УСТАНОВКА ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТИ Российский патент 2003 года по МПК B01D35/00 B01D29/62 

Изобретение относится к области физико-химической технологии обработки жидкостей, в частности к установкам для очистки от механических примесей жидкостей с помощью фильтров, выполненных, например, в виде спеченных титановых гранул, с возможностью промывки фильтров горячей водой без их демонтажа, в частности для очистки водорастворимых силикатных соединений.

Известна "Система фильтрования" (SU, а.с. 1769721, B 01 D 35/143, 1987) [1], в которой имеется коммуникационный контур, включающий разветвленные подводящие и отводящие трубопроводы, соединенные с соответствующими магистралями, и подключенные к трубопроводам фильтры. Отводящие трубопроводы выполнены с диаметром, меньшим диаметра подводящих трубопроводов, при этом фильтры выполнены многослойными. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относят то, что известное устройство не имеет системы автоматической промывки фильтров.

Известна "Система фильтрации жидкости" (RU, патент 2035204, B 01 D 35/00, 1995) [2], которая содержит теплообменник (Т) и самоочищающийся фильтр (СОФ), имеющий привод (П) циклической промывки. П состоит из преобразователя температуры в перемещение (ПТ) и трехходового крана (К), переключатель которого соединен с ПТ. Один вход К соединен с входом Т, второй - с выходом Т, а выход К охватывает ПТ и соединен со сливом жидкости. Срабатывание переключателя К вызывается штоком ПТ, что изменяет температуру жидкости, омывающей ПТ, и направление движения штока на обратное. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, при использовании известного устройства, относят то, что известное устройство не позволяет осуществлять очистку жидкости с постоянной температурой и фиксированным давлением.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству по совокупности признаков является "Установка для фильтрации жидкости" (RU, патент 2144422, B 01 D 63/00, 2000) [3], в которой имеется фильтр в виде мембранного аппарата, накопительная емкость, выполненная в виде гидравлического аккумулятора, трубопроводы исходной, очищенной и неочищенной жидкостей с вентилями и насос, установленный на входе в трубопровод исходной жидкости. Установка снабжена дополнительным трубопроводом неочищенной жидкости с регулировочным вентилем и электроклапаном, которым управляет по крайней мере один таймер. Дополнительный трубопровод неочищенной жидкости соединяется с трубопроводом исходной жидкости посредством байпасного регулирующего вентиля.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относят недостаточно эффективную очистку жидкости, высокий расход исходной жидкости для промывки фильтров в связи с потерями в размере 10% от общего расхода очищаемой жидкости, а также невозможность проводить фильтрацию высоковязких жидкостей и жидкостей, требующих нагрева до определенной температуры.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в устранении перечисленных выше недостатков, то есть в повышении качества очистки жидкости за счет двухступенчатой системы фильтрации и возможности автоматической промывки любого из фильтров подачей горячей воды под давлением обратным противотоком со сливом в канализацию.

Технический результат при осуществлении изобретения состоит в повышении качества очистки жидкости с получением высоких показателей очистки от механических примесей различной природы: при промывке горячей водой фильтрующих элементов минимизируются потери очищаемой жидкости; регенерация фильтрующих элементов проводится без их демонтажа в автоматическом режиме.

Указанный технический результат достигается тем, что в установке для фильтрации жидкости, содержащей фильтр, трубопроводы исходной, очищенной и неочищенной жидкостей с входными и выходными вентилями, насос и дополнительный трубопровод с регулировочным вентилем, введены дополнительный насос для подачи горячей воды, вход которого через регулировочный вентиль подключен к дополнительному трубопроводу горячей воды, входные и выходные переключатели и дополнительный фильтр, вход которого, соединенный с вторым входным переключателем, подключен к трубопроводу исходной жидкости через насос, первый выходной переключатель, фильтр, первый входной переключатель, входной вентиль и к трубопроводу неочищенной жидкости, а его выход, соединенный с вторым выходным переключателем, подключен к трубопроводу очищенной жидкости через выходной вентиль и к выходу дополнительного насоса, причем выход дополнительного насоса подключен к входу насоса через первый выходной переключатель, при этом первый входной переключатель подключен к трубопроводу неочищенной жидкости. Особенность установки заключается также и в том, что переключатели выполнены в виде трехходовых коммутирующих вентилей. Дополнительный фильтр выполнен из спеченных титановых гранул. При перепаде давления между входом в фильтр и его выходом подача очищаемой жидкости прекращается и на выход фильтра под давлением подается противотоком горячая вода, которая смывает механические примеси с незначительным количеством очищаемой жидкости в канализацию. На установке для фильтрации жидкости осуществляется независимая промывка отдельно каждого фильтра без демонтажа в автоматическом режиме.

На чертеже представлена принципиальная схема установки для фильтрации жидкости.

Установка для фильтрации жидкости содержит трубопровод исходной жидкости 1, входной вентиль 2, первый входной переключатель 3, фильтр 4, первый выходной переключатель 5, насос 6, второй входной переключатель 7, дополнительный фильтр 8, второй выходной переключатель 9, выходной вентиль 10, трубопровод очищенной жидкости 11, дополнительный насос 12, регулировочный вентиль 13, дополнительный трубопровод горячей воды 14, трубопровод неочищенной жидкости 15.

Установка работает следующим образом.

По трубопроводу исходной жидкости 1 через входной вентиль 2 и первый входной переключатель 3 очищаемая жидкость поступает по фильтру 4 из мелкоячеистой нержавеющей стали, в котором задерживаются крупные частицы механических примесей, и далее через первый выходной переключатель 5 всасывается насосом 6 и под давлением 10 кг/см² подается через второй входной переключатель 7 на дополнительный фильтр 8, выполненный из спеченных титановых гранул, в котором задерживаются мелкие частицы механических примесей. Очищенная жидкость через второй выходной переключатель 9 и выходной вентиль 10 поступает по трубопроводу очищенной жидкости 11 в накопительное оборудование (не показано). При перепаде давления между входом в фильтр 4 и его выходом, равным 5 кг/см, подача очищаемой жидкости прекращается и первый выходной переключатель 5 коммутируется: выход фильтра 4 переключается с трубопровода исходной жидкости 1 на дополнительный трубопровод горячей воды 14 через дополнительный насос 12 и регулировочный вентиль 13, при этом первый входной переключатель 3 подключается к трубопроводу неочищенной жидкости 15 в канализацию. При перепаде давления между входом в дополнительный фильтр 8 и его выходом, равным 5 кг/см², подача очищаемой жидкости прекращается и второй выходной переключатель 9 коммутируется. Выход дополнительного фильтра 8 переключается с трубопровода очищенной жидкости 11 на дополнительный трубопровод горячей воды 14 через дополнительный насос 12 и регулировочный вентиль 13, при этом второй входной переключатель 7 подключается к трубопроводу неочищенной жидкости 15 в канализацию.

ПРИМЕР. Очистка водорастворимых силикатов. Использован фильтр диаметром 400 мм и длиной 600 мм из мелкоячеистой нержавеющей стали, обеспечивающий тонкость фильтрации на уровне 100-300 мкм. На площади поверхности фильтрации, составляющей 0,24 м², очищается раствор силиката средней степени загрязненности объемом порядка 18 м³ до момента промывки фильтра.

Дополнительный фильтр состоит из 8 расположенных параллельно цилиндров, изготовленных из спеченных титановых гранул, с наружным диаметром 60 мм и длиной 600 мм, обеспечивающих тонкость фильтрации на уровне 10-30 мкм. Раствор силиката подается на дополнительный фильтр под давлением 10 кг/см² и производительностью до 3000 л/час центробежным четырехступенчатым насосом. На площади поверхности фильтрации, составляющей 0,288 м², очищается раствор силиката средней степени загрязненности объемом порядка 18 м³ до момента промывки фильтра.

При перепаде давления на входе и выходе у каждого из фильтров на величину 5 кг/см² подача раствора силиката прекращается, выход поочередно каждого фильтра подключается к дополнительному насосу подачи горячей воды (центробежный четырехступенчатый насос), а вход при этом подключается к трубопроводу слива в канализацию.

Анализ изобретательского уровня показывает, что применение предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с известными устройствами следующие преимущества:
- более полное удаление механических примесей из жидкостей;
- возможность промывки фильтров без демонтажа;
- обеспечение взрыво- и пожаробезопасности установки;
- экономия исходной жидкости за счет промывки фильтров горячей водой;
- осуществление процесса очистки в автоматическом режиме с высокой производительностью;
- достижение принципа малоотходной технологии и экологической безопасности.

Ожидаемый технико-экономический эффект от использования изобретения состоит в увеличении срока службы фильтроэлементов за счет неоднократного их использования, снижении затрат на очистку жидкости в промышленности, в возможности обрабатывать жидкость на установке в замкнутой технологической цепи по малоотходной технологии, а также в экологической безопасности процесса.

Источники информации
1. "Система фильтрования", SU, а.с. 1769721, МПК B 01 D 35/143, 1992 г.

2. "Система фильтрации жидкости", RU, патент 2035204, МПК B 01 D 35/00, 1995 г.

3. "Установка для фильтрации жидкости", RU, патент 2144422, МПК B 01 D 63/00, 2000 г. (прототип).

Установка для фильтрации жидкости относится к области физико-химической технологии обработки жидкостей, в частности к установкам для очистки жидкостей от механических примесей с помощью фильтров, с возможностью промывки фильтров горячей водой без их демонтажа, с достижением технического результата, заключающегося в повышении качества очистки жидкости, с получением высоких показателей очистки от механических примесей различной природы. Установка для фильтрации жидкости содержит фильтр, трубопроводы исходной, очищенной и неочищенной жидкостей с входными и выходными вентилями, насос и дополнительный трубопровод с регулировочным вентилем. При этом в установку введены дополнительный насос для подачи горячей воды, входные и выходные переключатели и дополнительный фильтр. Вход дополнительного насоса через регулировочный вентиль подключен к дополнительному трубопроводу горячей воды. Вход дополнительного фильтра через второй входной переключатель подключен к трубопроводу исходной жидкости через насос, первый выходной переключатель, фильтр, первый входной переключатель, входной вентиль и к трубопроводу неочищенной жидкости. Выход дополнительного фильтра через второй выходной переключатель подключен к трубопроводу очищенной жидкости через выходной вентиль и к выходу дополнительного насоса, причем выход дополнительного насоса подключен к входу насоса через первый выходной переключатель, при этом первый входной переключатель подключен к трубопроводу неочищенной жидкости. Переключатели выполнены в виде трехходовых коммутирующих вентилей, а дополнительный фильтр выполнен в виде спеченных титановых гранул. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для фильтрации жидкости, содержащая фильтр, трубопроводы исходной, очищенной и неочищенной жидкостей с входными и выходными вентилями, насос и дополнительный трубопровод с регулировочным вентилем, отличающаяся тем, что введены дополнительный насос для подачи горячей воды, вход которого через регулировочный вентиль подключен к дополнительному трубопроводу горячей воды, входные и выходные переключатели и дополнительный фильтр, вход которого, соединенный с вторым входным переключателем, подключен к трубопроводу исходной жидкости через насос, первый выходной переключатель, фильтр, первый входной переключатель, входной вентиль и к трубопроводу неочищенной жидкости, а его выход, соединенный с вторым выходным переключателем, подключен к трубопроводу очищенной жидкости через выходной вентиль и к выходу дополнительного насоса, причем выход дополнительного насоса подключен к входу насоса через первый выходной переключатель, при этом первый входной переключатель подключен к трубопроводу неочищенной жидкости.2. Установка для фильтрации жидкости по п.1, отличающаяся тем, что переключатели выполнены в виде трехходовых коммутирующих вентилей.3. Установка для фильтрации жидкости по п.1, отличающаяся тем, что дополнительный фильтр выполнен в виде спеченных титановых гранул.