RU2086290C1

RU2086290C1 - Self-cleaning filter

Info

Publication number: RU2086290C1
Authority: RU
Inventors: Евгений Алексеевич Шутков; Олег Павлович Шорыгин; Николай Аркадьевич Шульман; Владимир Александрович Бутаков; Владимир Васильевич Казачков; Леонид Петрович Марковский; Николай Васильевич Воропаев; Николай Алексеевич Протько; Леонид Степанович Хохолко
Original assignee: Евгений Алексеевич Шутков; Олег Павлович Шорыгин; Николай Аркадьевич Шульман; Владимир Александрович Бутаков; Владимир Васильевич Казачков; Леонид Петрович Марковский; Николай Васильевич Воропаев; Николай Алексеевич Протько; Леонид Степанович Хохолко
Priority date: 1992-02-13
Filing date: 1992-02-13
Publication date: 1997-08-10

Abstract

FIELD: self-cleaning filters. SUBSTANCE: filter has casing where filtering surface is located; filtering surface divides interior of casing into dispensing chamber and filtrate collecting chamber; supply and discharge devices are located at the same edge of filtering surfaces; areas of cross sections of above-mentioned chambers are practically similar at any section. EFFECT: enhanced efficiency. 5 dwg

Description

Изобретение относится к самоочищающимся фильтрам, в частности к фильтрам, промываемым противотоком фильтрата. The invention relates to self-cleaning filters, in particular to filters, washed with countercurrent filtrate.

Известны самоочищающиеся фильтры с промывкой фильтрующей поверхности противотоком фильтрата, у которых вдоль этой поверхности расположен непроницаемый кожух, задающий для сред в ходе фильтрации и промывки (см. например, авт. св. 829.144, В 01 D 46/02; авт.св. 1.233.907, В 01 29/38; авт. св. АС 1.443.933, В 01 D 27/12). Фильтрующая поверхность разделяет внутренний объем кожуха на раздаточную камеру и камеру для сбора фильтрата. Вход фильтруемой среды в раздаточную камеру и выход фильтрата из камеры для сбора этого фильтрата расположена на противоположных краях фильтрующей поверхности, вследствие чего потоки сред в циклепромывки противотоком имеют Z-образные кососимметричные траектории: вначале вдоль фильтрующей поверхности, затем перпендикулярно к ней сквозь эту поверхность и далее вновь вдоль первоначальном направлении на выход. Self-cleaning filters with washing the filter surface with counterflow of filtrate are known, in which an impermeable casing is located along this surface, which sets media for filtration and washing (see, for example, ed. St. 829.144, 01 D 46/02; ed. St. 1.233 .907, B 01 29/38; ed. St. AC 1.443.933, B 01 D 27/12). The filter surface divides the inner volume of the casing into a dispensing chamber and a filtrate collecting chamber. The entrance of the filtered medium into the transfer chamber and the filtrate exit from the chamber for collecting this filtrate is located on opposite edges of the filtering surface, as a result of which the media flows in the backwash cycle have Z-shaped skew-symmetric paths: first along the filtering surface, then perpendicular to it through this surface and then again along the original direction to the exit.

Недостатком известных фильтров является постепенное "зарастание" осадков фильтрующей поверхности со стороны, противоположной месту ввода фильтруемой среды, несмотря на регулярно повторяемые циклы промывки противотоком фильтрата. Вследствие этого периодически возникает необходимость отключения и переборки фильтра для очистки фильтроэлементов, что увеличивает эксплутационные затраты. A disadvantage of the known filters is the gradual "overgrowing" of precipitates of the filtering surface from the side opposite to the place of entry of the filtered medium, despite regularly repeated cycles of washing with countercurrent filtrate. As a result of this, the need periodically arises to turn off and re-filter the filter to clean the filter elements, which increases operating costs.

Причина этого явления заключается в особенностях гидродинамики образных каналов, в которых течение среды сквозь проницаемую поверхность является неравномерным (см. статью A. L. London. G. Klopfer. S. Wolf "Obliaue Flow Headers for Heat Exchanaers." Journal of Engineering for Power Transactions of the ACM, S. A. N 3, 1968,р.64-83). В режиме фильтрации наиболее интенсивное отложение загрязнений происходит на фильтрующей поверхности в районе тупика раздаточного канала, где расход жидкости сквозь фильтрующую поверхность канал, бывший сборным для фильтрата, движется с наибольшей скоростью, а промывка более загрязненного участка, оказавшегося вблизи ввода потока промывки, происходит наименее интенсивно. В результате там накапливают загрязнения, удаление которых без разборки фильтра невозможно. The reason for this phenomenon is the hydrodynamic features of the shaped channels, in which the medium flow through the permeable surface is uneven (see AL London. G. Klopfer. S. Wolf, "Obliaue Flow Headers for Heat Exchanaers." Journal of Engineering for Power Transactions of the ACM, SA N 3, 1968, p. 64-83). In the filtration mode, the most intensive deposition of contaminants occurs on the filter surface in the area of the dead end of the transfer channel, where the fluid flow through the filter surface of the channel, which was the prefabricated filtrate, moves at the highest speed, and the more contaminated area that is near the inlet of the wash stream is flushed less intensely . As a result, they accumulate pollution, which cannot be removed without disassembling the filter.

Известен также фильтр по авт.св.1.053.853, кл.В 01 27/04, в котором течение среды сквозь фильтрующую поверхность является П-образным. Для этого фильтра характерен близкий к постоянному перепад давления на фильтрующей поверхности, а значит более равномерное течение сквозь нее среды. Если при этом обеспечить практически равные площади поперечных сечений, симметричных относительно проницаемой поверхности, в раздаточном и сборном для фильтра каналах, то скорости течения среды как в режиме фильтрации, так и в режиме промывки сквозь фильтрующую поверхность, примерно близки по модулю и отличаются лишь знаком. A filter is also known according to ed. St. 1.053.853, class B 01 27/04, in which the medium flow through the filter surface is U-shaped. This filter is characterized by a close to constant pressure drop across the filter surface, which means a more uniform flow through it of the medium. If, at the same time, practically equal cross-sectional areas, symmetrical with respect to the permeable surface, are provided in the distribution and collection channels for the filter, then the flow rates of the medium both in the filtration mode and in the washing mode through the filter surface are approximately similar in magnitude and differ only in sign.

Цель изобретения сокращение эксплуатационных затрат на переборки и чистки самоочищающегося фильтра путем организации в нем П-образной траектории потков в режимах фильтрации и промывки, а также путем выравнивания локальных скоростей потоков по обе стороны фильтрующей поверхности. The purpose of the invention is the reduction of operating costs for bulkheads and cleaning of a self-cleaning filter by organizing a U-shaped flow path in it in filtration and washing modes, as well as by aligning local flow rates on both sides of the filter surface.

Указанная цель достигается тем, что в известном фильтре, содержащем непроницаемый кожух, расположенную внутри кожуха фильтрующую поверхность, которая разделяет внутри кожуха внутренний объем кожуха на раздаточную камеру и камеру для сбора фильтрата, а также подающие и отводящие средства, расположенные у одного и того же края фильтрующей поверхности, согласно изобретению указанные камеры выполнены с локальными площадями поперечного сечения, находящимися на одном уровне любого поперечного сечения кожуха в зоне фильтрующей поверхности, отличающимися друг от друга не более чем на 20%
На фиг. 1 изображена схема фильтра с плоской фильтрующей поверхностью, выполненного согласно изобретению и работающего в режиме фильтрации; на фиг. 2 схема фильтра по фиг. 1, работающего в цикле промывке; на фиг.3 разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 схема фильтра с цилиндрической фильтрующей поверхностью, выполненного согласно изобретению; на фиг. 5 разрез Д-Д на фиг. 4.This goal is achieved by the fact that in a known filter containing an impermeable casing, a filtering surface located inside the casing, which divides the inner volume of the casing inside the casing into a dispensing chamber and a filtrate collecting chamber, as well as supply and discharge means located at the same edge the filter surface, according to the invention, these chambers are made with local cross-sectional areas located at the same level as any cross section of the casing in the area of the filter surface, differing from each other by no more than 20%
In FIG. 1 shows a diagram of a filter with a flat filter surface, made according to the invention and operating in a filtering mode; in FIG. 2, the filter circuit of FIG. 1 operating in a washing cycle; figure 3 section aa in figure 1; figure 4 diagram of a filter with a cylindrical filtering surface, made according to the invention; in FIG. 5 a section DD in FIG. 4.

Фильтр содержит фильтрующую поверхность 1, например плоскую (фиг. 1, 2 и 3) или в виде цилиндрического патрона (фиг. 4 и 5), вдоль которой расположен непроницаемый кожух 2. Подающее 3 и отводящее 4 средства, в данном случае патрубки 3 и 4 соответственно, расположены возле одного и того же края 5 фильтрующей поверхности 1. Последняя разделяет объем кожуха 2 на раздаточную камеру 6 и камеру 7 для сбора фильтрата. Локальные площади поперечных сечений этих камер, расположенные на одном уровне любого поперечного сечения кожуха в зоне фильтрующей поверхности, например уровне А-А для фиг. 1, 2 и 3 или на уровне Д-Д фиг 4 и 5, выполнены одинаковыми с той степенью точности, которая достижима на практике. Испытания показали, что достаточно обеспечить равенство площадей с точностью до 20% для получения значимого для практики технического результата: с такой же точностью будут совпадать модули локальных скоростей среды в режиме фильтрации и промывки. The filter contains a filter surface 1, for example flat (Fig. 1, 2 and 3) or in the form of a cylindrical cartridge (Fig. 4 and 5), along which an impermeable casing 2 is located. Inlet 3 and outlet 4 means, in this case nozzles 3 and 4, respectively, are located near the same edge 5 of the filter surface 1. The latter separates the volume of the casing 2 into the transfer chamber 6 and the chamber 7 for collecting the filtrate. The local cross-sectional areas of these chambers located at the same level of any cross-section of the casing in the area of the filter surface, for example, level AA for FIG. 1, 2 and 3, or at the DD level of FIGS. 4 and 5, are made the same with the degree of accuracy that is achievable in practice. Tests have shown that it is enough to ensure equal areas with an accuracy of 20% to obtain a technical result that is significant for practice: the moduli of local medium velocities in the filtration and washing regimes will match with the same accuracy.

Фильтр работает следующим образом. The filter works as follows.

В цикле фильтрации фильтруемая среда подводится к фильтрующей поверхности 1 по раздаточной камере 6 через патрубок 3, а фильтрат отводится из сборной камеры 7 через патрубок 3. При переходе к циклу промывки патрубок 3 переключается специальным устройством к линии стока загрязнений (не показано), вследствие чего фильтрат идет обратным током от отводящего патрубка 4 к подводящему патрубку 3 и промывает фильтрующею поверхность 1.Ввиду равенства локальных площадей в поперечных сечениях раздаточный 6 и сборной 7 камер условия течения по обе стороны фильтрующей поверхности являются симметричными для прямого и обратного потоков, что приводит к близким по модулю значениям локальных скоростей движения среды через фильтрующую поверхность. Это подтверждается практически постоянным перепадом давления на фильтрующей поверхности (см. прилагаемый отчет "Исследования методов воздействия на течение в каналах с путевым расходом среды" М.1991). Результатом геометрической симметрии относительно фильтрующей поверхности раздаточной 6 и сборной для фильтрата 7 камер является то, что локальные скорости промывки фильтрующей среды повторяют локальные скорости течения сквозь эту среду в режиме фильтрации. Такая гидродинамическая симметрия наиболее благоприятна для регенерации фильтрующий поверхности: локальная скорость подвода к поверхности загрязнений практически совпадает с локальной скоростью их удаления с поверхности, что исключает появления непромытых участков и необходимость переборки фильтра для его ручной промывки. In the filtration cycle, the medium to be filtered is supplied to the filter surface 1 through the transfer chamber 6 through the nozzle 3, and the filtrate is discharged from the collection chamber 7 through the nozzle 3. When passing to the washing cycle, the nozzle 3 is switched by a special device to the contamination drain line (not shown), as a result of which the filtrate flows backward from the discharge pipe 4 to the supply pipe 3 and rinses the filter surface 1. Due to the equality of the local areas in cross sections, the transfer case 6 and the team 7 of the chambers flow conditions on both sides s filter surface are symmetric forward and reverse flows, which leads to similar modulus values of local velocities through the filter medium surface. This is confirmed by the almost constant pressure drop across the filter surface (see the attached report, “Investigations of the methods of influencing the flow in channels with the traveling medium flow rate” M.1991). The result of geometric symmetry with respect to the filter surface of the transfer case 6 and the collection chamber for the filtrate 7 of the chambers is that the local washing rates of the filter medium repeat the local flow velocities through this medium in the filtration mode. Such hydrodynamic symmetry is most favorable for the regeneration of the filtering surface: the local speed of supply of contaminants to the surface of the dirt practically coincides with the local speed of their removal from the surface, which eliminates the appearance of unwashed areas and the need to overhaul the filter for manual washing.

Claims

A filter containing a casing, a filtering surface located inside the casing, dividing the inner volume of the casing into a transfer chamber and a filtrate collection chamber, as well as supply and discharge means located at the same edge of the filtering surface, characterized in that in any cross section of the casing the cross-sectional areas of these chambers are almost identical.