Спосіб електрогідроімпульсної регенерації пористого фільтроелемента

Спосіб електрогідроімпульсної регенерації пористого фільтроелемента, в якому укладають фільтроелемент в касету, занурюють касету в робочу рідину і діють на оброблювану поверхню фільтроелемента високовольтними імпульсними розрядами між розміщеними в площині, що перпендикулярна оброблювальній поверхні, позитивним та негативним електродами, який відрізняється тим, що позитивний електрод встановлюють нижче касети з фільтроелементом на відстані від оброблюваної поверхні фільтроелемента, яку визначають із залежності: h  (0,7  12)r  lp / 2 , , Винахід належить до систем, які використовують для очищення рідин від твердих та в'язкопластичних домішок, а саме для очищення пористих фільтроелементів, що використовують при фільтрації олій, палива та води у різних галузях промисловості. Аналогом способу, що заявляється, є спосіб очищення фільтра (патент №5461, Україна, МПК (2006) B01D41/00, опубл. 28.12.1994) шляхом періодичного впливу на поверхню фільтра, що очищається, електрогідроімпульсними ударами, який полягає у тому, що перед очищенням видаляють пульпу з ванни вакуум-фільтра, заповнюють її промивною рідиною, подають у вакуумну магістраль вакуум-фільтра під тиском повітря з витра3 2 тою 0,02…0,05 м /сек. на 1 м фільтротканини до видалення з її поверхні твердих частинок пульпи, причому дію електрогідроімпульсними ударами на поверхню фільтротканини вакуум-фільтра здійснюють, не припиняючи подачі повітря, при напрузі кожного імпульсу 25…35 кВ і кількості електрогідроударів 5…250 на одиницю поверхні фильтротканини. Ознакою, яка збігається з суттєвою ознакою винаходу, що заявляється, є: - дія на оброблювальну поверхню фільтроелемента високовольтними імпульсними розрядами в рідині. Причиною, яка перешкоджає одержанню очікуваного технічного результату, є те, що високовольтний імпульсний розряд у даній робочій рідині характерний крутим фронтом ударної хвилі, наслідком якого є механічне ушкодження фільтроелементів. Як прототип вибрано спосіб електрогідроімпульсної регенерації пористого фільтроелемента (патент України № 87590, МПК(2006) В01D41/00, опубл. 27.07.2009 р. Бюл. №14, 2009р.), що включає укладання фільтроелемента в контейнер, занурення контейнера в робочу рідину і вплив високовольтними імпульсними розрядами в рідині з одночасним переміщенням позитивного електрода щодо поверхні фільтроелемента, перед укладанням фільтроелемента в контейнер на оброблювану поверхню фільтроелемента накладають мідну контактну сітку й ізолюють їх від контейнера, потім де h - відстань від торцевої робочої поверхні позитивного електрода до оброблювальної поверхні фільтроелемента, м, r - відстань між віссю позитивного електрода та нормаллю до оброблювальної поверхні фільтроелемента, що проходить через його центр, м, lp - міжелектродний проміжок, м, при цьому дію (19) UA (11) 97183 (13) C2 здійснюють з питомою енергією від 2,5 до 4,0 3 Дж/мм . 3 занурюють контейнер у водяний розчин мінеральних солей і витримують у ньому протягом 1…2 годин, здійснюючи хімічне розпушування очищуваного поверхневого шару фільтроелемента, після чого використовують даний розчин як робочу рідину при здійсненні високовольтних імпульсних розрядів при напрузі між струмоводами 30 кВ і частоті розрядів 2 Гц. Ознаками, які збігаються з суттєвими ознаками винаходу, що заявляється, є такі: укладання фільтроелемента в касету, занурення касети в робочу рідину і дія на оброблювану поверхню фільтроелемента високовольтними імпульсними розрядами між розміщеним в площині, що перпендикулярна оброблювальній поверхні, позитивним та негативним електродами. Причиною, що перешкоджає одержанню очікуваного технічного результату, є те, що очищення відбувається тільки на поверхні пористого матеріалу, тому цей метод не дозволяє проводити повну об'ємну регенерацію фільтрів, а також дозволяє очищати лише від твердих відкладень. В основу винаходу, що заявляється, поставлено задачу удосконалити спосіб електрогідроімпульсної регенерації пористого фільтроелемента шляхом визначення положення позитивного електрода відносно оброблювальної поверхні та визначення оптимальної питомої енергії дії на оброблювальну поверхню високовольтними імпульсними розрядами в рідині, що дозволить впливати на поверхню фільтроелемента високовольтними імпульсними ударами з параметрами пікового тиску, які не перевищують параметри міцності фільтроелемента, і за рахунок цього забезпечити якісне об'ємне очищення фільтроелемента без механічних ушкоджень. Суть винаходу полягає в тому, що в способі електрогідроімпульсної регенерації пористого фільтроелемента, що включає укладання фільтроелемента в касету, занурення касети в робочу рідину і дію на оброблювану поверхню фільтроелемента високовольтними імпульсними розрядами між розміщеним в площині, що перпендикулярна оброблювальній поверхні, позитивним та негативним електродами, згідно з винаходом, позитивний електрод встановлюють нижче касети з фільтроелементом на відстані від оброблюваної поверхні фільтроелемента, яку визначають із залежності h  (0,7  12)r  lp / 2 , , де h - відстань від торцевої робочої поверхні позитивного електрода до оброблювальної поверхні фільтроелемента, м; r - відстань між віссю позитивного електрода та нормаллю до оброблювальної поверхні фільтроелемента, що проходить через його центр, м; lp - міжелектродний проміжок, м, а дію високовольтними імпульсними розрядами здійснюють з питомою енергією від 2,5 до 4,0 3 Дж/мм . Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між ознаками способу, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, необхідно відзначити, що відмінні ознаки способу ("позитивний елект 97183 4 род встановлюють нижче касети з фільтроелементом на відстані від оброблюваної поверхні фільтроелемента, яку визначають із залежності h  (0,7  1 2)r  lp / 2 , а дію високовольтними імпу, льсними розрядами здійснюють з питомою енергі3 єю від 2,5 до 4,0 Дж/мм ") дозволять впливати на поверхню фільтроелемента високовольтними імпульсними ударами з параметрами пікового тиску, які не перевищують параметри міцності фільтроелемента, і за рахунок цього забезпечити якісне об'ємне очищення останніх без механічних ушкоджень. Визначення положення позитивного електрода відносно оброблювальної поверхні та визначення оптимальної питомої енергії дії на оброблювальну поверхню високовольтними імпульсними розрядами в рідині здійснювалось на основі експериментальних досліджень. При питомій енергії високовольтних імпульсними розрядами нижче 2,5 3 Дж/мм значення пікового тиску недостатнє для повної регенерації фільтроелемента, тому очищення проходить не в повному обсязі, а при пито3 мій енергії вище 4,0 Дж/мм значення пікового тиску перевищують характеристики міцності фільтроелемента, тому відбувається руйнування та порушення структури. Таким чином, сукупність відмінних ознак способу, що заявляється, з відомими істотними ознаками дозволить відновити фільтруючі здібності раніше використаного фільтроелемента і за рахунок цього збільшити термін його служби. Суть винаходу пояснюється кресленням, де на фіг. 1 зображений пристрій, що реалізує спосіб, на фіг. 2 - показано просторовий розподіл пікового тиску хвилі стиснення в площині, перпендикулярній екваторіальній площині розряду. Пристрій містить фільтроелемент 1, який поміщений у касету 2, що закріплена шпильками 3, та занурена у електророзрядну камеру 4 з робочою рідиною 5. Позитивний 6 і негативний 7 електроди електророзрядної камери з'єднані з генератором імпульсних струмів (на кресленні не показано). При подачі напруги на електроди 6 і 7 між ними утворюється плазмове утворення 8. Спосіб здійснюють таким чином. Фільтроелемент 1 з низькою фільтруючою здатністю укладають у касету 2, касету закріплюють на шпильках 3 та занурюють у камеру 4 з робочою рідиною 5 на відстані від позитивного електрода 6, який розміщений в площині, що перпендикулярна оброблювальній поверхні фільтроелемента 1. Для визначення положення позитивного електрода відносно оброблювальної поверхні фільтроелемента були проведені дослідження, в яких дія високовольтними імпульсними розрядами була направлена на інтенсивне відмивання міцних в'язкопластичних забруднень і їх відшаровування від металевих поверхонь без пошкодження структури і волокон фільтроелемента. Оскільки в результаті електричного розряду виникає хвиля стиснення, тиск в якій може створювати напругу у фільтроелементі, що перевищує максимально допустимі, виникла необхідність, виходячи з характеристик 5 міцності оброблюваних фільтроелементів, визначити положення касети, в яку встановлювали фільтроелементи, що забезпечує їх збереження. У міру віддалення від екваторіальної площини розряду (площина, що проходить через середину міжелектродного проміжку), тиск хвилі стиснення спадає. Виходячи з характеристик міцності оброблюваних фільтроелементів, можна визначити їх положення щодо положення каналу розряду, що забезпечує збереження фільтроелементів. Для визначення пікового тиску на фронті хвилі стиснення на стінці камери застосовували модель короткого циліндру: U lp  10,1325 , d L де U - напруга, В; d - відстань від центру розрядного каналу до стінки камери, м; lp - відстань міжелектродного проміжку, м; P L - індуктивність розрядного контуру, Гн. Знаючи кут  між радіус-вектором даної точки і екваторіальною площиною розряду, можна розрахувати піковий тиск хвилі стиснення в будь-якій точці розрядної камери, користуючись формулою: 3 |  |   , P()  P   |  |     1  1     2 де Р - піковий тиск хвилі стиснення в точці, відповідній проекції точки, для якої проводиться розрахунок на екваторіальну площину розряду, Па;  - кут між радіус-вектором даної точки і екваторіальною площиною розряду, рад. Можна побудувати залежність пікового тиску хвилі стиснення при обробці з даним режимом від відстані до каналу розряду і кута між радіусвектором даної точки і екваторіальною площиною розряду. На фіг. 2 показано просторовий розподіл пікового тиску хвилі стиснення в площині, перпендикулярній екваторіальній площині розряду. Користуючись вищезазначеними формулами розрахували мінімальній кут  T між радіусвектором центру оброблюваних фільтроелементів і екваторіальною площиною розряду, що забезпечує збереження фільтроелементів (такий, щоб тиск хвилі стиснення на поверхню оброблюваних 97183 6 фільтроелементів не перевищував максимально допустимого для них тиску):   P   T  90  1  125   T   0,25  , ,  P        де PT - максимально допустимий для матеріалу тиск, Па. Після знайдення допустимих кутів розрахували допустимі значення відношення H : r H tg()  , (див. фіг. 1) r де Н - відстань між екваторіальною площиною розряду до оброблюваної поверхні фільтроелемента, м; r - відстань між віссю позитивного електрода 6 та нормаллю до оброблювальної поверхні фільтроелемента 1, що проходить через його центр, м. Ці значення коливаються від 0,7 до 1,2. Виходячи з цього, позитивний електрод 6 встановлюють нижче касети 2 з фільтроелементом на відстані від оброблюваної поверхні фільтроелемента 1, яку визначають із залежності h  (0,7  12)r  lp / 2 , , де h - відстань від торцевої робочої поверхні позитивного електрода 6 до оброблювальної поверхні фільтроелемента 1, м; lp - міжелектродний проміжок, м. На позитивний електрод 6 подають імпульси високої напруги від генератора імпульсних струмів. Високовольтні імпульсні розряди здійснюють з 3 питомою енергією від 2,5 до 4,0 Дж/мм , що забезпечує імпульсні розряди в рідині із суцільним плазмовим утворенням 8. Гідродинамічні процеси, що супроводжують розряд, характеризуються ударною хвилею, під дією якої відбувається "м'яке" і ефективне очищення фільтроелемента без механічних ушкоджень останнього. Таким чином використання способу дозволить впливати на поверхню фільтроелемента високовольтними імпульсними ударами з параметрами пікового тиску, які не перевищують параметри міцності фільтроелемента, і за рахунок цього забезпечити якісне об'ємне очищення фільтроелемента без механічних ушкоджень. 7 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 97183 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601