic coils 12 interconnected by an electric circuit 13, as well as an alternating electric field, by connecting the perforated core 7 with an electric circuit 8 with the phase of an alternating current source. The combined processing of the filtered fluid by alternating electromagnetic and electric fields promotes intensive coagulation of suspended particles, the formation of centers from the concentration and the increase in particle size, which are removed by the fluid stream through the nozzle 9 for removal of contaminants, and the filtered liquid is discharged through the nozzle 5. Moreover, the flow rate of the liquid in the gap between the filter housing 1 and the filter element 6 is maintained at a level of 1 to 3 m / s by regulating the flow rate of its valve 10. During operation In order to ensure the safety of maintenance, dielectric fluoroplastic gaskets 14 and 15 are installed on the perforated core 7 and the filtrate discharge pipe 5, and the pipes 4, 5 and 9 are also equipped with dielectric fluoroplastic hoses.

Размещение на корпусе 1 самоочищающегося фильтра генератора 11 механических колебаний и применение в качестве фильтрующих элементов 6 металлических пористых прокатов с величиной пор (0,2-0,5 мкм) значительно повысит эффективность процесса фильтрации путем предотвращения забивания рабочей поверхности фильтрующих элементов 6 благодаря резонирующим колебаниям последнего. В качестве фильтрующих элементов могут быть использованы металлические пористые прокаты типа ПНС-5, ПНС-10 (с величиной пор от 0,2 до 50 мкм), выполненные из нержавеющей стали. Для создания механических колебаний различной частоты может быть использовано устройство, состоящее из закрепленного на конце волновода обойму, внутренняя полость которой имеет кольцевую беговую дорожку, обкатываемую шариком, и сопла для подачи сжатого воздуха, размещенные на установленном внутри обоймы подводящем патрубке, а оси сопел расположены в плоскости волновода. The placement on the housing 1 of a self-cleaning filter of the generator 11 mechanical vibrations and the use of filter elements 6 metal porous rolled products with a pore size (0.2-0.5 μm) will significantly increase the efficiency of the filtration process by preventing clogging of the working surface of the filter elements 6 due to resonant vibrations of the latter . As the filtering elements, metal porous rolled metal of the PNS-5, PNS-10 type (with pore sizes from 0.2 to 50 μm) made of stainless steel can be used. To create mechanical vibrations of different frequencies, a device can be used consisting of a cage fixed to the end of the waveguide, the inner cavity of which has an annular treadmill rolled around the ball, and nozzles for supplying compressed air located on the inlet pipe installed inside the cage, and the axis of the nozzles are located in the plane of the waveguide.

Повышение эффективности процесса очистки в предлагаемом самоочищающемся фильтре достигается за счет создания электромагнитными катушками 12, соединенными между собой электрической цепью 13, высокой напряженности и высокой степени неоднородности, а значит и высокого силового фактора электромагнитного поля, благодаря которому механические примеси и взвешенные вещества подвергаются эффективному силовому воздействию, способствующего увеличению размеров частиц. Improving the efficiency of the cleaning process in the proposed self-cleaning filter is achieved by creating electromagnetic coils 12, interconnected by an electric circuit 13, of high tension and a high degree of heterogeneity, and hence a high force factor of the electromagnetic field, due to which mechanical impurities and suspended solids are exposed to effective force contributing to the increase in particle size.

Соединение электромагнитных катушек электрической цепью 13 навстречу друг другу для разнополярного намагничивания любых двух смежных участков исключает потери магнитного поля вне корпуса, а в его пределах создается замкнутая цепь, близкая к тороидальной с малым магнитным сопротивлением. Генерируемый электромагнитной системой магнитный поток рационально используется для создания необходимого поля в корпусе 1 самоочищающегося фильтра. The connection of the electromagnetic coils by an electric circuit 13 towards each other for the bi-polarization of magnetization of any two adjacent sections eliminates the loss of the magnetic field outside the casing, and a closed circuit is created within it, close to the toroidal one with low magnetic resistance. The magnetic flux generated by the electromagnetic system is rationally used to create the necessary field in the housing 1 of the self-cleaning filter.

Повышение эффективности процесса очистки в приведенном выше самоочищающемся фильтре достигается также путем воздействия неоднородного электрического поля за счет соединения перфорированного сердечника 7 электрической цепью 9 с фазой источника переменного тока и закрепленного на фильтрующем элементе 6, который выполнен из металлических пористых прокатов. Под воздействием образовавшегося неоднородного электрического поля механические примеси и взвешенные вещества, находящиеся в обрабатываемой жидкости, коагулируют за счет поляризационных гетерокоагуляционных явлений и под действием пондемоторных сил. Возникающие в электрическом поле дальнодействующие силы поляризационного взаимодействия сокращают продолжительность коагуляции частиц, при этом определяющие значения как для процесса коагуляции, так и для направленного движения частиц имеет величина пондемоторной силы, которая при прочих равных условиях зависит от величины напряжения электрического тока. В результате происходит направленная седиментация, и частицы стремятся осадиться на поверхности фильтрующего элемента 6 (выполненного из металлического пористого проката и играющего роль электрода), но под действием резонирующих колебаний последнего не осаждаются на его поверхности, а смываются потоком жидкости и удаляются через патрубок 9 отвода загрязнений. Improving the efficiency of the cleaning process in the above self-cleaning filter is also achieved by exposure to an inhomogeneous electric field by connecting the perforated core 7 with an electric circuit 9 with the phase of an alternating current source and fixed to the filter element 6, which is made of porous metal. Under the influence of the generated inhomogeneous electric field, mechanical impurities and suspended solids in the treated fluid coagulate due to polarizing heterocoagulation phenomena and under the action of pondemotor forces. The long-range forces of polarization interaction arising in an electric field shorten the duration of coagulation of particles, and the value of the pondemotor force, which, all other things being equal, depends on the magnitude of the voltage of the electric current, determines the coagulation process and the directional movement of particles. As a result, directed sedimentation occurs, and the particles tend to settle on the surface of the filter element 6 (made of porous metal and plays the role of an electrode), but under the influence of resonant vibrations of the latter are not deposited on its surface, but are washed off by a fluid stream and removed through the discharge pipe 9 .

Использование предлагаемого самоочищающегося фильтра по сравнению с прототипом позволяет повысить надежность и эффективность процесса фильтрации за счет
предотвращения забивания поверхности (пор) фильтрующих элементов благодаря резонирующим колебаниям последнего за счет размещения на корпусе фильтра генератора механических колебаний,
совместной обработке фильтруемой жидкости электромагнитным и переменным электрическим полем, путем размещения на корпусе фильтра электромагнитных катушек, соединенных между собой электрической цепью, а также соединения перфорированного сердечника электрической цепью с фазой источника переменного тока (фильтрующий элемент закреплен на перфорированном сердечнике), способствующей интенсивной коагуляции механических примесей и взвешенных частиц, образованию центров их концентрации и увеличению размеров частиц, которые потоком жидкости удаляются через патрубок отвода загрязнений.Using the proposed self-cleaning filter in comparison with the prototype can improve the reliability and efficiency of the filtering process due to
preventing clogging of the surface (pores) of the filtering elements due to the resonant vibrations of the latter by placing mechanical oscillations on the filter housing,
joint processing of the filtered fluid by an electromagnetic and an alternating electric field, by placing electromagnetic coils interconnected by an electric circuit on the filter housing, as well as connecting the perforated core with an electric circuit and the phase of an alternating current source (the filter element is mounted on a perforated core), which facilitates intensive coagulation of mechanical impurities and suspended particles, the formation of centers of their concentration and an increase in the size of particles that are flowing STI is removed through the pipe drain pollution.

Claims

A self-cleaning filter comprising a housing with fluid inlet and outlet nozzles, a filter element made in the form of a perforated cylinder placed along the axis of the housing, and a filter element cleaning mechanism, characterized in that a mechanical oscillation generator and electromagnetic coils are connected to each other on the filter body an electric circuit, while the filter element is mounted on a perforated core, which is connected by an electric circuit to the phase of the AC source.