PAKKI GLEB VIKTOROVYCH (UA)
PAKKI MIKHAIL VIKTOROVYCH (UA)
| WO2005053823A1 | 2005-06-16 |
| RU2503622C1 | 2014-01-10 | |||
| RU2133135C1 | 1999-07-20 | |||
| CN101314489A | 2008-12-03 | |||
| US20050040091A1 | 2005-02-24 | |||
| GB1489154A | 1977-10-19 |
| ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ очистки жидкости от механических примесей, который заключается в том, что загрязненную жидкость подают снизу на фильтровальные элементы, при этом периодически осуществляют регенерацию загрязненного фильтрующего слоя путем его промывки и удаления взвешенных примесей, отличающийся тем, что фильтрующим элементам, которые собраны в фильтропакет с динамически гладкой поверхностью, с помощью вибратора сообщают малоамплитудные колебания в диапазоне 1..Л000 мкм с частотой от 5 Гц до 80 кГц, при этом модуль скорости фильтрации жидкости через динамически гладкую фильтрующую поверхность меньше среднего модуля скорости колебания фильтра вдоль его оси, а входная тангенциальная скорость многофазного потока направлена на динамически гладкую поверхность фильтропакета под углом от 0 до 90° и удовлетворяет соотношению VT > Уф, где VT— линейная окружная скорость жидкости, V®— скорость фильтрации жидкости. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поверхность фильтропакета очищают динамическими колебаниями в пограничном слое с помощью ультразвуковых излучателей. 3. Устройство для очистки жидкости от механических примесей, содержащий цилиндрический корпус с днищем и крышкой, вертикально расположенные внутри корпуса фильтрующие элементы в виде перфорированных трубок с покрытием, входной и выходной патрубки, патрубок для промывки и патрубок для удаления примесей, отличающийся тем, что корпус состоит из двух частей, при этом нижняя часть корпуса включает цилиндрическую полость, которая имеет расположенный тангенциально под перфорированной перегородкой входной патрубок с регулируемым сечением и коническую полость, которая имеет сборник ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) механических примесей, а верхняя цилиндрическая часть корпуса имеет коаксиально расположенные фильтровальные элементы в виде фильтропакета с динамически гладкой поверхностью, жестко закрепленного на перфорированном металлическом каркасе, который верхним концом на упругой подвеске закреплен к крышке, по кругу которой установлены ультразвуковые излучатели, а нижним концом жестко соединен с вибратором, который расположен в расширительной камере нижней части корпуса, которая сообщается с верхней частью корпуса через установленную над перфорированной перегородкой подающую трубу с расположенным под углом подводным патрубком. ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) |
Изобретение относится к очистке воды, водных растворов и других жидкостей в газовой, нефтяной, нефтехимической промышленности, а также может быть использовано в горнодобывающей промышленности для улавливания мелкодисперсных фракций редкоземельных металлов, драгоценных и полудрагоценных камней.
Известный способ очистки технологической жидкости от механических примесей и плавающей жидкой среды (патент RU N» 2626833 Cl , МПК B01D17 / 028, ВО ID 21/02, C02F 1/40, публ. 02.08.2017 бюл. 22), который включает предварительное смешивание в гомогенизаторе загрязненной технологической жидкости и части очищенной технологической жидкости в смесителе, в котором струи очищаемой и части чистой технологической жидкости направлены навстречу друг другу с равным поперечным сечением в месте соприкосновения струй. Далее смесь подают по диффузору шириной, равной внутренней ширине отстойника, и высотой, которая обеспечивает ламинарный режим течения тонкого плоского слоя смеси. Очистку технологической жидкости от механических примесей и плавающей жидкой среды осуществляют путем гравитационного осаждения механических примесей и всплытия жидкой плавающей среды из тонкого плоского слоя.
Недостатки этого способа заключаются в том, что эффективность процесса очистки технологической жидкости недостаточна для мелкодисперсных фракций механических примесей от 100 мкм и ниже, а также неконтролируемость процесса гравитационного осаждения.
Известно устройство для очистки жидких углеводородов (патент RU N° 2199371С2, МПК ВОЮ 35/06, публ. 27.02.2003 бюл. ° 6), которое содержит корпус с входными и выходными патрубками, фильтропакетами, магнитным экраном в виде стержней, снабженных щетками с приводом в верхней части корпуса, вторым коаксиально расположенным фильтропакетом, цилиндром- разделителем и межфазным поплавком с коническими пробками.
Основной недостаток конструкции такого устройства состоит в том, что работа устройства в условиях, когда необходима высококачественная очистки воды, недостаточно эффективна. Кроме того, оно имеет большую металлоемкость, а для очистки щеток и магнитов необходимо часто останавливать работу устройства.
Наиболее близким к заявляемому изобретению есть способ и устройство очистки воды от взвешенных примесей (Патент RU N° 266551 1 Cl , МПК ВОЮ 24/06, ВОЮ 24/16, C02F 1/00, публ. 30.08.2018 бюл. N2 25). Способ заключается в том, что фильтрование осуществляют путем подачи загрязненной воды в нижнюю часть фильтра внутрь фильтрующих элементов в виде перфорированных трубок, прохождение воды через отверстия перфорированных трубок, их наружный фильтрующий слой и выход очищенной воды через вертикальные перфорированные отводящие трубки, размещенные в сплошной объемной фильтрующей загрузке микропорошка, периодически осуществляют регенерацию загрязненного фильтрующего слоя микропорошка путем подачи смеси воды с сжатым воздухом через размывные сопла в его верхний слой и подачи загрязненной и очищенной воды в качестве промывных вод соответственно через подающие фильтрующие элементы и отводящие трубки, а образованные взвешенные примеси и частицы микропорошка направляют с помощью промывных вод в верхнюю часть корпуса, где удаляют взвешенные примеси, а регенерированный микропорошок возвращают в сплошной объем фильтрующей загрузки.
Устройство для осуществления такого способа включает цилиндрический корпус, днище и крышку, трубную доску, на которой вертикально расположены фильтрующие элементы в виде перфорированных трубок, трубопровод для подачи загрязненной воды (входной патрубок), трубопровод для отвода очищенной воды (выходной патрубок). В корпусе размещен фильтрующий материал в виде сплошной объемной фильтрующей загрузки микропорошка, в которой вертикально установлены фильтрующие элементы в виде перфорированных трубок с покрытием в виде полимерной сетки. Фильтрующие элементы и вертикальные перфорированные отводящие трубки попарно смежные между собой и равномерно размещены на расстоянии фильтрующего слоя. Над верхним слоем микропорошка установлен патрубок для подачи смеси воды и воздуха для размыва микропорошка в режиме регенерации (патрубок для промывки). В верхней части корпуса установлена кольцевая камера с патрубком для удаления взвешенных примесей, которая сообщается с внутренним объемом цилиндрического корпуса через окна, которые затянуты полимерной сеткой.
Недостаток такого изобретения заключается в том, что используется микропорошок, который засоряет устройство при регенерации, при этом до конца промыть его внутри устройства невозможно, а полимерная сетка будет постоянно забиваться, что ограничивает периодичность работы устройства. Кроме того, устройство имеет высокую удельную металлоемкость и низкую пропускную способность, а использование способа не может обеспечить гарантированной очистки от мелкодисперсных фракций от 1 ,0 до 10 мкм. Исходя из вышесказанного, изобретение затратное, ненадежное и имеет маленький срок службы.
Задачей предлагаемого изобретения есть создание простого, надежного, несложного в эксплуатации высокоэффективного способа для очистки жидкостей от механических примесей и устройства для его осуществления.
Для решения поставленной задачи предлагается способ очистки жидкости от механических примесей, который заключается в том, что с целью увеличения межрегенерационного периода и предотвращения накопления твердых частиц на фильтрующей поверхности фильтропакета с динамически гладкой поверхностью, жестко закрепленном на металлическом каркасе, передаются малоамплитудные колебания в диапазоне 1...1000 мкм вибратором с частотой от 5 Гц до 80 кГц, при этом скорость фильтрации жидкости через динамически гладкую фильтрующую поверхность меньше скорости колебания фильтра в плоскости под углом подачи жидкости от 0° до 90° и удовлетворяет соотношению V T > У ф , где V T - линейная окружная скорость жидкости, У ф - скорость фильтрации жидкости. С целью увеличения полноты отделения частиц размером 1 -5 мкм, поверхность фильтропакета очищают динамическими колебаниями в пограничном слое при помощи ультразвуковых излучателей.
Устройство для осуществления способа очистки жидкости от механических примесей состоит из верхней и нижней частей. Нижняя часть корпуса включает цилиндрическую полость, которая имеет расположенный тангенциально под перфорированной перегородкой входной патрубок с регулируемым сечением, и коническую полость, которая имеет сборник, который состоит из двух отсеков: для сбора механических примесей и сбора механических примесей, уловленных на фильтропакете.
Верхняя часть корпуса цилиндрическая и содержит коаксиально расположенный на перфорированном металлическом каркасе фильтропакет, верхний конец которого на пружинной подвеске прикреплен к крышке, по окружности которой установлены ультразвуковые излучатели, а нижний - жестко соединен с вибратором. Через установленную над перфорированной перегородкой нижней части корпуса подающую трубу и установленный под углом подводящий патрубок обеспечивается тангенциальный вход жидкости в кольцевую полость верхней части корпуса. Выход чистой жидкости из фильтропакета осуществляется через выходной патрубок, который размещен в конической полости.
Отличием заявленного изобретения от известного уровня техники можно считать следующие признаки:
- жестко закрепленному на металлическом каркасе фильтропакету с динамически гладкой поверхностью передают малоамплитудные колебания в диапазоне 1...1000 мкм с частотой от 5 Гц до 80 кГц при помощи электромагнитного или механического вибратора;
- создают скорость фильтрации жидкости через динамически гладкую поверхность фильтропакета меньше скорости колебания фильтропакета в плоскости под углом подачи жидкости от 0° до 90°, например, на 0,01 мм/с, т.е. У КФ > У ф , где У КФ - скорость колебания фильтропакета, а У ф - скорость фильтрации жидкости;
- входная тангенциальная скорость создает линейную окружную скорость жидкости с механическими частицами над динамически гладкой фильтрующей поверхностью, т.е. V T >УКФ , где V T - линейная окружная скорость жидкости;
- ультразвуковые колебания, создаваемые излучателями, например, с частотой 25 кГц создают "звуковой ветер", который удаляет твердые частицы с пограничного слоя.
Таким образом, обеспечивается 99,99% очистки воды от мелкодисперсных фракций механических примесей. Для пояснения сути изобретения на фиг. 1 изображен общий вид устройства для очистки жидкостей от механических примесей, на фиг. 2 - вид устройства сбоку, на фиг. 3 - вид устройства сверху, на фиг. 4 - верхняя часть устройства в разрезе.
Корпус устройства состоит из нижней и верхней частей.
Нижняя часть корпуса состоит из цилиндрической полости 1 , которая имеет тангенциальный входной патрубок 2 для входа жидкости и конической полости 3. Верхняя часть 4 цилиндрической полости 1 соединена с подающей трубой 5, в которую поток жидкости поступает через перфорированную перегородку 6. Коническая полость 3 имеет выходной патрубок 7 для выхода очищенной воды из фильтропакета 8, сборник 9, состоящий из отсека для сбора механических примесей и отсека для сбора механических примесей, уловленных на фильтропакете 8, дренажный патрубок 10, через который обеспечивается выход крупнодисперсных фракций осадка, и патрубок 1 1 для выхода мелкодисперсного осадка. В верхней части 4 цилиндрической полости 1 расположен патрубок 12.
В верхней части корпуса 13, которая имеет цилиндрическую форму, расположенный коаксиально подпружиненный фильтропакет 8, в нижней части которого жестко закреплен вибратор 14 для регенерации фильтропакета 8. Для просмотра и контроля движения жидкости установлены смотровые окна 15 и 16 для регенерации поровой структуры фильтропакета 8 предусмотрен штуцер 17 для подачи пара регенерации.
Фильтропакет 8 собран на перфорированном каркасе 18, который верхним концом прикреплен к крышке верхней части корпуса 13 на пружинной подвеске 19. Нижняя часть фильтропакета 8 на фланцах соединена с расширительной камерой 20, в которой жестко с фильтропакетом 8 соединен вибратор 14.
Расширительная камера 20 через эластичное сальниковое соединение 21 герметично соединена со штуцером 17. Подающая труба 5 в верхней части имеет плоский подводящий патрубок 22, который под углом 5° ... 45° тангенциально подает очищенную жидкость в кольцевую полость между фильтропакетом 8 и корпусом 13. Верхняя часть корпуса 13 упирается в днище 23 конической полости 3 нижней части корпуса, где выполнены прорези для выхода уловленной фильтропакетом 8 мелкодисперсной фракции в сборник 9. Для очистки конической полости 3 предусмотрен люк 24. Сечение входного патрубка 2 регулируется пластиной 25. Вся конструкция закреплена на рамке 26 при помощи приваренных к корпусу опорных площадок 27, которые соединены болтами 28 к рамке 26, которая установлена на опоры 29. В крышке верхней части корпуса 13 по окружности закреплены ультразвуковые излучатели 30.
Изобретение осуществляется следующим образом.
Поток жидкости с механическими примесями от электронасоса под напором поступает через входной патрубок 2 в цилиндрическую полость 1 со скоростью более 0,5 м/сек. За счет центробежных сил крупнодисперсная фракция механических примесей попадает в верхнюю часть 4 цилиндрической полости 1 и периодически удаляется через дренажный патрубок 10.
Механические примеси, которые по размеру меньше отверстий в перфорированной перегородке 6, с потоком жидкости поступают в подающую трубу 5 со смотровыми окнами 15, 16. Поток жидкости с мелкодисперсными фракциями примесей с расчетной скоростью под углом через подводящий патрубок 22 поступает в кольцевую полость верхней части корпуса 13 между стенкой и фильтропакетом 8. Скорость вращения жидкости больше скорости фильтрации, а скорость вертикальных колебаний (вибраций) от вибратора 14, например электромагнитного, больше скорости фильтрации. В этих условиях мелкодисперсные фракции механических примесей накапливаются в пограничном слое вокруг фильтропакета 8 и за счет вращения жидкости, а также гравитационных сил осаждаются в полости сборника 9 и удаляются через патрубок 11. Ультразвуковые излучатели 30 в количестве от 3 до 6 штук расположены по окружности над кольцевой полостью. Когда в кольцевую полость через тангенциальный входной патрубок 2 поступает поток жидкости по винтовой линии, то, за счет того, что существуют зоны сжатия и разряжения от ультразвука, на поверхности фильтропакета 8 образуется псевдоожиженный слой, который «звуковым ветром» и потоком жидкости уносится вниз в сборник 9. Очищенная жидкость через поровую структуру фильтропакета 8 поступает в его внутреннюю полость и через патрубок 7 отводится в емкость сбора чистой жидкости.