RU2254899C1

RU2254899C1 - Filtering cap

Info

Publication number: RU2254899C1
Application number: RU2004103541/15A
Authority: RU
Inventors: Сергей Богатов (LT); Сергей Богатов; В.Н. Иванюк (RU); В.Н. Иванюк; Михаил Кафанов (LT); Михаил Кафанов; Вадим Сафронов (LT); Вадим Сафронов
Original assignee: Иванюк Виктор Николаевич
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2005-06-27
Also published as: UA78070C2

Abstract

FIELD: drainage and distributing units used for filtration; plants for cleaning gases, water and various liquids; power engineering and public services.

SUBSTANCE: proposed filtering cap has body with flat rings secured on it and provided with spacer elements located at angle relative to ring radius; spacer elements are made in form of grooves; flat rings are mounted in such way that grooves of each subsequent ring have opposite direction of angle of deviation from ring radius.

EFFECT: increased service life; improved quality of filtration at high dynamic loads.

3 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям дренажно-распределительных устройств в области фильтрации и может быть использовано в установках очистки газов, воды или других жидкостей в промышленности, энергетике и коммунальном хозяйстве.The invention relates to the design of drainage distribution devices in the field of filtration and can be used in installations for the purification of gases, water or other liquids in industry, energy and utilities.

Работоспособность насыпных фильтров и продолжительность их фильтроциклов во многом определяется качеством отмывки и регенерации фильтрующего слоя, которое, в свою очередь, зависит от равномерности распределения промывной жидкости или регенеранта по сечению фильтра. Равномерность распределения обеспечивается конструкцией внутрикорпусного распределительного устройства (РУ) и дренажно-распределительного устройства (ДРУ). Применяемые на практике конструкции ДРУ можно условно разделить на сетчатые и тонкостенные щелевые.The efficiency of bulk filters and the duration of their filter cycles is largely determined by the quality of washing and regeneration of the filter layer, which, in turn, depends on the uniform distribution of the washing liquid or regenerant over the filter cross section. The uniformity of distribution is ensured by the design of the in-house switchgear (RU) and the drainage-distribution device (DRU). The designs of the differential switchgear used in practice can be conditionally divided into mesh and thin-walled slotted.

Сетчатые конструкции (см., например, а.с. СССР №292349, 1971) подвержены забиванию дренажных отверстий измельчающимися в процессе работы частицами фильтрующего материала, особенно осколками зерен ионообменных смол. Это приводит к росту гидродинамического сопротивления сетчатой перегородки (и ДРУ в целом), что вызывает деформации и нарушение целостности конструкции.Mesh structures (see, for example, USSR AS No. 292349, 1971) are prone to clogging of drainage holes by particles of filter material crushed during operation, especially fragments of grains of ion-exchange resins. This leads to an increase in the hydrodynamic resistance of the mesh partition (and the DRU as a whole), which causes deformation and violation of the structural integrity.

Известен фильтр с дренажным элементом тонкостенного щелевого типа, колпачки которого имеют горизонтальное расположение плоской кольцевой щели (а.с. СССР №1509107, Кл. В 01 D 21/38, 1989). Кольцевая щель должна обеспечивать кольцевой поток (сток с колпачка) и равномерное распределение жидкости по периферии колпачка и по сечению фильтра.A known filter with a drainage element of a thin-walled slotted type, the caps of which have a horizontal arrangement of a flat annular gap (AS USSR No. 1509107, Cl. B 01 D 21/38, 1989). The annular gap should provide an annular flow (drain from the cap) and a uniform distribution of fluid around the periphery of the cap and over the cross section of the filter.

Недостатком такой конструкции является сложность получения кольцевой щели одинаковой ширины, что приводит к протеканию жидкости преимущественно через участки щели с наибольшей шириной. На участках щелей с меньшей шириной образуются застойные зоны, в которых регенерация не происходит.The disadvantage of this design is the difficulty of obtaining an annular gap of equal width, which leads to the flow of liquid mainly through the sections of the gap with the greatest width. In areas of cracks with a smaller width, stagnant zones are formed in which regeneration does not occur.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является щелевой колпачок по патенту России №2058178, Кл. B 01 D 24/38, 1996. Известное устройство содержит корпус с закрепленными на нем плоскими кольцами с дистанционирующими элементами, расположенными под углом к радиусу кольца и определяющими величину зазора между кольцами. Дистанционирующие элементы выполнены в виде кольцевого выступа. На кольцевом выступе под углом к радиусу кольца выполнены канавки, обеспечивающие вращательное движение и равномерное распределение в фильтре выходящего потока.The closest technical solution to the claimed is a slotted cap according to the patent of Russia No. 2058178, Cl. B 01 D 24/38, 1996. The known device comprises a housing with flat rings fixed to it with spacer elements located at an angle to the radius of the ring and determining the amount of clearance between the rings. The distance elements are made in the form of an annular protrusion. Grooves are made on the annular protrusion at an angle to the radius of the ring, providing rotational movement and uniform distribution of the outgoing flow in the filter.

Практика показала, что подобные тонкостенные конструкции не выдерживают перепадов давления в фильтрах свыше 0,2-0,3 МПа. Недостаточная толщина их стенок обусловлена технологиями получения дренажных щелей шириной 0,2-0,4 мм (как правило, листовой штамповкой). В то же время при высоких динамических нагрузках на слой фильтрующего материала, которые возникают в переходных режимах фильтра, вклинившиеся в неглубокие щели частицы легко вымываются и выносятся с фильтратом, тем самым загрязняя его. Кроме того, наблюдается постепенное увеличение ширины щелей вследствие гидроэрозионного износа, что неизбежно приводит к увеличению выноса из фильтра частиц фильтрующего материала. Следует отметить, что площадь поверхности фильтрации по отношению к объему колпачка в известном устройстве не является оптимальной, что приводит к повышению гидродинамического сопротивления и соответственно к сокращению срока службы устройства.Practice has shown that such thin-walled structures do not withstand pressure drops in filters over 0.2-0.3 MPa. The insufficient thickness of their walls is due to the technologies for producing drainage slots with a width of 0.2-0.4 mm (usually by sheet stamping). At the same time, at high dynamic loads on the layer of filter material that arise in the transitional conditions of the filter, the particles wedged into the shallow slots are easily washed out and carried out with the filtrate, thereby polluting it. In addition, there is a gradual increase in the width of the slots due to water erosion wear, which inevitably leads to an increase in the removal of particles of filter material from the filter. It should be noted that the surface area of the filtration in relation to the volume of the cap in the known device is not optimal, which leads to an increase in hydrodynamic resistance and, accordingly, to a reduction in the service life of the device.

Таким образом, недостатком устройства по патенту №2058178 является снижение работоспособности и срока службы при высоких гидродинамических нагрузках.Thus, the disadvantage of the device according to patent No. 2058178 is the reduction in working capacity and service life at high hydrodynamic loads.

Предлагаемое устройство позволяет устранить недостатки известной конструкции и решает задачу увеличения срока службы фильтрующих устройств и повышения качества фильтрации при высоких гидродинамических нагрузках.The proposed device allows to eliminate the disadvantages of the known design and solves the problem of increasing the service life of filtering devices and improving the quality of filtration at high hydrodynamic loads.

Новым по сравнению с ближайшим аналогом является выполнение дистанционирующих элементов на плоских кольцах в виде рифтов и установка плоских колец таким образом, что рифты каждого последующего кольца имеют противоположное направление угла отклонения от радиуса кольца.New in comparison with the closest analogue is the implementation of spacing elements on flat rings in the form of rifts and the installation of flat rings so that the rifts of each subsequent ring have the opposite direction of the angle of deviation from the radius of the ring.

Поставленная задача решается за счет того, что в фильтрующем колпачке, содержащем корпус с закрепленными на нем плоскими кольцами с дистанционирующими элементами, расположенными под углом к радиусу кольца и определяющими величину зазора между кольцами, дистанционирующие элементы выполнены в виде рифтов, а плоские кольца установлены таким образом, что рифты каждого последующего кольца имеют противоположное направление угла отклонения от радиуса кольца.The problem is solved due to the fact that in the filter cap containing the housing with flat rings fixed on it with spacer elements located at an angle to the radius of the ring and determining the size of the gap between the rings, the spacer elements are made in the form of rifts, and flat rings are installed in this way that the rifts of each subsequent ring have the opposite direction of the angle of deviation from the radius of the ring.

Выполнение дренажно-щелевой перегородки в виде плоских пластин с рифтами позволяет получить более высокую механическую прочность по сравнению с прототипом, так как воздействующая на нее в процессе фильтрования сила воспринимается не плоскостью, а торцами пластин, собранных в плотный пакет (что позволяет при необходимости увеличивать общую площадь проходного сечения щелей перегородки путем увеличения габаритов фильтрующего блока без ущерба для его механической прочности). Рифты выполнены в глубине объема колпачка и вся площадь между плоскими кольцами является фильтрующей поверхностью. Расположение плоских колец относительно друг друга выполнено таким образом, что рифты каждого из соседних колец имеют противоположное направление угла отклонения от радиуса кольца, что позволяет выравнивать проходящие потоки за счет их закручивания в противоположные стороны, создавая тем самым одинаковую нагрузку на фильтрующий материал, и за счет этого максимально использовать его ресурс. Специальная форма пластин с рифтами под углом к радиусу и их взаимное расположение позволяют уменьшить высоту участка фильтра, на котором происходит выравнивание поля скоростей.The implementation of the drainage-gap partition in the form of flat plates with rifts allows to obtain higher mechanical strength compared to the prototype, since the force acting on it during the filtering process is not perceived by the plane, but by the ends of the plates assembled in a dense package (which allows to increase the total if necessary the bore hole cross-sectional area by increasing the dimensions of the filter unit without compromising its mechanical strength). Rifts are made deep in the volume of the cap and the entire area between the flat rings is the filtering surface. The arrangement of the flat rings relative to each other is made in such a way that the rifts of each of the adjacent rings have the opposite direction of the angle of deviation from the radius of the ring, which makes it possible to align the passing flows by twisting them in opposite directions, thereby creating the same load on the filter material, and due to to make the most of his resource. The special shape of the plates with rifts at an angle to the radius and their relative position allow to reduce the height of the filter section on which the velocity field is aligned.

Таким образом, предложенная совокупность признаков обеспечивает увеличение срока службы устройства и повышение качества фильтрации при высоких гидродинамических нагрузках.Thus, the proposed combination of features provides an increase in the service life of the device and an increase in the quality of filtration at high hydrodynamic loads.

На фиг.1 представлен фильтрующий колпачок, гдеFigure 1 presents the filter cap, where

1 - корпус,1 - housing

2 - плоские кольца с рифтами,2 - flat rings with rifts,

3 - крышка корпуса,3 - housing cover,

4, 5 - опорные шайбы,4, 5 - supporting washers,

6 - втулка.6 - sleeve.

На фиг.2 и 3 представлены варианты конкретного выполнения плоского кольца с рифтами 7 соответственно с правым и левым отклонением угла расположения рифтов от радиуса кольца.Figure 2 and 3 presents options for a specific implementation of a flat ring with rifts 7, respectively, with a right and left deviation of the angle of the rifts from the radius of the ring.

Фильтрующий колпачок представляет собой корпус 1 с крышкой. На корпусе при помощи опорных шайб 4 и 5 и втулки 6 закреплены плоские кольца 2 с рифтами.The filter cap is a housing 1 with a cover. On the body with the support washers 4 and 5 and the sleeve 6 are fixed flat rings 2 with rifts.

Четные кольца имеют правое отклонение угла рифтов, а нечетные - левое (или наоборот).Even rings have a right deviation in the angle of the rifts, and odd rings have a left (or vice versa).

Устройство работает следующим образом. При фильтрации фильтрующая среда проходит через фильтрующий слой насыпного материала, например ионообменной смолы, далее следует через щели фильтрующего колпачка, огибает рифты, расположенные в глубине объема щели, и через приемное отверстие в корпусе попадает в дренажную систему фильтра, из которой через выходной патрубок фильтра проходит в трубопровод.The device operates as follows. During filtration, the filter medium passes through the filter layer of bulk material, for example, ion-exchange resin, then follows through the slots of the filter cap, it goes around the rifts located in the depth of the slit volume, and through the inlet in the housing it enters the filter drainage system, from which it passes through the filter outlet into the pipeline.

При регенерации и отмывке поток регенерирующего раствора имеет обратный ход, т.е. из выходного патрубка проходит в дренажную систему, затем в корпус колпачка, через приемное отверстие и, разбиваясь на отдельные минипотоки, в щели. Минипотоки огибают рифты, расположенные в глубине щелей, приобретая при этом вращательное движение (в каждой последующей щели вращение разнонаправлено), и через фильтрующий край щелей попадает в объем насыпного фильтрующего материала.During regeneration and washing, the flow of the regenerating solution has a reverse course, i.e. from the outlet pipe passes into the drainage system, then into the cap body, through the inlet opening and, breaking into separate mini-flows, into the slots. Mini flows flow around rifts located in the depths of the slots, acquiring rotational motion (in each subsequent slit the rotation is multidirectional), and through the filtering edge of the slots it enters the bulk of the filtering material.

Наличие разнонаправленного вращательного движения потоков и расположение рифтов в глубине щелей позволяет избежать образования застойных зон и быстро выравнять поле скоростей регенерирующего или отмывающего раствора. Это приводит к наиболее полной и равномерной регенерации и отмывке фильтра, что повышает качество фильтрации в целом.The presence of multidirectional rotational movement of the flows and the location of the rifts in the depths of the slots allows one to avoid the formation of stagnant zones and quickly equalize the velocity field of the regenerating or washing solution. This leads to the most complete and uniform regeneration and washing of the filter, which improves the quality of the filter as a whole.

Claims

A filter cap comprising a housing with flat rings fixed thereon with spacer elements located at an angle to the radius of the ring, characterized in that the spacer elements are in the form of rifts and the flat rings are mounted so that the rifts of each subsequent ring have an opposite direction of the deflection angle from the radius of the ring.