2.2. Самоочищающиеся фильтры непрерывного фильтрования

 

2.2.1. Устройство и принцип работы^**

 

Принципиальная конструктивная схема самоочищающегося спирального фильтра непрерывного фильтрования изображена на фиг. 7. Фильтр включает корпус 1 с входным патрубком 2, емкость 3, установленную в корпусе 1а так, что между корпусом 1 и емкостью 3 образуется кольцевая камера 4. Внутри емкости 3а коаксиально установлена и закрепленаа обечайка 5, на которойа в один или в несколько ярусов расположеныа сквозные радиальные патрубки 6.а В пространстве между внутренней поверхностью емкости 3 и обечайкой 5 расположеныа спиральные фильтроэлементы 7, каждый из которых включает спираль 8 и конфузор 9, установленныйа с возможностью перемещения вдоль оси радиальногоаааа патрубка  6.

 

Фильтроэлементы 7а одной стороной, имеющей отверстия ДaУ закреплены к емкости 3, а другой посредством конфузоров 9, имеющих проходные отверстия ДbУ,а сопряженыа с соответствующими внутренними поверхностями радиальных патрубков 6. К днищу емкости 3, в котором выполнены отверстияа ДсУ, присоединена камера 10 с выходным патрубком 11 и грязеотводящим трубопроводом 12. Фильтр снабжен трубчатым коллектором  13, на поверхности которого выполнены проходные отверстия ДdУ таким образом, что ониа расположеныа на теха же уровнях, на которых установлены радиальные патрубки 6 обечайки 5.а Коллектор 13 установлен в подшипниках 14 и 15 с возможностью поворота вокруг своей оси и связан с известным приводом, например, с мотор-редуктором 16.

 

Фильтр в режиме фильтрования аработает следующим образом:

 

Поток фильтруемой жидкостиа поступает через входной патрубок 2 корпуса 1 в кольцевую камеру 4 и через отверстия ДaУ поступает во внутренние полости спиралей 8 фильтроэлементов 7 (направление движения потока неочищенной жидкости показано серыми стрелками). При прохождении через фильтрующие зазоры (ячейки) спиралей 8 жидкостьа освобождается от мусораа иа других механических примесей,а крупность которых превышает фактические размеры фильтрующих щелей (ячеек) Дδ_оУ, и очищенная поступает в емкость 3. Далее, через отверстияа ДсУ апоток жидкости поступает в камеру 10а и через выходной патрубок 11а отводится к потребителю (направление движения потокаа очищенной жидкости показаноа бесцветными (неокрашенными) стрелками ).

 

Фильтр в режиме промывки аработает следующим образом:

 

Для промывки фильтроэлементов 7 коллектор 13 приводится во вращение вокруг своей оси посредством мотор-редуктора 16. При вращении коллектора 13, одно (или более) из выполненных в нем отверстийа ДdУ периодически, с оборотной частотой, совпадает с соответствующим отверстием ДbУ в подвижном конфузоре 9а спиральногоааа фильтроэлемента 7.

 

Ва промежуток времени, когда отверстия ДbУ и ДdУ гидравлически связаны между собой, конфузор 9 перемещается вдоль оси на расстояние ДSУ, под действием перепада давлений, обусловленного разницей в величине давлений в коллекторе 13 и в емкости 3, и растягивает спираль 8 фильтроэлемента 7, увеличивая межвитковые зазоры до значений Дδ₁У. Благодаря одновременномуа воздействию упругих сил спирали 8 и потока жидкости, поступающего в фильтроэлемент 7 из емкости 3 через межвитковые зазоры Дδ₁У и отверстие ДaУ,а происходита интенсивное гидромеханическоеа разрушениеа отложений, скопившихсяаа нааа внутреннейа поверхностиа спиралиа 8а фильтроэлементаа 7, иа затема через отверстия ДbУ и ДdУа эти отложенияа смываютсяа во внутреннюю полость коллектора 13 и далее в грязеотводящий трубопровод 14 (направление движенияа грязевого потокаа жидкости показано темно-серыми стрелками).

 

При дальнейшем вращении коллектора 13а отверстие ДdУ аперемещается к следующему радиальному патрубку 6 и фильтроэлементу 7, вследствие чего предыдущий  фильтроэлемент 7 автоматически отключается от коллектора 13, при этом давление по обе стороны конфузора 9 выравнивается и под действием упругих сил спирали 8 конфузор 9а возвращается в исходное положение; в спирали 8 восстанавливается первоначальная величина фильтрующего зазора (ячейки) Дδ_оУ и очищенный фильтроэлемент 7 автоматически переходит в режим фильтрования.

а

 ^** На рекламном фрагменте (см. рис. 3)  приведены технические характеристики иа показаны габаритные размеры фильтра непрерывного фильтрования ФНФ 1000 Ц 1,0 Ц 0,4 (заданная начальная скорость фильтрации- 0,1 m/s). Ва конструкции фильтра использованы новые технические решения, обеспечивающие повышение надежности работы и расширение области применения фильтров непрерывного фильтрования.аа

 

 

 

 

2.3. Самоочищающиесяа входные фильтры насосов а

 

2.3.1.      аУстройство и принцип работы

 

Вариантыа конструкции самоочищающегося спирального входного фильтра насосаа схематично изображены на фиг. 8-14: на фиг. 8 изображен в разрезе входной фильтр насоса с одиночной фильтрующей спиралью; на фиг.9- вариант исполненияа входного фильтра с двумя и более фильтрующими спиралями; на фиг.10- входной фильтр с единым для всех спиралей запорным устройством; на фиг.11- вариант исполненияа входного фильтра с запорныма устройством, состоящим из нескольких клапанов (по числу спиралей);а на фиг.12- входной фильтр с запорным устройствома механически связанным с дополнительным приводным механизмом; на фиг.13- входной фильтр с плунжером гидравлически связанным с мембранным исполнительным механизмом; на фиг.14- входной фильтр с лопаточным направляющим аппаратом.

 

□ Фильтр (см. фиг.8 и 9) работает следующим образом:

 

В режиме фильтрования перекачиваемая насосом жидкость, протекая между витками спирали 1, освобождается ота посторонних включений, размер которых превышает величинуа фильтрующих зазоров ДδУ, и через проходное отверстие в неподвижном фланце 2 поступает во всасывающую линию насоса. Направление движения потока в режиме фильтрования показано стрелками на левой сторонеа фиг.8.

 

Отфильтрованные включения постепенно накапливаются на наружной поверхностиааа спирали 1, вследствие чего возрастает гидравлическое сопротивление фильтра и увеличивается разряжение во всасывающей линии насоса. При достижении предельно допустимого разряжения во всасывающей линии насосаа фильтр переводят в режим промывки..

 

В режиме промывки поток жидкости меняет направление на обратное, вследствие чего на плунжер 4 начинает действовать осевая гидравлическая сила, обусловленная скоростным напором и статическим давлением обратного потока, под воздействием которой плунжер 4 и подвижный фланец 3 перемещаютсяа вдоль оси фильтра. Осевое перемещение ДSУ подвижного фланца 3 вызывает смещение витков спирали 1, при этом упругие силы витков разрыхляют отложившиеся на наружной поверхности спирали 1 отфильтрованные включения, а вытекающий через увеличенные межвитковые зазоры ДδУ обратный потока разрушает иа выносита этиаа включенияа за пределы фильтра.

 

Направление движения потока в режиме промывки показано стрелками на правой сторонеа фиг.8. Крайнее положение подвижного фланца 3а в режиме промывки показано штрихпунктирными линиями.

 

□ Фильтр (см. фиг.10 и 11) работает следующим образом:

 

При выполнении фильтра с запорным устройством (см. фиг. 10 и 11) одновременно с осевым перемещением подвижного фланца 3 в процессе промывки перемещается и запорное устройство 12 до полного перекрытия соответствующего проходного отверстия, вследствие чего истечение обратного потока через межвитковые зазоры ДδУ спирали 1 прекращается, при этом проточная часть насоса остается заполненной жидкостью, что сохраняет способность насосной установка к последующим запускам при положительной высоте всасывания (+H_s), без использования дополнительных механизмов для заполнения жидкостью проточной части насоса. После запуска насоса запорное устройство под действием упругих сил спирали 1 и вакуума во всасывающей линии насоса возвращается в первоначальное положение и фильтр автоматически переводится в режим фильтрования.

 

□ Фильтр (см. фиг.12) работает следующим образом:

 

При выполнении фильтра с запорным устройством, механически связанным с мембранным исполнительныма механизмом (см. фиг. 12), первичный запуск насоса при положительной высоте всасывания (+H_s), осуществляют путем подачи от постороннего источника давления, например, от вспомогательного насоса или компрессора, жидкости или газа через трубку 26 в соответствующую полость мембранного исполнительногоа механизма 19, вследствие чего мембрана 20, подвижный фланец 3 и запорное устройство 12 перемещаютсяа в осевом направлении до полного перекрытия соответствующих проходных отверстий в неподвижном фланце 2. После этого всасывающую линиюа и насос заполняют жидкостью, например, с помощью вспомогательного насоса, трубку 26 отключают ота постороннего источника давления и включают насос в эксплуатацию. Кака было указано выше, после запуска насоса запорный орган под действием упругих сил спирали 1 и вакуума во всасывающей линии возвращаетсяа ва первоначальное положениеа иа фильтра автоматическиа переводится в режим фильтрования.

 

Для принудительногоа опорожненияа проточнойа частиа насоса,а например,а в случае выполнении ремонтно-профилактических работ или приа длительном межсезонным простое, жидкость или газ подают от постороннего источника давления через трубку 27 в другую соответствующую полость мембранного исполнительногоа механизма 19, вследствие чего мембрана 20 и, следовательно, подвижный фланец 3 и запорное устройство 12 перемещаютсяа в осевом направлении до полного открытия соответствующих проходных отверстий, вследствие чего жидкость через межвитковые зазоры ДδУ спирали 1 вытекает из проточной части насосной установки.

 

□ Фильтр (см. фиг.13) работает следующим образом:

 

При эксплуатации низконапорного насоса, имеющего положительную высоту всасывания (+H_s),а применяют фильтр с запорным органом, механически и гидравлически связанныма с мембранным исполнительныма механизмом (см. фиг. 13). В процессе промывки этого фильтра некоторая часть жидкости обратного потока поступаета через обратный клапан 28, канал ДaУ, радиальные отверстияа ДbУ и прорези ДcУ в соответствующую полость мембранного исполнительногоа механизма 19, вследствие чего мембрана 20 и механически связанные с нейа подвижный фланец 3 и запорное устройствоа 12 перемещаютсяа в осевом направлении до полного перекрытия соответствующих проходных отверстий в неподвижном фланце 2, обеспечивая тем самым готовность низконапорного насоса к последующему пуску.а

 

Для обеспечения первичного запуска низконапорного насоса при положительной высоте всасывания (+H_s), жидкость или газ подают, например, от вспомогательного насоса или компрессора, под давлением через трубку 26 в соответствующую полость мембранного исполнительногоа механизма 19, вследствие чего обратный клапан 28 перемещается в осевом направлении и перекрывает канал ДaУ, предотвращая истечение рабочей среды во всасывающуюа линиюаа насоса,а приа этомаа мембрана 20,аа подвижный фланеца 3аа иа запорное устройство 12 перемещаютсяа вдоль оси фильтра до полного перекрытия соответствующих проходных отверстий. После этого всасывающую линию и насос заполняют жидкостью, например, с помощью вспомогательного насоса, трубку 26 отключают ота постороннего источника давления и включают насос в эксплуатацию. После запуска насоса запорное устройство под действием упругих сил спирали 1 и вакуума во всасывающей линии насоса возвращается в первоначальное положение и фильтр автоматически переводится в режим фильтрования.

 

□ Фильтр (см. фиг.14) работает следующим образом:

 

При выполнении фильтраа с лопаточным направляющим аппаратом 29а (см. фиг. 14) обратный поток,а обтекаяа (ваа режиме промывкиа фильтра)а профилированныеаа лопаткиаа 30а направляющего аппарата 29а получает закрутку и приходит во вращательное движение. Возникающие при этом центробежные силы способствуют более интенсивному протеканию потока через увеличенные межвитковые зазоры ДδУ спирали 1, обеспечивая тем самым более эффективное разрушение и удаление отложившихся на наружной поверхности спирали 1 отфильтрованных включений.

 

В остальном, процесс фильтрования жидкости и процесс промывки фильтрующих поверхностейааа фильтрааа исполнений,а изображенныха наа фиг.9, 10, 11, 12, 13 и 14, аналогичен описанному выше для фильтра, представленного на фиг.8.

 

 

 2.4.   Спиральные фильтрующие элементы тонкой очистки

 

2.4.1. Устройство и принцип работы

 

Вариантыа конструкции предлагаемых фильтроэлементов тонкой очистки схематично представлены на фиг. 15-18:а на фиг. 15а изображены фильтроэлемент с силовой стягивающей пружиной и некоторые варианты геометрической формы его фильтрующих ячеек; на фиг.16- фильтроэлемент со стягивающим винтом; на фиг.17- фильтроэлемент 2-х кратного фильтрования с силовой стягивающей пружиной; на фиг.18- фильтроэлемент 2-х кратного фильтрования со стягивающим винтом.

 

Отличительной особенностью представленных на фиг. 15-18 фильтроэлементов является то, чтоа витки проволоки фильтрующих спиралей установлены между собой с нулевым или близким к нулю азазором, а заданная тонкость фильтрации обеспечивается величиной фильтрующиха ячеек, форма и размеры которых обусловлены формой и размерами поперечного сечения проволоки, а также технологией ее формообразования (см. фиг. 15,а узел I, сеченияа А-А, Б-Б, В-В, Г-Г, Д-Д, Е-Е, Ж-Ж и З-З).

 

 

2.5. Бытовой самоочищающийся фильтр (дуршлаг)

 

2.5.1. Устройство и принцип работы

 

Принципиальная конструктивная схема бытового спирального фильтрааа изображена на фиг. 19. Фильтр состоит из каркаса 1 и фильтрующей спирали 2, один конец которой выполнен с возможностью передвижения вдоль оси фильтра и имеета кольцевое обрамление 3, а другой закреплен к каркасу 1 посредством крепежных элементова 4, 5, 6 и 7.

 

Геометрическая форма несущих элементов каркаса 1 и витков спирали 2а выполнены таким образом, что после установки спирали в каркас, внутренняя поверхность спирали образует емкость, имеющую форму ковша. Каркас 1 снабжен рукояткой 8 и упором 9, на которых установлены с возможностью радиального перемещения ползунки 10 с консолями 11. Спираль 2 (узел 1) выполнена с фильтрующими ячейками, аформа которых, как было указано выше в п. 2.5.1., обусловлена конструкцией и технологиейа формообразования проволоки, из которой изготовлена спиральа (см. фиг. 15,а узел 1, сеченияа А-А, Б-Б, В-В, Г-Г, Д-Д, Е-Е, Ж-Ж и З-З).

 

Фильтр работает следующим образом.

 

Для отделения твердой фазы от жидкойа ковш фильтра заполняется фильтруемой средой, при этом жидкая фаза вытекает из фильтра через фильтрующие ячейки спирали 2, а твердая фаза остается во внутренней полости спирали 2.

 

После отстоя и извлечения из ковша фильтра твердой фазы, на внутренней фильтрующей поверхности спирали 2 остаются различные мелкие включения, которыеа застревают в фильтрующих ячейках или обволакивают их так, что для последующего использования фильтра, необходима промывка фильтрующей поверхности спирали 2.

 

аДля очистки фильтрующей поверхности фильтр переворачивают на 180║. Под воздействием собственной силы тяжести кольцевое обрамление 3 перемещается вниз до упора в консоли 11 ползунков 10, вследствие чего между витками спирали 2 возникают зазоры, величина которых зависит ота осевого хода обрамления 3 (см. размер ДSУ, фиг.19). Благодаря силам упругости в витках происходит разрушение отложившихся на фильтрующей поверхности спирали 2 загрязнений, которые смываютсяа водой или другой промывочной жидкостью. В тех случаях, когда величина межвитковых зазоров спирали 2 явно не достаточна для эффективного разрушения загрязнений, ползунки 10 передвигают на периферию так, что в этом положении консоли 11 не ограничивают перемещение спирали 2, и тогда в перевернутом положении фильтра спираль перемещается в осевом направлении настолько, насколько позволяют ее упругие свойства. В результате межвитковые зазоры достигают таких величин, при которыха очистка фильтра не вызывает затруднений, особенно при дополнительном использовании вспомогательных средств, например, волосяных щеток.

 

Таким образом, предлагаемый бытовой самоочищающийся фильтр с изменяемой геометрией фильтрующих ячеека обеспечивает эффективное отделение твердой фазы от жидкой и существенно повышает удобстваа эксплуатации в сравнении с известныма сетчатым дуршлагом.а

 

   

3. Источники информации

 

аааааа 1. Ю.А. Зубков, Л.М. Шифрин, Я.Л. Духовный и Б.И. Колесников. Фильтр.а Описание изобретения к авт. свид. СССР № 389814, 1973 г.

 

аааааа 2. Д.И. Вербицкий и В.В. Васильев. Входной фильтр насоса. Описание изобретения к авт. свид. СССР № 21232854, 1986 г.

 

аа аааа3. Колесников Б.И. Фильтр. Описание изобретения к патенту СССР № 1504853, 1989 г..

 

аааааа 4. Колесников Б.И. Фильтр. Описание изобретения к патенту Российской Федерации

№ 2035202, 1995 г.

 

аааааа 5. BRASSERT-FILTER. Рекламный проспект фирмы ДPERTROLEUM TECHNICAL COMPANY S.A.У, Швейцария.

 

аааааа 6. OTOČNĚ BUBNOVĚ FITRY. Рекламный проспект фирмы ДČKD DUKLAУ, Чешская республика.

 

ааааааа 7. AMIAD ДEBSУ FIILTERS. Рекламный проспект фирмы ДAmiad Filtration SystemsУ, Израиль.

 

ааааааааа 8. SPIN-KLIN A Breakthrough in Automatic Filtration. Рекламный проспект фирмы ДARKAL Filtration Systems Ltd.У, Израиль.

 

аа 9.а UNIBAD Badewasser-Umwфlzpumpe. Рекламный проспект фирмы

ДJ.H. Hoffman GmbH&CoУ

аааааааа

ааааааа 10. Фильтры самоочищающиеся лЭффект╗.а Рекламный проспект ООО лВодмаш ЭКО╗, Ташкент, Узбекистан.

ааааааааа

ааааааа 11. Ефимочкин Г. И., Шипилев С.Г. Очистка охлаждающей воды конденсаторов паровых турбин. Журнал лЭнергохозяйство за рубежом╗, №3,а Энергоатомиздат, 1990 г.

 

ааааааа 12. Фильтрующие элементы Крапухина для очистки жидкостей и газов, и оборудование на их основе . Интернет, http://www.filteres.ru/home.htm

 

ааааааа 13. Dipl.-Ing. L. Steffen, ДKreiselarbeitmaschinen- unentbehrliche HelferУ, VEB FACHBUCHVERLAG LEIPZIG 1961,а S. 44,45

 

аааааааа 14. Матвеев В.С., Оприц О.В. Фильтрование вязких растворов полимеров. М., лХимия╗, 1989 г.

 

ааааааааа 15. Алиев Г.М.-А. Устройство и обслуживание газоочистных и пылеулавливающих установок. М., лМеталлургия╗, 1988 г.