RU2187356C1

RU2187356C1 - Liquid cleaning filter

Info

Publication number: RU2187356C1
Application number: RU2001116439/12A
Authority: RU
Inventors: нников В.В. Шишл; В.В. Шишлянников; бчук Г.В. Р; Г.В. Рябчук
Original assignee: Волгоградский государственный технический университет
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2002-08-20

Abstract

FIELD: filtration technique; liquid cartridge-type filters used for cleaning liquids in chemical, oil refining and other industries. SUBSTANCE: proposed filter has cylindrical housing with branch pipes for supply of liquid, discharge of concentrate and filtrate, filter element located coaxially and helical guide insert. Filter element consists of inlet hydrodynamic section with smooth continuous surface and porous filtering section; pitch of helical guide insert on hydrodynamic section is lesser than that on porous section of filter element by 2 or times. EFFECT: simplified construction; increased throughput and service life of filter. 1 dwg

Description

Изобретение относится к фильтрованию, а именно к жидкостным патронным фильтрам, предназначенным для очистки жидкостей в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. The invention relates to filtering, and in particular to liquid cartridge filters for purifying liquids in the chemical, oil refining and other industries.

Известен фильтр для жидкостей, содержащий вертикальный корпус, концентрически установленную в корпусе перфорированную обечайку с тангенциальным патрубком ввода исходной жидкости и с цилиндрическим вкладышем, внутри вкладыша установлен патрон с продольными ребрами и отражателем на нижнем конусе. / А. С. СССР 466912, В 01 D 27/00, 1973/. A filter for liquids is known, comprising a vertical housing, a perforated shell concentrically mounted in the housing with a tangential nozzle for inputting the initial fluid and with a cylindrical insert, a cartridge with longitudinal ribs and a reflector on the lower cone is installed inside the insert. / A.S. USSR 466912, 01 D 27/00, 1973 /.

Недостатком известного фильтра является сложность конструкции и низкая производительность по фильтрату, т.к. третья (самая маленькая) ступень очистки не находится в поле закрученного потока и, следовательно, там отсутствует эффект самосмыва осадка, что приведет к быстрой закупорке фильтрующего элемента мелкими частицами, снижению производительности и срока службы. A disadvantage of the known filter is the design complexity and low filtrate performance, because the third (smallest) stage of cleaning is not in the swirling flow field and, therefore, there is no self-washing effect of sediment, which will lead to quick blockage of the filter element by small particles, lower productivity and service life.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является фильтр для разделения суспензий, содержащий цилиндрический корпус с патрубками для подачи суспензии и отвода концентрата, коаксиально расположенный в корпусе пористый фильтрующий элемент, установленную в нем центральную винтовую направляющую для закручивания потока суспензии и сборную камеру для фильтрата, промежуточный и внешний непроницаемые цилиндры, расположенные коаксиально между фильтрующим элементом и стенкой корпуса, периферийную направляющую, установленную между внешним цилиндром и стенкой корпуса; цилиндрическую обечайку, присоединенную к верхнему торцу фильтрующего элемента, при этом нижние торцы фильтрующего элемента и промежуточного цилиндра соединены кольцевой перегородкой, верхний торец обечайки и верхняя часть внешнего цилиндра соединены коническим элементом, к промежуточному цилиндру присоединен патрубок для отвода фильтрата в сборную камеру, и направляющие выполнены с шагом, уменьшающимся по ходу движения суспензии /А. С. СССР 1574245, В 01 D 27/00, 1990/. Closest to the proposed invention in technical essence and the achieved result is a filter for separating suspensions, containing a cylindrical housing with nozzles for feeding the suspension and discharge of concentrate, a porous filter element coaxially located in the housing, a central screw guide for swirling the suspension flow and a collecting chamber installed therein for filtrate, intermediate and external impermeable cylinders located coaxially between the filter element and the wall of the housing, p a peripheral guide mounted between the outer cylinder and the housing wall; a cylindrical shell attached to the upper end of the filter element, while the lower ends of the filter element and the intermediate cylinder are connected by an annular partition, the upper end of the shell and the upper part of the outer cylinder are connected by a conical element, a pipe for connecting the filtrate to the collection chamber is attached to the intermediate cylinder, and the guides are made in increments decreasing along the suspension / A. S. USSR 1574245, 01 D 27/00, 1990 /.

Для данного устройства характерны указанные выше недостатки, связанные с тем, что центробежные силы при движении суспензии по центральной винтовой направляющей будут прижимать частицы суспензии к фильтрующему элементу и закрывать поры, а периферийная винтовая направляющая, создавая вакуумное ядро и разрежение, а также перепад давления при постоянной скорости потока, приведет к быстрому заиливанию поверхности фильтрующего элемента, снижению производительности и срока службы фильтра. Данный фильтр имеет достаточно сложное конструктивное исполнение. This device is characterized by the above-mentioned disadvantages associated with the fact that centrifugal forces when the suspension moves along the central screw guide will press the suspension particles to the filter element and close the pores, and the peripheral screw guide, creating a vacuum core and vacuum, as well as a pressure drop at a constant flow rate, will lead to rapid siltation of the surface of the filter element, reducing performance and filter life. This filter has a fairly complex design.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в упрощении конструкции, повышении производительности и срока службы фильтра. The problem to which the invention is directed, is to simplify the design, increase productivity and filter life.

Техническим результатом является упрощение конструкции, повышение производительности и срока службы фильтра. The technical result is to simplify the design, increase productivity and filter life.

Технический результат достигается тем, что в фильтре для очистки жидкостей, содержащем цилиндрический корпус с патрубками для подачи жидкости, отвода концентрата и фильтрата, коаксиально расположенный фильтрующий элемент, винтовую направляющую вставку, фильтрующий элемент состоит из входного гидродинамического участка с гладкой сплошной поверхностью и пористого фильтровального участка, причем шаг винтовой направляющей вставки на гидродинамическом участке в два-три раза меньше, чем на пористом участке фильтрующего элемента. The technical result is achieved in that in a filter for cleaning liquids containing a cylindrical housing with nozzles for supplying liquid, discharge of concentrate and filtrate, a coaxially located filter element, a screw guide insert, the filter element consists of an inlet hydrodynamic section with a smooth solid surface and a porous filter section moreover, the pitch of the screw guide insert in the hydrodynamic section is two to three times less than in the porous section of the filter element.

Наличие гладкой сплошной поверхности фильтрующего элемента на входном гидродинамическом участке необходимо для того, чтобы при контакте жидкости с фильтрующим элементом на входе в фильтр частицы твердой фазы не закупоривали поры, а за счет центробежной силы, создаваемой закрученным потоком, отбрасывались к стенке корпуса, осветляя жидкость около поверхности фильтрующего элемента, что позволит далее при контакте жидкости с пористым участком фильтрующего элемента эффективнее ее фильтровать. Это повысит производительность и срок службы фильтра. The presence of a smooth continuous surface of the filter element at the inlet hydrodynamic section is necessary so that when the liquid contacts the filter element at the inlet of the filter, the particles of the solid phase do not clog pores, and, due to the centrifugal force created by the swirling flow, are discarded to the body wall, clarifying the liquid near the surface of the filter element, which will allow it to filter it more efficiently when the liquid contacts the porous portion of the filter element. This will increase the performance and service life of the filter.

Кроме того, на начальном гидродинамическом участке действуют две составляющие скорости потока: аксиальная, направленная вдоль потока, и радиальная, направленная перпендикулярно потоку и совпадающая с направлением действия центробежной силы, и способствующая ее развитию. In addition, two components of the flow velocity act on the initial hydrodynamic section: axial, directed along the flow, and radial, directed perpendicular to the flow and coinciding with the direction of action of the centrifugal force, and contributing to its development.

Общеизвестно из литературы, что начальный гидродинамический участок для труб и каналов равен l_н=20d_э, где d_э - эквивалентный диаметр канала (трубы). В нашем случае можно ограничиться приближенно для инженерных расчетов этим выражением для l_н, если развернуть винтовой канал по длине. Тогда получается, что при d_э=20мм (что вполне реально) l_н=400 мм, т.е. сплошной участок фильтрующего элемента становится достаточно длинным и влияет на компактность конструкции. Для снижения такого влияния нужно уменьшить d_э, что можно осуществить, как в предлагаемом изобретении, уменьшением шага винтовой направляющей вставки в два-три раза по сравнению с шагом на основном (пористом) участке фильтрующего элемента, что приведет к сужению канала, уменьшению d_э и l_н, в то же время возрастет скорость потока и центробежная сила при условии постоянства расхода жидкости, т.е. способствовует возрастанию производительности и срока службы фильтра.It is well known from the literature that the initial hydrodynamic section for pipes and channels is l _n = 20d _e , where d _e is the equivalent diameter of the channel (pipe). In our case, we can restrict ourselves approximately for engineering calculations to this expression for l _n , if we expand the helical channel along the length. Then it turns out that when d _e = 20mm (which is quite realistic) l _n = 400 mm, i.e. the continuous section of the filter element becomes quite long and affects the compactness of the design. To reduce this effect, it is necessary to reduce d _e , which can be done, as in the present invention, by reducing the pitch of the screw guide insert by two to three times in comparison with the step on the main (porous) section of the filter element, which will lead to a narrowing of the channel, a decrease in d _e and l _n , at the same time, the flow rate and centrifugal force will increase, provided that the flow rate is constant, i.e. contributes to increased performance and filter life.

На чертеже изображен патронный фильтр, продольный разрез. The drawing shows a cartridge filter, a longitudinal section.

Патронный фильтр для очистки жидкостей состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, коаксиально расположенного в корпусе фильтрующего элемента 2, имеющего сплошной 3 и пористый 4 участки, винтовую направляющую вставку 5, шаг винтовой направляющей вставки на гладком сплошном участке 3 фильтрующего элемента в два-три раза меньше, чем на остальном пористом 4 его участке, служащую для закручивания потока жидкости, патрубки для подачи жидкости 6, отвода концентрата 7 присоединены к корпусу 1 тангенциально. The cartridge filter for cleaning liquids consists of a vertical cylindrical housing 1, coaxially located in the housing of the filter element 2, having solid 3 and porous 4 sections, a screw guide insert 5, the pitch of the screw guide insert on a smooth solid section 3 of the filter element is two to three times less than the rest of the porous 4 of its section, which serves to swirl the fluid flow, nozzles for supplying fluid 6, the discharge of concentrate 7 are attached to the housing 1 tangentially.

Патронный фильтр работает следующим образом. Очищаемая жидкость через входной патрубок 6 подается в фильтр и по винтовому каналу, образованному направляющей вставкой 5, корпусом 1 и фильтрующим элементом 2, движется к выходному патрубку 7. При движении жидкости вдоль гладкой поверхности фильтрующего элемента 2 основная масса твердых частиц за счет центробежной силы отбрасывается к стенке корпуса 1, что обеспечивается большим временем пребывания вследствие малого шага винтовой направляющей вставки 5 на этом участке. Далее твердые частицы вместе с жидкостью перемещаются вниз вдоль стенки корпуса 1. При достижении потоком пористого участка фильтрующего элемента 2 начинается процесс фильтрования и продолжается центробежное отстаивание. Очищенная жидкость через патрубок 8 выводится из фильтра. The cartridge filter operates as follows. The liquid to be cleaned is supplied through the inlet pipe 6 to the filter and moves through the screw channel formed by the guide insert 5, housing 1 and filter element 2 to the outlet pipe 7. When the liquid moves along the smooth surface of the filter element 2, the bulk of the solid particles are discarded due to centrifugal force to the wall of the housing 1, which is ensured by a long residence time due to the small pitch of the screw guide insert 5 in this section. Next, the solid particles along with the liquid move down along the wall of the housing 1. When the flow reaches the porous section of the filter element 2, the filtering process begins and centrifugal sedimentation continues. The purified liquid through the pipe 8 is discharged from the filter.

Таким образом, данное конструктивное решение позволяет упростить конструкцию, предотвратить быстрое закупоривание фильтровального элемента, повысить срок службы фильтра и его производительность. Thus, this design solution allows you to simplify the design, prevent quick clogging of the filter element, increase the service life of the filter and its performance.

Технический результат достигается за счет упрочнения конструкции, в которой отсутствуют цилиндрические вкладыши, продольные ребра, отражатели, промежуточный и внешний непроницаемые цилиндры, центральная винтовая направляющая и другие конструктивные элементы, кроме того, за счет повышения срока службы вследствие предотвращения преждевременной закупорки фильтровального элемента, что повысит производительность фильтра во время работы на 20-30%. The technical result is achieved by strengthening the structure, in which there are no cylindrical liners, longitudinal ribs, reflectors, intermediate and external impermeable cylinders, a central screw guide and other structural elements, in addition, by increasing the service life due to the prevention of premature blockage of the filter element, which will increase filter performance during operation by 20-30%.

Claims

A filter for cleaning liquids, comprising a cylindrical body with nozzles for supplying liquid, discharge of concentrate and filtrate, a coaxially located filter element, a screw guide insert, characterized in that the filter element consists of an inlet hydrodynamic section with a smooth, continuous surface and a porous filter section, wherein the step the screw guide insert in the hydrodynamic section is two to three times less than in the porous section of the filter element.