СПОСОБ ФИЛЬТРАЦИИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ И РАМОЧНЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2017 года по МПК B01D25/02 B01D25/12 

Изобретение относится к фильтровальной технике и может быть применено как фильтр или микрофильтр для очистки текучей среды, в том числе воды для потребления человеком или животными, для очистки текучей среды - воды и/или газов: от сора, нефти, масел, дисперсных, взвешенных и/или коллоидных частиц, планктона, и может быть использовано в сельском и коммунальном хозяйствах, аквакультуре, в промышленности.

Известен канальный ротационный ленточный микрофильтр датской фирмы «Винтек» (www.wintec.dk), устанавливающийся диагонально в канале прямоугольного сечения, перекрывающий все поперечное сечение канала от самого дна до уровня выше поверхности воды. Система смывания осадка расположена в верхней части.

Основной недостаток этого фильтра заключаются в том, что широкая бесконечная фильтрующая лента при работе имеет разную натяжку по ширине фильтровального полотна, вызванного воздействием на нее неравномерного давления воды из-за гидравлического сопротивления при неравномерном загрязнении рабочей площади ленты, что приводит к ее неравномерному прогибу, что ведет к ее сползаниям к какому-либо краю, вызывает сбивание и остановку вращения. При повреждении или порыве сетки заменять приходится всю сетку. По этим причинам такие фильтры не находят широкого применения.

Известен «Самопромывной сетчатый фильтр» (патент RU №122585 U1), который содержит корпус с входным и выходным трубопроводами, внутри которого установлен фильтрующий элемент, содержащий, как минимум, две последовательно соединенных одна с другой сетчатых секций. Размер ячеек каждой последующей секции меньше размера ячеек предыдущей секции. Сетчатые секции закреплены в рамке, на которую со стороны движения потока жидкости установлена, как минимум, одна герметичная эластичная прокладка, при этом в рамке выполнены радиальные проточки, сообщающиеся с продольными каналами.

Недостатком этого фильтра является необходимость его отключения от процесса фильтрации при обратной промывке фильтрующих панелей, что недопустимо, например, в рыбоводстве. К тому же ресурс фильтрации воды до забивания той или иной фильтрующей панели зависит от фракционного состава взвеси и коллоидных частиц в воде, поэтому он может быть ограничен пропускной способностью любой фильтрующей панелью в составе фильтра. Например, при засорении первой панели с самой большой ячеей, расход воды на промывку будет включать промывку всех грязевых камер, независимо от засорения других панелей, что потребует большого расхода промывочной воды. Поэтому при больших объемах протока технологической воды, таких как в рыбоводстве, этот фильтр будет неэкономичным по расходу промывочной воды.

Известен барабанный микрофильтр, выпускаемый шведской фирмой «Hydrotech» (http://technomaps.veoliawatertechnologies.com/hydrotech/ru/), фильтрующая секция которого содержит одну раму, выполненную в виде полого цилиндра, изготовленную из стали или пластика, на поверхности которой установлены прямоугольные фильтрующие пластиковые панели.

Известен дисковый микрофильтр, производства этой же фирмы, содержащий несколько фильтрующих секций, каждая из которых содержит две параллельно установленных на небольшом расстоянии рамы, объединенные в диск с закрытой по ребру диска поверхностью, в/на наружные торцы диска устанавливаются фильтровальные панели в виде секторов. Загрязненная вода подается по входному каналу (трубе) вовнутрь диска и, проходя через фильтрующие секторные панели, выливается чистой наружу. Такая конструкция обладает наибольшей площадью фильтрации при наименьшей занимаемой площади. Дисковые фильтры, как и барабанные, выпускаются в канальном и корпусном вариантах, оборудованы входным и выпускным каналами, системой обратной промывки фильтрующих панелей и удаления осадка, верхняя надводная часть которых, для предотвращения разбрызгивания, закрывается брызгозащитным кожухом.

Недостатки этих микрофильтров в том, что они обладают высокой технологической сложностью изготовления их конструкций и, соответственно, высокой стоимостью, требуют обязательного строгого соблюдения многих параметров для установки. Эти фильтры не обладают мобильностью, а их барабаны или диски теоретически могут быть погруженными в воду на глубину, максимум, 0,55…0,65 диаметра, т.к. остальная высота нужна для обеспечения процесса промывки.

Наиболее близким аналогом в отношении изобретения является «Рамочный фильтр непрерывного действия» (А.С. SU 955579), принятый в качестве прототипа, содержащий двухкамерный цилиндрический корпус, в верхней - рабочей - камере которого радиально установлены фильтрующие секции с возможностью движения в вертикальном направлении, при этом загрязненная фильтрующая панель опускается в нижнюю часть корпуса, являющейся промывной, она оборудована патрубком удаления осадка. Верхняя часть корпуса разделена на входной и выходной участки посредством сплошной радиальной перегородки.

Недостатком этого фильтра является его узкая специализация, т.к. он способен фильтровать только дисперсные загрязнения с размерами частиц, превышающими ячею фильтра, т.к. промывка фильтрующей поверхности при опускании панели создаст движение воды параллельно ее поверхности, а такое течение воды не позволит смыть липкие, например коллоидные или масляные, а также мелкодисперсные загрязнения, которые проникли в структуру фильтрующего материала. К тому же при опускании последней загрязненной фильтрующей панели для промывки произойдет ослабление силы прижатия к панели дисперсных частиц потоком с напорной стороны, а уменьшение гидродинамического сопротивления из-за опускания загрязненной панели вызовет увеличение скорости потока над панелью, которое вызовет завихрения за ее верхней поперечной перегородкой, которое обратным потоком вытолкнет в общий поток фильтрата дисперсионные частицы, что понизит качество фильтрата. Еще одним недостатком фильтра является повышенный расход промывочной воды.

Термины и определения, принятые в изобретении.

Фильтрующая секция - комплект технологических систем, позволяющих осуществить технологический процесс фильтрации жидкости или газа в автоматическом и/или ручном режимах, включающий, по крайней мере, одну пространственную и/или объемную конструкцию, состоящую, по крайней мере, из двух ферм, оборудованных стойками, выполненными в виде направляющих скольжения, по крайней мере, две рамы, оборудованные фильтрующими панелями, перемещающиеся в направляющих стойках ферм, системы: промывки загрязненных панелей, удаления осадка, замены загрязненной панели на чистую. Участки канала подвода к фильтрующим панелям загрязненной и отвода отфильтрованной текучей среды условно разделяются на входной - до фильтрующей секции, после нее - выпускной участок. Может устанавливаться в канал или корпус.

Текучая среда - рабочая среда технологического процесса в виде жидкости или газа, в котором она загрязняется дисперсными, взвешенными и/или коллоидными частицами.

Поток - постоянное перемещение массы текучей среды (жидкости или газа) в определенном направлении, вызванное ее разными уровнями или давлением в начале и в конце технологического процесса.

Рама - подвижная жесткая плоская или объемная конструкция, подогнанная под форму канала, состоящая из горизонтальных, вертикальных и, возможно, диагональных и/или фигурных балок, является несущей конструкцией для крепления в/на ней, по крайней мере, одной фильтрующей панели или решетки. Рама может быть выполнена заодно с фильтрующей панелью или ей являться.

Ферма - жесткая пространственная и/или объемная конструкция, выполненная, по крайней мере, в надводной (для жидкостей) части, преимущественно, в П-образной форме, включающая вертикальные стойки, выполненные в виде направляющих скольжения, оборудованных пазами, по которым перемещается рама. При фигурной форме рабочей части канала или корпуса, в которых устанавливается ферма, ее направляющие в этой части могут быть выполнены также по форме фигурной поверхности рабочей части канала или корпуса и плотно соединяться с их поверхностью, при этом рама, своим нижним краем, может входить в пазы в рабочей части направляющих для лучшей устойчивости и герметизации в примыканиях. Для газов ферма может устанавливаться в корпусе радиально в любом удобном направлении.

Фильтрующая панель (панель) - жесткая или гибкая, плоская или объемная конструкция, устанавливаемая или не устанавливаемая в/на раму, предназначенная для фильтрации текучей среды, состоящая из фильтрующей ткани и/или сетного полотна, соединенного, по крайней мере, с одной плоской или объемной решеткой, или зажатого между двумя решетками, или натянутого на каркас рамы. Панель может быть выполнена из фрагментов, составление которых позволяет закрыть всю рабочую площадь рамы, или быть выполненной единой по форме геометрии рабочей площади рамы.

Решетка - это плоская или объемная, жесткая или гибкая конструкция, являющаяся основой для крепления и/или фиксации сетного полотна и/или фильтрующей ткани, может выполнять роль спрямляющего аппарата для текучей жидкости, а также быть препятствием для сползания с фильтровальной ткани или сетного полотна отфильтрованной субстанции в процессе промывки, представляет собой ячеистую структуру, выполненную из вертикальных, и/или горизонтальных, и/или диагональных, и/или фигурных рядов прутьев, и/или полос, и/или балок, и/или труб, либо в виде переплетенной проволоки и/или сетки, либо в виде штампованного плоского просечного листа, может изготавливаться из любого материала, а ячея решетки может иметь любой вид, форму и геометрические размеры ребра и геометрию отверстий.

Рабочая часть канала - часть (для жидкости) или все (для газов) поперечное сечение канала, по которым движется поток текучей среды.

Нерабочая часть канала - надводная часть (для жидкости) или отделяемая от потока (для газов) часть канала, предназначенная для промывки и/или очистки фильтрующих панелей и не используемая для технологического процесса фильтрации.

Рабочая поверхность фильтрующей панели - сторона панели, направленная к потоку, на которой осуществляется технологический процесс фильтрации и сбора осадка.

Рабочая рама - рама, оборудованная или не оборудованная фильтрующей панелью, установленная в поток текучей среды и производящая фильтрацию этого потока.

Сущность изобретения состоит в том, что рамочный фильтр, содержащий фильтрующую секцию, включающую, по меньшей мере, две последовательно установленные рамы, систему привода для движения рам, блок управления, осуществляющий технологический процесс фильтрации в автоматическом и/или ручном режимах, систему промывки и/или очистки, отличающийся тем, что фильтрующая секция установлена в корпусе или канале с текучей средой, при этом фильтрующая секция выполнена в виде пространственной и/или объемной фермы, оборудованной направляющими скольжения для движения по ним рам при поочередном вводе в поток текучей среды и выводе из него, а каждая из рам оборудована решеткой и/или по меньшей мере одной фильтрующей панелью, разделяющей канал или корпус на входной и выпускной участки, а также фильтр включает систему сбора и удаления осадка, брызгозащитный кожух; ферма фильтрующей секции в нерабочей части выполнена, преимущественно, в П-образной форме, стойки которой выполнены в виде направляющих скольжения, по которым перемещается рама, при этом направляющие могут иметь продолжение и устанавливаться в рабочей части канала и копировать профиль рабочей части канала или корпуса, соединяться с их рабочими поверхностями, при этом рама, выполненная под профиль рабочей части канала, входит или не входит в пазы направляющих, установленных в рабочей части канала; вертикальные стойки фермы прикрепляются к внутренним стенам канала или корпуса посредством проушин, приваренных к ним с одной или с двух сторон, или сквозного крепления штырей к стене через стойку, или приваркой к стене и/или закладным деталям, или приклеиванием, или установкой в технологические пазы, или в комбинации перечисленных способов крепления; рама выполнена в виде подвижной жесткой плоской или объемной конструкции, подогнанной под форму рабочей части канала, состоящей из горизонтальных, вертикальных либо с использованием диагональных и/или фигурных балок, оборудованной скользящими элементами для движения по направляющим скольжения фермы; рама является каркасом для крепления в/на ней по меньшей мере одной фильтрующей панели, либо рама выполнена полностью как единая фильтрующая панель; фильтрующая панель выполнена в виде жесткой или гибкой конструкции, состоит из сетного полотна или фильтровальной ткани, соединенных по меньшей мере с одной решеткой, или зажатых между двумя решетками, или натянутых на каркас; фильтрующая панель изготавливается под размер и геометрию рамы, которая, в свою очередь, выполняется под форму профиля рабочей части канала; сетное полотно или фильтровальная ткань фильтрующей панели механически прикреплены к ребрам решетки, преимущественно, с ее наружной стороны, посредством какого-либо способа: сварки, приклеивания, пришивания, прижима пластинами, полосами и/или зажима защелками, или в комбинации перечисленных способов крепления; фильтрующая панель выполнена фрагментированной и при составлении фрагментов позволяет закрыть профиль рамы; решетка фильтрующей панели с рабочей стороны, обращенной к потоку, оборудуется горизонтально расположенными ребрами и/или грязевыми и/или сороудерживающими полками; ячея решетки фильтрующей панели в поперечном сечении выполнена в виде какой-либо геометрической фигуры: тре-, четырех-, пяти-, шестиугольника, ромба, трапеции, параллелограмма, квадрата, прямоугольника, или в комбинации перечисленных фигур, с уклоном в сторону сетки и/или установленными параллельно земле с возможностью удержания сползающего под собственным весом осадка, при этом направление ребер решетки ориентировано по направлению потока; расположение фильтрующей секции в канале или корпусе, по отношению к потоку, выполнено либо перпендикулярно к нему, либо диагонально под любым углом к потоку, либо параллельно потоку с перекрытием канала торцевой стенкой, не допускающей прохождение текучей среды мимо фильтрующей панели, либо в комбинации перечисленных способов установки; вывод из потока рамы для смыва налипшего осадка осуществляется посредством поднятия рамы механизмом, например, на основе гидро-, пневмо-, электроцилиндра, либо посредством гибкой связи с электроприводом, либо реечной или винтовой передачи, либо вручную, либо в комбинации перечисленных механизмов; сигнал на промывку панели дает датчик уровня воды, установленный перед фильтрующей панелью или после нее; поверхности скольжения рамы и/или направляющих оборудуются антифрикционной вставкой; сбор осадка во время промывки фильтрующей панели осуществляется, по меньшей мере, одним желобом, с выводом осадка самотеком за пределы фильтра; оборудован, по меньшей мере, одной системой промывки фильтрующей панели струями фильтрата, которая осуществляется против направления движения потока; содержит в фильтрующей секции рамы с фильтрующими панелями с разной степенью фильтрации; фильтрующая секция содержит, по меньшей мере, одну раму, оборудованную решеткой, выполненной для удерживания и удаления сора и/или мусора; рамы, по отношению одна к другой, установлены не параллельно.

Цель изобретения состоит в расширении арсенала конструкций фильтров.

Технический результат при реализации изобретения состоит в:

- расширении арсенала фильтров;

- упрощении конструкции и технологии изготовления;

- снижении стоимости фильтра;

- мобильности фильтра;

- возможности дооборудовать фильтрами уже существующий канал;

- упрощении обслуживания и ремонта.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых изображено:

Фиг. 1 - поперечный разрез фильтра.

Фиг. 2 - продольный разрез фильтра.

Фиг. 3 - способы установки фильтрующих секций в канале, вид сверху. Фиг. 4 - способы установки двух фильтрующих секций в канале, вид сверху.

Цифрами обозначено:

1 - бетонный канал; 2 - водоподводящая трубу системы промывки панелей; 3 - промывочные форсунки; 4 - лоток сбора промывочной воды и осадка; 5 - стойка фермы; 6 - раскос фермы; 7 - верхняя балка фермы; 8 - звездочки цепного привода; 9 - гайки винтовой передачи; 10 - винты перемещения рамы с чистой фильтрующей панелью; 11 - рама с очищенной от загрязнения фильтрующей панелью; 12 - цепи привода звездочек; 13 - электродвигатель привода цепных передач; 14 - винты перемещения рабочей рамы; 15 - рабочая рама; 16 - уровень воды в канале; 17 - раскос фермы; 18 - датчик уровня; 19 - проушины крепления стоек фермы к стене канала; 20 - продольное расположение рам с фильтрующими панелями в канале; 21 - диагональное расположение рам с фильтрующими панелями в канале; 22 - поперечное расположение рам с фильтрующими панелями в канале; 23 - сороуловительные рамы; 24 - делитель потока; 25 - направляющие стены. Стрелка «а» - направление потока текучей среды.

Состав и назначение элементов рамочного фильтра.

Рамочный фильтр содержит, по крайней мере, одну фильтрующую секцию, которая устанавливается в герметичный корпус или в технологический канал 1 (фиг. 1, 2) и содержит не менее двух последовательно установленных рам 11, 15, каждая из которых оборудована своей фильтрующей панелью. Фильтрующая секция делит канал на входной и выпускной участки. Секция оборудована системой промывки или очистки фильтрующих панелей, состоящей из трубы 2, оборудованной форсунками 3, либо одной на обе рамы, либо одной на каждую раму, совмещенные с системой сбора и удаления осадка 4. При использовании фильтра для очистки воды в помещениях, для предотвращения разбрызгивания промывочной жидкости вокруг секции, она, или устройства системы промывки панелей и сбора осадка, закрываются брызгозащитным кожухом. Управление процессом работы фильтра производит блок управления (не показан), позволяющий осуществить технологический процесс фильтрации текучей среды в автоматическом и/или ручном режимах. Фильтрующая секция содержит, преимущественно, две фермы, выполненных, по крайней мере, вне потока, например, в надводной части, в П-образной форме, вертикальные стойки 5 ферм выполнены в виде направляющих скольжения, преимущественно из швеллера, по пазам которого перемещаются рамы 11, 15, верхняя балка 7 фермы, для придания ей жесткости, может быть усилена диагональными раскосами 6, а стоки 5 усилены раскосом фермы 17. Так как профиль канала 1 может иметь очертания в виде любой геометрической фигуры или быть фигурным, то направляющие в подводной части фермы (если они там устанавливаются) могут быть выполнены по форме профиля рабочей (подводной) части канала 1 или корпуса и плотно соединяться с внутренней поверхностью канала для предотвращения протечек, при этом рама 11 или 15, своим нижним краем, может входить в пазы в рабочей (подводной) части направляющих. Крепление направляющих 5 фермы к стенам (водопропускного) канала 1 или герметичного корпуса осуществляется посредством проушин 19, приваренных к ним с одной или с двух сторон, или сквозного крепления штырей к стене через стойку 5, или приварки к закладным деталям, или установкой в технологические пазы, или любым другим способом, или в комбинации способов, при этом целесообразно загерметизировать и сгладить примыкание направляющей к стене, например, гидроцементом, силиконом или другими герметиками. При этом рабочая плоскость фильтрующей панели должна копировать очертания рамы, а ее отдельные элементы должны быть выполнены в соответствии с ее геометрией.

Рамы 11, 15 выполняются в виде жесткой плоской или объемной конструкции, преимущественно с горизонтальной верхней балкой, их нижняя рабочая (подводная) часть копирует профиль канала. Рама является каркасом для крепления в/на ней фильтрующих панелей, поэтому конструкция рамы должна содержать горизонтальные, вертикальные и, возможно, диагональные и/или фигурные балки или полосы, преимущественно установленные ребром к потоку, для придания ей должной формы и жесткости, а также для образования окон, в которые вставляются фильтрующие панели. Наличие определенного количества балок, кроме придания раме жесткости, также позволит уменьшить площадь панелей, что увеличит их сопротивление давлению текучей среды.

Рамы 11, 15 имеют подвижность в вертикальной плоскости и работают по очистке текучей среды поочередно таким образом, что подъем одной рамы (например, 11) для промывки и/или очистки фильтрующей панели от налипшего осадка становится возможен только после опускания и ввода в работу другой рамы (например, 15) с чистой фильтрующей панелью.

Поверхности трения рам 11, 15 в направляющих 5, по которым они двигаются и к которым они прижимаются давлением текучей среды, для снижения усилий на механизм подъема рам, могут быть оборудованы, преимущественно, в подводной части, вставкой из материала, имеющего низкий коэффициент трения, например, для воды это пластик типа капролон.

Фильтрующая панель может быть выполнена как единая панель во всю площадь рамы или фрагментирована на несколько меньших панелей, образующих при установке в/на раму 11, 15 единую площадь фильтрации. Панель выполняется, преимущественно, в виде жесткой или гибкой, плоской или объемной конструкции, состоящей из сетного или фильтровального полотна, соединенного с объемной или плоской решеткой, но может быть выполнена и в виде сетного или фильтровального полотна, зажатого между двумя решетками, или сетного полотна, натянутого на каркас (на раму). Панели изготавливаются в соответствии с размером окон рамы и геометрией ее рабочей части, которая, в свою очередь, изготавливается под форму профиля канала.

Рамы 23 (фиг. 4) фильтра, предназначенные для удаления сора, могут не оборудоваться сетным полотном, а содержать только вертикальную и/или горизонтальную прутковую решетку и аналогичную сороудерживающую полку элеватора. Работать они должны в соответствии с заявляемым способом.

Для соблюдения необходимой площади фильтрации расположение фильтрующей секции в канале 1 (фиг. 3) или корпусе, по отношению к потоку «a», может быть выполнено перпендикулярно 22, либо диагонально 21 под любым углом к потоку, либо параллельно 20 потоку с перекрытием канала торцевой стенкой 25, не допускающей прохождение фильтруемой текучей среды мимо панелей 20, либо в комбинации способов. При этом количество фильтрующих секций может быть любым и с разным размером ячеи сетного или фильтровального полотна, а объемные решетки фильтрующих панелей выполнены с наклоном в сторону потока, образуя своими ребрами спрямляющий аппарат для направления на фильтрующие элементы фильтрующей панели потока под нужным углом.

При установке в канал 1 (фиг. 4), например, двух фильтрующих секций 20, поток «а», для распределения нагрузки на панели, может быть разделен делителем потока 25. Рамы фильтрующей секции могут устанавливаться в потоке непараллельно, т.е. под любым углом одна к другой.

Сигнал на промывку панели дает датчик давления 18 (фиг. 2) газа или уровня воды 16 любого типа, установленный перед фильтрующей панелью или после нее. Так как при загрязнении фильтрующей панели гидравлическое сопротивление на ней возрастает, то перед ней повышается либо уровень (для воды) до уровня H1, либо давление (для газа), а после нее - уменьшается до уровня Н2, что улавливает датчик уровня, и блок управления по определенной программе начинает производить смену панелей с загрязненной на чистую.

Вывод загрязненной рамы (например, 11) из потока текучей среды для смыва налипшего осадка осуществляется посредством ее поднятия любым способом, например механизмом на основе гидро-, пневмо-, электроцилиндра(ов), либо посредством гибкой связи - цепи, ремня, каната с электроприводом, либо зубчато-реечной или винтовой передачи, либо вручную, либо в комбинации способов.

Например, при использовании винтовой передачи рамы 11, 15 оборудуются винтами 10, 14, взаимодействующими с гайками 9. Гайки оборудуются звездочками 8 и соединяются цепями 12 со звездочками 8 электродвигателя 13 (фиг. 1, 2), при вращении которого крутящий момент передается на гайки 9, а те, вращаясь без возможности вертикального перемещения, перемещают вертикально винты 10 или 14, которые, в свою очередь, перемещают свои рамы 11 или 15.

При подъеме рамы 11 она проходит промывку и/или очистку, осуществляемую водой под давлением, которая по трубе 2 подается на форсунки 3. Сбор осадка во время промывки и/или очистки фильтрующей панели осуществляется по крайней мере одним желобом 4 с выводом осадка принудительно или самотеком за пределы фильтра.

Вода в систему промывных форсунок подается электронасосом через фильтр тонкой очистки, преимущественно, из объема отфильтрованной чистой воды из выходного канала, либо из напорной водопроводной сети. Для очистки сороуловительных панелей вода может быть взята прямо из канала 1 без фильтрации и после смыва струей мусора с сороудерживающей полки элеватора снова поступать в канал 1.

Для защиты рабочего помещения, в котором устанавливается фильтр, от брызг и водяной пыли при промывке и/или очистке панелей, предусмотрен брызгозащитный кожух, изготавливаемый, преимущественно, из пластика или металла, причем кожух может закрывать как промывочную часть фильтра, так и всю его надводную часть.

Особенности процесса фильтрования.

Рамочный фильтр представляет собой непрерывно действующий механизм, состоящий из двух рам, с установленными в них фильтрующих панелями. Очищаемая вода проходит через панель, фильтруясь через ее сетку. Промывка сетки при подъеме рамы 11 производится напором воды из разбрызгивающих форсунок 3, струя которых направлена в противоположную потоку сторону «a». грязная вода и осадок после очистки сетки собираются в специальный приемник - желоб 4 и затем выводятся на устройство обезвоживания осадка.

Технология фильтрования воды состоит из четырех или пяти взаимосвязанных поочередно осуществляемых процессов:

1) фильтрации текучей среды через фильтрующую панель;

2) установка в поток рамы с чистой панелью;

3) при постановке рамы с чистой панелью перед рамой с загрязненной панелью затрачивается определенное время на ожидание перемещения объема воды между рамами к раме с загрязненной панелью посредством напора потока;

4) вывод из потока рамы с загрязненной панелью;

5) промывка загрязненной панели от задержанных загрязнений по ходу вывода ее из потока.

Процесс фильтрации происходит при чередовании рам 11, 15, оборудованных фильтрующими панелями, когда площадь фильтрующей поверхности сетки одной из панелей 11, только что промытая, обладающая высокой проницаемостью, устанавливается в поток «a», после установки которой другая рама 15 с панелью, засоренной веществами, задержанными из фильтруемой текучей среды, начинает подниматься и, проходя через зону промывки и удаления осадка, остается в верхнем положении в ожидании замены засоренной панели на чистую.

Процесс фильтрации должен проходить при определенной частоте перемены панелей, обеспечивающей функционирование технологического процесса.

Герметизация рам в направляющих осуществляется посредством либо плотной посадки, либо способа нахлеста на балки рамы, либо на балки направляющих, ленточного уплотнителя, установленного вдоль стыка, который под действием давления текучей среды (при наличии ее протечки) прижимается к стыку и устраняет протечку.

Наличие на раме отдельных легкосъемных фильтрующих панелей позволяет легко производить их обслуживание, монтаж и демонтаж, смену панелей для адаптации фильтра к реальному расходу и рабочим характеристикам фильтрации.

Микрофильтр работает следующим образом.

Рассмотрим процесс работы фильтра на примере фильтрации текучей среды в виде воды, т.к. для газа(ов) процесс аналогичный. Для работы фильтра необходимо, чтобы одна из рам (например, 15) с фильтрующей панелью была опущена в поток «а», другая (например, 11) поднята из воды и очищена от осадка. Загрязненная вода, при необходимости, проходит, по крайней мере, через одну раму 23 (фиг. 4), оборудованную фильтровальной панелью с решеткой с крупной ячеей и широкими полками для сбора крупного сора и мусора, который перенаправляется в предназначенную для этого приемную камеру. Далее очищаемая вода, проходя через фильтрующую панель, оставляет на ней дисперсионные взвеси и коллоидные частицы. Движущая сила воды создается за счет разницы между уровнями воды до и после установленной в поток фильтрующей панели и образуется в соответствии с особенностями технологического процесса, использующего текучую среду. После повышения уровня воды HI до рамы 15, определяемого датчиком уровня 18, рама 11 с чистой панелью, посредством управления процессом блоком управления, опускается вниз - в воду, и устанавливается на свое рабочее место. Если рама с чистой панелью устанавливается перед грязной, то поток воды «a», проходя через чистую панель, быстро прижмет к раме с грязной панелью взвеси и коллоидные частицы, находящиеся в водном пространстве между панелями, поэтому раму с загрязненной панелью можно поднимать для промывки панели через незначительное время. Если же рама с чистой панелью устанавливается за рамой с грязной панелью, то эту раму можно поднимать для промывки сразу же, после установки рамы с чистой панелью. Рама с загрязненной панелью поднимается вверх, проходя зону противоточной промывки. Через промывочную форсунку вода подается на наружную поверхность фильтровальной панели, вымывает осадок из фильтрующей панели и направляет осадок вместе с водой самотеком в специальное устройство для сбора и/или обезвоживания осадка.

При высокой нагрузке на фильтр его секция может быть оборудована тремя и более рамами, чтобы увеличить скорость замены рам.

В зависимости от режима работы панели могут меняться прерывисто или постоянно.

Обслуживание и ремонт можно проводить на работающем фильтре, для этого работы надо вести на поочередно поднятых рамах, успевая провести обслуживание до смены рам.

Предлагаемый фильтр предназначен для обработки больших объемов технологической воды, т.к. имеет малые гидравлические потери по причине того, что фильтрация осуществляется только под воздействием силы тяжести, он обладает большой фильтрующей поверхностью при малой установочной площади.

Таким образом, конструкция рамочного фильтра позволяет снизить цену на фильтры и получить высокую удельную площадь фильтрации при сохранении технологических показателей фильтруемой среды.

Изложенная выше конструкция рамочного фильтра не исчерпывает всех вариантов, а является лишь его иллюстрацией. На практике могут быть использованы и другие варианты без нарушения основной идеи технического решения.

Изобретение относится к фильтровальной технике и может быть применено как микрофильтр, фильтр, сборщик мусора для очистки текучей жидкости от нефти, масел, взвешенных и/или коллоидных частиц, планктона и других различных жидкостей или газов от пыли, в том числе воды для потребления человеком или животными, может быть использовано в сельском и коммунальном хозяйствах, аквакультуре, в промышленности. Рамочный фильтр содержит две последовательно установленные рамы с фильтрующими панелями, подводящий и отводящий каналы технологической текучей среды, систему промывки, систему сбора и удаления осадка, брызгозащитный кожух, блок управления, позволяющий осуществить технологический процесс фильтрации жидкости в автоматическом и/или ручном режимах. Рамы установлены в П-образных фермах, вертикальные стойки ферм выполнены в виде направляющих скольжения из швеллера, по ним перемещаются рамы, которые имеют подвижность в вертикальной плоскости и работают по очистке жидкости поочередно таким образом, что подъем рамы для промывки фильтрующей панели от налипшего осадка становится возможен только после опускания и ввода в работу рамы с чистой фильтрующей панелью. Расположение фильтрующей секции в канале или корпусе, по отношению к потоку, может быть выполнено перпендикулярно, либо диагонально под любым углом к потоку, либо параллельно потоку с перекрытием канала торцевой стенкой, не допускающей прохождение фильтруемой жидкости мимо панели. Технический результат - расширение арсенала и упрощение конструкции и технологии изготовления. 19 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Рамочный фильтр, содержащий фильтрующую секцию, включающую по меньшей мере две последовательно установленные рамы, систему привода для движения рам, блок управления, осуществляющий технологический процесс фильтрации в автоматическом и/или ручном режимах, систему промывки и/или очистки, отличающийся тем, что фильтрующая секция установлена в корпусе или канале с текучей средой, при этом фильтрующая секция выполнена в виде пространственной и/или объемной фермы, оборудованной направляющими скольжения для движения по ним рам при поочередном вводе в поток текучей среды и выводе из него, а каждая из рам оборудована решеткой и/или по меньшей мере одной фильтрующей панелью, разделяющей канал или корпус на входной и выпускной участки, а также фильтр включает систему сбора и удаления осадка, брызгозащитный кожух.

2. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что ферма фильтрующей секции в нерабочей части выполнена преимущественно в П-образной форме, стойки которой выполнены в виде направляющих скольжения, по которым перемещается рама, при этом направляющие могут иметь продолжение и устанавливаться в рабочей части канала и копировать профиль рабочей части канала или корпуса, соединяться с их рабочими поверхностями, при этом рама, выполненная под профиль рабочей части канала, входит или не входит в пазы направляющих, установленных в рабочей части канала.

3. Фильтр по п. 2, отличающийся тем, что вертикальные стойки фермы прикрепляются к внутренним стенам канала или корпуса посредством проушин, приваренных к ним с одной или с двух сторон, или сквозного крепления штырей к стене через стойку, или приваркой к стене и/или закладным деталям, или приклеиванием, или установкой в технологические пазы, или в комбинации перечисленных способов крепления.

4. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что рама выполнена в виде подвижной жесткой плоской или объемной конструкции, подогнанной под форму рабочей части канала, состоящей из горизонтальных, вертикальных либо с использованием диагональных и/или фигурных балок, оборудованной скользящими элементами для движения по направляющим скольжения фермы.

5. Фильтр по п. 4, отличающийся тем, что рама является каркасом для крепления в/на ней по меньшей мере одной фильтрующей панели либо рама выполнена полностью как единая фильтрующая панель.

6. Фильтр по п. 5, отличающийся тем, что фильтрующая панель выполнена в виде жесткой или гибкой конструкции, состоит из сетного полотна или фильтровальной ткани, соединенных по меньшей мере с одной решеткой, или зажатых между двумя решетками, или натянутых на каркас.

7. Фильтр по п. 6, отличающийся тем, что фильтрующая панель изготавливается под размер и геометрию рамы, которая, в свою очередь, выполняется под форму профиля рабочей части канала.

8. Фильтр по п. 6, отличающийся тем, что сетное полотно или фильтровальная ткань фильтрующей панели механически прикреплены к ребрам решетки, преимущественно с ее наружной стороны, посредством какого-либо способа: сварки, приклеивания, пришивания, прижима пластинами, полосами и/или зажима защелками, или в комбинации перечисленных способов крепления.

9. Фильтр по любому из пп. 6, 7, отличающийся тем, что фильтрующая панель выполнена фрагментированной и при составлении фрагментов позволяет закрыть профиль рамы.

10. Фильтр по п. 8, отличающийся тем, что решетка фильтрующей панели с рабочей стороны, обращенной к потоку, оборудуется горизонтально расположенными ребрами и/или грязевыми и/или сороудерживающими полками.

11. Фильтр по любому из пп. 8, 10, отличающийся тем, что ячейка решетки фильтрующей панели в поперечном сечении выполнена в виде какой-либо геометрической фигуры: тре-, четырех-, пяти-, шестиугольника, ромба, трапеции, параллелограмма, квадрата, прямоугольника, или в комбинации перечисленных фигур, с уклоном в сторону сетки и/или установленной параллельно земле с возможностью удержания сползающего под собственным весом осадка, при этом направление ребер решетки ориентировано по направлению потока.

12. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что расположение фильтрующей секции в канале или корпусе, по отношению к потоку, выполнено либо перпендикулярно к нему, либо диагонально под любым углом к потоку, либо параллельно потоку с перекрытием канала торцевой стенкой, не допускающей прохождение текучей среды мимо фильтрующей панели, либо в комбинации перечисленных способов установки.

13. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что вывод из потока рамы для смыва налипшего осадка осуществляется посредством поднятия рамы механизмом, например, на основе гидро-, пневмо-, электроцилиндра, либо посредством гибкой связи с электроприводом, либо реечной или винтовой передачи, либо вручную, либо в комбинации перечисленных механизмов.

14. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что сигнал на промывку панели дает датчик уровня воды, установленный перед фильтрующей панелью или после нее.

15. Фильтр по любому из пп. 2, 3, 4, отличающийся тем, что поверхности скольжения рамы и/или направляющих оборудуются антифрикционной вставкой.

16. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что сбор осадка во время промывки фильтрующей панели осуществляется по меньшей мере одним желобом, с выводом осадка самотеком за пределы фильтра.

17. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что он оборудован по меньшей мере одной системой промывки фильтрующей панели струями фильтрата, которая осуществляется против направления движения потока.

18. Фильтр по любому из пп. 1, 5, 6, 7, 8, отличающийся тем, что содержит в фильтрующей секции рамы с фильтрующими панелями с разной степенью фильтрации.

19. Фильтр по любому из пп. 1, 2, 10, отличающийся тем, что фильтрующая секция содержит по меньшей мере одну раму, оборудованную решеткой, выполненной для удерживания и удаления сора и/или мусора.

20. Фильтр по любому из пп. 1, 12, отличающийся тем, что рамы, по отношению одна к другой, установлены не параллельно.