САМООЧИЩАЮЩИЙСЯ ФИЛЬТР Российский патент 1997 года по МПК B01D27/00 B01D29/11 

Изобретение относится к устройствам для фильтрования и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где необходимо отделение от жидкостей механических примесей.

Известен самоочищающийся фильтр, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода жидкости, фильтрующий элемент, выполненный в виде перфорированного цилиндра, размещенного на оси корпуса, узел отвода загрязнений, механизм очистки фильтрующего элемента, включающий поршень с кольцевым скребком и щеткой, установленной по оси фильтрующего элемента, пружиной и гайкой, установленными на трубке и взаимодействующими между собой, при этом поршень и щетка установлены на гайке.

При работе фильтра жидкость подается внутрь полости фильтрующего элемента, клапан открывается и жидкость, действуя на поршень, перемещает его вниз, открывая часть рабочей поверхности фильтрующего элемента, пока давление жидкости не уравновесится давлением пружины. По мере забивки фильтрующего элемента перепад давления на фильтре возрастает и под его воздействием поршень со щеткой перемещается вниз, преодолевая противодавление пружины, при этом перепад давления вновь снижается до первоначальной величины, т.е. практически остается постоянным в течение всего цикла работы фильтра. В процессе перемещения поршня щетка и скребок очищают внутреннюю поверхность фильтрующего элемента.

Процесс перемещения поршня продолжается до тех пор, пока он не достигнет нижней неперфорированной части фильтрующего элемента, после чего повышается давление внутри крышки, открываются клапаны для отвода загрязнений. После забивки фильтрующего элемента до допустимого значения перепада давления подача жидкости в фильтр прекращается путем закрытия запорного устройства. Давление жидкости под поршнем падает и под действием пружины поршень с вращающейся щеткой поднимается в верхнее положение. При этом щетка очищает внутреннюю поверхность фильтрующего элемента, а загрязнения под действием силы тяжести оседают в крышку. Загрязнения, находящиеся под поршнем, после закрытия клапаном патрубка под действием создаваемого поршнем давления отводятся через отверстие клапана и отверстие трубки в ее внутреннюю полость, откуда выводятся наружу. После этого запорное устройство на патрубке открывается и цикл работы фильтра повторяется.

Существенными недостатками фильтра являются частое забивание рабочей поверхности фильтрующих элементов так называемыми труднорастворимыми жидкостями (это жидкости, содержащие механические примеси, объемная концентрация которых до 20% жидкости с аморфной структурой частиц, образующих липкий мажущий осадок, жидкости, содержащие в своем составе полимеры, остатки эпоксидных смол, полиэфирных лаков) и очистка их промывкой или воздействием путем перемещения поршня со щеткой и скребком по поверхности фильтрующего элемента не эффективна, что снижает надежность процесса фильтрования.

Цель изобретения создание самоочищающегося фильтра, обеспечивающего надежное и эффективное проведение процесса фильтрации жидкости от механических примесей и различных взвесей.

Цель достигается тем, что самоочищающийся фильтр, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода жидкости, фильтрующий элемент, выполненный в виде перфорированного цилиндра, размещенного на оси корпуса, механизма очистки фильтрующего элемента, снабжен установленным на корпусе фильтра генератором механических колебаний и электромагнитными катушками, соединенными между собой электрической цепью, при этом фильтрующий элемент закреплен на перфорированном сердечнике, соединенном электрической цепью с фазой источника переменного тока.

На чертеже изображен самоочищающийся фильтр.

Самоочищающийся фильтр состоит из корпуса 1 с крышками 2 и 3, патрубками подвода подлежащей очистке жидкости 4 и отвода фильтра 5, фильтрующего элемента 6, выполненного в виде перфорированного цилиндра, установленного на перфорированном сердечнике 7, размещенного на оси корпуса 1 и соединенного электрической цепью 8 с фазой источника переменного тока, патрубка 9 отвода загрязнений, снабженного регулирующим вентилем 10, генератора 11 механических колебаний и электромагнитных катушек 12, закрепленных на корпусе 1, причем электромагнитные катушки 12 соединены между собой электрической цепью 13. На перфорированном сердечнике 7 и патрубке 5 отвода фильтрата установлены фторопластовые прокладки 14 и 15.

Подлежащая очистке жидкость под давлением подается через патрубок 4 в корпус 1 самоочищающегося фильтра. При протекании жидкости через резонирующий фильтрующий элемент 6, колебания которого вызываются генератором 11 механических колебаний, загрязнения не осаждаются на его поверхности, а находятся в пристенной области. Одновременно, фильтруемая жидкость подвергается воздействию электромагнитного поля, за счет размещения на корпусе 1 фильтра электромагнитных катушек 12, соединенных между собой электрической цепью 13, а также переменного электрического поля, путем соединения перфорированного сердечника 7 электрической цепью 8 с фазой источника переменного тока. Совместная обработка фильтруемой жидкости переменным электромагнитным и электрическим полями способствует интенсивной коагуляции взвешенных частиц, образованию центров из концентрации и увеличению размеров частиц, которые потоком жидкости удаляются через патрубок 9 отвода загрязнений, а отфильтрованная жидкость отводится через патрубок 5. При этом скорость протекания жидкости в зазоре между корпусом фильтра 1 и фильтрующим элементом 6 поддерживается на уровне от 1 до 3 м/с за счет регулирования расхода ее вентилем 10. В процессе эксплуатации самоочищающегося фильтра для обеспечения безопасности обслуживания на перфорированном сердечнике 7 и патрубке 5 отвода фильтрата установлены диэлектрические фторопластовые прокладки 14 и 15, причем патрубки 4, 5 и 9 также снабжены диэлектрическими фторопластовыми шлангами.

Размещение на корпусе 1 самоочищающегося фильтра генератора 11 механических колебаний и применение в качестве фильтрующих элементов 6 металлических пористых прокатов с величиной пор (0,2-0,5 мкм) значительно повысит эффективность процесса фильтрации путем предотвращения забивания рабочей поверхности фильтрующих элементов 6 благодаря резонирующим колебаниям последнего. В качестве фильтрующих элементов могут быть использованы металлические пористые прокаты типа ПНС-5, ПНС-10 (с величиной пор от 0,2 до 50 мкм), выполненные из нержавеющей стали. Для создания механических колебаний различной частоты может быть использовано устройство, состоящее из закрепленного на конце волновода обойму, внутренняя полость которой имеет кольцевую беговую дорожку, обкатываемую шариком, и сопла для подачи сжатого воздуха, размещенные на установленном внутри обоймы подводящем патрубке, а оси сопел расположены в плоскости волновода.

Повышение эффективности процесса очистки в предлагаемом самоочищающемся фильтре достигается за счет создания электромагнитными катушками 12, соединенными между собой электрической цепью 13, высокой напряженности и высокой степени неоднородности, а значит и высокого силового фактора электромагнитного поля, благодаря которому механические примеси и взвешенные вещества подвергаются эффективному силовому воздействию, способствующего увеличению размеров частиц.

Соединение электромагнитных катушек электрической цепью 13 навстречу друг другу для разнополярного намагничивания любых двух смежных участков исключает потери магнитного поля вне корпуса, а в его пределах создается замкнутая цепь, близкая к тороидальной с малым магнитным сопротивлением. Генерируемый электромагнитной системой магнитный поток рационально используется для создания необходимого поля в корпусе 1 самоочищающегося фильтра.

Повышение эффективности процесса очистки в приведенном выше самоочищающемся фильтре достигается также путем воздействия неоднородного электрического поля за счет соединения перфорированного сердечника 7 электрической цепью 9 с фазой источника переменного тока и закрепленного на фильтрующем элементе 6, который выполнен из металлических пористых прокатов. Под воздействием образовавшегося неоднородного электрического поля механические примеси и взвешенные вещества, находящиеся в обрабатываемой жидкости, коагулируют за счет поляризационных гетерокоагуляционных явлений и под действием пондемоторных сил. Возникающие в электрическом поле дальнодействующие силы поляризационного взаимодействия сокращают продолжительность коагуляции частиц, при этом определяющие значения как для процесса коагуляции, так и для направленного движения частиц имеет величина пондемоторной силы, которая при прочих равных условиях зависит от величины напряжения электрического тока. В результате происходит направленная седиментация, и частицы стремятся осадиться на поверхности фильтрующего элемента 6 (выполненного из металлического пористого проката и играющего роль электрода), но под действием резонирующих колебаний последнего не осаждаются на его поверхности, а смываются потоком жидкости и удаляются через патрубок 9 отвода загрязнений.

Использование предлагаемого самоочищающегося фильтра по сравнению с прототипом позволяет повысить надежность и эффективность процесса фильтрации за счет
предотвращения забивания поверхности (пор) фильтрующих элементов благодаря резонирующим колебаниям последнего за счет размещения на корпусе фильтра генератора механических колебаний,
совместной обработке фильтруемой жидкости электромагнитным и переменным электрическим полем, путем размещения на корпусе фильтра электромагнитных катушек, соединенных между собой электрической цепью, а также соединения перфорированного сердечника электрической цепью с фазой источника переменного тока (фильтрующий элемент закреплен на перфорированном сердечнике), способствующей интенсивной коагуляции механических примесей и взвешенных частиц, образованию центров их концентрации и увеличению размеров частиц, которые потоком жидкости удаляются через патрубок отвода загрязнений.

Использование: устройства для фильтрования в различных отраслях промышленности, где необходимо отделение от жидкости механических примесей. Сущность изобретения: самоочищающийся фильтр, в котором на корпусе установлены генератор механических колебаний и электромагнитные катушки, соединенные между собой электрической цепью, фильтрующий элемент в виде перфорированного цилиндра, закрепленный на перфорированном сердечнике, который соединен электрической цепью с фазой источника переменного тока. 1.ил.

Самоочищающийся фильтр, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода жидкости, фильтрующий элемент, выполненный в виде перфорированного цилиндра, размещенного по оси корпуса, и механизм очистки фильтрующего элемента, отличающийся тем, что на корпусе фильтра установлены генератор механических колебаний и электромагнитные катушки, соединенные между собой электрической цепью, при этом фильтрующий элемент закреплен на перфорированном сердечнике, который соединен электрической цепью с фазой источника переменного тока.