АВТОМАТИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 1994 года по МПК B01D24/48 

Изобретение относится к очистке природных и оборотных вод от механических примесей в системах хозяйственно-питьевого, промышленного водоснабжения, капельного и подпочвенного орошения и может быть использовано при проектировании, строительстве и эксплуатации установок для очистки воды гидравлической автоматикой, что позволяет повысить надежность в работе.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является установка для очистки воды (1), содержащая напорный фильтр, промывка которого осуществляется в автоматическом режиме специальным устройством гравитационного гидроуправления.

Недостаток установки состоит в низкой эксплуатационной надежности вследствие сложности устройства гравитационного гидроуправления, включающего гравитационное реле с сосудом, дроссель, сифон, трубки управления, рычаги, клапаны, грузы, гравитационный элемент памяти и др. Принятая трехступенчатая система отработки гидравлических команд наряду с большим количеством элементов гидроавтоматики используемых для этого, снижает надежность работы установки.

Цель изобретения - повышение надежности работы фильтра путем упрощения конструкции устройства для проведения промывки.

Цель достигается тем, что в автоматическом фильтре для очистки воды, содержащем корпус, разделенный перегородками на фильтрующие секции, закрытые сверху водонепроницаемым перекрытием с трубой-пьезометром, центральный и сборный каналы и канал для отвода промывной воды, распределительные и предварительные камеры, трубопроводы исходной и промывной воды, оборудованные задвижками с гидроприводами и коммуникационными линиями, соединяющие предварительные камеры с распределительными камерами и каналом для отвода промывной воды, блок гидроавтоматики, включающий датчики начала и окончания промывки и узел переключения режимов работы фильтра, датчик начала промывки выполнен в виде сифона, датчик окончания промывки - в виде гравитационного реле времени, над которым расположена нисходящая ветвь сифона, а конец восходящей ветви сифона расположен в трубе-пьезометре на нижней границе слоя воды, объем которого равен объему датчика гравитационного реле времени, узел переключения режимов работы фильтра содержит два двухпозиционных четырехходовых крана, один из которых установлен на коммуникационных линиях, питающих гидропривод задвижки на трубопроводе исходной воды, а другой - на коммуникационных линиях, питающих гидропривод задвижки на трубопроводе промывной воды, при этом рычаг первого четырехходового крана соединен с контргрузом и гравитационным реле времени, а рычаг второго крана - со штоком гидропривода задвижки на трубопроводе исходной воды.

Отличием предлагаемого автоматического фильтра для очистки воды в сравнении с прототипом является выполнение блока задержки начала работы промывной задвижки после окончания работы задвижки на трубопроводе исходной воды в соответствии с технологией промывки фильтра в виде соединения двух четырехходовых кранов, при котором рычаг первого четырехходового крана соединяется с контргрузом и гравитационным реле времени, а рычаг второго крана - со штоком гидропривода на трубопроводе исходной воды. Лишь после полного закрытия или открытия задвижки исходной воды поступает управляющий сигнал в виде переключения рычага второго четырехходового крана, соединенного со штоком гидропривода задвижки исходной воды, на открытие или закрытие промывной задвижки. Это позволяет уменьшить количество элементов гидроавтоматики для управления работой фильтра, упростить общую схему гидроавтоматики и повысить надежность работы фильтра.

Конструкция датчиков начала и окончания промывки в виде сифона и гравитационного реле времени позволяет отказаться от ненадежно работающих в условиях повышенной влажности фильтровального зала электрических датчиков уровня и электромоторных реле времени, что упрощает автоматизацию работы фильтра, эксплуатацию установки и повышает надежность работы фильтра в сравнении с аналогом.

На фиг. 1 показана схема автоматического фильтра; на фиг. 2, 3 - блок гидроавтоматики в период полезного фильтрования и промывки.

Корпус 1 фильтра разделен перегородками 2 на фильтрующие секции 3, заполненные тяжелой зернистой загрузкой 4. Фильтр содержит центральный канал 5, водослив 6, распределительные камеры 7, сборный канал 8 фильтрата, трубопровод 9 фильтрата, предварительные камеры 10, промывной канал 11, трубопровод 12 исходной воды с задвижкой 13 с гидроприводом, водонепроницаемое перекрытие 14 с трубой-пьезометром 15, желоб 16, трубопровод 17 промывной воды с задвижкой 18 с гидроприводом, сифонный датчик 19 начала промывки, узел переключения режимов работы фильтра 20, датчик окончания промывки в виде гравитационного реле 21 времени, связанного через блок 22 с гибкой тягой 23 и контргрузом 24. Узел переключения режимов работы фильтра, обеспечивающий необходимую по условиям технологии промывки фильтра задержку в работе задвижек исходной и промывной воды, включает два двухпозиционных четырехходовых крана, первый кран 25 установлен на коммуникационных линиях, питающих гидропривод задвижки исходной воды (ИН - исходная нижняя, ИВ - исходная верхняя, фиг. 2), его рычаг кинематически связан с гравитационным реле 21 времени, а второй кран 26 - на коммуникационных линиях, питающих гидропривод задвижки 18 на трубопроводе 17 промывной воды 17 (КН - канализационная нижняя, КВ - канализационная верхняя, фиг. 2), причем его рычаг связан со штоком гидропривода задвижки 13 на трубопроводе 12 исходной воды.

Фильтр работает следующим образом.

В период полезного фильтрования исходная вода поступает в центральный канал 5 и через водосливы 6 равномерно распределяется между распределительными камерами 7. По трубопроводу 12 исходной воды, задвижка 13 которого с гидроприводом открыта, вода поступает в предварительную камеру 10, затем - в желоба 16 и заполняет корпус фильтрующих секций 3. В начале периода полезного фильтрования уровень воды в трубе-пьезометре 15 находится на отметке Ф1, которая больше отметки уровня воды в сборном канале 8 фильтрата Ф на величину потерь напора в трубопроводе 9, дренаже и начальных потерь напора в чистой фильтрующей загрузке 4. Проходя через фильтрующую загрузку с убывающей скоростью, исходная вода освобождается от взвесей, а фильтрат по трубопроводу 9 поступает в сборный канал 8 фильтрата (фиг. 1). Положение элементов блока гидроавтоматики соответствует показанному на фиг. 2.

В процессе фильтрования воды вследствие закупоривания пор загрузки взвесями ее гидравлическое сопротивление возрастает, а уровень воды в трубе-пьезометре 15 поднимается и достигает отметки Ф2, которая меньше отметки уровня воды И в распределительной камере 7 на величину потерь напора в трубопроводе 12 исходной воды и соответствует моменту начала промывки фильтрующей секции 3. Сифонный датчик 19 начала промывки, перегиб которого расположен на отметке Ф2, заряжается, вода из трубы-пьезометра 15 по нисходящей ветви сифона, расположенной над гравитационным реле 21 времени окончания промывки, поступает в датчик и заполняет его до необходимого веса, равного весу контргруза 24 с учетом усилия переключения четырехходового крана 25 и трения в блоке 22. Объем реле времени равен объему воды в трубе-пьезометре 15 между отметками Ф2 и Р1. После заполнения гравитационного реле 21 времени происходит переключение четырехходового крана 25 в положение, показанное на фиг. 3. При этом техническая вода под напором примерно 0,6-0,8 МПа по коммуникационной линии ИВ поступает в верхнюю полость гидропривода задвижки 13 исходной воды, которая закрывается. Отработанная вода по коммуникационной линии ИН поступает на слив. Необходимая по условиям проведения промывки фильтра задержка в открытии промывной задвижки после полного закрытия задвижки на трубопроводе исходной воды обеспечивается узлом переключения режимов работы фильтра, состоящим из двух четыреходовых кранов.

При полном закрытии задвижки 13 шток ее гидропривода, кинематически связанный с рычагом четырехходового крана 26, переключает его в положение, показанное на фиг. 3. При этом задвижка 18 на трубопроводе 17 промывной воды открывается, вода из трубы-пьезометра 15 сбрасывается в промывной канал 11, в результате чего уровень ее снижается от отметки Р1 до отметки Ф3, которая меньше отметки Ф - уровня воды в сборном канале 8 фильтрата. Фильтрованная вода по трубопроводу 9 поступает в дренаж, взвешивает загрузку 4 и вымывает из ее пор загрязнения. Уровень воды в промываемой секции соответствует отметке кромки желобов 16 Р2. Грязная промывная вода сбрасывается в промывной канал 11. Продолжительность промывки регулируется временем опорожнения гравитационного реле 21 времени окончания промывки. По окончании промывки под действием контргруза 24 элементы гидроавтоматики (21, 22, 23, 24, 25) займут исходное положение (фиг. 2). При этом напорная вода через четырехходовой кран 25 поступает в нижнюю полость гидропривода задвижки 13 исходной воды, которая открывается. Шток этого гидропривода, кинематически связанный с рычагом четырехходового крана 26, переключает его в исходное положение (фиг. 2), при котором напорная вода поступает в верхнюю полость гидропривода задвижки 18 на трубопроводе 17 промывной воды, и она закрывается. После этого начинается новый фильтроцикл.

Использование в блоке гидроавтоматики гидравлических датчиков начала и окончания промывки, выполнение блока задержки работы гидроприводов задвижек исходной и промывной воды в виде предложенного соединения двух четырехходовых кранов через шток гидроцилиндра задвижки на трубопроводе исходной воды, а также полное исключение элементов электроавтоматики позволяет повысить надежность работы фильтра при работе в автоматическом режиме, при этом стоимость элементов гидроавтоматики меньше, чем электрических, а их эксплуатация обходится дешевле.

Использование: очистка природных и оборотных вод в системах водоснабжения, капельного и подпочвенного орошения. Сущность изобретения: автоматический фильтр для очистки воды содержит корпус, разделенный на секции, имеющие водонепроницаемое перекрытие с трубой-пъезометром, трубопроводы исходной и промывной воды, соединяющие предварительные камеры с распределительными камерами и каналом отвода промывной воды, оборудованные задвижками с гидроприводами, и блок гидроавтоматики с сифонным датчиком начала промывки, установленным в трубе-пъезометре, гравитеционным датчиком окончания промывки и узлом переключения режимов работы фильтра, включающим два четырехходовых крана, установленные на коммуникационных линиях, питающих гидроприводы, рычаг первого из которых связан с датчиком окончания промывки, а рычаг другого - со штоком гидропривода задвижки на трубопроводе исходной воды. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ, содержащий корпус, разделенный перегородками на фильтрующие секции, закрытые сверху водонепроницаемым перекрытием с трубой-пьезометром, центральный и сборный каналы и канал для отвода промывной воды, распределительные и предварительные камеры, трубопроводы исходной и промывной воды, оборудованные задвижками с гидропроводами и коммуникационными линиями, соединяющие предварительные камеры с распределительными камерами и каналом для отвода промывной воды, блок гидроавтоматики, включающий датчики начала и окончания промывки и узел переключения режимов работы фильтра, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе фильтра, датчик начала промывки выполнен в виде сифона, датчик окончания промывки - в виде гравитационного реле времени, а узел переключения режимов работы фильтра содержит два двухпозиционных четырехходовых крана, один из которых установлен на коммуникационных линиях, питающих гидропривод задвижки на трубопроводе исходной воды, а другой - на коммуникационных линиях, питающих гидропривод задвижки на трубопроводе промывной воды, при этом рычаг первого четырехходового крана соединен с контргрузом и гравитационным реле времени, а рычаг второго крана - со штоком гидропривода задвижки на трубопроводе исходной воды. 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что конец восходящей ветви сифона расположен в трубе-пьезометре на нижней границе слоя воды, объем которого равен объему датчика гравитационного реле времени, а нисходящая ветвь сифона расположена над гравитационным реле времени.