RU2710196C1 - Cartridge filter element and filter using cartridge filter element - Google Patents

Cartridge filter element and filter using cartridge filter element Download PDF

Info

Publication number
RU2710196C1
RU2710196C1 RU2019110519A RU2019110519A RU2710196C1 RU 2710196 C1 RU2710196 C1 RU 2710196C1 RU 2019110519 A RU2019110519 A RU 2019110519A RU 2019110519 A RU2019110519 A RU 2019110519A RU 2710196 C1 RU2710196 C1 RU 2710196C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filter
cartridge
wire
layer
size
Prior art date
Application number
RU2019110519A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Михайлович Булыжёв
Original Assignee
Евгений Михайлович Булыжёв
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Михайлович Булыжёв filed Critical Евгений Михайлович Булыжёв
Priority to RU2019110519A priority Critical patent/RU2710196C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2710196C1 publication Critical patent/RU2710196C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D29/00Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/11Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtration Of Liquid (AREA)

Abstract

FIELD: water and air purification technology.
SUBSTANCE: invention relates to design of filter elements and can be used for fine water purification. Cartridge filter element comprises a filtering surface fixed on the frame, which is formed by laying along a spiral of stainless wire of triangular cross-section with a filtering slot between turns of wire, the filter element is multilayered; frame of each filter layer includes rigidly installed vertical rods from stainless steel, between which there are installed, except for the last layer, wave-like or zigzag wire elements with cross-section of the same standard size as vertical rods, with possibility of volume separation between vertical rods into separate cells, on the external surface of the frame of each filtering layer a filtering surface is rigidly fixed by way of triangular/trapezoidal section stainless steel along the spiral with a filtering slot between turns of the wire with expansion of the slot in the filtration direction, all filtering layers including a frame and a filtering surface from a triangular/trapezoidal wire are placed in the cartridge coaxially with a gap between layers, sufficient for assembly of layers without tension, at least with a gap of not more than 1/20–1/10 of thickness of the filtering layer, standard size of the wire and size of the filtering layer slit are reduced in subsequent layers in the filtration direction with observance of the condition, at which the slot is up to 1/6–1/5 of the size of the triangle/trapezium base in the wire cross-section, wherein with reduction of filtering slot size, wire height is not reduced to provide structural strength and reliability of layer, and ratio between wire width and height is changed, as well as to provide a "slot:wire laying ratio" ratio of at least 0.20, a slot in the last filtering layer in the filtration direction has a size to provide a given refining fineness, at least technologically achieved value of 0.010–0.005 mm, and the size of the slot of the previous layers is reduced from the outer layer to the subsequent layers either by linear relationship or according to the functional relationship between the particle size and weight in the volume of the purified water, inner surface of last layer with least slot between turns of wire forms cleaned water outlet channel, wherein the channel cross-section along the cartridge axis exceeds the total live cross-section of the filter slots in the last layer in the filtration direction, wherein the outlet channel cross-section is selected based on the condition that the channel flow rate is not more than 1 meter per second with provision of the laminar water flow mode in the output channel, each filter layer is closed from above and from below by end circular plugs, and cartridge as a whole in lower part is closed by plug, which is made integral with plug, which is aligned without interference with inner surface of outlet channel, and in upper part cartridge is equipped with sealed cover with branch pipe for purified water outlet, equipped with means of installation and attachment of cartridge in working vertical position in filtered medium.
EFFECT: increased fineness of cleaning with simultaneous increase of surface of filtering layer, and consequently, and efficiency of cleaning, reduced time for filter cleaning and regeneration, increased cycle time between regenerations of filter due to arrangement of space for sediment placement.
6 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции фильтрующих элементов и может быть использовано для тонкой очистки воды.The invention relates to the design of filter elements and can be used for fine water purification.

Известен патронный фильтрующий элемент по патенту на ПМ 127654, МПК В01D 29/48. Патронный фильтрующий элемент, содержащий трубчатый каркас с перфорацией в виде прорезей, на поверхности которого размещена фильтрующая перегородка. Прорези перекрыты щелевыми металлическими накладками или в виде плоских рамок, или в виде секторной части продольно разрезанного цилиндра. Поверхность накладок образована отрезками проволоки с треугольным или трапецеидальным сечением, закрепленными сваркой с фиксированным зазором. Проволоки укладываются и крепятся одной из треугольных вершин вниз, к поверхности трубчатого каркаса. Щелевые накладки могут соответствовать размеру прорезей и крепятся непосредственно в прорези, а если размеры превышают размеры прорезей, тогда они крепятся поверх прорезей.Known cartridge filter element according to the patent on PM 127654, IPC B01D 29/48. A cartridge filter element comprising a tubular frame with perforations in the form of slots, on the surface of which a filter membrane is placed. The slots are covered with slotted metal plates or in the form of flat frames, or in the form of a sector part of a longitudinally cut cylinder. The surface of the pads is formed by pieces of wire with a triangular or trapezoidal section, fixed by welding with a fixed gap. The wires are laid and fastened one of the triangular peaks down to the surface of the tubular frame. Slit pads can correspond to the size of the slots and are attached directly to the slots, and if the dimensions exceed the dimensions of the slots, then they are mounted on top of the slots.

Недостатки: малая производительность, по крайней мере из-за малой площади перфораций в виде прорезей на трубчатом каркасе, конструкция низкой технологичности из-за индивидуального крепления фильтрующей рамки для каждой прорези. Фильтроэлемент не обеспечивает тонкой очистки, позволяет укладку проволоки с шагом 0,2 мм или 0,4 мм.Disadvantages: low productivity, at least because of the small area of perforations in the form of slots on the tubular frame, the design of low technology due to the individual mounting of the filter frame for each slot. The filter element does not provide fine cleaning; it allows laying the wire in increments of 0.2 mm or 0.4 mm.

Известен фильтрующий элемент по патенту на ПМ 160446, МПК В01D 29/00. Фильтроэлемент содержит силовой каркас из стержней, расположенных по образующей тела вращения, в частности по образующей цилиндрической или конической поверхности, и скрепленную с ним фильтрующую оболочку, выполненную в виде навитой на силовые стержни определенным шагом и скрепленной с ними сваркой профилированной проволоки с образованием для фильтрации щелей, при этом поверхность проволоки фильтрующей оболочки со стороны поступления фильтруемого вещества содержит фильтрующие каналы соединяющие щели, расположенные между соседними витками проволоки.Known filter element according to the patent on PM 160446, IPC B01D 29/00. The filter element contains a power frame made of rods located along the generatrix of the body of revolution, in particular along the generatrix of a cylindrical or conical surface, and a filter shell fastened with it, made in the form of a wire wound around the power rods at a certain step and welded with them to form cracks for filtering the surface of the wire of the filter shell from the intake side of the filtered substance contains filter channels connecting the slots located between adjacent turns of wire.

Проволока фильтрующей оболочки выполнена в сечении многоугольной формы, в частности треугольной, при этом одна из ребер проволоки соединена сваркой с силовым каркасом, на противоположной этому ребру проволоки грани расположены фильтрующие каналы. Фильтрующие каналы выполнены расширяющимися в направлении поступления фильтруемой жидкости.The wire of the filter sheath is made in the cross section of a polygonal shape, in particular triangular, with one of the ribs of the wire connected by welding to the power frame, filter channels are located on the opposite edge of the wire of the wire. The filter channels are made expanding in the direction of flow of the filtered fluid.

К недостаткам следует отнести недостаточную производительность фильтроэлемента при решении задачи тонкой очистки, что требует изготовления очень малых фильтрующих каналов, что снижает проходное сечение.The disadvantages include the insufficient performance of the filter element when solving the problem of fine cleaning, which requires the manufacture of very small filter channels, which reduces the cross-section.

Наиболее близким по назначению и конструкции патронному фильтрующему элементу является изобретение по патенту РФ №2229795, МПК A01J 9/02, B01D 29/48. Согласно описанию, фильтр содержит герметичный разъемный корпус с патрубками для входа и выхода и фильтрующий элемент патронного типа. Фильтрующий элемент выполнен двухступенчатым и состоит из патронов грубой и тонкой очистки, монтированных на общем основании один в другом. Входной патрубок выполнен в виде трубы, пропущенной через фильтрующий элемент в полость, расположенную между дном корпуса и крышкой наружного фильтрующего патрона. Каждый патрон представляет собой каркас, на который навита пружина из нержавеющей проволоки треугольного сечения с фильтрующей щелью между витками пружины. Фильтрующие поверхности патронов отличаются друг от друга размерами фильтрующих щелей. Фильтрующая поверхность патрона тонкой очистки молока имеет фильтрующую щель 0,07 мм, а фильтрующая щель патрона грубой очистки выполнена равной 0,140-0,180 мм, т.е. соотношение фильтрующих щелей первой и второй ступени очистки выполнено равным не более 2,5:1. Каждый патрон снабжен герметичной крышкой, закрепленной на хвостовой части входного патрубка при помощи гайки. Для обеспечения герметизации стыка между стаканом и основанием корпуса в конструкцию введена прокладка. Части корпуса соединены между собой быстросъемным соединением. По окончании работы корпус благодаря наличию быстросъемного соединения легко отсоединяют от основания, откручивая гайки, снимают патроны грубой и тонкой очистки и производят санитарно-гигиеническую промывку деталей фильтра.The closest in purpose and design of the cartridge filter element is the invention according to the patent of the Russian Federation No. 2229795, IPC A01J 9/02, B01D 29/48. According to the description, the filter contains a sealed detachable housing with nozzles for entry and exit and a cartridge filter element. The filter element is made of two stages and consists of coarse and fine filters, mounted on a common base, one in the other. The inlet pipe is made in the form of a pipe passed through a filter element into a cavity located between the bottom of the housing and the cover of the outer filter cartridge. Each cartridge is a frame on which a spring is made of stainless steel wire of triangular cross section with a filtering gap between the coils of the spring. The filtering surfaces of the cartridges differ from each other by the size of the filtering slots. The filtering surface of the fine milk cartridge has a filter slit of 0.07 mm, and the filtering slit of the coarse cartridge is 0.140-0.180 mm, i.e. the ratio of the filter slots of the first and second stages of cleaning is made equal to not more than 2.5: 1. Each cartridge is equipped with a sealed cap fixed to the tail of the inlet pipe with a nut. To ensure the sealing of the joint between the glass and the base of the body, a gasket is introduced into the structure. Parts of the housing are interconnected by a quick-detachable connection. At the end of the work, the housing due to the presence of a quick-detachable connection is easily disconnected from the base, unscrewing the nuts, remove the coarse and fine cartridges and perform sanitary-hygienic washing of the filter parts.

Недостатки указанного фильтра состоят в том, что он не обеспечивает достаточно тонкой очистки (0,07 мм), а при повышении степени очистки не обеспечивает необходимой производительности. Производительность также занижена ввиду очистки фильтра путем его ручной разборки и промывки, что увеличивает время простоя.The disadvantages of this filter are that it does not provide sufficiently fine cleaning (0.07 mm), and with an increase in the degree of purification it does not provide the necessary performance. Performance is also underestimated due to the cleaning of the filter by manual disassembly and washing, which increases downtime.

Известны конструкции фильтров, использующих блоки патронных фильтрующих элементов.Known filter designs using blocks of cartridge filter elements.

Известен намывной фильтр (см. А.С. Копылов, Е.И. Верховский. Спецводоочистка на атомных электростанциях. - М.: Высшая школа, 1988. - с. 141). Фильтр изготавливают из нержавеющей стали диаметром 0,4-1,2 м и площадью поверхности фильтрования 2-25 кв.м. Намывной фильтр состоит из цилиндрического корпуса, конического или сферического днища и съемной сферической крышки. На трубной доске, расположенной между корпусом и крышкой, закреплены цилиндрические фильтрующие элементы. Фильтрующие элементы представляют собой перфорированную трубку с нарезной резьбой для дистанционирования навитой проволоки. Шаг резьбы и диаметр проволоки выбирают такими, чтобы зазор между витками не превышал 0,1 мм. К фильтру приварены патрубки для подвода и отвода воды. Во время рабочего цикла контролируют его производительность, не допуская ее снижения более, чем на 50% во избежание сползания намывного фильтрующего слоя с патронов. Смыв частиц с поверхности патронов осуществляют гидравлическим ударом. В рабочем режиме фильтр допускает 30-50 циклов регенерации. В указанном фильтре недостаточны производительность фильтра и тонкость очистки.A well-known alluvial filter (see AS Kopylov, EI Verkhovsky. Special water treatment at nuclear power plants. - M .: Higher school, 1988. - S. 141). The filter is made of stainless steel with a diameter of 0.4-1.2 m and a filtering surface area of 2-25 sq.m. The wash filter consists of a cylindrical body, a conical or spherical bottom and a removable spherical cover. Cylindrical filter elements are fixed on a tube plate located between the housing and the cover. The filter elements are a perforated tube with a threaded thread for spacing the wound wire. The thread pitch and wire diameter are selected such that the gap between the turns does not exceed 0.1 mm. Pipes are welded to the filter for supplying and discharging water. During the working cycle, its performance is monitored, preventing its decrease by more than 50% in order to avoid sliding of the alluvial filter layer from the cartridges. Flushing particles from the surface of the cartridges is carried out by water hammer. In operating mode, the filter allows 30-50 regeneration cycles. In the specified filter insufficient filter performance and fineness of cleaning.

Известен патронный фильтр по патенту RU 2396103, МПК B01D 27/08 для тонкой высокоэффективной очистки жидкостей от механических примесей. Патронный фильтр содержит корпус, разделенный трубной доской на верхнюю и нижнюю камеры, фильтрующие патроны с защитными футлярами, закрепленные открытыми концами в трубной доске и установленные вертикально, патрубки с задвижками. Защитные футляры расположены в верхней камере, являющейся камерой исходной жидкости, выполнены из герметичного материала с открытыми концами, как нижними, скрепленными с трубной доской, так и верхними, скрепленными с верхними открытыми концами фильтрующих патронов, нижние открытые концы которых соединены со второй трубной доской, выполненной из проницаемого материала, расположенной ниже выходного патрубка и отделяющей нижнюю камеру, являющуюся камерой очищенной жидкости, от нижней части верхней камеры исходной жидкости, которая соединена с ее нижней частью с помощью внутренних полых цилиндрических каналов фильтрующих патронов.Known cartridge filter according to patent RU 2396103, IPC B01D 27/08 for fine highly efficient cleaning of liquids from mechanical impurities. The cartridge filter contains a housing divided by a tube plate into the upper and lower chambers, filter cartridges with protective cases, fixed with open ends in the tube plate and mounted vertically, nozzles with valves. The protective cases are located in the upper chamber, which is the source fluid chamber, made of sealed material with open ends, both lower, fastened to the tube plate and upper, bonded to the upper open ends of the filter cartridges, the lower open ends of which are connected to the second tube plate, made of permeable material located below the outlet pipe and separating the lower chamber, which is the chamber of the purified liquid, from the lower part of the upper chamber of the original liquid, which is connected nene with its lower part using internal hollow cylindrical channels of filter cartridges.

Фильтр характеризуется продолжительностью работы фильтра между профилактическими мероприятиями, однако, указанная продолжительность недостаточна ввиду того, что механические загрязнения оседают на внутренних поверхностях фильтрующих патронов, и перемещаются в режиме фильтрации потоком исходной жидкости в нижнюю часть верхней камеры исходной жидкости, но такая очистка малоэффективна.The filter is characterized by the duration of the filter between preventive measures, however, the indicated duration is insufficient due to the fact that mechanical impurities settle on the inner surfaces of the filter cartridges and move in the filtration mode by the flow of the initial liquid to the lower part of the upper chamber of the initial liquid, but such cleaning is ineffective.

Известен фильтрующий аппарат по патенту РФ 2668867, МПК B01D 29/11 для использования в химической, нефтеперерабатывающей, металлургической промышленности для очистки различных жидкостей (газов) от загрязнений, наиболее близкий заявляемому фильтру по существу.Known filter apparatus according to the patent of Russian Federation 2668867, IPC B01D 29/11 for use in the chemical, oil refining, metallurgical industries for cleaning various liquids (gases) from pollution, the closest to the claimed filter in essence.

Фильтрующий аппарата содержит цилиндрический корпус, как показано на фиг. 2 описания к 2668867, разделенный перегородкой (так называемой трубной доской) на нижнюю и верхнюю камеры. На перегородке со стороны верхней камеры установлены резьбовые патрубки, к которым крепятся фильтры. Разъемное резьбовое соединение фильтров позволяет разместить большое количество фильтров. Доступ к резьбовым патрубкам осуществляется благодаря разъемному соединению заглушки (роль крышки) с корпусом. Фильтры включают цилиндрический перфорированный каркас с закрытым верхним торцом, на внутренней поверхности каркаса размещен фильтрующий элемент, а второй торец каркаса герметично скреплен с цилиндрической втулкой с внутренней резьбой, с помощью которой фильтры устанавливают на патрубках. Устройство затяжки резьбы расположено со стороны закрытого торца. В аппарате обеспечено удобство монтажа (демонтажа), параллельная работа большого количества фильтров, уменьшение габаритов аппарата. Вместе с тем в аппарате не предусмотрена регенерация фильтров, а лишь их замена, что снижает долговечность фильтра и его производительность. Недостаточна тонкость очистки, так как повышение тонкости очистки при неизменной производительности возможно только при значительном увеличении размеров аппарата такой конструкции, а также недостаточна шламоемкость одного слоя фильтрующего элемента.The filter apparatus comprises a cylindrical housing, as shown in FIG. 2 descriptions to 2668867, divided by a partition (the so-called tube plate) into the lower and upper chambers. On the partition from the upper chamber, threaded pipes are installed to which the filters are attached. The detachable threaded connection of the filters allows you to place a large number of filters. Access to threaded pipes is due to the plug connection of the plug (cover role) with the housing. Filters include a cylindrical perforated frame with a closed upper end, a filter element placed on the inner surface of the frame, and the second end of the frame sealed to a cylindrical sleeve with an internal thread, with which the filters are mounted on the nozzles. The thread tightening device is located on the closed end side. The apparatus provides ease of installation (dismantling), parallel operation of a large number of filters, reduction of the dimensions of the apparatus. However, the apparatus does not provide for the regeneration of filters, but only their replacement, which reduces the durability of the filter and its performance. The subtlety of cleaning is insufficient, since an increase in the subtlety of cleaning with constant productivity is possible only with a significant increase in the size of the apparatus of this design, as well as insufficient sludge capacity of one layer of the filter element.

Техническая задача изобретения состоит в том, чтобыThe technical task of the invention is that

- повысить тонкость очистки с одновременным увеличением поверхности фильтрующего слоя, а следовательно, и производительности очистки,- to increase the fineness of cleaning with a simultaneous increase in the surface of the filter layer, and hence the cleaning performance,

- снизить время на очистку и регенерацию фильтра,- reduce the time for cleaning and regeneration of the filter,

- увеличить время цикла между регенерациями фильтра за счет организации пространства для размещения осадка.- increase the cycle time between filter regenerations due to the organization of space for sediment placement.

Примечание далее по тексту: термин "проволока треугольного сечения", "основание треугольника", "треугольная проволока" следует понимать в том числе как "проволока и треугольного, и трапецеидального сечения", "основание треугольника или основание трапеции", "треугольная или трапецеидальная проволока" ввиду проявления идентичных свойств указанных понятий в отношении материалов заявки.Note hereinafter: the term “wire of triangular section”, “base of triangle”, “triangular wire” should be understood including “wire of both triangular and trapezoidal section”, “base of triangle or base of trapezoid”, “triangular or trapezoidal wire "in view of the manifestation of identical properties of these concepts in relation to the application materials.

Заявляется:Declares:

Патронный фильтрующий элемент, содержащий закрепленную на каркасе фильтрующую поверхность, сформированную путем укладки по спирали нержавеющей проволоки треугольного сечения с фильтрующей щелью между витками проволоки, отличающийся тем, чтоA cartridge filter element comprising a filter surface fixed to the frame, formed by spiral laying a triangular section stainless steel wire with a filter gap between the wire turns, characterized in that

- фильтрующий элемент выполнен многослойным,- the filter element is multilayer,

- каркас каждого фильтрующего слоя включает жестко установленные вертикальные стержни из нержавеющей стали, между которыми установлены, за исключением последнего слоя, волнообразные или зигзагообразные проволочные элементы с поперечным сечением того же типоразмера, что и вертикальные стержни, с возможностью разделения объема между вертикальными стержнями на отдельные ячейки,- the frame of each filter layer includes rigidly installed vertical stainless steel rods, between which, with the exception of the last layer, wave-like or zigzag wire elements with a cross section of the same size as the vertical rods are installed, with the possibility of dividing the volume between the vertical rods into separate cells ,

- на наружной поверхности каркаса каждого фильтрующего слоя жестко закреплена фильтрующая поверхность путем укладки по спирали нержавеющей проволоки треугольного сечения с фильтрующей щелью между витками проволоки с расширением щели в направлении фильтрации,- on the outer surface of the frame of each filter layer, the filter surface is rigidly fixed by laying in a spiral spiral stainless steel triangular section with a filter gap between the coils of the wire with the expansion of the gap in the filtration direction,

- все фильтрующие слои, включающие каркас и фильтрующую поверхность из треугольной проволоки, размещены в патроне коаксиально с зазором между слоями, достаточным для сборки слоев без натяга, по крайней мере, с зазором не более 1/20-1/10 от толщины фильтрующего слоя,- all filter layers, including the frame and the filter surface of a triangular wire, are placed in the cartridge coaxially with a gap between the layers sufficient to assemble the layers without interference, at least with a gap of not more than 1 / 20-1 / 10 of the thickness of the filter layer,

- типоразмер проволоки и размер щели фильтрующего слоя уменьшаются в последующих слоях в направлении фильтрации с соблюдением условия, при котором щель составляет до 1/6-1/5 от размера основания треугольника в сечении проволоки, причем с уменьшением размера фильтрующей щели высота проволоки не уменьшается для обеспечения конструктивной прочности и надежности слоя, а изменяется соотношение между шириной и высотой проволоки, а также для обеспечения отношения "размер щели: шаг укладки проволоки", по крайней мере, до 0,20,- the wire size and the size of the slit of the filter layer are reduced in subsequent layers in the filtration direction, subject to the condition under which the gap is up to 1 / 6-1 / 5 of the size of the base of the triangle in the cross section of the wire, and with a decrease in the size of the filter slit, the wire height does not decrease for ensuring structural strength and reliability of the layer, and the ratio between the width and height of the wire is changed, and also to ensure the relationship "slot size: wire laying pitch", at least up to 0.20,

- щель в последнем фильтрующем слое в направлении фильтрации имеет размер с обеспечением заданной тонкости очистки, по крайней мере технологически достигаемую величину 0,010-0,005 мм, а размер щели предыдущих слоев уменьшается от наружного слоя к последующим слоям либо по линейной зависимости, либо в соответствии с функциональной зависимостью между размером частиц и их массой в объеме очищаемой воды,- the gap in the last filtering layer in the filtration direction has a size with the specified cleaning fineness, at least a technologically achievable value of 0.010-0.005 mm, and the gap size of the previous layers decreases from the outer layer to subsequent layers either linearly or in accordance with the functional the relationship between the size of the particles and their mass in the volume of purified water,

- внутренняя поверхность последнего слоя с наименьшей щелью между витками проволоки образует канал выхода очищенной воды, при этом сечение канала по оси патрона превышает суммарное живое сечение фильтрующих щелей в последнем слое в направлении фильтрации, причем сечение выходного канала выбрано из условия скорости потока в канале не более 1 метра в секунду с обеспечением режима ламинарного потока воды в выходном канале,- the inner surface of the last layer with the smallest gap between the turns of the wire forms the outlet channel for purified water, while the channel cross section along the cartridge axis exceeds the total living section of the filter slots in the last layer in the filtration direction, and the outlet channel cross section is selected from the condition of the flow rate in the channel no more 1 meter per second with the provision of a laminar flow of water in the output channel,

- каждый фильтрующий слой закрыт сверху и снизу торцевыми кольцевыми заглушками, а патрон в целом в нижней части закрыт заглушкой, выполненной заодно с пробкой, совмещаемой без натяга с внутренней поверхностью выходного канала, патрон в верхней части снабжен герметичной крышкой с патрубком для выхода очищенной воды, снабженной средствами установки и крепления патрона в рабочем вертикальном положении в фильтруемой среде, например, в виде резьбового соединения, включающего патрубок выходного канала с наружной резьбой и гайку. Крышки и заглушки патронного фильтрующего элемента соединены с патроном или жестко посредством сварки, или посредством разборного резьбового соединения.- each filter layer is closed at the top and bottom with end ring plugs, and the cartridge as a whole at the bottom is closed with a plug made at the same time as a stopper, which is combined without interference with the inner surface of the outlet channel, the cartridge in the upper part is equipped with a sealed cover with a pipe for the outlet of purified water, equipped with means for mounting and fixing the cartridge in a working vertical position in a filtered medium, for example, in the form of a threaded connection, including an outlet channel with an external thread and a nut. The caps and caps of the cartridge filter element are connected to the cartridge either rigidly by welding, or by means of a collapsible threaded connection.

Патронный фильтрующий элемент используется в конструкции заявляемого фильтра.The cartridge filter element is used in the design of the inventive filter.

Фильтр с использованием заявляемого патронного фильтрующего элемента, содержащий цилиндрический корпус с патрубками подвода и отвода воды, разделенный перегородкой на нижнюю камеру подачи очищаемой воды и верхнюю камеру отвода очищенной воды, герметичную крышку корпуса, фильтрующие элементы, закрепленные на перегородке, отличающийся тем, чтоA filter using the inventive cartridge filter element, comprising a cylindrical body with water supply and drain pipes, separated by a partition on the lower purified water supply chamber and the upper purified water discharge chamber, a sealed housing cover, filter elements fixed to the partition, characterized in that

- фильтрующие элементы выполнены в виде заявляемых вышеуказанных патронных фильтрующих элементов,- filter elements are made in the form of the claimed above cartridge filter elements,

- патронные фильтрующие элементы (далее также патронные фильтроэлементы) размещены вертикально в рабочем положении в нижней камере и герметично скреплены с перегородкой, при этом фильтрующие элементы размещены с обеспечением сообщения каналов выхода очищенной воды фильтрующих элементов посредством их патрубков с верхней камерой отвода очищенной воды,- cartridge filter elements (hereinafter also cartridge filter elements) are placed vertically in the working position in the lower chamber and hermetically fastened to the baffle, while the filter elements are arranged to provide communication channels for the outlet of purified water of the filter elements through their nozzles with the upper chamber for removal of purified water,

- патронные фильтрующие элементы размещены с обеспечением равной удаленности друг от друга и между корпусом фильтра и патронными фильтрующими элементами, по крайней мере, в соответствии с топологией размещения элементов в плане по шестилучевой симметрии в узлах и центре сотовой шестигранной решетки,- cartridge filtering elements are placed with equal distance from each other and between the filter housing and cartridge filtering elements, at least in accordance with the layout topology of the elements in terms of six-beam symmetry in the nodes and center of the honeycomb hexagonal grating,

- патрубки подвода очищаемой воды и отвода очищенной воды корпуса фильтра снабжены запорной трубопроводной арматурой с возможностью осуществления периодического реверсирования режима подачи очищенной воды в верхнюю камеру и отвода очищаемой воды из нижней камеры.- nozzles for supplying purified water and drainage of purified water to the filter housing are equipped with shutoff valves with the possibility of periodically reversing the regime of supplying purified water to the upper chamber and drainage of purified water from the lower chamber.

Патронные фильтрующие элементы могут быть скреплены с перегородкой посредством или резьбового соединения, или клеевого соединения, или с помощью сварки, которые выполняют аналогичные функции для цели герметичной установки фильтроэлементов на перегородке.Cartridge filter elements can be fastened to the baffle by means of either a threaded connection, or an adhesive joint, or by welding, which perform similar functions for the purpose of sealing the filter elements on the baffle.

Изобретение поясняется фигурами:The invention is illustrated by the figures:

на фиг. 1 - патронный фильтрующий элемент в разрезе;in FIG. 1 - sectional filter element;

на фиг. 2 - схема расположения фильтрующих слоев в сечении патронного фильтрующего элемента,in FIG. 2 is a diagram of the arrangement of the filter layers in the cross section of the cartridge filter element,

на фиг. 3 - вид каркаса в каждом слое и иллюстрация шламоемкости,in FIG. 3 is a view of the frame in each layer and an illustration of the sludge capacity,

на фиг. 4 - график массового распределения частиц в жидкости по нормально-логарифмическому закону;in FIG. 4 is a graph of the mass distribution of particles in a liquid according to the normal-logarithmic law;

на фиг. 5 и 6 - иллюстрация шламоемкости фильтрующих слоев одинаковой высоты/ толщины и разной высоты/ толщины в зависимости от фракций частиц;in FIG. 5 and 6 - illustration of the sludge capacity of the filter layers of the same height / thickness and different heights / thickness depending on the fractions of the particles;

на фиг. 7 - зависимость толщины фильтрующего слоя от массы улавливаемых частиц;in FIG. 7 - dependence of the thickness of the filter layer on the mass of trapped particles;

на фиг. 8 - разрез фильтра с блоком патронных фильтрующих элементов,in FIG. 8 is a sectional view of a filter with a block of cartridge filter elements,

на рис. 9 - схема топологии фильтрующих элементов в плане в узлах шестигранной решетки.in fig. 9 is a plan of the topology of the filtering elements in plan in the nodes of the hexagonal lattice.

Патронный фильтрующий элемент представляет собой щелевой фильтрующий (шпальтовый) элемент, изготовленный из нержавеющей стальной проволоки треугольного сечения с фильтрующей щелью между витками проволоки. Наиболее часто используемые для щелевых шпальтовых сит марки стали AISI 304 (10Х18Н9, 08Х18Н10); AISI321 (12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т); AISI 316L (03Х17Н14МЗ).The cartridge filter element is a slotted filter (shpaltovy) element made of stainless steel wire of triangular cross section with a filter gap between the turns of wire. The most commonly used grades for slotted bobbin screens are AISI 304 steel grades (10X18H9, 08X18H10); AISI321 (12X18H10T, 08X18H10T); AISI 316L (03X17H14MZ).

Предложенный фильтрующий элемент 1 выполнен многослойным и состоит из нескольких щелевых фильтрующих слоев. Каждый фильтрующий слой 2 содержит жесткий каркас 3, изготовленный из нержавеющей стали. Каркас образуют вертикальные стержни 4 в виде образующих цилиндрический поверхности, а между ними установлены, например, приварены к стержням 4, волнообразные или зигзагообразные проволочные элементы 5 (далее для упрощения - зигзагообразная проволока) с поперечным сечением того же типоразмера, что и вертикальные стержни, и не выходящие за пределы цилиндрической поверхности стержней 4. Зигзагообразная проволока 5 позволяет разделить области между вертикальными стержнями на отдельные ячейки 6, которые в режиме фильтрации будут выполнять роль ячеек-карманов для сбора осадка. Волнообразные или зигзагообразные проволочные элементы в последнем фильтрующем слое отсутствуют, так как после прохождения последнего сита с наименьшим размером щелей осадок в воде отсутствует (или по тонкости меньше заданного).The proposed filter element 1 is multilayer and consists of several slotted filter layers. Each filter layer 2 contains a rigid frame 3 made of stainless steel. The frame is formed by vertical rods 4 in the form of forming a cylindrical surface, and between them are installed, for example, wave-shaped or zigzag wire elements 5 (hereinafter for simplicity, a zigzag wire) with a cross section of the same size as the vertical rods, and welded to the rods 4, and not extending beyond the cylindrical surface of the rods 4. The zigzag wire 5 allows you to divide the area between the vertical rods into separate cells 6, which in the filtering mode will perform Only pockets for collecting sediment. There are no wavy or zigzag wire elements in the last filtering layer, because after passing the last sieve with the smallest size of slots, there is no sediment in the water (or finer than the specified value).

На наружной поверхности каркаса 3 каждого фильтрующего слоя 2 формируют щелевую гладкую фильтрующую поверхность 7. Ее изготавливают на современных автоматических станках (одно из множества предложений от фирмы " HEBEI OUKER WIRE MESH EQUIPMENT CO., LTD", China) путем укладки по спирали нержавеющей проволоки 8 треугольного или трапецеидального сечения с фильтрующей щелью 9 между витками проволоки с расширением щели в направлении фильтрации. Проволока приваривается к стержням 4 во всех точках пересечения. Характерным преимуществом изготовления щелевых фильтрующих поверхностей является очень высокая точность укладки проволоки 8 с гарантированным жестким допуском на размер щели между соседними витками проволоки. Профилирующие станки нового поколения обеспечивают качество поверхности и высокую точность геометрии треугольной проволоки - до 15 микрон (0.015 мм) в зависимости от потребностей.On the outer surface of the frame 3 of each filter layer 2, a slotted smooth filter surface 7 is formed. It is manufactured on modern automatic machines (one of the many offers from HEBEI OUKER WIRE MESH EQUIPMENT CO., LTD, China) by spiral laying of stainless steel wire 8 triangular or trapezoidal section with a filtering gap 9 between the turns of wire with the expansion of the gap in the direction of filtration. The wire is welded to the rods 4 at all intersection points. A characteristic advantage of the manufacture of slotted filtering surfaces is the very high accuracy of laying of wire 8 with guaranteed tight tolerance on the size of the gap between adjacent turns of wire. Next-generation profiling machines provide surface quality and high precision triangular wire geometry - up to 15 microns (0.015 mm) depending on needs.

Важным показателем эффективного использования фильтров, в частности щелевого фильтра, является коэффициент живого сечения фильтра как отношение суммарной площади фильтрующих щелей 9 между проволоками к площади всей фильтрующей поверхности 7. Малое соотношение свидетельствует о необходимости увеличения габаритов фильтра и снижении производительности очистки. Согласно заявляемому патронному фильтрующему элементу, фильтрующая щель в слое 10, в последнем в направлении фильтрации, имеет размер 0,010-0,005 мм, соответствующий, с одной стороны, заданной тонкости очистки, и, с другой стороны, указанный размер имеет, по крайней мере, технологически достигаемую величину, и фильтрующая поверхность с такой щелью может быть реализована в современных условиях. При таких малых величинах удовлетворительный коэффициент живого сечения может быть получен с использованием для навивки треугольной проволоки также малого сечения, например, 0,02 мм. Известные в настоящее время на практике типоразмеры треугольной проволоки имеют определенную широко распространенную форму сечения, например, угол сужения 7°-8° от основания треугольника к его вершине. Проволока с таким сечением и малого размера не может обеспечить конструктивной прочности фильтрующего слоя и технологических приемов для ее намотки. Согласно заявленному изобретению, для создания патронного фильтрующего элемента высокой тонкости очистки и высокой производительности на единицу объема фильтроэлемента, предложено использование проволоки, у которой размер основания треугольника в сечении больше задаваемой фильтрующей щели в 4-5 раз, но при этом высота проволоки не уменьшается при уменьшении ширины щели и выбирается достаточной для обеспечения конструктивной прочности. Предлагается, что ширина щели стремится к 1/6-1/5 от ширины проволоки, при другом соотношении увеличиваются габариты, а живое сечение уменьшается. Также расчетным путем получено оптимальное отношение "ширины щели: шаг укладки проволоки", по крайней мере, до 0,20.An important indicator of the effective use of filters, in particular a slit filter, is the filter’s living cross-section coefficient as the ratio of the total area of the filter slots 9 between the wires to the area of the entire filter surface 7. A small ratio indicates the need to increase the dimensions of the filter and reduce the cleaning performance. According to the claimed cartridge filter element, the filtering slot in the layer 10, in the latter in the filtration direction, has a size of 0.010-0.005 mm, corresponding, on the one hand, to the specified cleaning fineness, and, on the other hand, the specified size is at least technologically the achieved value, and the filtering surface with such a gap can be implemented in modern conditions. With such small values, a satisfactory coefficient of living cross-section can be obtained using also a small cross-section for winding a triangular wire, for example, 0.02 mm. Currently known in practice, the standard sizes of a triangular wire have a certain widespread cross-sectional shape, for example, a narrowing angle of 7 ° -8 ° from the base of the triangle to its apex. A wire with such a cross section and small size cannot provide the structural strength of the filter layer and technological methods for winding it. According to the claimed invention, to create a cartridge filter element of high fineness and high performance per unit volume of the filter element, it is proposed to use a wire in which the size of the base of the triangle in cross section is 4-5 times larger than the specified filter gap, but the wire height does not decrease with decreasing the width of the slit and is selected sufficient to ensure structural strength. It is proposed that the width of the slit tends to 1 / 6-1 / 5 of the width of the wire, with a different ratio, the dimensions increase, and the live section decreases. Also, the optimal ratio “slot width: wire laying pitch” of at least 0.20 was obtained by calculation.

Все фильтрующие слои 2, включающие каркас 3 и гладкую фильтрующую поверхность 7 из приваренной к каркасу треугольной проволоки 8, размещены в патроне 1 коаксиально с зазором 11 между фильтрующими слоями, достаточным для сборки слоев в патроне без натяга, по крайней мере, с зазором не более 1/20-1/10 от толщины фильтрующего слоя 2. В режиме очистки в этой области каркаса распределена очищаемая вода и отфильтрованный осадок 12. Толщину фильтрующего слоя составляют толщина стержней 4 каркаса и высота укрепленной на каркасе треугольной проволоки 8. Типоразмер проволоки и фильтрующая щель 9 уменьшаются в последующих слоях в направлении фильтрации. Фильтрующая щель в последнем слое 10 в направлении фильтрации выбирается разработчиком из условия обеспечения необходимой тонкости очистки. Как показано выше, при получении воды питьевого качества задан размер щели в последнем слое 0,010-0,005 мм, а размеры щелей предыдущих слоев уменьшаются от наружного слоя к последующим слоям либо по линейной зависимости, либо в соответствии с функциональной зависимостью между размером частиц и их массой в объеме очищаемой воды. Например, при линейной зависимости: размер щели 1-го слоя 0,05, последнего слоя 0,005 мм, фильтрующих слоев 5, параметры щелей первого и последующих соседних фильтрующих слоев слоев 0,05-0,025-0,015-0,010-0,005 мм.All filter layers 2, including the frame 3 and the smooth filter surface 7 of the triangular wire 8 welded to the frame, are placed in cartridge 1 coaxially with a gap 11 between the filter layers, sufficient to assemble the layers in the cartridge without interference, at least with a gap of no more 1 / 20-1 / 10 of the thickness of the filter layer 2. In the cleaning mode, the purified water and the filter cake are distributed in this area of the frame 12. The thickness of the filter layer is the thickness of the rods 4 of the frame and the height of the triangular wire mounted on the frame 8. Typically the size of the wire and the filter slit 9 are reduced in subsequent layers in the direction of filtration. The filtering gap in the last layer 10 in the direction of filtration is selected by the developer from the condition of ensuring the necessary fineness of cleaning. As shown above, when receiving drinking-quality water, the gap size in the last layer is set to 0.010-0.005 mm, and the gap sizes of the previous layers decrease from the outer layer to the next layers either linearly or in accordance with the functional relationship between the particle size and their mass in volume of purified water. For example, with a linear relationship: the size of the slit of the 1st layer is 0.05, the last layer is 0.005 mm, the filter layers are 5, the parameters of the slits of the first and subsequent adjacent filter layers of the layers are 0.05-0.025-0.015-0.010-0.005 mm.

Принципы конструирования многослойного патрона и расчет высоты фильтрующих слоев иллюстрируется фигурами 4-7, где di и fi - размер частиц i-ой фракции и их относительная масса в очищаемой воде; hi-высота i-ro фильтрующего слоя 2. На фиг. 4 представлена зависимость распределения твердых частиц в жидкости по нормально-логарифмическому закону, где показано, что частицы средней фракции 5-15 мкм составляют 60-70% массы всех частиц. Эта масса должна быть отфильтрована, например, вторым и третьим слоями. Соответственно высота второго и третьего слоев проектируется с возможностью размещения массы частиц этой фракции в ячейках-карманах 6. На фиг. 7 показана пропорциональная зависимость, где высота каркаса i-го фильтрующего слоя тем больше, чем больше относительная масса i-ой фракции, улавливаемой этим слоем. При реализации патронного фильтрующего элемента, где высота каждого слоя 2 соответствует массе отсеянных частиц этим слоем (показано на фиг. 6), обеспечивается примерно равная по времени наполняемость ячеек-карманов, благодаря не одинаковой шламоемкости. В целом это приводит к существенному увеличению производительности фильтропатрона ввиду увеличения времени цикла между регенерациями фильтра за счет организации пространства для размещения осадка. На практике технологические усложнения конструкции в виде проектирования и реализации фильтрующих слоев разной высоты в обоснованных случаях могут быть признаны как нецелесообразные и удовлетворительным может быть признан вариант патронного фильтрующего элемента с фильтрующими слоями одинаковой толщины. При линейном уменьшении щелей к последнему слою в направлении фильтрации рабочая нагрузка на фильтрующие слои неодинаковая (фиг. 5) и несколько снизится производительность и время цикла регенерации фильтроэлемента по сравнению с выше описанным режимом, но снизятся затраты на изготовление и эксплуатацию.The principles of constructing a multilayer cartridge and calculating the height of the filter layers is illustrated by figures 4-7, where d i and f i are the particle size of the i-th fraction and their relative mass in the treated water; h i is the height of the i-ro filter layer 2. In FIG. Figure 4 shows the dependence of the distribution of solid particles in a liquid according to the normal-logarithmic law, where it is shown that particles of an average fraction of 5-15 μm make up 60-70% of the mass of all particles. This mass must be filtered, for example, by the second and third layers. Accordingly, the height of the second and third layers is designed to accommodate the mass of particles of this fraction in the pocket cells 6. In FIG. 7 shows a proportional relationship, where the height of the frame of the i-th filter layer is greater, the greater the relative mass of the i-th fraction captured by this layer. When implementing a cartridge filter element, where the height of each layer 2 corresponds to the mass of screened particles by this layer (shown in Fig. 6), approximately the time filling of the pocket cells is ensured due to the not identical sludge capacity. In general, this leads to a significant increase in the filter cartridge productivity due to an increase in the cycle time between filter regenerations due to the organization of space for sediment placement. In practice, technological complications of the design in the form of design and implementation of filter layers of different heights in justified cases can be recognized as impractical and satisfactory can be recognized as a variant of the cartridge filter element with filter layers of the same thickness. With a linear decrease in the slots to the last layer in the direction of filtration, the working load on the filter layers is not the same (Fig. 5) and the productivity and cycle time of the filter element regeneration will slightly decrease compared to the above described mode, but the manufacturing and operation costs will decrease.

Внутренняя поверхность последнего слоя 10 с наименьшей фильтрующей щелью образует канал 13 выхода очищенной воды, при этом сечение канала по оси патрона превышает суммарное живое сечение фильтрующих щелей в последнем слое 10. Сечение выходного канала определяется из условия скорости потока в канале не более 1 метра в секунду. При такой скорости вода в выходном канале 13 не выходит из режима ламинарного потока.The inner surface of the last layer 10 with the smallest filter slit forms a purified water outlet channel 13, while the channel cross section along the cartridge axis exceeds the total living section of the filter slots in the last layer 10. The output channel cross section is determined from the condition of the flow velocity in the channel not more than 1 meter per second . At this speed, the water in the outlet channel 13 does not exit the laminar flow regime.

Каждый фильтрующий слой 2 патрона 1 закрыт сверху и снизу торцевыми кольцевыми заглушками 14 с обеспечением плотной посадки заглушек на кольцевом слое 2 и изоляции внутренних объемов всех фильтрующих слоев 2 между собой. Патрон в целом в нижней части закрыт заглушкой 15, выполненной заодно с пробкой 16, совмещаемой без натяга с внутренней поверхностью выходного канала 13. Пробка поддерживает коаксиальное положение вертикальных стержней 4 каркаса 3. Верхняя часть патрона 1 закрыта герметичной крышкой 17 с патрубком 18 для выхода очищенной воды. Крышки и заглушки патронного фильтрующего элемента 1 могут быть соединены с патроном или жестко посредством сварки (поз. 19 фиг. 1), или посредством разборного резьбового соединения (на фигурах не показано). В рабочем положении патрон 1 устанавливается и закрепляется в емкости с фильтруемой средой 20 вертикально, и для этой цели патрубок 18 снабжен средствами установки и крепления патрона в рабочем вертикальном положении в фильтруемой среде, например, с помощью резьбы на патрубке, гайки и герметизирующих материалов.Each filter layer 2 of the cartridge 1 is closed from above and below by end ring caps 14 to ensure a tight fit of the caps on the ring layer 2 and to isolate the internal volumes of all filter layers 2 from each other. The cartridge as a whole in the lower part is closed by a plug 15, made at the same time with a plug 16, which is compatible without interference with the inner surface of the output channel 13. The plug supports the coaxial position of the vertical rods 4 of the frame 3. The upper part of the cartridge 1 is closed by a sealed cover 17 with a cleaned outlet 18 water. The caps and caps of the cartridge filter element 1 can be connected to the cartridge either rigidly by welding (pos. 19 of Fig. 1), or by means of a collapsible threaded connection (not shown in the figures). In the working position, the cartridge 1 is installed and fixed in a container with a filtered medium 20 vertically, and for this purpose the nozzle 18 is equipped with means for mounting and fixing the cartridge in a working vertical position in the filtered medium, for example, by means of a thread on the nozzle, nut and sealing materials.

Процесс фильтрации с использованием заявляемого патронного фильтрующего элемента 1 осуществляется следующим образом.The filtering process using the inventive cartridge filter element 1 is as follows.

Очищаемая жидкость последовательно проходит фильтрующие слои от наружного слоя к выходному каналу 13 по оси патронного фильтроэлемента. На гладкой фильтрующей поверхности 7 оседают частицы 12 без создания плотного намывного слоя осадка, так как ввиду расширения щелей 9 в направлении фильтрации не происходит накопления частиц между смежными гранями витков из-за увеличения расстояния между ними в направлении потока воды. Количество фильтрующих слоев и отсутствие материала вспомогательной фильтровальной загрузки увеличивает допустимый объем слоя осадка в 100-200 раз, и следовательно время цикла фильтрации значительно увеличивается.The liquid to be cleaned sequentially passes the filter layers from the outer layer to the output channel 13 along the axis of the cartridge filter element. Particles 12 settle on a smooth filtering surface 7 without creating a dense sedimentary layer, since due to the expansion of slots 9 in the filtration direction, particles do not accumulate between adjacent faces of the coils due to an increase in the distance between them in the direction of water flow. The number of filter layers and the absence of material of the auxiliary filter load increases the allowable volume of the sediment layer by 100-200 times, and therefore the filtration cycle time is significantly increased.

В зазоре 11 между фильтрующими слоями частицы 12 свободно перемещаются потоком жидкости. Однако, благодаря ячейкам-карманам 6, образованным зигзагообразной проволокой 5, обеспечивается накопление и удержание осадка 12 в каждом слое и равномерно по поверхности 7 отдельного слоя, в том числе при вертикальной рабочей ориентации патрона, что увеличивает стабильность процесса фильтрации по всей поверхности и время непрерывной работы. Причем осадок также классифицирован по размеру в соответствии с размерами щелей 9 в каждом слое. При промывке патронного фильтрующего элемента 1 противотоком воды осадок 12, равномерно распределенный по поверхности, свободно, одновременно по всему объему и поэтому быстро проходит через щелевые промежутки предыдущего слоя. Время регенерации такого фильтра по сравнению с известными существенно уменьшается в 5-10 раз.In the gap 11 between the filter layers, the particles 12 are freely moved by the fluid flow. However, thanks to the pocket cells 6 formed by the zigzag wire 5, the sediment 12 is accumulated and retained in each layer and uniformly on the surface 7 of a separate layer, including the vertical working orientation of the cartridge, which increases the stability of the filtration process over the entire surface and the time work. Moreover, the sediment is also classified by size in accordance with the dimensions of the slots 9 in each layer. When washing the cartridge filter element 1 with countercurrent water, the precipitate 12, evenly distributed on the surface, is free, simultaneously throughout the volume and therefore quickly passes through the gap intervals of the previous layer. The regeneration time of such a filter in comparison with the known ones is significantly reduced by 5-10 times.

Фильтр с использованием заявляемого патронного фильтрующего элемента содержит цилиндрический корпус 21, разделенный перегородкой 22 на нижнюю камеру 23 подачи очищаемой воды и верхнюю камеру 24 отвода очищенной воды, герметичную крышку 25 корпуса, фильтрующие элементы 1, закрепленные на перегородке посредством резьбового соединения, патрубки подвода и отвода воды 26 и 27 соответственно. Фильтрующие элементы фильтра выполнены в виде указанных заявляемых патронных фильтрующих элементов 1.The filter using the inventive cartridge filter element contains a cylindrical housing 21, separated by a baffle 22 on the lower chamber 23 of the purified water supply and the upper chamber 24 of the purified water outlet, the sealed housing cover 25, the filter elements 1 fixed to the partition by means of a threaded connection, the supply and exhaust pipes water 26 and 27, respectively. The filtering filter elements are made in the form of the specified claimed cartridge filter elements 1.

Патронные фильтрующие элементы 1 размещены в нижней камере 23 и герметично скреплены с перегородкой 22, например, посредством резьбового соединения, включающего патрубок 18 выходного канала патронного фильтрующего элемента с наружной резьбой и гайку (резьбовое соединение и герметизирующие материалы подробно не представлены на фигурах как общеизвестные). Патрубок 18 обеспечивает сообщение каналов 13 выхода очищенной воды патронных фильтрующих элементов 1 с верхней камерой 24 отвода очищенной воды. Фильтроэлементы могут быть скреплены с перегородкой не только с помощью резьбового соединения, но и посредством или клеевого соединения, или с помощью сварки, которые выполняют аналогичные функции для цели герметичной установки фильтроэлементов на перегородке. Патронные фильтрующие элементы целесообразно размещать в объеме корпуса 21 фильтра с обеспечением равной удаленности друг от друга и между корпусом фильтра и патронными фильтрующими элементами 1. Такому преимущественному решению соответствует топология размещения элементов в плане в узлах и по центру сотовой шестигранной решетки, и схема размещения патронов иллюстрируется фиг. 9. Размещение патронов в узлах шестигранной решетки позволяет использовать максимальное количество объектов (патронных фильтров) на круговой площади в сечении фильтра и обеспечивает равномерное распределение по всему объему фильтра скорости потока очищаемой воды, равную нагрузку на каждый фильтроэлемент в целом и по площади его наружной цилиндрической поверхности и, как следствие, равную производительность фильтроэлементов с любой координатой в фильтре. Фильтр функционирует следующим образом.Cartridge filter elements 1 are placed in the lower chamber 23 and hermetically fastened to the baffle 22, for example, by means of a threaded connection, including a pipe 18 of the outlet channel of the cartridge filter element with an external thread and a nut (the threaded connection and sealing materials are not shown in detail in the figures as well-known). The pipe 18 provides communication channels 13 of the outlet of the purified water of the cartridge filter elements 1 with the upper chamber 24 of the outlet of the purified water. The filter elements can be fastened to the partition not only by means of a threaded connection, but also by means of either an adhesive connection or by welding, which perform similar functions for the purpose of hermetically installing the filter elements on the partition. It is advisable to place the cartridge filter elements in the volume of the filter housing 21, ensuring equal distance from each other and between the filter housing and the cartridge filter elements 1. This advantageous solution corresponds to the layout topology of the elements in plan in the nodes and in the center of the honeycomb hexagonal grating, and the arrangement of cartridges is illustrated FIG. 9. The placement of cartridges in the nodes of the hexagonal lattice allows you to use the maximum number of objects (cartridge filters) in a circular area in the cross section of the filter and ensures uniform distribution throughout the filter volume of the flow rate of the purified water, equal load on each filter element as a whole and the area of its outer cylindrical surface and, as a result, equal performance of filter elements with any coordinate in the filter. The filter operates as follows.

В замкнутый объем нижней камеры 23 фильтра через патрубок 26 поступает очищаемая вода. Скорость движения воды в сечении между патронами не более 1 м/с во избежание завихрений и турбулентности. Очищаемая вода проходит через многослойную структуру патронных фильтрующих элементов и через внутренние выходные каналы 13 поступает, приобретая практически питьевое качество, в верхнюю камеру 24. Отфильтрованный осадок 12, разделенный по размеру в соответствии с размером щели 9 в каждом слое 2 в режиме ламинарного потока, удерживается на поверхности слоя и при этом равномерно распределяется по вертикальной поверхности каждого слоя внутри ячеек 6. В отличие от известных фильтров, у которых производительность снижается ввиду образования намывного фильтрующего слоя разнородной и плотной структуры и, в основном, вблизи поверхности фильтрования, в предложенном фильтре осадок разделен на фракции, распределен не на поверхности фильтроэлемента, а равномерно по всему объему. Изготовление ячеистого каркаса позволило увеличить шламоемкость патронных фильтрующих элементов и фильтра с их использованием не менее, чем на два порядка. Также ввиду расположения осадка равномерно по объему и по слоям патронов существенно снижается время на регенерацию фильтра путем подачи промывной воды, а снижение простоев позволяет увеличить производительность фильтра.The cleaned water enters the closed volume of the lower chamber 23 of the filter through the pipe 26. The water velocity in the section between the cartridges is not more than 1 m / s in order to avoid turbulence and turbulence. The purified water passes through the multilayer structure of the cartridge filter elements and through the internal outlet channels 13 enters, acquiring practically drinkable quality, into the upper chamber 24. The filtered precipitate 12, divided by size in accordance with the size of the slit 9 in each layer 2 in the laminar flow mode, is held on the surface of the layer and at the same time is evenly distributed on the vertical surface of each layer inside cells 6. In contrast to the known filters, in which the performance decreases due to the formation of a washable filter layer of a heterogeneous and dense structure, and mainly near the filtering surface, in the proposed filter, the precipitate is divided into fractions, distributed not on the surface of the filter element, but uniformly throughout the volume. The manufacture of a mesh frame made it possible to increase the sludge capacity of the cartridge filter elements and the filter with their use by at least two orders of magnitude. Also, due to the location of the sediment evenly in volume and in the layers of cartridges, the time for filter regeneration by supplying washing water is significantly reduced, and the reduction in downtime can increase the filter performance.

Для осуществления регенерации патрубки 26, 27 подвода очищаемой воды и отвода очищенной воды снабжены запорной трубопроводной арматурой с возможностью осуществления периодического реверсирования режима подачи очищенной промывной воды через патрубок 28 в верхнюю камеру и отвода промывной воды из нижней камеры через патрубок 29.In order to regenerate the nozzles 26, 27 for supplying purified water and for removing purified water, they are equipped with shutoff valves with the possibility of periodically reversing the supply of purified washing water through the nozzle 28 to the upper chamber and for removing the washing water from the lower chamber through the nozzle 29.

В предложенном фильтре тонкость очистки воды достигается не только ввиду применения фильтрующего слоя с минимально достижимым размером щели. Но также в связи с отсеиванием каждым слоем осадка определенной фракции, и при этом в каждом слое организован максимальный объем для размещения осадка. К примеру, патрон из пяти фильтрующих слоев функционирует как пять самостоятельных фильтров для определенного осадка. Фильтровальная нагрузка приходится не на первые 1-2 слоя, а равномерно распределяется по всем фильтрующим слоям. Это увеличивает период функционирования патронного фильтрующего элемента, в течение которого живое сечение сохраняется в каждом слое.In the proposed filter, the fineness of water purification is achieved not only due to the use of a filter layer with the minimum achievable slot size. But also in connection with the screening by each layer of sediment of a certain fraction, and at the same time, in each layer the maximum volume for the placement of sediment is organized. For example, a cartridge of five filter layers functions as five separate filters for a specific sediment. The filter load does not fall on the first 1-2 layers, but is evenly distributed over all filter layers. This increases the period of functioning of the cartridge filter element, during which a live section is stored in each layer.

Предложенный фильтр обеспечивает высокую тонкость очистки воды, характеризуется повышенной шламоемкостью, обеспечивает повышенную производительность очистки. Фильтр позволяет снизить время на очистку и регенерацию фильтра, увеличить время цикла между регенерациями фильтра за счет организации пространства для размещения осадка.The proposed filter provides high fineness of water purification, is characterized by increased sludge capacity, provides increased cleaning performance. The filter allows to reduce the time for cleaning and regeneration of the filter, to increase the cycle time between regenerations of the filter due to the organization of space for the placement of sediment.

Патронный фильтрующий элемент и фильтр с использованием такого патронного фильтрующего элемента может быть изготовлен на базе известных материалов и оборудования, в том числе с использованием треугольной проволоки требуемого сечения.The cartridge filter element and the filter using such a cartridge filter element can be made on the basis of known materials and equipment, including using a triangular wire of the desired cross section.

Claims (6)

1. Патронный фильтрующий элемент, содержащий закрепленную на каркасе фильтрующую поверхность, сформированную путем укладки по спирали нержавеющей проволоки треугольного сечения с фильтрующей щелью между витками проволоки, отличающийся тем, что фильтрующий элемент выполнен многослойным; каркас каждого фильтрующего слоя включает жестко установленные вертикальные стержни из нержавеющей стали, между которыми установлены, за исключением последнего слоя, волнообразные или зигзагообразные проволочные элементы с поперечным сечением того же типоразмера, что и вертикальные стержни, с возможностью разделения объема между вертикальными стержнями на отдельные ячейки, на наружной поверхности каркаса каждого фильтрующего слоя жестко закреплена фильтрующая поверхность путем укладки по спирали нержавеющей проволоки треугольного/трапецеидального сечения с фильтрующей щелью между витками проволоки с расширением щели в направлении фильтрации, все фильтрующие слои, включающие каркас и фильтрующую поверхность из треугольной/трапецеидальной проволоки, размещены в патроне коаксиально с зазором между слоями, достаточным для сборки слоев без натяга по крайней мере с зазором не более 1/20-1/10 от толщины фильтрующего слоя, типоразмер проволоки и размер щели фильтрующего слоя уменьшаются в последующих слоях в направлении фильтрации с соблюдением условия, при котором щель составляет до 1/6-1/5 от размера основания треугольника/трапеции в сечении проволоки, причем с уменьшением размера фильтрующей щели высота проволоки не уменьшается для обеспечения конструктивной прочности и надежности слоя, а изменяется соотношение между шириной и высотой проволоки, а также для обеспечения отношения "щель:шаг укладки проволоки" по крайней мере до 0,20, щель в последнем фильтрующем слое в направлении фильтрации имеет размер с обеспечением заданной тонкости очистки, по крайней мере технологически достигаемую величину 0,010-0,005 мм, а размер щели предыдущих слоев уменьшается от наружного слоя к последующим слоям либо по линейной зависимости, либо в соответствии с функциональной зависимостью между размером частиц и их массой в объеме очищаемой воды, внутренняя поверхность последнего слоя с наименьшей щелью между витками проволоки образует канал выхода очищенной воды, при этом сечение канала по оси патрона превышает суммарное живое сечение фильтрующих щелей в последнем слое в направлении фильтрации, причем сечение выходного канала выбрано из условия, что скорость потока в канале не более 1 метра в секунду с обеспечением режима ламинарного потока воды в выходном канале, каждый фильтрующий слой закрыт сверху и снизу торцевыми кольцевыми заглушками, а патрон в целом в нижней части закрыт заглушкой, выполненной заодно с пробкой, совмещаемой без натяга с внутренней поверхностью выходного канала, а в верхней части патрон снабжен герметичной крышкой с патрубком для выхода очищенной воды, снабженной средствами установки и крепления патрона в рабочем вертикальном положении в фильтруемой среде.1. The cartridge filter element containing a filter surface fixed to the frame, formed by spiral laying of a stainless steel wire of triangular cross section with a filter gap between the turns of wire, characterized in that the filter element is multilayer; the frame of each filter layer includes rigidly installed vertical stainless steel rods, between which, with the exception of the last layer, wave-like or zigzag wire elements with a cross section of the same size as vertical rods are installed, with the possibility of dividing the volume between the vertical rods into separate cells, on the outer surface of the frame of each filter layer, the filter surface is rigidly fixed by spiraling stainless steel triangular o / trapezoidal section with a filter gap between the coils of the wire with the gap widening in the direction of filtration, all filter layers, including the frame and the filter surface of a triangular / trapezoidal wire, are placed in the cartridge coaxially with a gap between the layers sufficient to assemble the layers without interference at least with a gap of not more than 1 / 20-1 / 10 of the thickness of the filter layer, the wire size and the size of the slit of the filter layer are reduced in subsequent layers in the direction of filtration, subject to the condition under which b is up to 1 / 6-1 / 5 of the size of the base of the triangle / trapezoid in the cross section of the wire, and with a decrease in the size of the filter slit, the height of the wire does not decrease to ensure structural strength and reliability of the layer, but the ratio between the width and height of the wire changes, as well as ensuring the ratio “gap: wire-laying step” to at least 0.20, the gap in the last filter layer in the filtration direction has a size with a given cleaning fineness, at least a technologically achievable value of 0.010-0.00 5 mm, and the gap size of the previous layers decreases from the outer layer to the subsequent layers either linearly or in accordance with the functional relationship between the particle size and their mass in the volume of water being cleaned, the inner surface of the last layer with the smallest gap between the turns of the wire forms an exit channel purified water, while the cross-section of the channel along the axis of the cartridge exceeds the total living cross-section of the filter slots in the last layer in the direction of filtration, and the cross section of the outlet channel is selected from the condition that soon the flow in the channel is not more than 1 meter per second, ensuring the laminar flow of water in the output channel, each filter layer is closed at the top and bottom with end ring plugs, and the cartridge as a whole at the bottom is closed with a plug made at the same time as a stopper, combined without interference with the inner surface of the outlet channel, and in the upper part of the cartridge is equipped with a sealed cover with a pipe for the outlet of purified water, equipped with means for installing and fixing the cartridge in a working vertical position in a filtered medium. 2. Патронный фильтрующий элемент по п. 1, отличающийся тем, что крышки и заглушки патронного фильтрующего элемента соединены с патроном или жестко посредством сварки, или посредством разборного резьбового соединения.2. The cartridge filter element according to claim 1, characterized in that the caps and caps of the cartridge filter element are connected to the cartridge either rigidly by welding, or by means of a collapsible threaded connection. 3. Патронный фильтрующий элемент по п. 1, отличающийся тем, что средство установки и крепления патрона в рабочем вертикальном положении в фильтруемой среде выполнено в виде резьбового соединения, включающего патрубок выходного канала с наружной резьбой и гайку.3. The cartridge filter element according to claim 1, characterized in that the means for installing and securing the cartridge in the working vertical position in the filtered medium is made in the form of a threaded connection, including an outlet channel with an external thread and a nut. 4. Фильтр с использованием патронного фильтрующего элемента, содержащий цилиндрический корпус, разделенный перегородкой на нижнюю камеру подачи очищаемой воды и верхнюю камеру отвода очищенной воды, герметичную крышку корпуса, фильтрующие элементы, закрепленные на перегородке, патрубки подвода и отвода воды, отличающийся тем, что фильтрующие элементы выполнены в виде патронных фильтрующих элементов по пп. 1-3, патронные фильтрующие элементы размещены вертикально в рабочем положении в нижней камере и герметично скреплены с перегородкой посредством резьбового соединения, включающего патрубок выходного канала с наружной резьбой, при этом указанный патрубок обеспечивает сообщение каналов выхода очищенной воды патронных фильтрующих элементов с верхней камерой отвода очищенной воды, патронные фильтрующие элементы размещены с обеспечением равной удаленности друг от друга и между корпусом фильтра и патронными фильтрующими элементами, патрубки подвода очищаемой воды и отвода очищенной воды снабжены запорной трубопроводной арматурой с возможностью осуществления периодического реверсирования режима подачи очищенной воды в верхнюю камеру и отвода очищаемой воды из нижней камеры.4. A filter using a cartridge filter element, comprising a cylindrical body, separated by a partition on the lower chamber of the purified water and the upper chamber of the purified water, a sealed housing cover, filter elements mounted on the partition, nozzles for the inlet and outlet of water, characterized in that the filter the elements are made in the form of cartridge filter elements according to paragraphs. 1-3, the cartridge filter elements are placed vertically in the working position in the lower chamber and hermetically fastened to the baffle by means of a threaded connection, including an outlet channel with an external thread, while this nozzle provides communication of the purified water outlet channels of the cartridge filter elements with the upper outlet chamber of the cleaned water, cartridge filter elements are placed with equal distance from each other and between the filter housing and cartridge filter elements, pat ki treated water supply and discharge treated water are provided with stop valves to perform periodic reversal feeding mode of purified water to the upper chamber and discharging the treated water from the lower chamber. 5. Фильтр по п. 4, отличающийся тем, что топология размещения патронных фильтрующих элементов в плане образует в совокупности сотовую шестигранную решетку.5. The filter according to claim 4, characterized in that the layout topology of the cartridge filter elements in the plan forms in aggregate a honeycomb hexagonal grid. 6. Фильтр по п. 4, отличающийся тем, что патронные фильтрующие элементы могут быть скреплены с перегородкой посредством или резьбового соединения, или клеевого соединения, или с помощью сварки.6. The filter according to claim 4, characterized in that the cartridge filter elements can be fastened to the baffle by means of either a threaded connection, or an adhesive connection, or by welding.
RU2019110519A 2019-04-09 2019-04-09 Cartridge filter element and filter using cartridge filter element RU2710196C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019110519A RU2710196C1 (en) 2019-04-09 2019-04-09 Cartridge filter element and filter using cartridge filter element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019110519A RU2710196C1 (en) 2019-04-09 2019-04-09 Cartridge filter element and filter using cartridge filter element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2710196C1 true RU2710196C1 (en) 2019-12-24

Family

ID=69022962

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019110519A RU2710196C1 (en) 2019-04-09 2019-04-09 Cartridge filter element and filter using cartridge filter element

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2710196C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112589388A (en) * 2020-12-02 2021-04-02 孙建维 Wedge-shaped net of super solid-liquid separator and manufacturing method thereof
CN112999730A (en) * 2021-03-03 2021-06-22 德清国能过滤器材股份有限公司 Energy-efficient concatenation formula filter core
RU2758042C1 (en) * 2020-10-29 2021-10-25 Евгений Михайлович Булыжев Filtering module, cartridge filter, multi-sectional filter, and multi-chamber filter using a cartridge filter

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1729299A3 (en) * 1985-12-27 1992-04-23 Нагаока Канаами Кабусики Кайся (Фирма) Double filter
EP0674095B1 (en) * 1994-03-11 2003-09-03 Nagaoka International Corporation Well screen with coiled element
US9023456B2 (en) * 2011-03-18 2015-05-05 Bilfinger Water Technologies, Inc. Profiled wire screen for process flow and other applications
RU2567307C1 (en) * 2014-01-24 2015-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева" (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Filter for water injection into wells
RU2668867C1 (en) * 2017-05-03 2018-10-03 Александр Алексеевич Васильев Filter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1729299A3 (en) * 1985-12-27 1992-04-23 Нагаока Канаами Кабусики Кайся (Фирма) Double filter
EP0674095B1 (en) * 1994-03-11 2003-09-03 Nagaoka International Corporation Well screen with coiled element
US9023456B2 (en) * 2011-03-18 2015-05-05 Bilfinger Water Technologies, Inc. Profiled wire screen for process flow and other applications
RU2567307C1 (en) * 2014-01-24 2015-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева" (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Filter for water injection into wells
RU2668867C1 (en) * 2017-05-03 2018-10-03 Александр Алексеевич Васильев Filter

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2758042C1 (en) * 2020-10-29 2021-10-25 Евгений Михайлович Булыжев Filtering module, cartridge filter, multi-sectional filter, and multi-chamber filter using a cartridge filter
CN112589388A (en) * 2020-12-02 2021-04-02 孙建维 Wedge-shaped net of super solid-liquid separator and manufacturing method thereof
CN112589388B (en) * 2020-12-02 2022-04-01 孙建维 Wedge-shaped net of super solid-liquid separator and manufacturing method thereof
CN112999730A (en) * 2021-03-03 2021-06-22 德清国能过滤器材股份有限公司 Energy-efficient concatenation formula filter core

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2710196C1 (en) Cartridge filter element and filter using cartridge filter element
US3441143A (en) Plural element filter assembly
CN201094877Y (en) Wedge-shaped filter element structure
US20220016552A1 (en) Slit spiral tube for self-cleaning pressure filters and a slot self-cleaning pressure filter with such a slit tube
US20160228801A1 (en) Filtration device and filter element
CN103857856A (en) Fluid stream hydrodynamic separator with high flow bypass
JP2020508870A (en) Rectangular filters, assemblies, and methods for filtration
EP0326359B1 (en) Precoat filter element
US3382982A (en) Strainers for fluids
US3519560A (en) Method and apparatus for removing water from fluids
RU70813U1 (en) FILTER SEPARATOR
JPS62254815A (en) Self-cleaning filter and inflow port water box of steam condenser having said filter
RU2758042C1 (en) Filtering module, cartridge filter, multi-sectional filter, and multi-chamber filter using a cartridge filter
RU2709275C1 (en) Modular filtration unit
RU131639U1 (en) SEPARATOR
JP5896681B2 (en) Cyclone filter
CN111905410A (en) Large-traffic compact water trap filter
RU191630U1 (en) Section filter
JPS63315109A (en) Ion exchangeable filter
KR101427778B1 (en) Media collection apparatus
RU214603U1 (en) DRAINAGE DISTRIBUTION DEVICE
RU200512U1 (en) CARTRIDGE FILTER
RU2785602C1 (en) Sorption apparatus with cartridges for liquid purification with vortex motion of sorbents content
CN210521925U (en) High-pollutant-receiving high-flux folding filter element
CN210814157U (en) Ultrasonic automatic cleaning tubular filter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210410