ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ Российский патент 1995 года по МПК B01D24/46 

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкости фильтрованием.

Известен фильтр для очистки жидкости, содержащий корпус, расположенную в корпусе сетчатую перегородку с размещенным на ней слоем зернистой фильтрующей загрузки, патрубок для подачи очищаемой жидкости, который расположен над слоем загрузки, патрубок для отвода фильтрата, расположенный под сетчатой перегородкой, патрубок, для отвода промывной жидкости и средство для создания замкнутого гидродинамического потока при регенерации [1]
Недостатком этого известного устройства является большой расход промывной жидкости при регенерации фильтрующей загрузки.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка.

На фиг. 1 представлен фильтр с перегородкой в виде пирамиды, вид сбоку; на фиг. 2 то же, с перегородкой в виде полусферы; на фиг.3 сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 и 5 фрагментарное увеличенное изображение некоторого количества фильтрующей среды; на фиг.6 сепараторное средство.

Фильтр содержит корпус 1, разделенный сетчатой перегородкой 2 на фильтровальную камеру 3 и камеру для очищенной воды или фильтрата 4, зернистую фильтрующую загрузку 5, которая представляет собой раздробленную скорлупу ореха-пекана для плотного слоя. Для менее плотного слоя, способствующего увеличению срока службы фильтра, может быть добавлена скорлупа английского грецкого ореха, а также использована смесь следующих материалов: раздробленная скорлупа грецкого ореха, раздробленная скорлупа ореха-пекана и раздробленные косточки абрикоса.

Фильтр содержит также средство для создания замкнутого гидродинамического потока при регенерации, включающее насос 6, который может быть расположен вне корпуса, как это показано на фиг.2, или подвешен на опоре 7 в верхней части корпуса 1. Всасывающие патрубки 8 должны быть расположены в верхней части корпуса 1, а перфорированный нагнетательный патрубок 9 расположен ниже и снабжен установленной коаксиально снаружи него цилиндрической камерой 10, соединенной с патрубком или патрубками для отвода промывной жидкости 11.

Сетчатая перегородка 2 выполнена выпуклой с вершиной, направленной к нагнетательному патрубку, и может иметь форму, например, пирамиды или полусферы.

Автоматический пульт управления 12 посылает соответствующие сигналы вдоль проводников 13 и 14 для запуска клапанов 15-17 и для управления работой насоса 6 в логической заранее определенной последовательности, что станет ясно из дальнейшего описания. Позиция 18-20 обозначает устройство управления клапанами 16, 15 и 17. Позицией 21 обозначен подвод питания к пульту управления 12.

Если очищаемая жидкость содержит масло или другие более легкие, чем очищаемая жидкость компоненты, то фильтр снабжается сепараторным средством в виде присоединенного к боковой поверхности корпуса патрубка 22 для подачи загрязненной жидкости, к которому внутри корпуса присоединены два раструба, один из которых 23 направлен вертикально вверх, а другой раструб 24 вертикально вниз. Над раструбами установлены плоские пластинчатые элементы 25, которые поддерживаются на расстоянии от выходных отверстий раструбов 23 и 24 посредством множества распорок 26. Патрубок 22 соединен с патрубком 27 для подачи исходной жидкости, расположенным над слоем загрузки 5. К камере 4 присоединен патрубок 28 для отвода фильтрата.

Фильтр работает следующим образом.

Исходная жидкость подается по патрубку 27 на слой загрузки 5, фильтруется, очищенная жидкость проходит через сетчатую перегородку 2, собирается в камере 4 и отводится потребителю по патрубку 28.

Режим фильтрации управляется таймером, который регулируется в соответствии с различными типами и степенями загрязнения. Если, например, вода загрязнена гораздо сильнее колодезной воды, последовательность фильтрации должна иметь значительно меньшую продолжительность и загрузка должна очищаться и восстанавливаться гораздо чаще. Если в воде содержится незначительное количество твердых частиц, время фильтрации может быть увеличено, так как восстановление и выпуск не требуются так часто.

Когда кончается время режима фильтрации или когда перепад давления на фильтрующем слое недопустимо увеличивается, клапан 17 (выходной для чистой воды на фиг.1) закрывается и в сосуд прекращается подача грязной воды через патрубок 27. Включается насос 6 и начинает прогонять смесь воды и загрузки вверх посредством всасывания. Вода и загрузка текут вниз по нагнетательному патрубку 9, обратно в корпус 1, как показано стрелками 29 на фиг.1. Посредством направления потока воды через насос 6, патрубок 9 и вниз через середину корпуса вода направляется на центр перегородки 2 и течет вниз по ее сторонам, после чего ударяется о боковые стенки корпуса и течет назад вверх к всасывающим патрубкам 8 насоса. Этот поток образует так называемый тороидальный путь потока. Режим перемешивания длится 15 с, например, для того, чтобы вся загрузка была вовлечена в тороидальный путь потока.

После перемешивания открывается выходной выпускной клапан 30, а насос 6 остается включенным для непрерывного перемешивания и очищения загрузки. Цилиндрическая камера 10, которая раньше служила только как выпускная трубка, ведущая к выходному отверстию 31 патрубка 9, теперь выполняет новую функцию отделения грязной промывочной воды от фильтрующей среды. Уникальный способ использования нагнетательного патрубка 9 как двухфункционального устройства является целью настоящего изобретения. Патрубок 9 с камерой 10 одновременно выполняют функции сепаратора и сопла, т.е. задерживают загрузку, а нежелательные твердые частицы, грязь и другие загрязняющие вещества вымываются через перфорацию патрубка 9 в кольцевую камеру 10 грязной промывочной воды, через систему трубок 32 на выпуск через патрубок 11. При нормальных условиях фильтрации время выпуска может ограничиваться двенадцатью минутами.

Согласно фиг.1 после завершения стадии выпуска промывной воды выпускной клапан 30 закрывается и насос 6 отключается. Это позволяет загрузке под действием силы тяжести опускаться вниз на перегородку 2 для образования фильтрующего слоя. На осаждение отводится около 1 мин.

Согласно фиг. 1 и 2 после осаждения пульт управления 12 (на фиг.1) приводит систему в предфильтрационное состояние, т.е. выполняется стадия нормализации. Это достигается открытием выходного клапана 15 (фиг.1) для того, чтобы лишняя вода и твердые частицы могли вытечь через этот клапан, посредством чего фильтрующий слой подготавливается к новому циклу фильтрации. В конце стадии нормализации клапан 17 открывается, позволяя чистой воде следовать по назначению, после чего закрывается клапан 15.

Пульт управления 12 может представлять собой компьютер, запрограммированный на переключение различных режимов системы в соответствии с выбранной программой определенной операции фильтрации. С другой стороны, пульт управления 12 может быть снабжен кулачковым таймером, управляющим вышеуказанной последовательностью фильтрации. Таймер управляет открытием и закрытием возбужденных клапанов 15, 17, 16 и 30, а также с пульта управления происходит включение и выключение насоса.

Выпуск от клапана 15 может быть заведен обратно на вход клапана 16, так чтобы после очищения, выпуска и осаждения стадия нормализации могла быть выполнена посредством замкнутого потока от патрубков 28 и 33, через клапан 16 и корпус к патрубку 28, посредством чего отфильтровываются загрязняющие вещества из всей воды, содержащейся в замкнутой системе.

При наличии в очищаемой жидкости, например воде, масел или других более легких, чем очищаемая, жидкостей, в работу включается сепараторное средство, которое заставляет большую часть легких веществ всплыть вверх внутри корпуса, в то время как более тяжелые загрязнения перемещаются вниз к фильтрующему слою.

Неожиданным выигрышем, который дает использование сепаратора, является улучшение конфигурации поля, посредством чего увеличивается общая эффективность фильтра. Поток по патрубку 22 разделяется раструбами 23 и 24 на два потока, один из которых выходит так, как показано стрелками 34, а другой как показано стрелками на фиг.6 через отверстия, образованные пластинами 25 и распорками 26. Разделенные потоки, выходя из этих отверстий, увеличиваются в диаметре и замедляются в радиальном направлении от выходных отверстий. Это приводит к неожиданно малому возмущению в верхней части фильтрующего слоя. До сих пор поверхность слоя принимала неправильную конфигурацию с глубокой вогнутой областью из-за струйного действия впускного отверстия прототипа. То есть, впускная трубка действовала как сопло и вызывала возмущение верхней поверхности слоя во время цикла фильтрации. Настоящее изобретение уменьшает это возмущение и обеспечивает более правильную поверхность фильтрующего слоя.

Кроме того, масла и другие легкие составляющие отделяются от входящей жидкости и в большей степени удаляются вентилем, чем фильтрующим слоем, посредством чего предотвращается загрязнение слоя маслами и существенно увеличивается время фильтрации. Разделение происходит потому, что масла поднимаются к верхней части полости патрубка 22, откуда они затем увлекаются текущей вверх жидкостью, которая направляет масляную фазу через выходное отверстие раструба 23, после чего она продолжает подниматься по направлению к верхней части сосуда и удаляется через специальный вентиль.

Сущность изобретения: фильтр состоит из корпуса, разделенного сетчатой перегородкой, имеющей выпуклую форму, на камеру фильтрования с зернистой загрузкой и камеру для сбора фильтрата. В верхней части установлено устройство для создания замкнутого гидродинамического потока смеси загрузки и промывной воды при регенерации, состоящее из насоса, всасывающие патрубки которого расположены в верхней части корпуса, а нагнетательный патрубок выполнен перфорированным, снабжен внешней кольцевой камерой и выходное отверстие его направлено на вершину перегородки. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ, содержащий корпус, расположенную в корпусе сетчатую перегородку с размещенным на ней слоем зернистой фильтрующей загрузки, патрубок для подачи очищаемой жидкости, расположенный над слоем, патрубок для отвода фильтрата, расположенный под сетчатой перегородкой, патрубок для отвода промывной жидкости и средство для создания замкнутого гидродинамического потока при регенерации, отличающийся тем, что средство для создания гидродинамического потока выполнено в виде насоса, имеющего всасывающие патрубки, расположенные в верхней части корпуса, и перфорированный нагнетательный патрубок с установленной коаксиально снаружи него цилиндрической камерой, соединенной с патрубком для отвода промывной жидкости, при этом сетчатая перегородка выполнена выпуклой с вершиной, направленной к нагнетательному патрубку. 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что сетчатая перегородка имеет форму пирамиды. 3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что сетчатая перегородка имеет форму полусферы. 4. Фильтр по пп.1 3, отличающийся тем, что он снабжен сепараторным средством в виде присоединенного к боковой поверхности корпуса патрубка для подачи загрязненной жидкости, к которому внутри корпуса присоединены два раструба, один из которых направлен вертикально вверх, а другой вертикально вниз.