СПОСОБ ШУТКОВА ОЧИСТКИ ФИЛЬТРА Российский патент 1997 года по МПК B01D46/02 

Изобретение относится к фильтрам для жидкостей, очищаемым противотоком фильтрата, и позволяет сочетать рациональное использование фильтрующих поверхностей фильтра с их защитой от завоздушивания.

Известны способы очистки фильтров противотоком фильтрата при наличии у фильтра корпуса, разделенного перегородками на торцевую камеру или камеры ввода фильтруемой среды, камеру отвода фильтрата, элементов фильтрующей поверхности, закрепленных в перегородке или в перегородках и образующих каналы со входом или входами на концах, соединенными с торцевыми камерами корпуса, а также распределительного устройства, взаимодействующего со входами этих каналов, которые реализованы, например, в фильтрах по патенту США N 3703465, кл.210-333, 1972 г. по описанию к заявке на изобретение ФРГ N DE 3115716 A1, МКИ B 01 D 29/38, 1982 г. по авторскому свидетельству СССР N 829144, МКИ B 01 D 46/02, 1981 г.

Согласно этим способам входы каналов, образованных элементами фильтрующей поверхности, периодически соединяют с помощью распределительного устройства с подводом фильтруемой среды в различных сочетаниях или с отводом задерживаемых фракций, либо перекрывают, отсоединяя от входных полостей фильтра. Предусматривая в той или иной степени интенсификацию использования всей располагаемой фильтрующей поверхности, а также ее очистку противотоком, эти способы не обеспечивают эффективной регенерации фильтрующей шторы и не предотвращают ее завоздушивания в ходе фильтрации жидкостей, содержащих воздух или другие газы, что сокращает время непрерывной работы фильтра без обслуживания.

Завоздушивание фильтрующей шторы заключается в осаждении на ней мельчайших пузырьков воздуха или газа, уже содержащихся в очищаемой жидкости или образующихся на задержанных твердых частицах. Последние ввиду своей малой удельной поверхности являются центрами выделения растворенных газов, которое усиливается с увеличением скорости течения жидкости сквозь фильтрующую перегородку по мере роста ее загрязнения. Интенсивно блокируя проход жидкости сквозь поверхность фильтрации, завоздушивание приводит к росту гидравлического сопротивления и падению производительности фильтра существенно раньше, чем произойдет его фактическое загрязнение. Это вызывает более частые циклы промывки противотоком для удаления не столько осевших на шторе твердых частиц, сколько задержанных ею газовых пузырьков, и, в конечном итоге, остановку фильтра для замены или ручной промывки фильтрующих поверхностей. Эффективная борьба с завоздушиванием может быть организована путем создания (хотя бы периодически) интенсивного тангенциального потока фильтруемой жидкости для смывания как частиц твердой фазы, так и газовых пузырьков, сбора их вне зоны фильтрации и последующей канализации из фильтра.

Целью настоящего изобретения является предотвращение завоздушивания фильтрующих поверхностей путем введения в цикл работы фильтра между промывками противотоком фильтрата периодов тангенциальной фильтрации с повышенной знакопеременной транзитной скоростью, а также введения знакопеременных по своей скорости потоков смываемых загрязнений, и увеличение за счет этого длительности непрерывной работы фильтра до его обслуживания.

Эта цель достигается тем, что в известном способе очистки фильтра, содержащего корпус, разделенный двумя перегородками на торцевую камеру с вводом фильтруемой среды, среднюю камеру с отводом фильтрата и вторую торцевую камеру, элементы фильтрующей поверхности, закрепленные торцевыми концами в перегородках и образующие каналы, соединенные входами на этих концах с торцевыми камерами корпуса, распределительное устройство, взаимодействующее со входами преимущественно всех каналов, образованных элементами фильтрующей поверхности, и сообщенное по меньшей мере с одним отводом задерживаемых фильтром фракций, согласно изобретению при работе фильтра входы каналов, образованных элементами фильтрующей поверхности, в различных сочетаниях переключают с помощью распределительного устройства в одно из следующих состояний:
А) оба входа открыты;
Б) вход со стороны торцевой камеры ввода фильтруемой среды закрыт, а второй вход открыт;
В) вход со стороны торцевой камеры ввода фильтруемой среды подключен к отводу задерживаемых фракций, а второй вход закрыт;
Г) вход со стороны торцевой камеры ввода фильтруемой среды закрыт, а второй вход подключен к отводу задерживаемых фракций, оставляя при этом по меньшей мере один канал в состоянии А, а торцевую камеру корпуса, противоположную торцевой камере с вводом фильтруемой среды, по меньшей мере периодически соединяют с отводом задерживаемых фракций.

Пример применения изобретения иллюстрируется чертежами, на которых изображен один из возможных вариантов технической реализации предлагаемого способа.

На фиг. 1 схематически изображен продольный разрез реализующего способ фильтра, где его распределительное устройство включило левый фильтрующий канал в состояние А, а правый в состояние Б;
на фиг.2 другой разрез, где распределительное устройство включило правый канал в состояние В, а левый в состояние Г;
на фиг.3 и 4 поперечные разрезы фильтра соответственно Е-Е и Ж-Ж по фиг. 2;
на фиг. 5 и 6 те же разрезы фильтра, но с другим исполнением распределительного устройства;
на фиг. 7 и 8 с третьим исполнением указанного устройства. ///2 Эти исполнения иллюстрируют разные варианты группировки каналов, одновременно находящихся в одном из четырех возможных согласно изобретению состояний.

Приведенные чертежи не исчерпывают всех возможных вариантов размещения, количества каналов и их группировок по состояниям с помощью распределительного устройства.

Корпус 1 разделен перегородками 2 и 3 на торцевую камеру 4, соединенную с вводом 5 фильтруемой среды, среднюю камеру 6, соединенную с отводом 7 фильтра, и вторую торцевую камеру 8. Элементы 9 и 10 фильтрующей поверхности закреплены своими торцевыми концами в перегородках 2 и 3 и образуют каналы 11 и 12, соединенные входами на их концах с торцевыми камерами 4 и 6. Каналы 11 и 12 расположены преимущественно концентрически вокруг оси распределительного устройства 13 в один ряд (фиг.3-8) или группами (на чертежах не показано). Распределительное устройство 13 с приводом 14 взаимодействует со входами всех каналов, которые образованы элементами фильтрующей поверхности, и сообщает их с отводами 15 и 16 задерживаемых фракций. Отвод 17 из торцевой камеры 8 постоянно или периодически (запорное устройство не показано) соединяется с каким-либо отводом 15 или 16 задерживаемых фракций. Отводы 15 и 16 могут быть объединены (не показано) в один общий отвод, а выход загрязнений из отвода 17 может быть автономным и не связанным с отводом 15 или 16.

На фиг.1 левый канал 11 включен распределительным устройством 13 в состояние А, а правый канал 12 в состояние Б. На фиг.2 левый канал включен в состояние Г, а правый в состояние В. Фактически в таких положениях могут находиться в зависимости от конструкции устройства 13 различные группы каналов. Некоторые возможные варианты показаны на чертежах.

Способ осуществляется следующим образом.

Фильтруемую среду под давлением подают на вход 5. В каналах, находящихся в состоянии А, осуществляют ее тангенциальную фильтрацию, при которой быстрый поток фильтруемой среды проходит по каналу 11 из камеры 4 в камеру 8. По пути происходит частичное отделение фильтрата через поверхность 9 в камеру 6, откуда тот поступает на выход 7. Транзитный поток уходит в камеру 8, увлекая загрязнения и пузырьки газа, задерживаемые поверхностью 9. В камере 8 пузырьки воздуха благодаря уменьшению скорости потока частично всплывают и канализируются через выход 17 вместе с частью загрязнений. Другая часть этих фракций вместе с жидкостью поступает из камеры 8 в каналы, находящиеся в состоянии Б, где происходит дальнейшая фильтрация с отводом в камеру 6 и далее на выход 7.

В ходе фильтрации приводом 14 непрерывно или периодически (шагами) поворачивают распределительное устройство 13, которое последовательно через заданные промежутки времени переключает все каналы из положений А и Б в положения В и Г, показанные на фиг.2. В последних двух состояниях происходит очистка каналов противотоком фильтрата из камеры 6.

В приведенном примере реализации способа каждый из каналов последовательно переключают из состояния А в состояние Г, затем в Б, далее - в В и снова в А и т.д. При работе канала в состоянии А задержанные поверхностью 9 загрязнения и газовые пузырьки оттесняются транзитным потоком ко входу в канал, закрепленный в перегородке 2, где пузырьки коагулируются. Не захваченные транзитной средой фракции смываются обратным током фильтрата в состоянии Г, при котором в силу особенности гидродинамики канала в таком состоянии наиболее интенсивно промывается его верхний край возле перегородки 2. Смываемые фильтратом загрязнения и пузырьки газа отводят по каналу 15 на их утилизацию. Включение канала затем в состояние Б приводит к реверсированию течения внутри канала, что способствует раскачке оставшихся на фильтрующей поверхности фракций и их перемещению в сторону входа, расположенного в перегородке 3. Возле указанного входа скопление задержанных фракций снова будет наибольшим. Перевод канала в состояние В интенсифицирует промывку обратным током фильтрата именно этой зоны, так как в ней расход жидкости наибольший в силу особенностей гидродинамики канала в положении В. Смываемые фильтратом загрязнения и пузырьки газа отводят по каналу 16 на их утилизацию.

Число каналов, одновременно находящихся в состояниях А, Б, В или Г, определяется конструкцией распределительного устройства 13 и может быть различным, как это видно по вариантам на фиг.3 8. Однако в ходе полного оборота этого устройства все каналы проходят через указанные четыре состояния. Для непрерывного снабжения камеры 8 фильтратом необходимо, чтобы в любой момент времени по меньшей мере один канал находился в состоянии А.

Последовательность АГБВ смены состояний является предпочтительной как наиболее согласующаяся с гидродинамикой каналов в том или ином состоянии. Возможны другие варианты последовательностей (АБГВ, АБВГ, АВБГ и АГВБ) также применимы, поскольку реализуют основную идею способа реверсирование течения внутри каналов как в цикле между промывками, так и во время промывки фильтрующих поверхностей обратным током фильтрата. Такое знакопеременное по своей скорости транзитное течение обеспечивает раскачку задержанных фильтрующей поверхностью фракций, уменьшает количество оставшихся на этой поверхности газовых пузырьков и улучшает ее регенерацию.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет предотвратить завоздушивание фильтрующих поверхностей между циклами их промывки, сократить время пребывания каналов в режиме промывки и увеличить за счет этого длительность непрерывной работы фильтра до его обслуживания.

В ходе патентных исследований не обнаружены аналоги, совпадающие по своим признакам с отличительными признаками предлагаемого способа, ввиду чего он соответствует критерию новизны.

Использование: в фильтрах для жидкостей, очищаемых противотоком фильтрата. Сущность: в фильтре с трехкамерным корпусом и фильтрующими каналами в средней камере, соединенной с отводом фильтрата, распределителем, взаимодействующим со входами каналов и имеющим отвод задерживаемых фильтром фракций, а также подвод фильтруемой среды в одну из торцевых камер, при помощи распределителя поочередно сообщают входы каналов в различных сочетаниях с торцевыми камерами, организуя в каналах тангенциальную фильтрацию со смывом осевших пузырьков газа, либо закрывают вход из камеры подвода фильтруемой среды при открытом втором входе, организуя очистку оставшейся после фильтрации части жидкости. Либо поочередно закрывают вход из первой и второй торцевой камеры и соединяют второй вход с отводом задерживаемых фракций, организуя знакопеременные по направлению осевого потока циклы промывки каналов противотоком фильтрата. Скопившийся во второй торцевой камере газ и загрязнения канализируются из фильтра. Предотвращается завоздушивание фильтра, улучшается его очистка и увеличивается время непрерывной работы фильтра.

Способ очистки фильтра, заключающийся во взаимодействии распределительного устройства по меньшей мере с одним отводом задерживаемых фильтром фракций, а также с входами преимущественно всех каналов, образованных элементами фильтрующей поверхности, закрепленными торцовыми концами с указанными входами в перегородках, разделяющих корпус на среднюю камеру с отводом фильтрата, торцовую камеру с вводом фильтруемой среды и торцовую камеру корпуса, отличающийся тем, что взаимодействие распределительного устройства с входами каналов, образованных элементами фильтрующей поверхности, осуществляют переключением в одно из следующих состояний в различных сочетаниях:
А) вход со стороны торцовой камеры ввода фильтруемой среды и вход со стороны торцовой камеры корпуса открыты;
Б) вход со стороны торцовой камеры ввода фильтруемой среды закрыт, а вход со стороны торцовой камеры корпуса открыт;
В) вход со стороны торцовой камеры ввода фильтруемой среды подключен к отводу задерживаемых фракций, а вход со стороны торцовой камеры корпуса закрыт;
Г) вход со стороны торцовой камеры ввода фильтруемой среды закрыт, а вход со стороны торцовой камеры корпуса подключен к отводу задерживаемых фракций, при этом по меньшей мере один канал оставляют в состоянии А, а торцовую камеру корпуса по меньшей мере периодически сообщают с отводом задерживаемых фильтром фракций.