RU2626366C1

RU2626366C1 - Head filter

Info

Publication number: RU2626366C1
Application number: RU2016145728A
Authority: RU
Inventors: Юрий Валентинович Данченко; Анатолий Васильевич Сергиенко
Original assignee: Акционерное общество "Новомет-Пермь"
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2017-07-26

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: head filter contains a tubular body divided by a transverse partition into a filter chamber and a discharge chamber with a branch pipe, an external rotation drive and a screw connected thereto that serves as a drive element and passes through both chambers. The filter chamber includes an inlet and outlet brach pipes, a slot filter element, longitudinal guide rods and a cleaning device in contact with the inner surface of the filter element. The chambers are communicated by means of a longitudinal telescopic tube composed of inner, outer and intermediate tubes. The free end of the outer tube is mounted in the partition, and a cleaning device is connected to the free end of the inner tube, coupled with a screw and guide rods adapted to reciprocate at a reversible rotation of the screw.

EFFECT: immediate regeneration of the slot filter element in the head filter and expansion of the functionality of the latter as a whole.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к фильтровальному оборудованию, применяемому для очистки подтоварной или пластовой воды в системе поддержания пластового давления (ППД).The invention relates to filtering equipment used for the purification of produced or produced water in the reservoir pressure maintenance system.

Известен корпусной фильтр, содержащий трубчатый корпус, щелевой фильтроэлемент, патрубки исходной и очищенной воды, регуляторы расхода и датчики давления (патент на ПМ №102529 РФ, B01D 36/00, 2011).Known filter housing containing a tubular housing, a slotted filter element, the nozzle of the source and purified water, flow controllers and pressure sensors (patent for PM No. 102529 of the Russian Federation, B01D 36/00, 2011).

Недостатком корпусного фильтра является низкая эффективность регенерации, которая включает остановку процесса очистки воды и создание противотока очищенной воды одновременно через всю поверхность щелевого фильтроэлемента.The disadvantage of a housing filter is the low efficiency of regeneration, which includes stopping the water purification process and creating a countercurrent of purified water simultaneously through the entire surface of the slotted filter element.

Известен корпусной фильтр, состоящий из трубчатого корпуса, на крышке которого установлен наружный привод вращения, приводного элемента с насаженным на него щелевым фильтроэлементом, реечной щетки, закрепленной на трубчатом корпусе, патрубков исходной и очищенной воды, регуляторов расхода и давления (Патент на ПМ №107067 РФ, B01D 29/44, 2011).Known filter housing, consisting of a tubular housing, on the cover of which an external rotation drive is mounted, a drive element with a slit filter element mounted on it, a rack brush mounted on the tubular housing, nozzles of the source and purified water, flow and pressure regulators (Patent for PM No. 107067 RF, B01D 29/44, 2011).

Недостатком корпусного фильтра является то, что при его регенерации необходимо не только прервать процесс очистки воды для включения противотока, но и приложить значительный крутящий момент для вращения массивного щелевого фильтроэлемента, трущегося о неподвижную реечную щетку.The disadvantage of a housing filter is that when it is regenerated, it is necessary not only to interrupt the water purification process to turn on the counterflow, but also apply significant torque to rotate a massive slotted filter element, rubbing against a fixed rack brush.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому и принятым за прототип является корпусной фильтр, состоящий из трубчатого корпуса, коаксиального щелевого фильтроэлемента с обращенной внутрь фильтрующей поверхностью, наружного привода вращения, приводного вала, охваченного по длине спиралеобразной щеткой, входного и выходного патрубков (Патент на ПМ №134437 РФ, B01D 29/60, 2013).The closest in technical essence to the claimed and adopted for the prototype is a housing filter, consisting of a tubular housing, a coaxial slotted filter element with an inwardly facing filter surface, an external rotation drive, a drive shaft covered along the length of a spiral brush, inlet and outlet nozzles (Patent for PM No. 134437 of the Russian Federation, B01D 29/60, 2013).

Применение в корпусном фильтре вращающейся спиралеобразной щетки улучшает регенерационную способность щелевого фильтроэлемента, однако удаление задержанных частиц противотоком происходит, как и в рассмотренных выше случаях, одновременно со всей поверхности фильтроэлемента, что требует прерывания основного процесса очистки воды на период регенерации для снижения ее потерь. Устранение указанного недостатка особенно важно для корпусного фильтра, через который циркулирует вода под высоким давлением, содержащая к тому же механические частицы различной дисперсности, растворенные соли и нефть, в совокупности образующие крепкие конгломераты.The use of a rotating spiral brush in the filter housing improves the regenerative ability of the slotted filter element, however, the removal of trapped particles in countercurrent occurs, as in the cases considered above, simultaneously from the entire surface of the filter element, which requires interruption of the main water treatment process for the regeneration period to reduce its losses. The elimination of this drawback is especially important for a housing filter through which water under high pressure circulates, which also contains mechanical particles of different dispersion, dissolved salts and oil, which together form strong conglomerates.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение оперативной регенерации щелевого фильтроэлемента в корпусном фильтре и расширение функциональных возможностей последнего в целом.The objective of the present invention is the provision of operational regeneration of the slotted filter element in the housing filter and the expansion of the functionality of the latter as a whole.

Указанный технический результат достигается тем, что в корпусном фильтре, состоящем из трубчатого корпуса, щелевого фильтроэлемента, контактирующего с его внутренней поверхностью устройства очистки, приводного элемента, наружного привода вращения, входного и выходного патрубков, согласно изобретению приводным элементом служит винт, трубчатый корпус разделен поперечной перегородкой на фильтровальную камеру, содержащую входной и выходной патрубки, щелевой фильтроэлемент, продольные направляющие стержни и устройство очистки, и камеру сброса с перфорированным стаканом и патрубком сброса, камеры сообщены посредством продольной телескопической трубки, составленной из внутренней, наружной и промежуточных трубок, свободный конец наружной трубки вмонтирован в перегородку, а к свободному концу внутренней трубки присоединено устройство очистки, сопряженное с винтом и направляющими стержнями с возможностью возвратно-поступательного движения при реверсивном вращении винта.The specified technical result is achieved in that in a housing filter consisting of a tubular housing, a slotted filter element in contact with its inner surface of the cleaning device, a drive element, an external rotation drive, input and output nozzles, according to the invention, a screw serves as a drive element, the tubular housing is divided by a transverse a partition to the filter chamber containing the inlet and outlet nozzles, a slotted filter element, longitudinal guide rods and a cleaning device, and a chamber a vent with a perforated cup and a discharge nozzle, the chambers are communicated by means of a longitudinal telescopic tube composed of inner, outer and intermediate tubes, the free end of the outer tube is mounted in the partition, and a cleaning device connected to the screw and guide rods is attached to the free end of the inner tube reciprocating motion with reverse rotation of the screw.

В корпусном фильтре устройство очистки включает ступицу с внутренней резьбой, навернутую на винт и скрепленную спицами с полым кольцевым диском, между основаниями которого размещены втулки, а к внешней стороне прикреплены дисковые щеткиIn the case filter, the cleaning device includes a hub with a female thread, screwed onto a screw and fastened with knitting needles with a hollow ring disk, between which there are bushes, and disk brushes are attached to the outside

На фиг. 1 схематично изображен корпусной фильтр, продольное сечение; на фиг. 2, 3 - устройство очистки, продольное и поперечное сечения.In FIG. 1 schematically shows a housing filter, a longitudinal section; in FIG. 2, 3 - cleaning device, longitudinal and transverse sections.

Корпусной фильтр содержит трубчатый корпус 1, разделенный поперечной перегородкой 2 на фильтровальную камеру 3 и камеру сброса 4, наружный привод вращения 5 и связанный с ним винт 6, который служит приводным элементом и проходит через обе вышеназванные камеры (фиг. 1). Гладкие концы винта 6 уложены в подшипники 7, установленные в перегородке 2 и крышке трубчатого корпуса 1. В фильтровальной камере 3 установлены входной патрубок 8, выходной патрубок 9, неподвижный щелевой фильтроэлемент 10, устройство очистки 11 и не менее двух продольных направляющих стержней 12. Камера сброса 4 снабжена патрубком сброса 13 и перфорированным стаканом 14, причем перфорации, например, в форме щели выполнены на боковой поверхности стакана.The housing filter includes a tubular housing 1, divided by a transverse partition 2 into a filter chamber 3 and a discharge chamber 4, an external rotation drive 5 and a screw 6 connected thereto, which serves as a drive element and passes through both of the above chambers (Fig. 1). The smooth ends of the screw 6 are laid in bearings 7 installed in the baffle 2 and the cover of the tubular housing 1. Inlet chamber 8 has an inlet pipe 8, an outlet pipe 9, a fixed slotted filter element 10, a cleaning device 11 and at least two longitudinal guide rods 12. Chamber the discharge 4 is equipped with a discharge pipe 13 and a perforated glass 14, and the perforations, for example, in the form of a slit are made on the side surface of the glass.

Камеры 3 и 4 сообщены посредством продольной телескопической трубки 15. Продольная телескопическая трубка 15 составлена из внутренней 16, наружной 17 и промежуточных трубок 18. Свободный конец наружной трубки 17 вмонтирован в перегородку 2 между камерами 3 и 4, а свободный конец внутренней трубки 16 жестко прикреплен к устройству очистки 11.Chambers 3 and 4 are communicated by means of a longitudinal telescopic tube 15. The longitudinal telescopic tube 15 is composed of inner 16, outer 17 and intermediate tubes 18. The free end of the outer tube 17 is mounted in the partition 2 between the chambers 3 and 4, and the free end of the inner tube 16 is rigidly attached to the cleaning device 11.

Устройство очистки 11 содержит ступицу 19 и открытый снаружи полый кольцевой диск 20, которые скреплены радиальными спицами 21 (фиг. 2, 3). В ступице 19 выполнена внутренняя резьба 22, посредством которой устройство очистки 11 навернуто на винт 6. Полый кольцевой диск 20 состоит из двух кольцевых оснований 23, скрепленных втулкой по внутреннему контуру и радиальными ребрами жесткости 24 по периферии. Величина зазора между основаниями 23 не превышает 5…7 мм. Между основаниями 23 установлены втулки 25, сквозь которые проходят продольные направляющие стержни 12. Полость полого кольцевого диска 20 сообщается с внутренней трубкой 16 через отверстие 26, выполненное в основании 23. Снаружи к каждому основанию 23 прикреплена дисковая щетка 27, гибкие ворсинки 28 которой соприкасаются с внутренней поверхностью щелевого фильтроэлемента 10.The cleaning device 11 comprises a hub 19 and a hollow annular disk 20 open on the outside, which are fastened by radial spokes 21 (Fig. 2, 3). An internal thread 22 is made in the hub 19, by means of which the cleaning device 11 is screwed onto the screw 6. The hollow annular disk 20 consists of two annular bases 23 fastened by a sleeve along the inner contour and radial stiffeners 24 around the periphery. The gap between the bases 23 does not exceed 5 ... 7 mm Between the bases 23 there are bushings 25 through which the longitudinal guide rods 12 pass. The cavity of the hollow annular disk 20 communicates with the inner tube 16 through an opening 26 made in the base 23. On the outside, a disk brush 27 is attached to each base 23, the flexible fibers 28 of which are in contact with the inner surface of the slit filter element 10.

Щелевой фильтроэлемент 10 состоит из внутреннего навитого профиля 29 и приваренных к нему снаружи аксиальных профилей 30, при этом щель 31 между витками расширяется изнутри наружу (фиг. 1, 2). Возможно выполнение щелевого фильтроэлемента из внутренних аксиальных профилей, отстоящих друг от друга на ширину щели, и навитого с большим шагом наружного профиля (не показано). В обоих случаях поверхность щелевого фильтроэлемента, с которой соприкасаются дисковые щетки, образована профилем с полированной поверхностью для минимизации потерь на трение.The slotted filter element 10 consists of an internal wound profile 29 and axial profiles 30 welded to it from the outside, while the gap 31 between the turns expands from the inside to the outside (Fig. 1, 2). It is possible to perform a slotted filter element from internal axial profiles spaced apart by a gap width and an outer profile wound with a large pitch (not shown). In both cases, the surface of the slotted filter element with which the disk brushes are in contact is formed by a profile with a polished surface to minimize friction losses.

Корпусной фильтр работает следующим образом.Housing filter operates as follows.

Вода с присутствующими в ней твердыми частицами (черная стрелка) под давлением поступает через входной патрубок 8 в фильтровальную камеру 3, проходит между спицами 21 устройства очистки 11 внутрь щелевого фильтроэлемента 10 и фильтруется наружу через щель 31 (фиг. 1). Содержащиеся в воде твердые частицы размером более ширины щели остаются на внутренней поверхности щелевого фильтроэлемента 10, а очищенная вода (пунктирная стрелка) попадает в кольцевой зазор между ним и корпусом 1 и выводится из фильтровальной камеры 3 через выходной патрубок 9. Увеличение толщины осадка из задержанных твердых частиц над щелью 31 приводит к возрастанию гидравлических потерь в корпусном фильтре. Когда потери напора достигнут предельно допустимой величины, начинается регенерация щелевого фильтроэлемента 10. При этом на патрубке сброса 13 открывается клапан (не показано), сообщенный с атмосферой, и включается наружный привод 5.Water with solid particles present in it (black arrow) under pressure enters through the inlet 8 to the filter chamber 3, passes between the spokes 21 of the cleaning device 11 into the slotted filter element 10 and is filtered out through the slot 31 (Fig. 1). Solid particles larger than the width of the gap contained in the water remain on the inner surface of the slit filter element 10, and the purified water (dashed arrow) enters the annular gap between it and the housing 1 and is discharged from the filter chamber 3 through the outlet pipe 9. An increase in the thickness of the sediment from the retained solid particles above the gap 31 leads to an increase in hydraulic losses in the housing filter. When the pressure loss has reached the maximum permissible value, the regeneration of the slit filter element 10 begins. At the same time, a valve (not shown) connected to the atmosphere opens on the discharge pipe 13 and the external drive 5 is turned on.

За счет высокой разности давлений между фильтровальной камерой 3 и атмосферой скопившиеся над щелью 31 твердые частицы вместе с водой всасываются в зазор между основаниями 23 полого кольцевого диска 20 (фиг. 2). Зазор перекрывает участок щелевого фильтроэлемента с 2…3 витками щели. Оказавшиеся в полости кольцевого диска 20 твердые частицы с водой движутся к отверстию 26, попадают через него в телескопическую трубку 15 (фиг. 3) и перемещаются по ней в перфорированный стакан 14, находящийся в камере сброса 4 (фиг. 1). Через щели в боковой поверхности стакана 14, патрубок сброса 13 и клапан (не показано) твердые частицы (стрелки с закрашенным наконечником) вместе с водой выбрасываются наружу. Благодаря тому, что удаление частиц с поверхности щелевого фильтроэлемента 10 осуществляется через узкий зазор в полом кольцевом диске 20 и далее по телескопической трубке 15 с ограниченным поперечным сечением, объем сбрасываемой вместе с частицами воды оказывается минимальным, что улучшает экологичность процесса очистки воды.Due to the high pressure difference between the filter chamber 3 and the atmosphere, solid particles accumulated above the slit 31 are absorbed together with water into the gap between the bases 23 of the hollow annular disk 20 (Fig. 2). The gap covers the area of the slotted filter element with 2 ... 3 turns of the slit. The solid particles with water that are in the cavity of the annular disk 20 move to the hole 26, pass through it into the telescopic tube 15 (Fig. 3) and move through it into the perforated cup 14 located in the discharge chamber 4 (Fig. 1). Through cracks in the side surface of the glass 14, the discharge pipe 13 and the valve (not shown), solid particles (arrows with a filled tip) are thrown out with the water. Due to the fact that the removal of particles from the surface of the slit filter element 10 is carried out through a narrow gap in the hollow annular disk 20 and then through the telescopic tube 15 with a limited cross section, the volume of water discharged together with the particles is minimal, which improves the environmental friendliness of the water treatment process.

Наружный привод 5 приводит во вращение винт 6, в результате устройство очистки 11, навернутое на винт 6 и насаженное втулками 25 на направляющие стержни 12, совершает поступательное движение, например, слева направо. Движущееся устройство очистки 11 давит на телескопическую трубку 15, опирающуюся в неподвижную перегородку 2, вследствие чего вышеназванная трубка складывается, но течение по ней воды с твердыми частицами не прерывается. При продвижении устройства очистки 11 вдоль щелевого фильтроэлемента 10 гибкие щетинки 28 дисковой щетки 27 разрушают скопления частиц над витками щели 31 непосредственно перед тем, как они окажутся в зоне всасывания напротив зазора между основаниями 23. За счет механического и гидравлического воздействия на скопления частиц повышается эффективность регенерации щелевого фильтроэлемента 10, в том числе обеспечивается возможность разрушения и удаления прочных конгломератов из частиц. По достижению устройством очистки 11 крайнего правого положения наружный привод 5 переключается на обратное вращение и устройство очистки перемещается справа налево, что сопровождается удлинением телескопической трубки 15. Процесс регенерации щелевого фильтроэлемента 10 продолжается до тех пор, пока гидравлическое сопротивление корпусного фильтра не снизится до начального значения. По завершению регенерации щелевого фильтроэлемента 10 клапан в патрубке сброса 13 закрывается и наружный привод 5 отключается.The external drive 5 drives the screw 6, as a result, the cleaning device 11, screwed onto the screw 6 and inserted by the bushes 25 on the guide rods 12, performs a translational movement, for example, from left to right. The moving cleaning device 11 presses on the telescopic tube 15, which is supported by a fixed partition 2, as a result of which the above-mentioned tube is folded, but the flow of water with solid particles through it is not interrupted. When the cleaning device 11 is moved along the slotted filter element 10, the flexible bristles 28 of the disk brush 27 destroy the accumulations of particles above the turns of the slit 31 just before they are in the suction zone opposite the gap between the bases 23. Due to the mechanical and hydraulic effects on the accumulations of particles, the regeneration efficiency is increased slotted filter element 10, including the ability to destroy and remove strong conglomerates from particles. When the cleaning device 11 reaches the extreme right position, the external drive 5 switches to reverse rotation and the cleaning device moves from right to left, which is accompanied by an extension of the telescopic tube 15. The regeneration process of the slotted filter element 10 continues until the hydraulic resistance of the filter housing decreases to the initial value. Upon completion of the regeneration of the slotted filter element 10, the valve in the discharge pipe 13 closes and the external drive 5 is turned off.

В заявляемом корпусном фильтре при регенерации щелевого фильтроэлемента 10 не используется противоток очищенной воды, а также не прекращается процесс очистки воды, что благоприятно влияет на производительность процесса.In the inventive housing filter during the regeneration of the slit filter element 10 does not use a countercurrent of purified water, and the process of water purification does not stop, which favorably affects the performance of the process.

Claims

1. Housing filter, consisting of a tubular housing, a slotted filter element in contact with its inner surface of the cleaning device, a drive element, an external rotation drive, input and output nozzles, characterized in that the drive element is a screw, the tubular housing is divided by a transverse partition into a filter chamber comprising inlet and outlet nozzles, a slotted filter element, longitudinal guide rods and a cleaning device, and a discharge chamber with a discharge nozzle, cameras are communicated by longitudinal telescopic pipe consisting of the inner, outer and intermediate tubes, the free end of the outer tube is mounted in the partition, and the free end of the inner tube cleaning device is attached, combined with the screw and the guide rods with the possibility of reciprocating movement during reverse rotation of the screw.

2. A housing filter according to claim 1, characterized in that the cleaning device includes a hub with an internal thread screwed onto a screw and a hollow annular disk fastened to the hub with spokes between which bases are located and disk brushes are attached to the outside.