RU2232622C2

RU2232622C2 - Device for cleaning filtering surface, deaeration of dispersed system being filtered and desorption of it from liquid dispersed medium of gases and/or foreign liquid admixtures

Info

Publication number: RU2232622C2
Application number: RU2002125136/15A
Authority: RU
Original assignee: Шутков Евгений Алексеевич; Цуканов Олег Вячеславович
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-07-20

Abstract

FIELD: self-cleaning of filtering surface in self-cleaning filter regenerated by reverse flow of filtrate and tangential flow of part of medium being filtered.

SUBSTANCE: proposed device is made in form of load-bearing framework for filtering surface and mud-removal passage provided with inlet nozzle hole located at definite clearance. Framework ensures higher rate of motion of tangential flow in said clearance as compared with reverse flow of filtrate. Provision is made for motion of passage and filtering surface relative to each other. Device ensures positive effect due to use of tangential flow at high rate of motion of liquid in clearance between said hole and section of surface being cleaned. Device may be also used for regeneration of filtering surface at pressures of filtrate when flushing of this surface by reverse flow of filter is not efficient.

EFFECT: enhanced efficiency; improved deaeration and desorption.

7 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для фильтрации жидких сред, содержащих твердую дисперсную фазу, газовую и/или парогазовую фазу, а также посторонние жидкие примеси. Частный случай - устройства для фильтрации, сопровождаемой деаэрацией очищаемой среды и десорбцией из нее газовых и жидких компонентов загрязнений. Преимущественная область применения - фильтрация масла в системах смазки двигателей внутреннего сгорания (ДВС).The invention relates to a device for filtering liquid media containing a solid dispersed phase, a gas and / or vapor-gas phase, as well as extraneous liquid impurities. A special case is a device for filtering, accompanied by deaeration of the cleaned medium and the desorption of gas and liquid pollution components from it. The preferred area of application is oil filtration in the lubrication systems of internal combustion engines (ICE).

Деаэрация масла и десорбция из него посторонних примесей (растворенных газов, топлива и воды) в системах смазки ДВС является актуальной задачей. Такая обработка смазочной жидкости замедляет образование в масле кислот и уменьшает коррозионный износ пар трения. Это увеличивает ресурс работы двигателя и смазки, а также уменьшает вредное воздействие на человека масла как канцерогенной среды при регламентном обслуживании двигателя.Deaeration of oil and desorption of foreign impurities (dissolved gases, fuel and water) from it in ICE lubrication systems is an urgent task. This treatment of the lubricating fluid slows down the formation of acids in the oil and reduces the corrosion wear of friction pairs. This increases the life of the engine and lubrication, and also reduces the harmful effects on humans of oil as a carcinogenic environment during routine maintenance of the engine.

Вода в масле находится в растворенном виде и в виде дисперсной парогазовой фазы. Взаимодействуя с газами типа СО, СO₂, NO, NO₂, SO, SO₂, присутствующими в смазочной жидкости, вода образует различные кислоты, которые при последующем растворении становятся сильными электролитами с высокой степенью диссоциации ионов. Это делает масло коррозионно-активной средой. Особенно высокий коррозионный износ наблюдается при работе непрогретого двигателя, когда создаются благоприятные условия для конденсации электролитов на деталях. В то же время известно, что благодаря высокой дисперсности парогазовой фазы площадь ее поверхности весьма велика. Она во много раз превосходит площадь свободной поверхности масла в картере ДВС, с которой происходит удаление системой вентиляции испаряющихся летучих компонентов. Представляет интерес воздействие на межфазовую границу дисперсной фазы с целью интенсифицировать десорбцию растворенных в масле компонентов внутрь парогазовых пузырьков с последующим отводом этих примесей из напорного потока системы смазки ДВС.Water in oil is in dissolved form and in the form of a dispersed vapor-gas phase. Interacting with gases such as CO, CO ₂ , NO, NO ₂ , SO, SO ₂ present in the lubricating fluid, water forms various acids, which upon subsequent dissolution become strong electrolytes with a high degree of ion dissociation. This makes the oil a corrosive environment. Particularly high corrosion wear is observed during operation of an unheated engine, when favorable conditions are created for condensation of electrolytes on parts. At the same time, it is known that due to the high dispersion of the vapor – gas phase, its surface area is very large. It is many times larger than the free surface area of the oil in the ICE crankcase, with which the evaporation of volatile volatile components is removed by the ventilation system. Of interest is the effect on the interphase boundary of the dispersed phase in order to intensify the desorption of the components dissolved in the oil into the vapor-gas bubbles with the subsequent removal of these impurities from the pressure stream of the ICE lubrication system.

В жидкой среде, содержащей твердую дисперсную фазу, газ может существовать в виде мельчайших, порядка долей микрона, газовых зародышей, адсорбированных на поверхности микропримесей. Поскольку эти твердые частицы, прежде чем попасть в жидкость, контактируют с газовой средой, то подавляющая часть твердой фазы содержит газовые и/или парогазовые зародыши. Они становятся центрами десорбции газов и растворенных жидких примесей при различных возмущениях в жидкости, когда резкое увеличение скорости ее движения относительно твердых частиц вызывает активное газовыделение на имеющейся межфазной границе. Это есть явление фильтрационного эффекта. На его использовании основано известное применение самоочищающегося фильтра в качестве средства дегазации дисперсной системы с жидкой дисперсионной средой (RU 2141864 C1, B 01 D 19/00, 1996). "Движущей силой" указанного процесса является скорость фильтрации, определяемая отношением расхода очищаемой жидкости к площади фильтрующей поверхности. Увеличение этой скорости с целью интенсифицировать фильтрационный эффект сопровождается ростом энергозатрат на очистку жидкости и в этом состоит недостаток указанного применения.In a liquid medium containing a solid dispersed phase, gas can exist in the form of minute, on the order of fractions of a micron, gas nuclei adsorbed on the surface of microimpurities. Since these solid particles come into contact with the gaseous medium before entering the liquid, the vast majority of the solid phase contains gas and / or vapor-gas nuclei. They become centers of desorption of gases and dissolved liquid impurities under various perturbations in the liquid, when a sharp increase in its velocity relative to solid particles causes active gas evolution at the existing interface. This is a phenomenon of filtration effect. Its use is based on the well-known use of a self-cleaning filter as a means of degassing a dispersed system with a liquid dispersion medium (RU 2141864 C1, B 01 D 19/00, 1996). The "driving force" of this process is the filtration rate, determined by the ratio of the flow rate of the cleaned liquid to the filter surface area. The increase in this speed in order to intensify the filtering effect is accompanied by an increase in energy consumption for cleaning the liquid and this is the disadvantage of this application.

Представляет интерес ускорение рассматриваемых процессов массообмена в самоочищающемся фильтре, но без увеличения скорости фильтрации. Такая возможность имеется благодаря тому, что самоочищающийся фильтр содержит механизм самоочистки фильтрующей поверхности, потенциальные возможности которого по его использованию для дегазации фильтруемой жидкой среды в существующих конструкциях фильтров еще не использованы.It is of interest to accelerate the considered processes of mass transfer in a self-cleaning filter, but without increasing the filtration rate. This possibility is due to the fact that the self-cleaning filter contains a self-cleaning mechanism for the filter surface, the potential of which is not yet used in existing filter designs for its use for degassing the filtered liquid medium.

Известно (ЕР 0460842 А1, B 01 D 29/11, 1990) средство очистки фильтрующей поверхности самоочищающегося фильтра для жидкости, содержащее два сопла, установленных вблизи фильтрующей поверхности со стороны очищаемой среды. Одно из сопел используется для периодического смывания задержанных загрязнений тангенциальным потоком всей фильтруемой жидкости, а другое используется в качестве входного отверстия грязеотводящего канала, сообщенного с источником давления, меньшего чем давление в фильтре. Фильтр выполнен с возможностью относительного перемещения фильтрующей поверхности и указанных сопел. Канализация из фильтра загрязнений осуществляется путем воздействия на них обратным током части фильтрата. Тангенциальный поток, создаваемый этим средством, может также интенсифицировать образование на фильтрующей поверхности газовых и/или парогазовых пузырьков.It is known (EP 0 460 842 A1, B 01 D 29/11, 1990) for cleaning the filter surface of a self-cleaning liquid filter, comprising two nozzles mounted near the filter surface on the side of the medium to be cleaned. One of the nozzles is used to periodically flush the trapped contaminants with the tangential flow of the entire filtered fluid, and the other is used as the inlet of the dirt channel connected to a pressure source smaller than the pressure in the filter. The filter is configured to relative move the filter surface and these nozzles. Sewerage from the filter of pollution is carried out by exposing them to the reverse current part of the filtrate. The tangential flow created by this tool can also intensify the formation of gas and / or vapor-gas bubbles on the filter surface.

Недостаток указанного средства заключается в затратах большого количества энергии на фильтрацию из-за дросселирования всей очищаемой жидкости через сопло тангенциального потока. Второй недостаток состоит в невозможности локализовать вблизи отверстия грязеотводящего канала загрязнения, смываемые тангенциальным потоком. В результате компоненты задержанной дисперсной фазы лишь перемещаются из одной зоны фильтрующей поверхности в другую. Твердые частицы под действием перепада давления на фильтровальной перегородке вновь уплотняются, что затрудняет их удаление обратным током фильтрата, а газовые и/или парогазовые пузырьки разрушаются и выносятся в фильтрат. Третий недостаток состоит в зависимости эффективности регенерации фильтрующей поверхности от давления в фильтре на стороне очищенной жидкости, поскольку оно определяет энергию обратного тока той части фильтрата, которая используется для преодоления сил адгезии между загрязнениями и фильтрующей шторой. Работа самоочищающегося фильтра при малых давлениях фильтрата характерна, например, для транспортного дизеля с приводимым от этого двигателя масляным насосом. В этом случае с уменьшением частоты вращения коленчатого вала до минимального значения давление масла в полости фильтрата снижается до 0,10-0,15 МПа. При таком давлении энергии обратного тока фильтрата недостаточно для преодоления указанных сил адгезии.The disadvantage of this tool is the cost of a large amount of energy for filtration due to the throttling of the entire liquid being cleaned through the tangential flow nozzle. The second disadvantage is the impossibility to localize near the holes of the dirt channel the contaminants washed away by the tangential flow. As a result, the components of the delayed dispersed phase only move from one zone of the filtering surface to another. Solid particles under the action of a pressure drop on the filter baffle are again compacted, which makes it difficult to remove them with the reverse filtrate, and gas and / or vapor-gas bubbles are destroyed and carried into the filtrate. The third disadvantage is the dependence of the efficiency of the regeneration of the filter surface on the pressure in the filter on the side of the purified liquid, since it determines the reverse current energy of that part of the filtrate that is used to overcome the adhesion forces between dirt and the filter curtain. The operation of a self-cleaning filter at low filtrate pressures is characteristic, for example, of a transport diesel engine with an oil pump driven by this engine. In this case, with a decrease in the crankshaft speed to a minimum value, the oil pressure in the filtrate cavity decreases to 0.10-0.15 MPa. At this pressure, the filtrate’s reverse current energy is insufficient to overcome the indicated adhesion forces.

Известно (RU 2114679 C1, B 01 D 35/12, 1995) также средство очистки фильтрующей поверхности самоочищающегося фильтра для жидкости, содержащее опорный каркас на стороне фильтрата для этой поверхности, сопло постоянного тангенциального подвода всей фильтруемой среды к фильтрующей поверхности, канал концентрата для удаления смытых этим соплом загрязнений, а также грязеотводящий канал с входным отверстием, через которое осуществляется удаление с фильтрующей поверхности более мелких загрязнений обратным током части фильтрата. Фильтр выполнен с возможностью перемещения фильтрующей поверхности относительно сопла тангенциального потока и грязеотводящего канала. Особенностью средства является локализация смываемых тангенциальным потоком загрязнений внутри канала концентрата. Тангенциальный поток, создаваемый этим средством, может также интенсифицировать образование на фильтрующей поверхности газовых и/или парогазовых пузырьков, удаление которых осуществляется через канал концентрата.Also known (RU 2114679 C1, B 01 D 35/12, 1995) is also a means of cleaning the filter surface of a self-cleaning liquid filter, containing a support frame on the side of the filtrate for this surface, a nozzle for the constant tangential supply of the entire filtered medium to the filter surface, a concentrate channel for removal impurities washed away by this nozzle, as well as a dirt-removing channel with an inlet through which smaller impurities are removed from the filter surface by the reverse current of a part of the filtrate. The filter is arranged to move the filter surface relative to the tangential flow nozzle and the dirt channel. A feature of the product is the localization of contaminants washed away by the tangential flow inside the concentrate channel. The tangential flow created by this tool can also intensify the formation of gas and / or vapor-gas bubbles on the filter surface, which are removed through the channel of the concentrate.

Недостаток указанного средства, как и в случае предыдущего аналога, заключается в затратах большого количества энергии на фильтрацию из-за дросселирования всей очищаемой жидкости через сопло тангенциального потока. Второй недостаток состоит в том, что из-за неустранимой негерметичности канала концентрата относительно полости загрязненной жидкости не удается полностью локализовать внутри этого канала смываемые тангенциальным потоком загрязнения, часть которых повторно возвращается на фильтровальную перегородку. Этим снижается эффективность процесса дегазации очищаемой среды и удаления из нее посторонних жидких примесей. Третий недостаток повторяет таковой для предыдущего аналога. Четвертый недостаток заключается в том, что указанный выше каркас используется только для закрепления на нем фильтрующей поверхности. Влияние этого каркаса на гидродинамику обратного тока фильтрата через очищаемый участок фильтрующей поверхности, расположенный против отверстия грязеотводящего канала, сводится к созданию дополнительного сопротивления обратному току фильтрата и ухудшению промывки фильтрующей поверхности. В то же время имеется возможность превращения этого “минуса” в “плюс” путем позитивного использования указанного недостатка.The disadvantage of this tool, as in the case of the previous analogue, is the cost of a large amount of energy for filtration due to the throttling of the entire liquid being cleaned through the tangential flow nozzle. The second drawback is that because of the irreparable leakage of the concentrate channel relative to the cavity of the contaminated liquid, it is not possible to completely localize the contaminants washed away by the tangential flow inside this channel, some of which are returned to the filter baffle. This reduces the efficiency of the process of degassing the medium being cleaned and removing foreign liquid impurities from it. The third drawback repeats that for the previous analogue. The fourth disadvantage is that the above frame is used only to fix the filter surface on it. The influence of this framework on the hydrodynamics of the reverse filtrate current through the cleaned area of the filter surface located opposite the opening of the dirt channel is reduced to creating additional resistance to the reverse current of the filtrate and deteriorate the washing of the filter surface. At the same time, there is the possibility of turning this “minus” into a “plus” through the positive use of this drawback.

Согласно ЕР 0164932 B1 (B 01 D 29/38, 1984) известно средство очистки фильтрующей поверхности (прототип) самоочищающегося фильтра для жидкости, содержащее опорный каркас на стороне фильтрата для этой поверхности и, по меньшей мере, один грязеотводящий канал с входным отверстием, расположенным вблизи очищаемого участка фильтровальной перегородки. Фильтр выполнен с возможностью перемещения отверстия канала относительно фильтрующей поверхности и промывки указанного участка обратным током фильтрата.According to EP 0164932 B1 (B 01 D 29/38, 1984), there is known a means of cleaning a filter surface (prototype) of a self-cleaning liquid filter, comprising a support frame on the side of the filtrate for this surface and at least one dirt outlet channel with an inlet located near the cleaned area of the filter wall. The filter is configured to move the channel opening relative to the filter surface and to flush the indicated area with reverse filtrate current.

Особенность этого средства - наличие зазора между краями отверстия канала и очищаемым участком для предотвращения износа фильтрующей шторы. Использование зазора только для этой цели является недостатком указанного средства, поскольку не учитывается возможность образования в зазоре тангенциально ориентированного к промываемому участку потока фильтруемой жидкости. Последний может суммироваться на входе в отверстие грязеотводящего канала с промывным потоком части фильтрата, образуя результирующий поток самоочистки. Вторым недостатком является то, что не используется возможность изменять с помощью опорного каркаса соотношение между указанными составляющими потока самоочистки. Третий недостаток заключается в неиспользовании возможностей по интенсификации массообмена в потоке самоочистки за счет характеристик тангенциального потока в зазоре.A feature of this tool is the presence of a gap between the edges of the channel opening and the area to be cleaned to prevent wear of the filter curtain. The use of a gap only for this purpose is a drawback of this means, since the possibility of formation of a filtered fluid flow tangentially oriented to the washed area in the gap is not taken into account. The latter can be summed up at the inlet to the opening of the dirt channel with the wash flow of part of the filtrate, forming the resulting self-cleaning stream. The second disadvantage is that the ability to change the ratio between the indicated components of the self-cleaning stream with the help of the support frame is not used. The third drawback is the non-use of opportunities for intensifying mass transfer in the self-cleaning stream due to the characteristics of the tangential flow in the gap.

Целью изобретения является обеспечение регенерации фильтрующей поверхности потоком самоочистки, меньшим чем поток фильтруемой жидкости, улучшение деаэрации этой жидкости и десорбции газов и/или посторонних жидких примесей из ее дисперсионной среды.The aim of the invention is to ensure the regeneration of the filter surface by a self-cleaning stream smaller than the stream of the filtered liquid, to improve the deaeration of this liquid and the desorption of gases and / or extraneous liquid impurities from its dispersion medium.

Указанная цель достигается тем, что в известном средстве очистки фильтрующей поверхности самоочищающегося фильтра для дисперсной системы с жидкой дисперсионной средой и, по меньшей мере, твердой дисперсной фазой, содержащем опорный каркас на стороне фильтрата для этой поверхности и, по меньшей мере, один грязеотводящий канал с входным отверстием, расположенным вблизи ее очищаемого участка, причем фильтр выполнен с возможностью перемещения указанного отверстия и фильтрующей поверхности относительно друг друга, согласно изобретению входное отверстие расположено с образованием зазора между очищаемым участком и краями этого отверстия, а опорный каркас выполнен с возможностью обеспечения меньшей средней скорости обратного тока фильтрата по сравнению со средней скоростью тангенциально ориентированного к очищаемому участку потока дисперсной системы в зазоре в сторону входного отверстия.This goal is achieved by the fact that in the known means of cleaning the filter surface of a self-cleaning filter for a dispersed system with a liquid dispersion medium and at least a solid dispersed phase containing a supporting frame on the side of the filtrate for this surface and at least one dirt channel with an inlet located near its cleaned area, and the filter is configured to move the specified holes and filter surface relative to each other, according to the invention one hole is located with the formation of a gap between the cleaned area and the edges of this hole, and the supporting frame is configured to provide a lower average filtrate reverse current velocity compared to the average speed of the dispersed system tangentially oriented towards the cleaned area in the gap towards the inlet opening.

Решение поставленной задачи облегчается, если входное отверстие выполнено в виде щели с длиной вдоль протяженности фильтрующей поверхности, перпендикулярной направлению перемещения отверстия и фильтрующей поверхности относительно друг друга, причем длина щели не меньше, чем указанная протяженность, а боковые стенки щели выполнены с возможностью образования каверн внутри грязеотводящего канала.The solution to this problem is facilitated if the inlet is made in the form of a slit with a length along the length of the filter surface perpendicular to the direction of movement of the hole and the filter surface relative to each other, and the length of the slit is not less than the specified length, and the side walls of the slit are made with the possibility of forming caverns inside dirt channel.

Наилучший результат обеспечивает выполнение фильтрующей поверхности щелевой с длиной фильтрующих щелей, направленной непараллельно длине щели входного отверстия грязеотводящего канала. Примером такого технического решения является поверхность, выполненная в виде проволоки с возможностью ее закрепления на опорном каркасе с ребрами. При этом щель целесообразно выполнять с длиной вдоль протяженности ребер. Подобная конструкция фильтрующей перегородки создает также возможность изменения зазора между краями входного отверстия канала и очищаемым участком фильтрующей поверхности при перемещении этой поверхности и указанного отверстия относительно друг друга.The best result is achieved by making the filtering surface slit with the length of the filtering slots directed parallel to the length of the slit of the inlet of the dirt channel. An example of such a technical solution is a surface made in the form of a wire with the possibility of its fastening on a supporting frame with ribs. In this case, the gap is expediently performed with a length along the length of the ribs. A similar design of the filtering partition also creates the possibility of changing the gap between the edges of the inlet of the channel and the cleaned area of the filtering surface when moving this surface and the specified holes relative to each other.

Отделение таких примесей, как вода или кислоты, облегчается, если фильтрующая поверхность выполнена гидрофобной.The separation of impurities such as water or acids is facilitated if the filter surface is hydrophobic.

Дополнительным сопутствующим эффектом является возможность очистки фильтрующей поверхности при давлении фильтрата, меньшем чем давление в грязеотводящем канале.An additional concomitant effect is the ability to clean the filter surface at a filtrate pressure less than the pressure in the dirt channel.

Изобретение иллюстрируется чертежами. На них изображено следующее.The invention is illustrated by drawings. They depict the following.

На фиг.1 - продольный разрез самоочищающегося фильтра, являющегося примером конструкции, в которой использовано заявляемое средство.Figure 1 is a longitudinal section of a self-cleaning filter, which is an example of a design in which the inventive tool is used.

На фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.Figure 2 is a section along aa in figure 1.

На фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.2.Figure 3 is a section along BB in figure 2.

На фиг.4 - фрагмент I на фиг.2.Figure 4 is a fragment of I in figure 2.

На фиг.5 - зависимость скорости тангенциального потока самоочистки от величины зазора между краями отверстия грязеотводящего канала и очищаемым участком фильтрующей поверхности.Figure 5 - dependence of the speed of the tangential flow of self-cleaning on the size of the gap between the edges of the opening of the dirt channel and the cleaned area of the filter surface.

На фиг.6 - зависимость скорости нормального потока самоочистки от величины зазора между краями отверстия грязеотводящего канала и очищаемым участком фильтрующей поверхности.Figure 6 - dependence of the normal flow rate of self-cleaning on the size of the gap between the edges of the opening of the dirt channel and the cleaned area of the filter surface.

На фиг.7 - упрощенное изображение фрагмента I на фиг.2 для случая, когда давление фильтрата меньше давления в грязеотводящем канале.In Fig.7 is a simplified image of fragment I in Fig.2 for the case when the pressure of the filtrate is less than the pressure in the dirt channel.

На фиг.8 - зависимость скорости тангенциального потока самоочистки от величины зазора между краями отверстия грязеотводящего канала и очищаемым участком фильтрующей поверхности для случая, когда давление фильтрата меньше давления в грязеотводящем канале.On Fig - dependence of the speed of the tangential flow of self-cleaning on the size of the gap between the edges of the opening of the dirt channel and the cleaned area of the filter surface for the case when the pressure of the filtrate is less than the pressure in the dirt channel.

Самоочищающийся фильтр (фиг.1-фиг.3), в котором использовано заявляемое средство, содержит корпус 1, патрубок 2 для подачи дисперсной системы 3 с жидкой дисперсионной средой и, по меньшей мере, твердой дисперсной фазой, патрубок 4 для отвода фильтрата 5, патрубок 6 для отвода смываемых загрязнений, полость 7 дисперсной системы, полость 8 фильтрата. Эти полости разделены цилиндрической фильтрующей поверхностью 9.Self-cleaning filter (figure 1-figure 3), which uses the inventive tool, contains a housing 1, a pipe 2 for supplying a disperse system 3 with a liquid dispersion medium and at least a solid dispersed phase, a pipe 4 for draining the filtrate 5, pipe 6 for removal of washable contaminants, cavity 7 of the dispersed system, cavity 8 of the filtrate. These cavities are separated by a cylindrical filter surface 9.

Средство очистки фильтрующей поверхности 9 содержит опорный для этой поверхности каркас 10 со стороны полости 8 фильтрата, неподвижно прикрепленный к корпусу 11 гидропривода 12, и грязеотводящий канал 13, который сообщен с патрубком 6. В данном случае таких каналов два, поскольку самоочищающийся фильтр имеет два параллельно работающих фильтроэлемента с фильтрующими поверхностями 9. Канал 13 выполнен с входным отверстием 14 (фиг.4), расположенным вблизи очищаемого участка 15 фильтрующей поверхности 9 с зазором ″а″ между очищаемым участком 15 и краями 16 отверстия 14. Очищаемый участок 15 представлен той частью фильтрующей поверхности 9, которая расположена против отверстия 14 канала 13. Указанный зазор ″а″ может быть как переменным по периметру отверстия 14, так и постоянным (в случае эквидистантного расположения отверстия 14 относительно очищаемого участка 15). Наличие зазора ″а″ обусловлено необходимостью исключить быстрый износ поверхности 9 при ее перемещении относительно отверстия 14.The filter surface cleaning agent 9 comprises a frame 10 supporting the surface from the side of the filtrate cavity 8, fixedly attached to the housing 11 of the hydraulic actuator 12, and a dirt channel 13, which is in communication with the pipe 6. In this case, there are two such channels, since the self-cleaning filter has two in parallel working filter element with filter surfaces 9. The channel 13 is made with an inlet 14 (figure 4) located near the cleaned area 15 of the filter surface 9 with a gap ″ a ″ between the cleaned area 15 and the edge mi 16 of the hole 14. The cleaned area 15 is represented by that part of the filtering surface 9, which is opposite the hole 14 of the channel 13. The specified gap ″ a ″ can be either variable along the perimeter of the hole 14, or constant (in the case of an equidistant arrangement of the hole 14 relative to the cleaned area fifteen). The presence of a gap ″ a ″ due to the need to exclude rapid wear of the surface 9 when it moves relative to the hole 14.

Фильтр выполнен с возможностью перемещения фильтрующей поверхности 9 относительно отверстия 14 с помощью гидропривода 12, вал которого 17 неподвижно закреплен в корпусе 1, а корпус 11 жестко связан с каркасом 10. Питание гидропривода осуществляется фильтратом через отверстия 18 в корпусе 11. Выход фильтрата из гидропривода 12 осуществляется по каналу 19, выполненному внутри вала 17.The filter is made with the possibility of moving the filter surface 9 relative to the hole 14 using a hydraulic actuator 12, the shaft of which 17 is fixedly mounted in the housing 1, and the housing 11 is rigidly connected to the frame 10. The hydraulic actuator is fed by the filtrate through the holes 18 in the housing 11. The filtrate exits from the hydraulic actuator 12 carried out on the channel 19, made inside the shaft 17.

Промывка очищаемого участка 15 фильтрующей поверхности 9 осуществляется обратным током 20 фильтрата через грязеотводящий канал 13 (назовем этот поток нормальным потоком самоочистки, поскольку он направлен к очищаемому участку 15 по нормали, то есть перпендикулярно) и тангенциально ориентированным в зазоре “а” к очищаемому участку 15 потоком 21 (назовем этот поток тангенциальным потоком самоочистки, то есть потоком, направленным по касательной к указанному участку в зоне зазора “a”).The cleaning of the cleaned area 15 of the filter surface 9 is carried out by the reverse current 20 of the filtrate through the dirt channel 13 (we will call this stream a normal self-cleaning stream, since it is directed normal to the cleaned area 15, that is, perpendicularly) and tangentially oriented in the gap “a” to the cleaned area 15 stream 21 (we will call this stream the self-cleaning tangential stream, that is, the stream directed tangentially to the indicated section in the clearance zone “a”).

Средство очистки фильтрующей поверхности работает следующим образом.Means for cleaning the filter surface works as follows.

Фильтруемая дисперсная система 3 поступает в полость 7 самоочищающегося фильтра с давлением p₁. Затем она проходит через фильтрующую поверхность 9 и образует фильтрат 5 с давлением р₂, который через канал 22 в крышке 23 каркаса 10 поступает к патрубку 4 отвода фильтрата. Некоторая часть 20 фильтрата отводится в канал 13, смывая загрязнения на участке 15, которые были задержаны поверхностью 9 со стороны полости 7. Эти загрязнения выводятся потоком самоочистки 24 из фильтра на их утилизацию по грязеотводящему каналу 13 под давлением p₃. Между указанными тремя давлениями выполняется соотношение:p₁>р₂>р₃.Filtered disperse system 3 enters the cavity 7 of a self-cleaning filter with a pressure p ₁ . Then it passes through the filter surface 9 and forms a filtrate 5 with a pressure p ₂ , which, through the channel 22 in the cover 23 of the frame 10, enters the pipe 4 of the filtrate outlet. Some part 20 of the filtrate is discharged into the channel 13, washing away the impurities in the area 15, which were detained by the surface 9 from the side of the cavity 7. These impurities are discharged by the self-cleaning stream 24 from the filter for their disposal through the dirt-removing channel 13 under pressure p ₃ . Between these three pressures, the relation holds: p ₁ > p ₂ > p ₃ .

Поток самоочистки 24 складывается из двух потоков: нормального потока самоочистки 20 и тангенциального 21. Поскольку: (p₁-р₃)>(р₂>р₃), выгоднее увеличивать тангенциальный поток за счет уменьшения нормального потока, чтобы интенсифицировать регенерацию фильтрующей поверхности. Требуемое доминирование тангенциального потока самоочистки обеспечивается выполнением опорного каркаса 10 с продольными ребрами 25, имеющими, например, поперечное сечение в виде треугольника с основанием 26 на стороне фильтрата 8. Такая форма ребер придает опорному каркасу гидравлическое сопротивление при обратном токе фильтрата, большее чем при движении дисперсионной среды в противоположном направлении, то есть в сторону фильтрата (Девнин С.И. Аэрогидромеханика плохообтекаемых конструкций: Справочник. - Л.: Судостроение, 1983, с.79-83). В результате каркас, не влияя на гидравлическое сопротивление фильтра в режиме фильтрации, создает определенное загромождение проходного сечения для обратного тока фильтрата.The self-cleaning stream 24 consists of two streams: the normal self-cleaning stream 20 and the tangential 21. Since: (p ₁ -p ₃ )> (p ₂ > p ₃ ), it is more profitable to increase the tangential flow by reducing the normal flow in order to intensify the regeneration of the filter surface. The required dominance of the tangential flow of self-cleaning is provided by the implementation of the support frame 10 with longitudinal ribs 25 having, for example, a cross-section in the form of a triangle with a base 26 on the side of the filtrate 8. This shape of the ribs gives the support frame a hydraulic resistance with a reverse filtrate current greater than when the dispersion moves environment in the opposite direction, that is, in the direction of the filtrate (Devnin S.I. Aerohydromechanics of poorly streamlined structures: Reference. - L .: Sudostroenie, 1983, p. 79-83). As a result, the frame, without affecting the hydraulic resistance of the filter in the filtration mode, creates a certain clutter of the passage section for the reverse filtrate current.

Для силового воздействия на загрязнения при промывке участка 15 значение имеют скорости обоих составляющих суммарного потока самоочистки 24, которые в зависимости от величины зазора “а” показаны на фигурах 5 и 6. Как следует из этих графиков, средняя скорость тангенциального потока 21 значительно превышает таковую для нормального потока 20 и находится в области значений, рекомендуемых при промывке гидросистем от загрязнений (Белянин П.Н., Данилов В.М. Промышленная чистота машин. - М.: Машиностроение, 1992, - 224 с.).For the force effect on pollution during washing of section 15, the speeds of both components of the total self-cleaning stream 24 are of importance, which, depending on the size of the gap “a”, are shown in Figures 5 and 6. As follows from these graphs, the average velocity of tangential flow 21 significantly exceeds that for normal flow 20 and is in the range of values recommended when flushing hydraulic systems from pollution (Belyanin PN, Danilov VM Industrial cleanliness of machines. - M .: Mashinostroenie, 1992, - 224 p.).

В целях ускорения самоочистки фильтрующей поверхности входное отверстие 14 грязеотводящего канала 13 целесообразно выполнять в виде щели 27 (фиг.3) с длиной вдоль и не меньше той протяженности этой поверхности, которая перпендикулярна направлению перемещения щели и фильтрующей среды. Применительно к конструкции самоочищающегося фильтра согласно фигурам 1-3 это соответствует исполнению начального участка грязеотводящего канала в виде щелевого сопла 28 (фиг.1) со стенками 29 и 30 (фиг.4), сокращающего время "опроса" всей фильтрующей поверхности 9 за один ее проход указанной щелью.In order to accelerate the self-cleaning of the filtering surface, the inlet 14 of the dirt channel 13 is expediently made in the form of a slit 27 (Fig. 3) with a length along and not less than the extent of this surface that is perpendicular to the direction of movement of the slit and filter medium. With regard to the design of the self-cleaning filter according to figures 1-3, this corresponds to the execution of the initial section of the dirt channel in the form of a slotted nozzle 28 (figure 1) with walls 29 and 30 (figure 4), which reduces the time of "interrogation" of the entire filter surface 9 in one passage specified gap.

Указанное на фиг.4 исполнение стенок 29 и 30 обеспечивает их плохую обтекаемость тангенциальным потоком 21. В результате в зоне входного участка грязеотводящего канала 13 в области отрыва потока от внутренних поверхностей этих стенок образуются каверны 31 и 32, имеющие протяженность вдоль всей щели 27. Через поверхность раздела фаз внутрь каверн происходит десорбция растворенных в дисперсионной среде примесей. Концентрация растворенного газа пропорциональна давлению в жидкости. Поскольку на фазовых поверхностях кавитационных зон 31 и 32 со стороны жидкости давление меньше, чем в ядре потока 21 при внезапном расширении последнего, то образуется локальная разность концентраций растворенного газа. Это вызывает конвективный массообмен между дисперсионной средой и внутренней поверхностью каверн. Десорбция газов и/или выделение паров посторонних жидких примесей внутрь кавитационной зоны постепенно увеличивает размеры области отрыва потока 21. Газовая и/или парогазовая среда по мере ее накопления в каверне частично сносится потоком 24 в канал 13 в виде дополнительных пузырьков, увеличивающих в потоке 13 количество дисперсной газовой и/или парогазовой фазы.The design of the walls 29 and 30 indicated in FIG. 4 ensures their poor flow around the tangential flow 21. As a result, in the region of the input section of the dirt channel 13 in the region of separation of the flow from the inner surfaces of these walls, caverns 31 and 32 are formed, having a length along the entire slit 27. Through The interface between the cavities is the desorption of impurities dissolved in the dispersion medium. The concentration of dissolved gas is proportional to the pressure in the liquid. Since the pressure on the phase surfaces of the cavitation zones 31 and 32 is lower than in the core of the stream 21 when the latter expands suddenly, a local difference in the concentrations of the dissolved gas is formed. This causes convective mass transfer between the dispersion medium and the inner surface of the caverns. The desorption of gases and / or the emission of vapors of extraneous liquid impurities inside the cavitation zone gradually increases the size of the separation region of stream 21. The gas and / or gas-vapor medium, as it accumulates in the cavity, is partially carried away by stream 24 into channel 13 in the form of additional bubbles increasing the amount in stream 13 dispersed gas and / or vapor-gas phase.

Дополнительной особенностью средства самоочистки является динамическое воздействие потока 21 в зазоре “а” на те газовые и/или парогазовые пузырьки, которые ранее были задержаны фильтровальной перегородкой 9. Эти пузырьки деформируются и дробятся под воздействием сил, обусловленных ускорением потока 21 при изменении на 90° направления его вектора скорости при входе в канал 13. В зазоре “а” происходит наибольшая трансформация кинетической энергии тангенциального потока 21 в энергию разрушения дисперсных включений - пузырьков на поверхности 9. Дробление этих включений также увеличивает межфазовую поверхность в потоке 24.An additional feature of the self-cleaning tool is the dynamic effect of flow 21 in the gap “a” on those gas and / or gas-vapor bubbles that were previously blocked by the filter baffle 9. These bubbles are deformed and crushed under the influence of forces caused by the acceleration of flow 21 when changing by 90 ° its velocity vector at the entrance to channel 13. In the gap “a”, the kinetic energy of the tangential flow 21 is transformed to the energy of destruction of dispersed inclusions — bubbles on the surface ty 9. Crushing these inclusions also increases the interfacial surface in stream 24.

Обе особенности, присущие средству самоочистки, приводят в итоге к увеличению общей поверхности дисперсной газовой и/или парогазовой фазы в грязеотводящем канале 13. Это дополнительно активизирует десорбцию уже в потоке 24, поскольку скорость десорбции пропорциональна указанной поверхности.Both features inherent in the self-cleaning means ultimately lead to an increase in the total surface of the dispersed gas and / or gas-vapor phase in the dirt channel 13. This further activates desorption already in stream 24, since the desorption rate is proportional to the specified surface.

Способность средства самоочистки формировать внутри канала 13 две постоянно существующие кавитационные зоны большой протяженности (вдоль всей фильтрующей поверхности), а также способность дробить задержанные этой поверхностью пузырьки, качественно отличается от фильтрационного эффекта, на использовании которого основано известное применение согласно патенту RU 2141864 C1 (B 01 D 19/00) устройства в виде центробежного очистителя и самоочищающегося фильтра. Отличие заключается в том, что заявляемое средство самоочистки обеспечивает дегазацию очищаемой среды не только при отсутствии центробежного очистителя, но и при отсутствии фильтрационного эффекта. Последнее имеет место, если фильтрации подвергается жидкость с твердой дисперсной фазой, размеры частиц которой меньше тонкости отсева фильтровальной перегородки 9 в самоочищающемся фильтре. В этом случае дегазация очищаемой среды осуществляется только благодаря “работе” кавитационных зон 31 и 32 внутри грязеотводящего канала 13.The ability of the self-cleaning agent to form inside the channel 13 two permanently existing cavitation zones of great length (along the entire filtering surface), as well as the ability to split the bubbles trapped by this surface, differs qualitatively from the filtration effect, on the basis of which the well-known application according to patent RU 2141864 C1 is based (B 01 D 19/00) devices in the form of a centrifugal cleaner and a self-cleaning filter. The difference lies in the fact that the inventive self-cleaning agent provides degassing of the medium being cleaned, not only in the absence of a centrifugal cleaner, but also in the absence of a filtration effect. The latter takes place if a liquid with a solid dispersed phase is subjected to filtration, the particle size of which is less than the fineness of screening of the filter wall 9 in a self-cleaning filter. In this case, the degassing of the cleaned medium is carried out only due to the "work" of the cavitation zones 31 and 32 inside the dirt channel 13.

Если фильтрующая поверхность 9 выполнена щелевой с длиной щелей, направленной непараллельно (например, перпендикулярно) длине щели 27 входного отверстия 14 грязеотводящего канала 13, то улучшение самоочистки и ускорение массообмена будет происходить за счет более легкого удаления с такой поверхности потоком 21 загрязнений и пузырьков. Еще одним преимуществом подобной поверхности является простота ее изготовления.If the filtering surface 9 is made slotted with a length of slots directed non-parallel (for example, perpendicularly) to the length of the slit 27 of the inlet 14 of the dirt channel 13, then the improvement of self-cleaning and acceleration of mass transfer will occur due to the easier removal of contaminants and bubbles from such a surface by stream 21. Another advantage of such a surface is the simplicity of its manufacture.

Наличие ребер 25 на опорном каркасе 10 превращает фильтрующую поверхность 9 после намотки проволоки в поверхность, периметр поперечного сечения которой выполнен в виде многогранника (не показано). Перемещение фильтрующей шторы в направлении, перпендикулярном щели 27 с длиной, параллельной ребрам каркаса, сопровождается периодическим изменением зазора "а" между стенками 29 и 30 щели и очищаемым участком 15 фильтрующей поверхности 9. Такое изменение зазора обусловлено тем, что края щели перемещаются по описанной вокруг указанного многогранника окружности. Результатом этого является изменение давления р₃ внутри грязеотводящего канала 3, что делает тангенциальный поток самоочистки 21 пульсирующим. Наложение пульсаций скорости потока 21 на ее среднюю стационарную составляющую способствует ускорению самоочистки и массообмена в этом потоке за счет разрушения плотных структур твердой дисперсной фазы и соответственно увеличения поверхности твердых частиц, взаимодействующих с этим потоком.The presence of ribs 25 on the support frame 10 turns the filter surface 9 after winding the wire into a surface whose cross-section perimeter is made in the form of a polyhedron (not shown). The movement of the filter curtain in a direction perpendicular to the slit 27 with a length parallel to the edges of the frame is accompanied by a periodic change in the gap “a” between the walls 29 and 30 of the slit and the cleaned area 15 of the filter surface 9. This change in the gap is due to the fact that the edges of the slit move around described around the specified polyhedron of a circle. The result of this is a change in pressure p ₃ inside the dirt channel 3, which makes the tangential flow of self-cleaning 21 pulsating. The superposition of the pulsations of the flow rate 21 on its average stationary component contributes to the acceleration of self-cleaning and mass transfer in this flow due to the destruction of the dense structures of the solid dispersed phase and, accordingly, the increase in the surface of solid particles interacting with this flow.

Если фильтрующая поверхность выполнена гидрофобной, то относительно малая скорость фильтрации основного потока 3 будет способствовать задержке фильтрующей поверхностью 9 капель воды и/или кислот, а значительно более высокая скорость тангенциального потока самоочистки 21 будет обеспечивать не только быстрый вынос этих капель в канал 13, но и дальнейшую десорбцию в этом канале через их межфазовую поверхность растворенных в масле жидких примесей.If the filtering surface is made hydrophobic, then the relatively low filtration rate of the main stream 3 will contribute to the delay of the filtering surface by 9 drops of water and / or acids, and the significantly higher self-cleaning tangential flow rate 21 will provide not only a quick transfer of these drops to channel 13, but also further desorption in this channel through their interphase surface of liquid impurities dissolved in the oil.

Многочисленными исследованиями установлено, что деаэрация масла и десорбция из него газов и/или посторонних жидких примесей улучшает эксплуатационные свойства масла и снижает износ деталей ДВС (см., например, Дуркин В.А. и Данилова Е.В. Браковочные параметры работавших масел в дизелях типа Ч и ЧН15/18. - Двигатели внутреннего сгорания. - М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1979, № 18, стр. 12-15; Дьяков Р.А. и др. "Совершенствование систем очистки воздуха, масла и топлива в дизелях." - Двигатели внутреннего сгорания. - М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1982, № 32, стр. 13-21; Григорьев М.А. и Зайчик Л.А. Аэрация масла и способы ее предотвращения. - Автомобильная промышленность, 1996, № 3, с.22-24; G. Richard. The effect of water in lubricating oil on bearing fatugue life. - ASLE TRANS, 1977, 20, № 3, р.244-248; R. Johnnes, M. Manfred. Entwicklung eines Fassenstoessels mit hydraulischem Ventilspielausgleich. - MTZ, 1983, 44, № 7-8. S.293-297; P. Mulins. Purifiner designed to eliminate lube oil changes. - DIESEL PROGRESS, September-October, 1997, p.78-79). Поэтому применение указанного средства самоочистки фильтрующей поверхности самоочищающегося фильтра будет способствовать увеличению ресурса работы масла до замены за счет повышения стойкости масла к окислению и/или замедления срабатывания присадок и способствовать тем самым увеличению эксплуатационного ресурса двигателя за счет улучшения эксплуатационных свойств масла.Numerous studies have established that the deaeration of oil and the desorption of gases and / or extraneous liquid impurities from it improves the performance properties of the oil and reduces the wear of engine parts (see, for example, Durkin V.A. and Danilova E.V. Defective parameters of working oils in diesel engines type Ch and ChN15 / 18. - Internal combustion engines. - M .: TSNIITEityazhmash, 1979, No. 18, p. 12-15; Dyakov R.A. et al. "Improvement of air, oil and fuel purification systems in diesel engines." - Internal Combustion Engines. - M.: TSNIITEItyazhmash, 1982, No. 32, p. 13-21; Grigoriev MA and Zaychi to L.A. Oil aeration and methods of its prevention. - Automotive industry, 1996, No. 3, p.22-24; G. Richard. The effect of water in lubricating oil on bearing fatugue life. - ASLE TRANS, 1977, 20 No. 3, pp. 244-248; R. Johnnes, M. Manfred. Entwicklung eines Fassenstoessels mit hydraulischem Ventilspielausgleich. - MTZ, 1983, 44, No. 7-8. S.293-297; P. Mulins. Purifiner designed to eliminate lube oil changes. - DIESEL PROGRESS, September-October, 1997, p. 78-79). Therefore, the use of the indicated means of self-cleaning the filter surface of a self-cleaning filter will increase the service life of the oil before replacement by increasing the resistance of the oil to oxidation and / or slowing down the operation of additives and thereby contribute to increasing the service life of the engine by improving the operational properties of the oil.

При использовании самоочищающихся фильтров с очисткой фильтрующей поверхности обратным током фильтрата проблему создает случай, когда давление фильтрата р₂ слишком мало (менее 0,2 МПа), чтобы получить скорость обратного тока, достаточную для смывания загрязнений. Регенерация этой поверхности полностью прекращается, если давление очищенной жидкости р₂ становится меньше давления р₃ на входе в грязеотводящий канал. Такие режимы характерны для питания фильтратом потребителя с малым гидравлическим сопротивлением. Примером является использование самоочищающегося фильтра при заправке емкостей для хранения горючесмазочных материалов или при подаче масла в системе смазки ДВС, имеющего увеличенные в результате износа зазоры в парах трения.When using self-cleaning filters with cleaning the filter surface with reverse filtrate current, a problem arises when the filtrate pressure p _{2 is} too low (less than 0.2 MPa) in order to obtain a reverse current velocity sufficient to wash away contaminants. The regeneration of this surface is completely stopped if the pressure of the purified liquid p ₂ becomes less than the pressure p ₃ at the inlet to the dirt channel. Such modes are typical for feeding the consumer filtrate with low hydraulic resistance. An example is the use of a self-cleaning filter when refueling containers for storing fuels and lubricants or when supplying oil in the internal combustion engine lubrication system, which has increased gaps in the friction pairs as a result of wear.

Для возможности промывки фильтрующей поверхности обратным током фильтрата в таких случаях иногда повышают давление последнего специальным подпорным клапаном, устанавливаемым на выходе самоочищающегося фильтра (DE 3431396 С2, B 01 D 35/22), что нельзя признать энергетически выгодным. Другой подход связан с ликвидацией зазора “а” с помощью уплотнения между краями 16 входного отверстия 14 грязеотводящего канала 13 и промываемым участком 15 фильтрующей поверхности 9, например, согласно SU 1831794 A3 (B 01 D 29/66) или DE 4031627 A1 (B 01 D 29/68). Недостаток этого решения очевиден: увеличиваются затраты энергии на перемещение грязеотводящего канала 13, быстро изнашивается фильтрующая поверхность 9 в процессе эксплуатации, возможно ее повреждение.In order to be able to flush the filter surface with reverse filtrate current, in such cases the pressure of the latter is sometimes increased by a special check valve installed at the outlet of the self-cleaning filter (DE 3431396 C2, B 01 D 35/22), which cannot be considered energetically beneficial. Another approach is to eliminate the gap “a” by sealing between the edges 16 of the inlet 14 of the dirt channel 13 and the washable portion 15 of the filter surface 9, for example according to SU 1831794 A3 (B 01 D 29/66) or DE 4031627 A1 (B 01 D 29/68). The disadvantage of this solution is obvious: the energy costs for moving the dirt channel 13 increase, the filter surface 9 wears out quickly during operation, its damage is possible.

Более эффективным является использование принципа тангенциальной фильтрации, когда весь поток очищаемой дисперсной системы дросселируется через отдельное щелевое сопло, направляющее вектор скорости жидкости вдоль фильтрующей поверхности. Описание подобного средства самоочистки содержится в SU 1813504 A1 (B 01 D 35/02), SU 1829949 A3 (B 01 D 29/90), SU 1813008 A3 (B 01 D 29/62), RU 2114679 C1 (B 01 D 35/12). Однако практическая реализация такого подхода требует значительных затрат энергии на дросселирование всей фильтруемой жидкости, особенно при больших расходах очищаемой среды.More effective is the use of the principle of tangential filtration, when the entire flow of the dispersed system being cleaned is throttled through a separate slotted nozzle that directs the fluid velocity vector along the filter surface. A description of such a self-cleaning agent is contained in SU 1813504 A1 (B 01 D 35/02), SU 1829949 A3 (B 01 D 29/90), SU 1813008 A3 (B 01 D 29/62), RU 2114679 C1 (B 01 D 35 /12). However, the practical implementation of this approach requires a significant expenditure of energy on the throttling of the entire filtered fluid, especially at high flow rates of the cleaned medium.

Интерес представляет использование того же принципа тангенциальной фильтрации с помощью заявляемого средства, обеспечивающего доминирующий по энергии тангенциальный поток самоочистки 21 лишь в локальной зоне фильтрующей поверхности, определяемой положением входного отверстия 14 грязеотводящего канала 13. При этом регенерация фильтровальной перегородки осуществляется последовательно отдельными участками не всем фильтруемым потоком дисперсной системы, а только ее относительно малой частью.Of interest is the use of the same principle of tangential filtration using the inventive tool, which provides energy-dominant tangential flow of self-cleaning 21 only in the local area of the filter surface, determined by the position of the inlet 14 of the dirt channel 13. In this case, the filter partition is regenerated sequentially in separate sections by not all of the filtered stream dispersed system, but only its relatively small part.

На фиг.7 показано упрощенное изображение грязеотводящего канала 13 с фильтрующей поверхностью 9, поясняющее работу средства самоочистки при малых давлениях фильтрата. Фильтруемая дисперсная система 3 поступает в полость 7 самоочищающегося фильтра с давлением p₁. Затем она проходит через фильтрующую поверхность 9 и образует в полости 8 фильтрат 5 с давлением р₂, поступающий к потребителю этого фильтрата.7 shows a simplified image of the dirt channel 13 with a filter surface 9, explaining the operation of the self-cleaning means at low filtrate pressures. Filtered disperse system 3 enters the cavity 7 of a self-cleaning filter with a pressure p ₁ . Then it passes through the filtering surface 9 and forms a filtrate 5 with a pressure p ₂ in the cavity 8, which flows to the consumer of this filtrate.

Часть дисперсной системы 3 в виде тангенциально направленного к очищаемому участку 15 потока 21 проходит через зазор "а" в пространство, расположенное между входным отверстием 14 и очищаемым участком 15 поверхности 9. Между указанными давлениями выполняется соотношение: p₁>р₃>р₂. Поскольку давление фильтрата р₂ меньше давления р₃, поток самоочистки 21 разделяется на поток 33, поступающий в полость фильтрата через участок 15 и увеличивающий общее количество профильтрованной жидкости, и поток 24, поступающий внутрь грязеотводящего канала 13. Часть загрязнений, смытых потоком 21, выводится потоком 24 под давлением р₃ на их утилизацию, а другая часть вновь задерживается участком 15 при фильтрации этим участком потока 33. При относительном перемещении грязеотводящего канала 13 и фильтрующей поверхности 9 в направлении по стрелке "X" загрязнения, бывшие до этого на участке 15 и вновь поступившие на участок 15 с потоком 33, подвергаются воздействию потока самоочистки 21 и частично удаляются с потоком 24 и т.д. Такое "перекладывание" задержанных загрязнений с частичным их отводом на утилизацию по грязеотводящему каналу обеспечивает очистку фильтрующей поверхности в случае, когда промывка ее обратным током фильтрата невозможна.Part of the disperse system 3 in the form of a flow 21 tangentially directed to the cleaned section 15 passes through the gap “a” into the space located between the inlet 14 and the cleaned section 15 of the surface 9. The relationship between the indicated pressures is: p ₁ > p ₃ > p ₂ . Since the pressure of the filtrate p _{2 is} less than the pressure p ₃ , the self-cleaning stream 21 is divided into a stream 33, which enters the filtrate cavity through section 15 and increases the total amount of filtered liquid, and a stream 24, which enters the dirt channel 13. Some of the contaminants washed away by stream 21 are discharged stream 24 under pressure p ₃ for their disposal, and the other part is again delayed by section 15 when filtering this section of stream 33. With the relative movement of the dirt channel 13 and the filter surface 9 in the direction of the arrows ke "X" contaminations that were previously in section 15 and again arrived at section 15 with stream 33 are exposed to the self-cleaning stream 21 and partially removed with stream 24, etc. Such a “shifting” of the delayed contaminants with their partial removal for disposal through the dirt-removing channel ensures cleaning of the filtering surface in the event that washing it with reverse current of the filtrate is impossible.

Для рассматриваемого случая на фиг.8 показаны значения средней скорости тангенциального потока 21 в зазоре "а" в зависимости от величины этого зазора. Как следует из этого чертежа, скорость динамического воздействия на загрязнения со стороны потока 21 весьма высока и превышает 4 м/с. Согласно указанной выше работе Белянина П.Н. и Данилова В.М. это значение скорости жидкости является минимальным для удаления загрязнений с поверхности 9 при тангенциальном направлении моющей жидкости.For the case under consideration, Fig. 8 shows the values of the average velocity of the tangential flow 21 in the gap "a" depending on the size of this gap. As follows from this drawing, the speed of the dynamic impact on pollution from the side of the stream 21 is very high and exceeds 4 m / s. According to the above work Belyanina P.N. and Danilova V.M. this value of the fluid velocity is minimal to remove contaminants from the surface 9 in the tangential direction of the washing fluid.

Выбором величины зазора “а” можно осуществлять "настройку" предлагаемого механизма самоочистки путем задания скорости тангенциального потока, необходимой и достаточной как для обеспечения регенерации фильтрующей поверхности, так и для дегазации фильтруемой жидкости за счет десорбции газов в суммарном потоке самоочистки. Сказанное выше относительно механизма десорбции с помощью предлагаемого средства растворенных в дисперсионной среде газов и/или посторонних жидких примесей в данном случае остается справедливым и не требует пояснений.By choosing the gap value “a”, it is possible to “tune” the proposed self-cleaning mechanism by setting the tangential flow velocity necessary and sufficient both to ensure the regeneration of the filter surface and to degass the filtered liquid due to gas desorption in the total self-cleaning stream. The foregoing regarding the desorption mechanism using the proposed means of gases and / or extraneous liquid impurities dissolved in a dispersion medium in this case remains valid and requires no explanation.

Таким образом, концентрация в зазоре "а" высокой энергии тангенциального потока самоочистки, достаточной для удаления загрязнений с фильтрующей поверхности при давлениях фильтрата, меньших чем давление на входе в грязеотводящий канал, а также использование части этого потока для увеличения общего количества фильтрата являются сопутствующим результатом, дополняющим поставленную цель изобретения.Thus, the concentration in the gap “a” of a high energy self-cleaning tangential flow sufficient to remove contaminants from the filter surface at filtrate pressures lower than the pressure at the inlet to the dirt outlet channel, as well as using part of this flow to increase the total amount of filtrate, is a concomitant result, complementary to the object of the invention.

Предлагаемое средство придает способу очистки фильтрующей поверхности с помощью обратного тока фильтрата вспомогательную функцию. Основная роль по регенерации возлагается на тангенциальный поток в зазоре “а”, который локализует все смываемые загрязнения внутри входного отверстия грязеотводящего канала и не требует дополнительных энергозатрат. Эффект, который при этом реализуется, можно было бы условно определить как “эффект пылесоса”. Однако полная аналогия отсутствует, так как заявляемое средство (в отличие от пылесоса) обладает свойством регулятора самоочистки с отрицательной обратной связью: при внезапном увеличении количества загрязнений в фильтруемой жидкости увеличивается перепад давления на фильтрующей поверхности за счет увеличения давления p₁ дисперсной системы, что вызывает увеличение средней скорости тангенциального потока самоочистки. Средство, основанное на промывке фильтрующей поверхности обратным током фильтрата, подобным свойством не обладает.The proposed tool gives the method of cleaning the filter surface using the reverse current of the filtrate an auxiliary function. The main role in regeneration is assigned to the tangential flow in the gap “a”, which localizes all washable contaminants inside the inlet of the dirt channel and does not require additional energy consumption. The effect that is realized in this case could be conditionally defined as the “vacuum cleaner effect”. However, there is no complete analogy, since the claimed tool (unlike a vacuum cleaner) has the property of a self-cleaning regulator with negative feedback: with a sudden increase in the amount of contaminants in the filtered liquid, the pressure drop across the filter surface increases due to an increase in pressure p _{1 of the} dispersed system, which causes an increase the average velocity of the tangential flow of self-cleaning. The tool, based on washing the filter surface with a reverse current of the filtrate, does not have a similar property.

Использование “эффекта пылесоса” в самоочищающихся фильтрах для жидкостей является новым техническим решением, поскольку предлагаемое средство в ходе патентных исследований не было обнаружено.The use of the “vacuum cleaner effect” in self-cleaning filters for liquids is a new technical solution, since the proposed tool was not found during patent research.

Claims

1. Means for cleaning the filter surface of a self-cleaning filter for a dispersed system with a liquid dispersion medium and at least a solid dispersed phase, comprising a support frame on the side of the filtrate for this surface and at least one dirt channel with an inlet located near its cleaned area, , the filter is configured to move the specified hole and the filter surface relative to each other, characterized in that the inlet is located with education m of the gap between the cleaned area and the edges of this hole, and the support frame is configured to provide a lower average filtrate reverse current velocity compared to the average speed of the dispersed system tangentially oriented to the cleaned area in the gap toward the inlet.

2. The tool according to claim 1, in which the inlet is made in the form of a slit with a length along the length of the filter surface perpendicular to the direction of movement of the hole and the filter surface relative to each other, moreover, the length of the slit is not less than the specified length, and the side walls of the slit are made with the possibility of the formation of caverns inside the dirt channel.

3. The tool according to claim 2, in which the filtering surface is made slotted with the length of the filtering slots directed parallel to the length of the slit of the inlet of the dirt channel.

4. The tool according to claim 3, in which the filtering surface is made in the form of a wire with the possibility of its fastening on the supporting frame with ribs, and the slot is made with a length along the length of the ribs.

5. The tool according to claim 4, in which the supporting frame is made with the possibility of changing the gap between the edges of the inlet of the channel and the cleaned area of the filter surface when moving this surface and the specified hole relative to each other.

6. The tool according to any one of the preceding paragraphs, in which the filter surface is made hydrophobic.

7. The tool according to any one of the preceding paragraphs, which is arranged to clean the filter surface at a filtrate pressure less than the pressure in the dirt channel.