ЗАГРУЗКА ЗЕРНИСТАЯ ФИЛЬТРА С ГРАНУЛАМИ РАЗНОЙ ФОРМЫ И ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ Российский патент 2006 года по МПК B01D24/02 

Изобретение относится к разделению жидких неоднородных систем, преимущественно проточных, как в лабораториях, так и в промышленных условиях, а именно к фильтрам с гранулами разной формы и линейных размеров, например камней, щебня, гравия, гальки, дресвы, керамзита и т.д., и может быть использовано при очистке жидкостей от осадка и плавающих веществ, например воды, как при подготовке к употреблению в качестве питьевой, так и очистке сточной, нефти, нефтепродуктов и т.п.

Уровень техники

Аналогом предлагаемого устройства может служить: "Фильтр для очистки воды", патент РФ №2068394, опубликованный 27.10.1996, МПК B 01 D 24/10, в котором находятся гранулы загрузки.

Недостатком данного устройства является случайный характер ориентации и расположения гранул разной формы и линейных размеров загрузки фильтра и соответственно случайные параметры пористости в загрузке, что не позволяет более эффективно очищать жидкости.

Наиболее близким техническим решением, прототипом предлагаемого устройства, является "Загрузка фильтра, для очистки питьевой воды", патент РФ №2084279, опубликованный 20.07.1997, МПК В 01 D 39/00, в котором находятся гранулы загрузки.

Недостатком данного устройства является случайный характер ориентации и расположения гранул разной формы и линейных размеров загрузки фильтра и соответственно случайные параметры пористости в загрузке, что не позволяет более эффективно очищать жидкости.

Сущность изобретения

Задачей изобретений является повышение эффективности работы фильтра для жидкости с гранулами разной формы и линейных размеров.

Гранулометрический состав загрузки для фильтров с гранулами разной формы и линейных размеров (камней, щебня, гравия, гальки, дресвы, керамзита и т.д.), как правило, определяется размерами ячеек сит, через которые просеиваются гранулы различной крупности и, в частности, формы и линейных размеров. При этом гранулы имеют форму и линейные размеры, отличные друг от друга при равных гранулометрических показателях. При осуществлении традиционного процесса загрузки фильтра ориентация и расположение каждой гранулы носит случайный характер. Для интегральной оценки случайного характера ориентации и расположения гранул используется понятие насыпной плотности материала наряду со средней плотностью материала и истинной плотностью вещества. Случайный характер ориентации и расположения гранул приводит к недостаточно плотному расположению гранул друг относительно друга в загрузке, а также к случайным параметрам пористости в загрузке и, как следствие, к снижению эффективности очистки жидкости. При размещении гранул загрузки с учетом формы и линейных размеров гранул и их ориентации возможно получить более плотную упаковку щебеночной загрузки, а также более равномерную пористость загрузки.

Технический результат изобретения - рациональная ориентация и расположение гранул разной формы и линейных размеров загрузки фильтра и рациональная пористость загрузки.

Технический результат достигается тем, что в загрузке фильтра с гранулами разной формы и линейных размеров гранулы загрузки контактируют между собой в областях контакта, не превышающих для каждой гранулы 50% поверхности этой гранулы, с прерывистым характером областей контакта по поверхностям контактирующих между собой гранул и образуют полизернистое пространственное расположение гранул загрузки разной формы и линейных размеров и, по крайней мере, часть гранул загрузки отсортированы по форме и размеру и уложены ориентированными таким образом, чтобы обеспечить минимальные объемы межгранульного пространства уложенных отсортированных по форме и размеру и ориентированных гранул загрузки.

Неотсортированные по форме и размеру гранулы загрузки могут быть расположены в части или частях загрузки фильтра щебеночного за исключением части или частей, заполненных отсортированными по форме и размеру и уложенных ориентированными гранулами загрузки.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Возможность практической реализации изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема расположения гранул загрузки фильтра с минимизированным межгранульным пространством, на фиг.2 представлена схема расположения гранул загрузки фильтра с неминимизированным межгранульным пространством.

Позицией 1 обозначены гранулы загрузки, 2 - межгранульное пространство.

Сортировка по форме и размеру каждой гранулы загрузки может осуществляться, например, при помощи компьютерной обработки методом сканирования формы гранулы загрузки и вводом линейных размеров и, например, признаков формы, в запоминающее устройство, пренебрегая незначительными погрешностями формы гранулы и расположением каждой гранулы в координатном пространстве, в котором для каждой гранулы загрузки выделяется ячейка временного хранения. Координатное пространство может быть лилейным, двумерным или трехмерным.

Минимизация межгранульного пространства может осуществляться, например, при помощи компьютерной обработки информации о размещенных в определенной ориентации в загрузке гранулах и о каждой неразмещенной грануле загрузке из массива ячеек временного хранения методом полного перебора или другими методами.

Ориентация каждой отсортированной гранулы загрузки может осуществляться, например, манипулятором под управлением компьютерной программы или вручную.

Укладка отсортированных гранул загрузки может осуществляться, например, манипулятором под управлением компьютерной программы или вручную.

Загрузка фильтра работает следующим образом. Жидкость протекает в межгранульном пространстве 2 загрузки, где и происходит фильтрация загрязнений.

Щебеночный фильтр состоит из ограничивающих перемещение зернистой загрузки фильтра элементов и самой загрузки, позволяющих фильтруемой жидкости протекать через упомянутую загрузку. Под частью или частями фильтра следует понимать области щебеночной загрузки фильтра. Например, слой, составляющий 10% от линейного размера всей области загрузки (толщины или длины или высоты), в котором уложены гранулы загрузки, отсортированые по форме и размеру, и уложены ориентированными таким образом, чтобы обеспечить минимальные объемы межгранульного пространства, а остальные 90% заполнены неотсортированными по форме и размеру гранулами загрузки. Области щебеночной загрузки фильтра могут иметь и более сложные геометрические характеристики, чем в приведенном примере, как вариант - чередование слоев отсортированных и неотсортированных - типа «сэндвич».

Изобретение относится к разделению жидких неоднородных систем, а именно к фильтрам с гранулированной загрузкой, и может быть использовано при очистке различных жидкостей от осадка и плавающих веществ. Технический результат - повышение эффективности очистки жидкости за счет рациональной ориентации и расположения гранул разной формы и линейных размеров и рациональной пористости загрузки. Гранулы загрузки контактируют между собой в областях контакта, не превышающих для каждой гранулы 50% поверхности этой гранулы, а часть гранул загрузки отсортированы по форме и размеру и уложены ориентированными таким образом, чтобы обеспечить минимальные объемы межгранульного пространства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Загрузка зернистая фильтра с гранулами разной формы и линейных размеров, отличающаяся тем, что гранулы загрузки контактируют между собой в областях контакта, не превышающих для каждой гранулы 50% поверхности этой гранулы, с прерывистым характером областей контакта по поверхностям контактирующих между собой гранул и образуют полизернистое пространственное расположение гранул загрузки, и, по крайней мере, часть гранул загрузки отсортированы по форме и размеру, и уложены ориентированными таким образом, чтобы обеспечить минимальные объемы межгранульного пространства уложенных отсортированных по форме и размеру и ориентированных гранул загрузки.2. Загрузка зернистая фильтра по п.1, отличающаяся тем, что неотсортированные по форме и размеру гранулы загрузки расположены в части или частях щебеночного фильтра за исключением части или частей, заполненных отсортированными гранулами загрузки.