ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 2002 года по МПК B01D29/66 B01D35/12 

Изобретение относится к конструкции секционированного фильтрирующего устройства непрерывного действия для очистки жидкостей под давлением с автоматической противоточной промывкой фильтрирующей перегородки и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой и фармацевтической промышленности, в машиностроении и транспортных устройствах для очистки технологических, смазывающих и охлаждающих жидкостей.

Известен фильтр для очистки жидкостей автоматический с противоточной промывкой фильтроэлементов, содержащий фильтроэлементы, расположенные внутри корпуса фильтра по окружности, поворотный патрубок с приводом и блок управления (авт.св. 801853, В 01 D 37/04, 1981). В фильтре регенерация фильтрующей перегородки фильтроэлементов осуществляется путем противоточной ее промывки очищенной жидкостью, заполняющей корпус фильтра.

Недостатком данного устройства является применение в качестве промывной жидкости однофазного потока жидкости, что не позволяет добиться полного удаления загрязнений из пор фильтрующей перегородки, что уменьшает производительность фильтра.

Известен способ, позволяющий существенно повысить качество очистки путем фильтрующих перегородок их промывки двухфазным газожидкостным потоком. (Коваленко В.П., Ильинский А.А. Основы техники очистки жидкостей от механических загрязнений. - М.: Химия, 1982, с.209). Движение газожидкостного потока через фильтрующую перегородку является пульсационным, что способствует более полному удалению загрязнений из пор фильтрующей перегородки.

Недостатком этого способа является уменьшение пульсационного эффекта при соизмеримых величинах размеров газовых пузырьков газожидкостного потока и размеров фильтрующей перегородки, что увеличивает время регенерации и уменьшает производительность фильтра.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является фильтр для очистки жидкостей с противоточной промывкой фильтроэлементов, содержащий корпус с расположенными внутри него по окружности фильтроэлементами с фильтрующим патроном, поворотный патрубок с приводом и систему управления, соединенные с источником сжатого газа герметичные камеры, днище которых установлено с зазором к торцу выходного канала фильтроэлемента, выполнено с возможностью вертикального перемещения и имеет трубку, нижний конец которой размещен у дна фильтрующего патрона и снабжен обратным клапаном (авт.св. СССР 1754156 A1, B 01 D 27/02, 1992).

Недостатком этой конструкции является струйное истечение газа на выходе из трубки, что способствует образованию крупных размеров барботирующих газовых пузырей и их неравномерности распределения в жидкости, заполняющей фильтрующий патрон. И, как следствие, уменьшение эффективности регенерации фильтрующей перегородки и снижение производительности фильтра.

Задачей предлагаемого изобретения является создание конструкции фильтра для очистки жидкости, позволяющей повысить степень регенерации фильтрующей перегородки.

При регенерации фильтрующей перегородки, когда подаваемый сжатый газ барботирует через жидкость, заполняющую пространство между жесткими гидрофобными волокнами, расположенными в зазоре между фильтрующей перегородкой фильтрующего патрона и трубкой, создается высокодисперсная газожидкостная смесь, протекающая через фильтрующую перегородку в виде отдельных порций жидкости и газа, текущих в порах перегородки в пульсационном режиме с переменной скоростью, изменяющейся в пределах ее значений для течения однофазных потоков жидкости и газа сквозь фильтрующую перегородку, что обеспечивает эффективную регенерацию фильтрующей перегородки.

Техническим результатом является повышение производительности фильтра за счет сокращения времени регенерации.

Указанный технический результат достигается фактически тем, что в фильтре для очистки жидкости, содержащем корпус с расположенными внутри него по окружности фильтроэлементами с фильтрующими патронами, поворотный патрубок с приводом и систему управления, соединенные с источником сжатого газа герметичные камеры, днища которых установлены с зазором к торцу выходного канала фильтроэлемента, выполнены с возможностью вертикального перемещения и имеют встроенную трубку, нижний конец которой заканчивается обратным клапаном, средство для регенерации, выполненное в виде жестких гидрофобных волокон, расположенное в зазоре между фильтрующей перегородкой фильтрующего патрона и трубкой.

Эффективность пульсационной регенерации фильтрующих материалов прямо пропорциональна частоте и амплитуде колебаний пульсационного течения. Амплитуда колебаний определяется величиной давления подаваемого газа, а частота - временем протекания порции жидкости и газа сквозь фильтрующую перегородку, то есть от размеров газовых пузырей и жидких прослоек между ними и равномерности их распределения в газожидкостной смеси. В предлагаемой конструкции достигается именно этот эффект: достаточно малые размеры газовых пузырей и равномерность распределения их в газожидкостной смеси.

На фиг.1 изображен общий вид фильтра (на полном разрезе фильтроэлемента показано положение поворотного патрубка, мембраны и диска при регенерации фильтрующей перегородки); на фиг. 2 узел А.

Фильтр состоит из фильтроэлементов 1, расположенных внутри корпуса 2 и установленных по окружности на перегородке 3, разделяющей внутреннюю полость корпуса на две камеры - верхнюю и нижнюю; входного 4, отводящего 5 и поворотного 6 патрубков. Каждый фильтроэлемент 1 имеет цилиндрический кожух 7 с расположенными внутри него фильтрующим патроном 8, состоящим из фильтрующей перегородки 9, выполненной в виде трубчатого канала, закрытого снизу заглушкой 10. Кожух 7 заканчивается снизу патрубком 11, выходящим в нижнюю камеру корпуса 2. Фильтрующая перегородка 9 и кожух 7 закрыты сверху фланцем 12 с центральным каналом 13 для выхода очищенной жидкости из фильтроэлемента в верхнюю полость корпуса 2. На фланце 12 на стойках 14 закреплена герметичная камера 15, состоящая из крышки 16 и днища 17, выполненного в виде эластичной мембраны 18 с закрепленной на ней диском 19 с трубкой 20. При работе фильтра днище 17 приподнято над фланцем 12 на величину зазора "δ", определяемого высотой стоек 14, а при регенерации фильтрующей перегородки смещено вниз, перекрывая диском 19 центральный канал 13 (как это показано на полном разрезе фильтроэлемента). Нижний конец трубки 20 размещен в нижней части фильтрующего патрона 8 в непосредственной близости от заглушки 10 и имеет обратный клапан 21. Внутреннее пространство фильтрующего патрона между фильтрующей перегородкой 9 и трубкой 20 выше клапана 21 заполнено жесткими гидрофобными волокнами 22.

Трубопровод 23 предназначен для подачи в камеру 15 во время регенерации фильтрующей перегородки 9 сжатого газа.

Фильтр работает следующим образом. Подлежащая очистке от механических примесей жидкость поступает через входной патрубок 4 в нижнюю камеру корпуса 2 и далее через патрубок 11 в фильтроэлемент 1. Пройдя через фильтрующую перегородку 9, очищенная жидкость выходит из фильтрующего патрона 8 через зазор между днищем 17 камеры 15 и крайним сечением канала 13 для выхода очищенной жидкости в верхнюю камеру корпуса 2, откуда отводится через патрубок 5. Во время работы фильтра, когда давление газа в камере 15 отсутствует, днище 17 оказывается приподнятым над отверстием канала 13 на величину зазора "δ".

Задерживаемые фильтрующей перегородкой 9 частицы дисперсной фазы очищаемой жидкости образуют на ее поверхности слой осадка и проникают вовнутрь пор, закупоривая их или адсорбируясь на внутренней поверхности, усиливая тем самым гидравлическое сопротивление фильтрующей перегородки 9. При превышении заданной величины разности давлений между входным 4 и отводящим 5 патрубками, срабатывает устройство для его замера, подавая сигнал на блок системы управления, выдающей команду на работу привода для установки поворотного патрубка 6 под первый фильтроэлемент 1 и подачу сжатого газа по трубопроводу 23 в камеру 15 (система управления работой фильтра и привод не показаны).

С совмещением поворотного патрубка 6 с патрубком 11 фильтроэлемента 1 и последующей подачи сжатого газа в камеру 15 происходит выключение фильтроэлемента 1 из работы и начинается режим регенерации фильтрующей перегородки 9.

Неочищенная жидкость из области между фильтрующей перегородкой 9 и кожухом 7 стекает через поворотный патрубок 6 в сборную емкость (не показана), давление в которой равно атмосферному. Под действием сжатого газа вследствие деформации мембраны 18 происходит смещение днища 17 вниз и диск 19 закрывает канал 13 для выхода очищенной жидкости из фильтроэлемента фильтрующего патрона 8 и сжатый газ, выходя из трубки 20 через обратный клапан 20, начинает поступать вовнутрь фильтрующего патрона 8, барботирует через заполняющую пористый волокнистый материал жидкость, образуя высокодисперсную газожидкостную смесь, находящуюся в состоянии эмульгирования, при продавливании которой в высокочастотном пульсационном режиме через фильтрующую перегородку 9 происходит очистка последней от проникших в поры перегородки частиц и слоя осадка на ее внешней поверхности. По мере уменьшения количества жидкости в фильтрующем патроне увеличивается газосодержание смеси и режим эмульгирования сменяется режимом пенообразования, способствующим продлению регенерации фильтрующей перегородки с помощью газожидкостного потока.

Удаленные из пор фильтрующей перегородки 9 и ее внешней поверхности частицы дисперсной фазы смывают профильтровавшейся через перегородку жидкостью в сборную емкость.

После заполнения фильтрующего патрона 8 очищенной жидкостью и подачи сжатого газа в камеру 15 можно повторить такой цикл регенерации фильтрующей перегородки двухфазным газожидкостным потоком.

После выдержки времени, необходимого для регенерации фильтрующей перегородки 9 в одном или нескольких циклах ее промывки, от системы управления подается команда на прекращение подачи сжатого газа в камеру 15 регенерируемого фильтроэлемента 1 и на вращение поворотного патрубка 6 с целью установки его под следующий фильтроэлемент 1.

Отвод поворотного патрубка 6 от фильтроэлемента 1 с очищенной фильтрующей перегородкой 9 и прекращение подачи сжатого газа в камеру 15 открывает допуск к нему из нижней полости, подлежащей очистке жидкости, и вывод из него в верхнюю полость очищенной жидкости.

Заполнение внутреннего пространства фильтрующего патрона между фильтрующей перегородкой и трубкой выше клапана жесткими гидрофобными волокнами позволяет уменьшить размеры газовых пузырей подаваемого газа и добиться равномерного их распределения в газожидкостной смеси. В результате уменьшается время протекания порций жидкости и газа сквозь фильтрующую перегородку, и возрастает частота колебаний пульсационного течения.

Соответственно повышается эффективность пульсационной регенерации фильтрующей перегородки, которая прямо зависит от частоты колебаний пульсационного потока.

Изобретение относится к конструкции секционированного фильтрующего устройства непрерывного действия для очистки жидкостей под давлением с автоматической противоточной промывкой фильтрующей перегородки. Фильтр содержит корпус с расположенными в нем по окружности фильтроэлементами с фильтрующими патронами и средство для регенерации, включающее поворотный патрубок, герметичные камеры, соединенные с источником сжатого воздуха, в днище которых встроена трубка, нижний конец которой размещен в нижней части фильтрующего патрона и имеет обратный клапан. Средство для регенерации дополнительно снабжено жесткими гидрофобными волокнами, расположенными в зазоре между фильтрующей перегородкой фильтрующего патрона и трубкой. Изобретение позволяет повысить производительность фильтра за счет сокращения времени регенерации. 2 ил.

Фильтр для очистки жидкостей, содержащий корпус с расположенными в нем по окружности фильтроэлементами с фильтрующими патронами и средство для регенерации, включающее поворотный патрубок, герметичные камеры, соединенные с источником сжатого воздуха, в днище которых встроена трубка, нижний конец которой размещен в нижней части фильтрующего патрона и имеет обратный клапан, отличающийся тем, что средство для регенерации дополнительно снабжено жесткими гидрофобными волокнами, расположенными в зазоре между фильтрующей перегородкой фильтрующего патрона и трубкой.