RU2779899C1

RU2779899C1 - Installation for hydrodynamic purification of liquid media from mechanical impurities

Info

Publication number: RU2779899C1
Application number: RU2021133697A
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Зубков; Евгений Николаевич Пирогов; Сергей Анатольевич Галко; Федор Евгеньевич Шарыкин; Виталий Евгеньевич Константинов; Валерий Георгиевич Калашников
Filing date: 2021-11-19
Publication date: 2022-09-14

Abstract

FIELD: waste treatment.

SUBSTANCE: invention relates to equipment for purifying liquids from mechanical impurities and can be used in various areas of the national economy where it is necessary to clean liquids from a large volume of contaminants. The installation includes a cylindrical housing 1, a nozzle 3 for the forced supply of purified liquid medium, a nozzle 11 for draining the purified medium, a hydrodynamic filter element 17 fixed in a horizontal partition 14 with the formation of an annular gap 25. In the horizontal partition 14, angular nozzle heads 16 are installed with the possibility of movement in vertical and horizontal planes. The filter element 17 is made of a polymer material in the form of a cylindrical shell with a sealed upper base 18, fixed to the horizontal partition 14. The lower movable base 19 of the filter element 17 is attached to a hollow cylindrical metal rod 20 with a micrometer thread on its outer surface. The rod 20 is placed with the possibility of moving inside the nozzle 11 for draining the purified medium and is fixed with a nut 22 with a micrometric thread. The filter element 17 is made with threaded slot channels 26 of variable increasing pitch along the length of its longitudinal generatrix and decreasing angle of inclination to the horizontal axis in the direction of the movable base 19. The pressure nozzle of the centrifugal pump 35 is connected by an additional hydraulic line through a tee with a shut-off valve 38 to the nozzle 3 for the forced supply of liquid medium.

EFFECT: simplification of the design with the expansion of technological capabilities while increasing the efficiency of cleaning liquid media due to the possibility of increasing or decreasing the slot channels during tension-compression of the filter element.

1 cl, 1 dwg, 2 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Изобретение относится к оборудованию для очистки жидкостей от механических примесей и может быть использовано в различных областях народного хозяйства, где необходима очистка жидких сред от большого объема загрязняющих частиц. Это особенно актуально в атомной, микробиологической, текстильной, пищевой, химической, нефтяной отраслях промышленности.The invention relates to equipment for cleaning liquids from mechanical impurities and can be used in various areas of the national economy, where it is necessary to clean liquid media from a large amount of contaminants. This is especially true in the nuclear, microbiological, textile, food, chemical, and oil industries.

Уровень техникиState of the art

Ужесточение требований по экологической безопасности при возрастании стоимостных показателей потребляемых ресурсов делают проблему восстановления физико-механических (эксплуатационных) показателей жидких сред с одновременным сгущением отделяемых загрязнителей для последующей утилизации особенно значимой.The tightening of requirements for environmental safety with an increase in the cost indicators of consumed resources makes the problem of restoring the physical and mechanical (operational) indicators of liquid media with simultaneous thickening of separated pollutants for subsequent disposal particularly significant.

Перед авторами стояла задача - разработать установку для очистки жидких сред растительного, минерального и органического происхождения технологически простой в изготовлении и эффективной при продолжительной эксплуатации.The authors were faced with the task of developing an installation for the purification of liquid media of plant, mineral and organic origin, technologically simple to manufacture and effective for long-term operation.

Как показал анализ патентной и научно-технической информации наиболее перспективными средствами разделения по сравнению с другими устройствами являются фильтрационные установки. Однако одним из существенных ограничений для их применения является проблема восстановления их эксплуатационных показателей при функционировании. Такого недостатка, обусловленного необходимостью регламентной (периодической) остановки для регенерации или замены, практически лишены устройства с гидродинамическими фильтрами, где удаление загрязнений с разделительной перегородки постоянно производится при движении очищаемой жидкости параллельно ее продольной образующей или при движении пористой перегородки относительно потока жидкости.As the analysis of patent and scientific and technical information has shown, the most promising means of separation in comparison with other devices are filtration plants. However, one of the significant limitations for their application is the problem of restoring their operational performance during operation. Such a drawback, due to the need for a scheduled (periodic) stop for regeneration or replacement, is practically devoid of devices with hydrodynamic filters, where the removal of contaminants from the separating partition is constantly carried out when the fluid being cleaned moves parallel to its longitudinal generatrix or when the porous partition moves relative to the fluid flow.

Известен гидродинамический фильтр с закруткой потока, содержащий цилиндрический корпус, патрубок тангенциального подвода очищаемой жидкости, патрубки отвода очищаемой жидкости первой и второй ступени, цилиндрический фильтрующий элемент, бункер для осажденных частиц загрязнений, сливное отверстие для удаления загрязнений. При этом закрутка потока обеспечивает создание объемного поля центробежных сил, что исключает возможность контакта с разделительной сеткой фильтра частиц примесей соизмеримых с характерным размером ее ячейки. Основная «тонкость» очистки при этом достигается за счет гидродинамического эффекта, обусловленного тангенциальной составляющей скорости частицы при подходе к сетке фильтра (А.А. Бревнов. Обоснование конструкции гидродинамического неполнопоточного фильтра с закруткой потока. Сборник научных трудов ДонГТУ. - Алчевск, вып.25. - С. 208-218).Known hydrodynamic filter with flow swirling, containing a cylindrical housing, a pipe tangential supply of the liquid being cleaned, pipes for the removal of the liquid being cleaned of the first and second stages, a cylindrical filter element, a hopper for deposited particles of contaminants, a drain hole for removing contaminants. At the same time, the swirling of the flow ensures the creation of a volumetric field of centrifugal forces, which excludes the possibility of contact with the separating mesh of the filter of impurities particles commensurate with the characteristic size of its cell. The main “fineness” of cleaning is achieved due to the hydrodynamic effect due to the tangential component of the particle velocity when approaching the filter grid (A.A. Brevnov. Justification of the design of a hydrodynamic partial-flow filter with swirling flow. Collection of scientific papers of DonSTU. - Alchevsk, issue 25 . - S. 208-218).

Однако организовать эффективную закрутку потока в зазоре 3 мм по всей длине продольной образующей фильтрующий элемента практически невозможно, что существенно сказывается на качестве очистки жидкой среды.However, it is practically impossible to organize an effective swirling of the flow in a gap of 3 mm along the entire length of the longitudinal generatrix of the filter element, which significantly affects the quality of cleaning the liquid medium.

Известно устройство для очистки жидкостей в циркуляционных системах, содержащее цилиндрический корпус с патрубком в днище для сброса части очищаемой жидкости, герметично установленную на корпусе крышку с патрубком подачи очищаемой жидкости, подпружиненный фильтрующий элемент в виде пористой перегородки из гидрофобного материала, выполненный в форме усеченного конуса, размещенного внутри корпуса с образованием кольцевого зазора переменного сечения, и закрепленный нижним концом в патрубке сброса части очищаемой жидкости, верхнее основание которого обращено к патрубку подачи очищаемой жидкости, а с наружной стороны днища корпуса закреплен гравитационный динамический отстойник, размещенный в цилиндрической насадке (Патент RU №2456055).A device for cleaning liquids in circulating systems is known, containing a cylindrical housing with a pipe in the bottom for discharging part of the liquid being cleaned, a cover sealed on the body with a pipe for supplying the liquid to be cleaned, a spring-loaded filter element in the form of a porous partition made of hydrophobic material, made in the form of a truncated cone, placed inside the housing with the formation of an annular gap of variable cross section, and fixed with its lower end in the pipe for discharging a part of the liquid being cleaned, the upper base of which faces the pipe for supplying the liquid being cleaned, and on the outer side of the bottom of the housing, a gravitational dynamic sump is fixed, placed in a cylindrical nozzle (Patent RU No. 2456055).

Однако осуществить достижение постоянной продольной скорости жидкости в указанном устройстве, обеспечивающей самое низкое сопротивление и постоянство тонкости фильтрования по всей длине проницаемой поверхности фильтрующего элемента не представляется возможным, что сказывается на эффективности функционирования устройства.However, it is not possible to achieve a constant longitudinal velocity of the liquid in the specified device, which ensures the lowest resistance and constancy of the fineness of filtration along the entire length of the permeable surface of the filter element, which affects the efficiency of the device.

Наиболее близкой по технической сущности и взятой за прототип является установка для очистки моторных топлив от механических примесей, содержащая цилиндрический корпус, в крышке которого размещен патрубок принудительной подачи очищаемого топлива, связанный циркуляционной гидролинией с патрубком сброса части очищаемого моторного топлива из корпуса, в днище которого выполнены патрубок для удаления загрязнений и патрубок слива очищенного топлива в накопительную емкость, закрепленный в горизонтальной перегородке гидродинамический фильтрующий элемент в виде полого усеченного конуса, размещенного внутри корпуса по центральной его оси с образованием кольцевого зазора переменного сечения между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью фильтрующего элемента, а горизонтальная перегородка, в которой закреплен фильтрующий элемент меньшим глухим основанием, выполнена со сквозными каналами, в которых установлены с возможностью движения в вертикальной и горизонтальной плоскостях угловые сопловые насадки, внутренняя стенка фильтрующего элемента образует цилиндрическую полость, связанную с размещенным в днище корпуса патрубком слива очищенного топлива, а внутренняя поверхность меньшего глухого основания фильтрующего элемента имеет форму двухарочного циклоида вращения, вершина которого совпадает с центральной осью фильтрующего элемента и обращена к большему основанию, в стенке фильтрующего элемента по всей высоте выполнены сквозные наклонные каналы под острым углом к горизонтальной плоскости, установка дополнительно содержит блок ударно-волновой регенерации фильтрующего элемента очищенным моторным топливом из накопительной емкости и размещенную в кольцевом зазоре полую насадку в виде усеченного конуса, выполненную из химически стойкого материала и закрепленную торцом меньшего диаметра в днище корпуса без контакта с фильтрующим элементом, ниже которого в полой насадке по периметру выполнены радиальные отверстия, торец большего диаметра закреплен в стенке корпуса с исключением вертикального перемещения, при этом блок ударно-волновой регенерации фильтрующего элемента очищенным топливом из накопительной емкости выполнен в виде гидравлической линии, в которой установлен насос, всасывающий патрубок которого подключен через соответствующий запорный вентиль к накопительной емкости, а напорный патрубок - к линии слива очищенного топлива в накопительную емкость через дополнительно введенный нормально открытый электромагнитный клапан (Патент RU №2687903).The closest in technical essence and taken as a prototype is an installation for cleaning motor fuels from mechanical impurities, containing a cylindrical body, in the lid of which there is a branch pipe for the forced supply of fuel to be cleaned, connected by a circulation hydraulic line with a branch pipe for discharging a part of the cleaned motor fuel from the body, in the bottom of which a pipe for removing contaminants and a pipe for draining the purified fuel into a storage tank, a hydrodynamic filter element in the form of a hollow truncated cone fixed in a horizontal partition, placed inside the housing along its central axis with the formation of an annular gap of variable cross section between the inner surface of the housing and the outer surface of the filter element, and the horizontal partition, in which the filter element is fixed with a smaller blank base, is made with through channels, in which angular nozzle nozzles, the inner wall of the filter element forms a cylindrical cavity connected with the purified fuel drain pipe located in the bottom of the housing, and the inner surface of the smaller blind base of the filter element has the shape of a double-arched cycloid of rotation, the top of which coincides with the central axis of the filter element and faces the larger base, in the wall of the filter element along the entire height, through inclined channels are made at an acute angle to the horizontal plane, the installation additionally contains a block for shock-wave regeneration of the filter element with purified motor fuel from the storage tank and a hollow nozzle in the form of a truncated cone placed in the annular gap, made of chemically resistant material and fixed with an end face of a smaller diameter in the bottom of the housing without contact with the filter element, below which radial holes are made in the hollow nozzle along the perimeter, the end face of a larger diameter is fixed in the housing wall with an exception at the same time, the block of shock-wave regeneration of the filter element with purified fuel from the storage tank is made in the form of a hydraulic line in which a pump is installed, the suction pipe of which is connected through the corresponding shut-off valve to the storage tank, and the pressure pipe - to the drain line of the purified fuel into the storage tank through an additionally introduced normally open solenoid valve (Patent RU No. 2687903).

Однако технически сложно изготовить установку с гидродинамическим фильтрующим элементом с обеспечением постоянного скоростного напора по всей длине его продольной образующей, в основном, определяющим качество функционирования установки.However, it is technically difficult to manufacture an installation with a hydrodynamic filter element with a constant dynamic pressure along the entire length of its longitudinal generatrix, which mainly determines the quality of the installation.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Технический результат изобретения - упрощение конструкции с расширением технологических возможностей установки и повышении эффективности при очистке жидких сред.The technical result of the invention is the simplification of the design with the expansion of the technological capabilities of the installation and the increase in efficiency in the purification of liquid media.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке для очистки моторных топлив от механических примесей, включающей цилиндрический корпус, в крышке которого размещен патрубок подачи очищаемой среды, связанный циркуляционной гидролинией с патрубком сброса части очищаемой жидкой среды из корпуса, в днище которого выполнены патрубок для удаления загрязнений и патрубок слива очищенной жидкой среды в накопительную емкость, закрепленные в горизонтальной перегородке, выполненной со сквозными каналами, в которых установлены с возможностью движения в вертикальной и горизонтальной плоскостях угловые сопловые насадки, и гидродинамический фильтрующий элемент, размещенный внутри корпуса по центральной оси с образованием кольцевого зазора между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью фильтрующего элемента, установленную в кольцевом зазоре полую насадку в виде усеченного конуса, выполненную из химически стойкого материала и закрепленную торцом меньшего диаметра в днище корпуса без контакта с фильтрующим элементом, ниже которого в полой насадке по периметру выполнены радиальные отверстия, торец большего диаметра полой насадки закреплен в стенке корпуса с исключением вертикального перемещения, блок ударно-волновой регенерации фильтрующего элемента очищенной жидкой средой из накопительной емкости, выполненный в виде гидравлической линии, в которой установлен насос, всасывающий патрубок которого подключен через соответствующий запорный вентиль к накопительной емкости, а напорный патрубок - к линии слива очищенной жидкой среды в накопительную емкость через дополнительно введенный нормально открытый электромагнитный клапан, фильтрующий элемент выполнен из полимерного материала в виде тонкостенной цилиндрической обечайки с герметичным верхним основанием, прикрепленным неподвижно к горизонтальной перегородке по ее оси, а нижним - подвижным основанием к металлическому полому цилиндрическому штоку с микрометрической резьбой по внешней его поверхности, размещенному с возможностью перемещения внутри патрубка для слива очищенной жидкой среды и фиксируемому гайкой с микрометрической резьбой, опирающейся на кольцевой выступ его резьбовой расточки с канавкой под уплотнение, герметичность которой обеспечивается накидной гайкой при затяжке, при этом фильтрующий элемент выполнен с нарезными щелевыми каналами переменного увеличивающегося шага по длине его продольной образующей и уменьшающегося угла наклона к горизонтальной оси в направлении к подвижному основанию, а напорный патрубок насоса блока ударно-волновой регенерации дополнительной гидролинией через запорный вентиль связан с тройником линии подачи очищаемой жидкой среды.The specified technical result is achieved by the fact that in a known installation for cleaning motor fuels from mechanical impurities, including a cylindrical body, in the lid of which there is a pipe for supplying the medium to be cleaned, connected by a circulation hydraulic line with a pipe for discharging a part of the liquid medium to be cleaned from the body, in the bottom of which there is a pipe for removal of contaminants and a branch pipe for draining the purified liquid medium into a storage tank, fixed in a horizontal partition made with through channels, in which angular nozzle nozzles are installed with the possibility of movement in the vertical and horizontal planes, and a hydrodynamic filter element placed inside the housing along the central axis with the formation an annular gap between the inner surface of the housing and the outer surface of the filter element, a hollow nozzle in the form of a truncated cone installed in the annular gap, made of a chemically resistant material and fixed with an end face of a smaller diameter in the bottom of the housing without contact with the filter element, below which radial holes are made in the hollow nozzle around the perimeter, the end face of the larger diameter of the hollow nozzle is fixed in the wall of the housing with the exception of vertical movement, the block for shock-wave regeneration of the filter element with a purified liquid medium from the storage tank, in the form of a hydraulic line, in which a pump is installed, the suction pipe of which is connected through a corresponding shut-off valve to the storage tank, and the pressure pipe - to the drain line of the purified liquid medium into the storage tank through an additionally inserted normally open solenoid valve, the filter element is made of polymer material in the form a thin-walled cylindrical shell with a sealed upper base fixedly attached to a horizontal partition along its axis, and a lower base - a movable base to a metal hollow cylindrical rod with a micrometric thread along its outer surface, placed with the possibility of movement inside the pipe for draining the purified liquid medium and fixed with a nut with a micrometric thread resting on the annular ledge of its threaded bore with a groove for sealing, the tightness of which is ensured by the union nut when tightened, while the filter element is made with threaded slotted channels of variable increasing pitch along the length of its longitudinal generatrix and a decreasing angle of inclination to the horizontal axis in the direction towards the moving base, and the discharge pipe of the pump of the shock-wave regeneration unit is connected by an additional hydraulic line through a shut-off valve to the tee of the liquid medium supply line to be cleaned.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фигуре представлена блок-схема установки для гидродинамической очистки жидких сред от механических примесей.The figure shows a block diagram of an installation for hydrodynamic purification of liquid media from mechanical impurities.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Установка для гидродинамической очистки жидких сред от механических примесей содержит цилиндрический корпус 1, выполненный из металла. В герметичной крышке 2 с помощью резьбового соединения закреплен патрубок 3 принудительной подачи очищаемой жидкой среды. Всасывающий патрубок центробежного насоса 4 через вентиль 5 связан трубопроводом с резервуаром 6 для жидкой среды. Нагнетательный патрубок насоса 4 связан трубопроводом с патрубком 3 принудительной подачи, который с помощью тройника связан с циркуляционной гидролинией 7. Циркуляционная гидролиния 7 с регулирующим вентилем 8 соединена трубопроводом с патрубком 9 слива части очищаемой жидкой среды из корпуса 1. Патрубок 9 герметично сопряжен со стенкой корпуса 1 резьбовым соединением.Installation for hydrodynamic purification of liquid media from mechanical impurities contains a cylindrical body 1 made of metal. In the sealed cover 2, a branch pipe 3 for forced supply of the liquid medium to be cleaned is fixed by means of a threaded connection. The suction pipe of the centrifugal pump 4 through the valve 5 is connected by a pipeline with the reservoir 6 for the liquid medium. The discharge pipe of the pump 4 is connected by a pipeline with a branch pipe 3 of forced supply, which is connected with the circulation hydraulic line 7 by means of a tee. 1 threaded connection.

Днище 10 с канавкой для уплотнительного кольца резьбовым соединением герметично крепится на корпусе 1. По центральной оси днища 10 корпуса 1 установлен патрубок 11 для слива очищенной жидкой среды с резьбой по внутренней поверхности. Патрубок 12 для удаления загрязнений радиально закреплен в днище 10. Патрубки 11 и 12 крепятся резьбовыми соединениями с днищем 10. Резьбовыми гайками 13 крышка 2 и днище 10 зафиксированы в корпусе 1.The bottom 10 with a groove for the sealing ring is threadedly fastened to the body 1. A branch pipe 11 is installed along the central axis of the bottom 10 of the body 1 for draining the purified liquid medium with a thread along the inner surface. The pipe 12 for removing contaminants is radially fixed in the bottom 10. The pipes 11 and 12 are fastened with threaded connections to the bottom 10. The cover 2 and the bottom 10 are fixed in the body 1 with threaded nuts 13.

Горизонтальная перегородка 14 с канавкой для уплотнительного кольца установлена под крышкой 2 на выступе внутренней расточки корпуса 1. Фиксация горизонтальной перегородки 14 достигается затяжкой гайки 13.The horizontal partition 14 with a groove for the sealing ring is installed under the cover 2 on the ledge of the inner bore of the body 1. The fixation of the horizontal partition 14 is achieved by tightening the nut 13.

В сквозных каналах 15 горизонтальной перегородки 14 с помощью резьбовых соединений установлены угловые сопловые насадки 16 подвижные в вертикальной и горизонтальной плоскостях.In the through channels 15 of the horizontal partition 14, with the help of threaded connections, angular nozzle nozzles 16 are installed, which are movable in the vertical and horizontal planes.

В горизонтальной перегородке 14 размещен гидродинамический фильтрующий элемент 17 в виде цилиндрической обечайки из полимерного материала, например, из полипропилена PN 10 (ГОСТ 52134-2003), с герметичным верхним основанием 18, прикрепленным неподвижно к расточке горизонтальной перегородки 14 винтовым соединением по оси. Нижнее подвижное основание 19 резьбовым соединением связано с металлическим полым цилиндрическим штоком 20 с микрометрической резьбой по внешней его поверхности. Внутренняя цилиндрическая полость 21 фильтрующего элемента 17 соединена с цилиндрическим штоком 20, который размещен с возможностью перемещения внутри патрубка 11 для слива очищенной жидкой среды при завинчивании гайки 22 с микрометрической резьбой. При этом гайка 22 опирается на кольцевой выступ 23 резьбовой расточки патрубка 11 с канавкой под уплотнение. Герметичность расточки патрубка 11 обеспечивается накидной гайкой 24 при ее затяжке. Между внутренней поверхностью корпуса 1 и боковой поверхностью фильтрующего элемента 17 образован кольцевой зазор 25.In the horizontal partition 14 there is a hydrodynamic filter element 17 in the form of a cylindrical shell made of a polymeric material, for example, made of polypropylene PN 10 (GOST 52134-2003), with a sealed upper base 18 fixed to the bore of the horizontal partition 14 by a screw connection along the axis. The lower movable base 19 is connected by a threaded connection to a metal hollow cylindrical rod 20 with a micrometric thread along its outer surface. The inner cylindrical cavity 21 of the filter element 17 is connected to a cylindrical rod 20, which is movable inside the nozzle 11 for draining the purified liquid medium when screwing the nut 22 with a micrometric thread. In this case, the nut 22 rests on the annular protrusion 23 of the threaded bore of the pipe 11 with a groove for sealing. The tightness of the bore of the pipe 11 is ensured by the union nut 24 when it is tightened. An annular gap 25 is formed between the inner surface of the housing 1 and the side surface of the filter element 17.

Фильтрующий элемент 17 выполнен со щелевыми каналами 26, которые нарезаются по наружной поверхности цилиндрической обечайки. Для обеспечения оптимальных режимов работы гидродинамического фильтрующего элемента 17 угол наклона и шаг нарезаемых щелевых каналов 26 по длине его образующей может варьироваться.The filter element 17 is made with slotted channels 26, which are cut along the outer surface of the cylindrical shell. To ensure optimal modes of operation of the hydrodynamic filter element 17, the angle of inclination and the pitch of the cut slotted channels 26 along the length of its generatrix may vary.

В кольцевом зазоре 25 размещена полая насадка 27 в виде усеченного конуса. Полая насадка 27 установлена торцом меньшего диаметра в кольцевой канавке днища 10 без контакта с фильтрующим элементом 17. Ниже фильтрующего элемента 17 по периметру в полой насадке 27 выполнены радиальные отверстия 28 (диаметр отверстий 5 мм). Торец большего диаметра полой насадки 27 опирается на уступ 29 в ступенчатой цилиндрической внутренней поверхности корпуса 1 на расстоянии не менее 0,5-0,7 высоты фильтрующего элемента (Н) 17. Полая насадка 27 фиксируется при завинчивании гайки 13 над днищем 10.In the annular gap 25 is placed a hollow nozzle 27 in the form of a truncated cone. The hollow nozzle 27 is installed with the end of a smaller diameter in the annular groove of the bottom 10 without contact with the filter element 17. Below the filter element 17 along the perimeter in the hollow nozzle 27, radial holes 28 are made (hole diameter 5 mm). The end of the larger diameter of the hollow nozzle 27 rests on the ledge 29 in the stepped cylindrical inner surface of the body 1 at a distance of at least 0.5-0.7 of the height of the filter element (H) 17. The hollow nozzle 27 is fixed when the nut 13 is screwed over the bottom 10.

Полый цилиндрический шток 20 подключен трубопроводом через нормально открытый электромагнитный клапан 30 с регулирующим вентилем 31 к накопительной емкости 32. Патрубок 12 для удаления загрязнений соединен трубопроводом с вентилем 33 и баком 34 для сбора загрязнений.The hollow cylindrical rod 20 is connected by a pipeline through a normally open solenoid valve 30 with a control valve 31 to the storage tank 32. The nozzle 12 for removing contaminants is connected by a pipeline to the valve 33 and the tank 34 for collecting contaminants.

Блок ударно-волновой регенерации фильтрующего элемента 17 выполнен в виде гидролинии, которая включает центробежный насос 35 во взрывобезопасном исполнении (давление нагнетания 300 кПа), всасывающий патрубок которого через запорный вентиль 36 подключен трубопроводом к накопительной емкости 32, а напорный патрубок - к нормально открытому электромагнитному клапану 30 через запорный вентиль 37 трубопроводом к накопительной емкости 32. Напорный патрубок центробежного насоса 35 дополнительной гидролинией - трубопроводом «обратной связи» через тройник с запорным вентилем 38 подключен к патрубку 3 принудительной подачи жидкой среды.The block of shock-wave regeneration of the filter element 17 is made in the form of a hydraulic line, which includes an explosion-proof centrifugal pump 35 (discharge pressure 300 kPa), the suction pipe of which is connected by a pipeline to the storage tank 32 through a shut-off valve 36, and the pressure pipe is connected to a normally open electromagnetic valve 30 through a shut-off valve 37 by a pipeline to the storage tank 32. The pressure pipe of the centrifugal pump 35 is connected by an additional hydraulic line - a “feedback” pipeline through a tee with a shut-off valve 38 to the pipe 3 of the forced supply of a liquid medium.

Исполнение фильтрующего элемента 17 путем нарезания щелевых каналов 26 в тонкостенной трубе из полипропилена позволяет технологически просто создать конструкцию разделительной поверхности фильтрующей перегородки, оптимизировав ее форму под изменяющиеся гидродинамические параметры движущейся жидкой среды, обеспечив при этом возможность изменения «рабочей» поверхности (площадей проходных сечений щелевых каналов) при продольном растяжении или сжатии (ввиду эластичности материала полипропиленовой трубы со щелевыми каналами 26) фильтрующего элемента 17. Основанием для определения конструкции фильтрующего элемента 17 служит распределение суммарного вектора скорости потока в кольцевом зазоре 25, которое зависит от соотношения составляющих скорости закрутки и продольной скорости (А.А. Бревнов. Экспериментальное исследование работоспособности гидродинамического неполнопоточного фильтра с закруткой потока. Сборник научных трудов ДонГТУ. - Алчевск, вып. 28, 2009. - С. 294-304). В верхней части кольцевого зазора 23 до 1/3 высоты фильтрующего элемента 17 модуль скорости закрутки потока жидкой среды существенно больше соответствующего модуля ее продольной составляющей, а в оставшейся части кольцевого зазора 25 модуль продольной составляющей уже может превалировать над модулем скорости закрутки. В соответствии с этим, исходя из минимизации времени нахождения механических примесей в поровом пространстве щелевого канала 26 фильтрующего элемента 17, направление нарезаемых щелевых каналов 26 на поверхности полипропиленовой трубы элемента 17 будет меняться от практически параллельного продольной образующей в верхней части кольцевого зазора 25 до перпендикулярного к продольной образующей в нижней части фильтрующего элемента 17, повышение сопротивления фильтрующего элемента 17 обеспечивается увеличением шага между щелевыми каналами 26.The execution of the filter element 17 by cutting slotted channels 26 in a thin-walled pipe made of polypropylene makes it possible to technologically simply create the design of the dividing surface of the filtering partition, optimizing its shape for the changing hydrodynamic parameters of the moving liquid medium, while providing the possibility of changing the "working" surface (the areas of flow sections of the slotted channels ) during longitudinal tension or compression (due to the elasticity of the material of the polypropylene pipe with slotted channels 26) of the filter element 17. The basis for determining the design of the filter element 17 is the distribution of the total flow velocity vector in the annular gap 25, which depends on the ratio of the swirl velocity components and the longitudinal velocity ( Brevnov, AA, Experimental study of the performance of a hydrodynamic part-flow filter with flow swirl, Collection of scientific papers of the Donetsk State Technical University, Alchevsk, issue 28, 2009, pp. 294-304. In the upper part of the annular gap 23 up to 1/3 of the height of the filter element 17, the swirl rate modulus of the liquid medium flow is significantly greater than the corresponding modulus of its longitudinal component, and in the remaining part of the annular gap 25, the modulus of the longitudinal component can already prevail over the swirl rate modulus. In accordance with this, based on minimizing the residence time of mechanical impurities in the pore space of the slotted channel 26 of the filter element 17, the direction of cut slotted channels 26 on the surface of the polypropylene pipe of the element 17 will change from almost parallel to the longitudinal generatrix in the upper part of the annular gap 25 to perpendicular to the longitudinal forming in the lower part of the filter element 17, an increase in the resistance of the filter element 17 is provided by an increase in the pitch between the slotted channels 26.

Винтовое сопряжение полого цилиндрического штока 20 с патрубком 11 для слива очищенной жидкой среды позволяет за счет перемещения гайки 22 с микрометрической резьбой увеличивать (или уменьшать) щелевой канал 26 фильтрующего элемента 17 от 0,041 до 0,111 мм, фиксируя его величину при затяжке накидной гайки 24.The screw connection of the hollow cylindrical rod 20 with the branch pipe 11 for draining the purified liquid medium makes it possible, by moving the nut 22 with a micrometric thread, to increase (or decrease) the slotted channel 26 of the filter element 17 from 0.041 to 0.111 mm, fixing its value when the union nut 24 is tightened.

Дополнительная гидролиния, связывающая выходной патрубок центробежного насоса 35 блока ударно-волновой регенерации трубопроводом обратной связи с патрубком 3 принудительной подачи жидкой среды, обеспечивает кольцевание потока при многоступенчатой очистке жидкой среды.An additional hydraulic line connecting the outlet pipe of the centrifugal pump 35 of the shock-wave regeneration unit by a feedback pipeline with the pipe 3 of the forced supply of liquid medium provides flow ringing during multi-stage purification of the liquid medium.

Установка работает следующим образом. Центробежным насосом 4 при открытом вентиле 5 из резервуара 6 осуществляется подача жидкой среды через угловые сопловые насадки 16 с закруткой в кольцевом зазоре 25. При этом вентили 8, 31 и 33 открыты, а вентили 36, 37 и 38 закрыты. Для более глубокой очистки жидкой среды отключается центробежный насос 4, закрывается вентиль 5 и прекращается подача жидкой среды из резервуара 6. Ослабляют затяжку накидной гайки 24, подкручивают гайку 22 с микрометрической резьбой на цилиндрическом полом штоке 20, уменьшают тем самым размер щелевых каналов 26 фильтрующего элемента 17, фиксируют проходные сечения накидной гайкой 24 при затяжке винтового сопряжения патрубок 11 для слива очищенной среды - цилиндрический полый шток 20, открывают вентиль 36 из накопительной емкости 32 для очищенной среды и 38 на дополнительной гидролинии, закрывают вентиль 37, включают насос 35. Для дальнейшей очистки жидкости последовательно уменьшают размер щелевых каналов 26 при завинчивании гайки 22 с последующим фиксированием и герметизацией объема фильтрующего элемента 17 накидной гайкой 24 и «кольцеванием» потока жидкой среды центробежным насосом 35.The installation works as follows. With the valve 5 open, the centrifugal pump 4 supplies the liquid medium from the tank 6 through the angular nozzle nozzles 16 with a twist in the annular gap 25. In this case, the valves 8, 31 and 33 are open, and the valves 36, 37 and 38 are closed. For a deeper cleaning of the liquid medium, the centrifugal pump 4 is turned off, the valve 5 closes and the supply of the liquid medium from the tank 6 stops. 17, the flow sections are fixed with a union nut 24 when tightening the screw connection, the branch pipe 11 for draining the purified medium is a cylindrical hollow rod 20, valve 36 is opened from the storage tank 32 for the purified medium and 38 on the additional hydraulic line, valve 37 is closed, the pump 35 is turned on. For further for cleaning the liquid, the size of the slotted channels 26 is successively reduced by screwing the nut 22, followed by fixing and sealing the volume of the filter element 17 with a union nut 24 and “ringing” the flow of the liquid medium by a centrifugal pump 35.

При падении производительности установки на 30% от исходной производят регенерацию фильтрующего элемента 17. Для этого насосом 35 подают очищенную жидкую среду из накопительной емкости 32 при открытом запорном вентиле 37. Насос 4 принудительной подачи не работает. Вентили 5, 8, 31 и 38 закрыты, а вентили 32 и 36 открыты. Чистая жидкая среда из емкости 32 насосом 35 подается по гидравлической линии при импульсном срабатывании нормально открытого электромагнитного клапана 30 подается во внутренний объем 25 фильтрующего элемента 17, периодически воздействует на его «рабочую» поверхность и через щелевые каналы 26 смывает накопленные на фильтрующем элементе 17 механические загрязнения в бак для сбора загрязнений 31.When the performance of the installation drops by 30% of the original one, the filter element 17 is regenerated. To do this, the purified liquid medium is supplied from the storage tank 32 by the pump 35 with the shut-off valve 37 open. The forced supply pump 4 does not work. Valves 5, 8, 31 and 38 are closed and valves 32 and 36 are open. The pure liquid medium from the container 32 is supplied by the pump 35 through the hydraulic line when the normally open solenoid valve 30 is pulsed, it is fed into the internal volume 25 of the filter element 17, periodically acts on its “working” surface and through the slot channels 26 washes away the mechanical impurities accumulated on the filter element 17 into the dirt collection tank 31.

Для оценки качества функционирования установки при изменении характерного размера щелевого канала 26 фильтрующего элемента 17 проводилась очистка промышленных стоков объемом 1200 л с исходным содержанием механических примесей 450 мг/л. При этом исходный размер щелевого канала 24 - 0,076 мм изменялся на 0,035 мм, увеличиваясь или уменьшаясь при растяжении - сжатии фильтрующего элемента 17 при перемещении гайки 22 винтового микрометрического сопряжения. Жидкая среда (промышленные стоки) заливались в резервуар 6 и подвергались очистке в гидродинамическом фильтре 17 при постоянном перепаде давления на нем и различных значениях величин щелевого канала 26. Очищенный фильтрат собирался в накопительной емкости 32. При этом оценивались: содержание взвешенных веществ (механических примесей) и производительность. Результаты испытаний представлены в таблице 1To assess the quality of the operation of the installation with a change in the characteristic size of the slotted channel 26 of the filter element 17, industrial wastewater with a volume of 1200 liters with an initial content of mechanical impurities of 450 mg/l was cleaned. In this case, the initial size of the slotted channel 24 - 0.076 mm changed by 0.035 mm, increasing or decreasing with tension - compression of the filter element 17 when moving the nut 22 of the screw micrometer interface. The liquid medium (industrial wastewater) was poured into tank 6 and subjected to cleaning in a hydrodynamic filter 17 at a constant pressure drop across it and different values of the slotted channel 26. The purified filtrate was collected in a storage tank 32. At the same time, the following were estimated: the content of suspended solids (mechanical impurities) and performance. The test results are presented in table 1

Таким образом, наличие регулируемого щелевого канала 26 фильтрующего элемента 17 позволяет отделять механические примеси в широком диапазоне загрязнений и производительностей, а также дает возможность организовать многоступенчатую очистку жидких сред на одной установке.Thus, the presence of an adjustable slotted channel 26 of the filter element 17 makes it possible to separate mechanical impurities in a wide range of contaminants and capacities, and also makes it possible to organize multi-stage purification of liquid media in one installation.

Для оценки эффективности предлагаемой установки проводилась очистка моторного топлива (топлива для реактивных двигателей марки ТС-1), результаты сравнивались с аналогичными, полученными при функционировании прототипа. Для испытаний было выбрано 1200 л топлива, вносились искусственные загрязнения в объеме 0,30 г/л. Причем загрязнения равномерно распределялись в резервуаре 6. Скорости подачи моторного топлива не превышали 5-7 м/с. После очистки в моторное топливо опять вносились загрязнения до первоначальной концентрации в резервуаре 6 и равномерно перемешивались. Результаты сравнительных испытаний представлены в таблице 2.To evaluate the effectiveness of the proposed installation, the purification of motor fuel (jet fuel brand TS-1) was carried out, the results were compared with similar ones obtained during the operation of the prototype. 1200 liters of fuel were selected for testing, artificial pollution was introduced in the amount of 0.30 g/l. Moreover, the pollution was evenly distributed in the tank 6. The speed of supply of motor fuel did not exceed 5-7 m/s. After cleaning, contaminants were again added to the motor fuel to the initial concentration in tank 6 and evenly mixed. The results of comparative tests are presented in table 2.

Очевидно, что почти при одинаковой степени очистки топлива, производительность предлагаемой установки увеличилась практически на 9% по сравнению с прототипом.Obviously, with almost the same degree of fuel purification, the performance of the proposed installation has increased by almost 9% compared to the prototype.

Таким образом, за счет совокупности известных признаков: цилиндрического корпуса, патрубок принудительной подачи очищаемого топлива которого связан циркуляционной гидролинией с патрубком сброса части очищаемой жидкой из корпуса, в днище которого выполнены патрубок для удаления загрязнений и патрубок слива очищенной жидкости, закрепленных в горизонтальной перегородке угловых сопловых насадок и гидродинамического фильтрующего элемента с образованием кольцевого зазора, полую насадку в виде усеченного конуса в кольцевом зазоре, блок ударно-волновой регенерации в виде гидравлической линии, в которой установлен насос, связанный с нормально открытым электромагнитным клапаном и со вновь вносимыми: фильтрующего элемента, выполненного из полимерного материала в виде цилиндрической тонкостенной обечайки с герметичным верхним основанием, прикрепленным неподвижно к горизонтальной перегородке, а нижним - подвижным основанием к металлическому полому цилиндрическому штоку с микрометрической резьбой по внешней его поверхности, размещенному внутри патрубка для слива очищенной жидкости и фиксируемому гайкой с микрометрической резьбой, опирающейся на кольцевой выступ его резьбовой расточки с канавкой под уплотнение, герметичность которой обеспечивается накидной гайкой, фильтрующий элемент выполнен с нарезными щелевыми каналами переменного увеличивающегося шага по длине продольной образующей и уменьшающегося угла наклона к горизонтальной оси в направлении к подвижному основанию, напорный патрубок насоса блока ударно-волновой регенерации дополнительной гидролинией через запорный вентиль связан с тройником линии подачи очищаемой жидкой среды, позволяет повысить эффективность разработанной установки.Thus, due to a combination of known features: a cylindrical body, the branch pipe for the forced supply of fuel to be cleaned is connected by a circulation hydraulic line to the pipe for discharging a part of the liquid being cleaned from the body, in the bottom of which there is a pipe for removing contaminants and a pipe for draining the purified liquid, fixed in the horizontal partition of the angular nozzle nozzles and a hydrodynamic filter element with the formation of an annular gap, a hollow nozzle in the form of a truncated cone in the annular gap, a shock wave regeneration unit in the form of a hydraulic line in which a pump is installed connected to a normally open solenoid valve and with newly introduced: from a polymeric material in the form of a cylindrical thin-walled shell with a sealed upper base fixedly attached to a horizontal partition, and a lower base - a movable base to a metal hollow cylindrical rod with a micrometric thread along its outer surface, located inside the pipe for draining the purified liquid and fixed with a nut with a micrometric thread, based on the annular ledge of its threaded bore with a groove for sealing, the tightness of which is ensured by a union nut, the filter element is made with threaded slotted channels of variable increasing pitch along the length of the longitudinal generatrix and a decreasing angle of inclination to the horizontal axis in the direction of the movable base, the pressure pipe of the pump of the shock-wave regeneration unit is connected by an additional hydraulic line through a shut-off valve to the tee of the line for supplying the liquid medium being cleaned, which makes it possible to increase the efficiency of the developed installation.

Claims

Installation for hydrodynamic cleaning of liquid media from mechanical impurities, containing a cylindrical body, in the lid of which there is a pipe for supplying the medium being cleaned, connected by a circulation hydraulic line with a pipe for discharging a part of the liquid medium being cleaned from the body, in the bottom of which there is a pipe for removing contaminants and a pipe for draining the purified liquid medium into a storage tank, fixed in a horizontal partition made with through channels, in which angular nozzle nozzles are installed with the possibility of movement in vertical and horizontal planes, and a hydrodynamic filter element located inside the housing along the central axis with the formation of an annular gap between the inner surface of the housing and the outer surface of the filter element, installed in the annular gap hollow nozzle in the form of a truncated cone, made of a chemically resistant material and fixed with an end face of a smaller diameter in the bottom of the housing without contact with the filter element ohm, below which radial holes are made in the hollow nozzle along the perimeter, the end of the larger diameter of the hollow nozzle is fixed in the housing wall with the exception of vertical movement, the block of shock-wave regeneration of the filter element by the purified liquid medium from the storage tank, made in the form of a hydraulic line in which pump, the suction branch pipe of which is connected through a corresponding shut-off valve to the storage tank, and the pressure pipe - to the drain line of the purified liquid medium into the storage tank through an additionally inserted normally open solenoid valve, characterized in that the filter element is made of polymer material in the form of a cylindrical shell with sealed upper base, fixedly attached to the horizontal partition along its axis, and the lower - movable base to a metal hollow cylindrical rod with a micrometric thread along its outer surface, placed with the ability to move in inside the branch pipe for draining the purified liquid medium and fixed with a nut with a micrometric thread resting on the annular protrusion of its threaded bore with a groove for sealing, the tightness of which is ensured by the union nut, while the filter element is made with threaded slotted channels of variable increasing pitch along the length of its longitudinal generatrix and decreasing angle of inclination to the horizontal axis, and the pressure pipe of the pump of the shock-wave regeneration unit is connected by an additional hydraulic line through a shut-off valve to the tee of the line for supplying the liquid medium to be cleaned.