RU2191059C1

RU2191059C1 - Filter for purification of liquids

Info

Publication number: RU2191059C1
Application number: RU2001113136A
Authority: RU
Inventors: В.А. Балашов; В.А. Лукасик; Э.И. Уютова; Г.П. Духанин
Original assignee: Волгоградский государственный технический университет
Priority date: 2001-05-14
Filing date: 2001-05-14
Publication date: 2002-10-20

Abstract

FIELD: designs of continuous sectional filtering devices for purification of liquids under pressure with automatic countercurrent washing of filtering partition. SUBSTANCE: filter has a casing accommodating filter members located over circumference with filtering cartridges and means for regeneration including turning branch pipe, airtight chambers connected with compressed air source. Built in bottom of airtight chamber is a tube which lower end is located in lower part of filtering cartridge and has a check valve. Regeneration means additionally has rigid hydrofobic fibers located in gap between filtering partition of filtering cartridge and tube. EFFECT: higher filter efficiency due to reduced regeneration time. 2 dwg

Description

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. The invention relates to the design of a continuous sectionalized filtering device for cleaning liquids under pressure with automatic countercurrent washing of the filtering partition and can be used in the chemical, petrochemical, food and pharmaceutical industries, in mechanical engineering and transport devices for the purification of technological, lubricating and cooling liquids.

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. A known filter for cleaning liquids is automatic with counter-current washing of filter elements, containing filter elements located around the circumference of the filter housing, a rotary nozzle with a drive and a control unit (ed. St. 801853, 01 D 37/04, 1981). In the filter, the regeneration of the filter baffle of the filter elements is carried out by countercurrent washing it with a purified liquid filling the filter housing.

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. The disadvantage of this device is the use as a washing liquid of a single-phase fluid flow, which does not allow to achieve complete removal of contaminants from the pores of the filtering partition, which reduces the filter performance.

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. There is a method that allows to significantly improve the quality of cleaning by filtering partitions for washing them with a two-phase gas-liquid flow. (Kovalenko V.P., Ilyinsky A.A. Fundamentals of the technique for purifying liquids from mechanical impurities. - M.: Chemistry, 1982, p.209). The movement of the gas-liquid flow through the filtering baffle is pulsating, which contributes to a more complete removal of contaminants from the pores of the filtering baffle.

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. The disadvantage of this method is the reduction of the ripple effect with comparable sizes of the gas bubbles of the gas-liquid flow and the size of the filter partition, which increases the regeneration time and reduces the filter performance.

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). The closest in technical essence and the achieved result is a filter for cleaning liquids with countercurrent flushing of filter elements, comprising a housing with filter elements located inside it with a filter cartridge, a rotary nozzle with a drive, and a control system, sealed chambers connected to the source of compressed gas, the bottom of which is installed with a gap to the end of the output channel of the filter element, is made with the possibility of vertical movement and has a tube, the lower end of which is placed He is at the bottom of the filter cartridge and is equipped with a check valve (ed. St. USSR 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. The disadvantage of this design is the jet outflow of gas at the outlet of the tube, which contributes to the formation of large sizes of bubbling gas bubbles and their uneven distribution in the liquid filling the filter cartridge. And, as a result, a decrease in the efficiency of the regeneration of the filtering partition and a decrease in filter performance.

Задачей предлагаемого изобретения является создание конструкции фильтра для очистки жидкости, позволяющей повысить степень регенерации фильтрующей перегородки. The objective of the invention is the creation of a filter design for cleaning liquids, which allows to increase the degree of regeneration of the filter septum.

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. During the regeneration of the filtering septum, when the supplied compressed gas sparges through the liquid filling the space between the rigid hydrophobic fibers located in the gap between the filtering septum of the filtering cartridge and the tube, a highly dispersed gas-liquid mixture is created that flows through the filtering septum in the form of separate portions of liquid and gas flowing into the pores of the septum in a pulsating mode with a variable speed that varies within its values for the flow of single-phase fluid flows and ha through the filtering partition, which ensures efficient regeneration of the filtering partition.

Техническим результатом является повышение производительности фильтра за счет сокращения времени регенерации. The technical result is to increase the filter performance by reducing the regeneration time.

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. The specified technical result is achieved in fact by the fact that in the filter for cleaning liquid, containing a housing with filter elements with filter cartridges located inside it, a rotary nozzle with a drive and a control system, sealed chambers connected to the source of compressed gas, the bottoms of which are installed with a gap to the end the outlet channel of the filter element, made with the possibility of vertical movement and have a built-in tube, the lower end of which ends with a check valve, means for generation provided in the form of rigid hydrophobic fibers disposed in a gap between the filtering wall of the filter cartridge and the tube.

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. The efficiency of the pulsation regeneration of filtering materials is directly proportional to the frequency and amplitude of the fluctuations of the pulsating flow. The amplitude of the oscillations is determined by the pressure of the supplied gas, and the frequency is determined by the time a portion of the liquid and gas flows through the filtering partition, i.e., the size of the gas bubbles and liquid interlayers between them and the uniformity of their distribution in the gas-liquid mixture. In the proposed design, this effect is achieved: sufficiently small sizes of gas bubbles and uniform distribution of them in a gas-liquid mixture.

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. Figure 1 shows a General view of the filter (a full section of the filter element shows the position of the rotary nozzle, membrane and disk during the regeneration of the filter partition); in FIG. 2 knot A.

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. The filter consists of filter elements 1 located inside the housing 2 and installed around the circumference on the partition 3, dividing the internal cavity of the housing into two chambers - upper and lower; input 4, outlet 5 and rotary 6 nozzles. Each filter element 1 has a cylindrical casing 7 with a filter cartridge 8 located inside it, consisting of a filter baffle 9 made in the form of a tubular channel closed from below by a plug 10. The casing 7 ends from below with a pipe 11 extending into the lower chamber of the housing 2. The filter baffle 9 and the casing 7 is closed from above by a flange 12 with a central channel 13 for the outlet of the purified liquid from the filter element into the upper cavity of the housing 2. On the flange 12 on the racks 14 there is a sealed chamber 15 consisting of a cover 16 and a bottom 17 which is mounted in the form of an elastic membrane 18 with a disk 19 fixed on it with a tube 20. During operation of the filter, the bottom 17 is raised above the flange 12 by the amount of clearance "δ", determined by the height of the struts 14, and when the filter partition is regenerated, it is shifted downward, blocking the central channel by the disk 19 13 (as shown in full section of the filter element). The lower end of the tube 20 is located in the lower part of the filter cartridge 8 in the immediate vicinity of the plug 10 and has a check valve 21. The inner space of the filter cartridge between the filter baffle 9 and the tube 20 above the valve 21 is filled with hard hydrophobic fibers 22.

Трубопровод 23 предназначен для подачи в камеру 15 во время регенерации фильтрующей перегородки 9 сжатого газа. The pipe 23 is intended for supply to the chamber 15 during the regeneration of the filtering partition 9 of compressed gas.

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". The filter works as follows. The liquid to be cleaned of mechanical impurities enters through the inlet pipe 4 into the lower chamber of the housing 2 and then through the pipe 11 to the filter element 1. Passing through the filtering baffle 9, the cleaned liquid leaves the filter cartridge 8 through the gap between the bottom 17 of the chamber 15 and the extreme section of the channel 13 for the outlet of the cleaned liquid to the upper chamber of the housing 2, from where it is discharged through the nozzle 5. During the operation of the filter, when there is no gas pressure in the chamber 15, the bottom 17 is raised above the opening of the channel 13 by an amount zora "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). The particles of the dispersed phase of the liquid being held up by the filtering partition 9 form a sediment layer on its surface and penetrate into the pores, clogging them or adsorbing on the inner surface, thereby increasing the hydraulic resistance of the filtering partition 9. If the pressure difference between the inlet 4 and outlet 5 is exceeded, the pressure is exceeded , the device for its measurement is triggered, giving a signal to the control system unit issuing a command for the drive to install the rotary pipe 6 under the first filter element 1 and the supply of compressed gas through a pipe 23 to the chamber 15 (the filter operation control system and the drive are not shown).

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. With the combination of the rotary nozzle 6 with the nozzle 11 of the filter element 1 and the subsequent supply of compressed gas to the chamber 15, the filter element 1 is turned off from work and the regeneration mode of the filter partition 9 begins.

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. The crude liquid from the area between the filter baffle 9 and the casing 7 flows through a rotary pipe 6 into a collection tank (not shown), the pressure in which is equal to atmospheric. Under the action of compressed gas due to deformation of the membrane 18, the bottom 17 is displaced and the disk 19 closes the channel 13 for the purified liquid to exit the filter element of the filter cartridge 8 and the compressed gas, leaving the tube 20 through the check valve 20, begins to flow inside the filter cartridge 8, sparges through a liquid filling a porous fibrous material, forming a highly dispersed gas-liquid mixture in an emulsification state, during which it is pressed through in a high-frequency pulsating mode through a filter The septum 9 cleanses the latter from particles and sediment layer penetrating into the pores of the septum on its outer surface. As the amount of liquid in the filter cartridge decreases, the gas content of the mixture increases and the emulsification mode is replaced by a foaming mode, which helps to prolong the regeneration of the filter septum using a gas-liquid flow.

Удаленные из пор фильтрующей перегородки 9 и ее внешней поверхности частицы дисперсной фазы смывают профильтровавшейся через перегородку жидкостью в сборную емкость. Particles of the dispersed phase removed from the pores of the filtering septum 9 and its outer surface are washed off by the liquid filtered through the septum into a collection tank.

После заполнения фильтрующего патрона 8 очищенной жидкостью и подачи сжатого газа в камеру 15 можно повторить такой цикл регенерации фильтрующей перегородки двухфазным газожидкостным потоком. After filling the filter cartridge 8 with purified liquid and supplying compressed gas to the chamber 15, this cycle of regeneration of the filtering partition with a two-phase gas-liquid flow can be repeated.

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. After holding the time required for the regeneration of the filtering partition 9 in one or more washing cycles, a command is sent from the control system to stop the supply of compressed gas to the chamber 15 of the regenerated filter element 1 and to rotate the rotary pipe 6 in order to install it under the next filter element 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. The tap of the rotary nozzle 6 from the filter element 1 with a cleaned filter baffle 9 and the cessation of the supply of compressed gas to the chamber 15 opens an access to it from the lower cavity to be cleaned, and the output from it into the upper cavity of the purified liquid.

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. Filling the inner space of the filter cartridge between the filter baffle and the tube above the valve with hard hydrophobic fibers allows reducing the size of the gas bubbles of the supplied gas and achieving their uniform distribution in the gas-liquid mixture. As a result, the flow time of portions of liquid and gas through the filtering partition decreases, and the oscillation frequency of the pulsating flow increases.

Соответственно повышается эффективность пульсационной регенерации фильтрующей перегородки, которая прямо зависит от частоты колебаний пульсационного потока. Accordingly, the efficiency of the pulsation regeneration of the filtering partition increases, which directly depends on the oscillation frequency of the pulsation flow.

Claims

A filter for cleaning liquids, comprising a housing with filter elements arranged around the circumference with filter cartridges and regeneration means, including a rotary nozzle, pressurized chambers connected to a compressed air source, in the bottom of which a tube is installed, the lower end of which is located at the bottom of the filter cartridge and has a check valve, characterized in that the means for regeneration is additionally equipped with rigid hydrophobic fibers located in the gap between the filter baffle filter cartridge and tube.