Способ фильтрации и самоочищающийся фильтр для его реализации

Изобретение относится к фильтрованию и может быть использовано для очистки промышленных и бытовых вод от взвешенных частиц, органических веществ, ионов тяжелых металлов. Предложен способ фильтрации жидкостей и самоочищающийся фильтр для его реализации, содержащий корпус, патрубок ввода очищаемой жидкости, патрубок вывода очищенной жидкости, патрубок вывода из корпуса выделенных из жидкости инородных включений, эрлифтный насос и фильтрующую среду. Корпус фильтра оснащен входной и выходной вертикальной решетчатой перегородками, делящими корпус на три зоны: зону подачи очищаемой жидкости, зону очистки жидкости и зону сбора очищенной жидкости. Изобретение позволяет повысить производительность фильтра, улучшить качество разделения инородных примесей от фильтрующей среды, уменьшить объем засыпки фильтрующей среды, улучшить качество очистки жидкости. 2 н. и 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к фильтрованию и может быть использовано для очистки промышленных и бытовых вод от взвешенных частиц, органических веществ, ионов тяжелых металлов на предприятиях электронной, машиностроительной, химической и других отраслей промышленности.

Известен самоочищающийся фильтр (см. описание к АС РФ №1329799. Кл. B01D 29/52. Опубл. 15.08.1987 г. Бюл. №30), содержащий корпус, размешенные в нем фильтрующие элементы и регенерирующее устройство с поворотным патрубком и приводом. Сами фильтрующие элементы выполнены из прямоугольных модулей, включающих перфорированные пластины с фильтрующими перегородками на их боковых поверхностях.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что используемые в качестве фильтрующего элемента перфорированные пластины не обеспечивают нужного качества очистки, требуют их периодической замены вследствие забивания и заиливания, а регенерирующее устройство с поворотным патрубком и приводом усложняют конструкцию фильтра.

Известен фильтр (см. патент US 5730886 A, B01D 24/46, 24.03.1998). Фильтр содержит корпус с колокообразной нижней частью, предназначенной для размещения воздуховодной трубы; инжекторное кольцо, при помощи которого осуществляется нагнетание значительного объема воздуха в воздуховодную трубу; очистительную камеру с устройством, которое удаляет частицы грязи с фильтрующего материала.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа и устройства, относится то, что производительность фильтра, основанного на противоточном принципе очистки жидкости, определяется размерами поперечного сечения фильтра. Этот фактор сдерживает создание фильтров большой производительности и снижает показатель съема очищенной жидкости с одного метра квадратного площади фильтра. А это один из критериев совершенства данной конструкции.

Кроме того, загрузка фильтрующей среды через патрубок загрузки, расположенный соосно корпусу в верхней его части, приводит к забиванию центральной трубы эрлифтного насоса, нарушает цикл непрерывного разделения и вывода из корпуса выделенных из жидкости инородных включений. Это снижает качество очистки жидкости.

Сущность заявленного способа заключается в том, что слой фильтрующей среды формируется в виде вертикальной перегородки с возможностью перемешивания со скоростью, обеспечивающей невымывание осадка из фильтрующей среды, поток очищаемой жидкости подают перпендикулярно слою фильтрующей среды, смещающемуся вниз для регенерации, а загрузка и пополнение фильтрующей среды осуществляется в корпус со стороны подачи очищаемой жидкости.

Кроме того, поток очищаемой жидкости самотеком проходит как минимум через один дополнительный слой, имеющий тот же или отличный от первого слоя состав фильтрующей среды, причем очищаемая жидкость, выходящая из предыдущего слоя фильтровальной среды, направляется в начало последующего слоя фильтровальной среды.

Сущность заявленного устройства заключается в том, что корпус снабжен входной и выходной вертикальной решетчатой перегородками, делящими корпус на три зоны: зону подачи очищаемой жидкости, зону очистки жидкости и зону сбора очищенной жидкости, а также как минимум одной вертикальной мешалкой, установленной в зоне очистки жидкости между входной вертикальной решетчатой перегородкой и как минимум одним эрлифтным насосом, установленным в зоне очистки жидкости вблизи выходной вертикальной решетчатой перегородки, а также снабжен патрубком загрузки фильтрующей среды, расположенным в верхней части зоны очистки жидкости, и патрубком разгрузки фильтрующей среды, расположенным в нижней части зоны очистки жидкости.

Кроме того, устройство содержит как минимум, один дополнительный фильтр аналогичной конструкции, причем патрубок вывода очищенной жидкости предыдущего фильтра соединяется с патрубком ввода последующего фильтра.

Использование предлагаемого изобретения обеспечивает следующий технический результат:

- повышение производительности фильтра;

- улучшение качества разделения инородных примесей от фильтрующей среды;

- уменьшение объема засыпки фильтрующей среды;

- улучшение качества очистки жидкости.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что способ фильтрации жидкостей включает в себя фильтрацию очищаемой жидкости через слой фильтрующей среды с непрерывной принудительной регенерацией фильтрующей среды в процессе работы с помощью эрлифтного насоса.

Особенность заключается в том, что слой фильтрующей среды формируется в виде вертикальной перегородки с возможностью перемешивания со скоростью, обеспечивающей невымывание осадка из фильтрующей среды, поток очищаемой жидкости подают перпендикулярно слою фильтрующей среды, смещающемуся вниз для регенерации, а загрузка и пополнение фильтрующей среды осуществляется в корпус со стороны подачи очищаемой жидкости.

Кроме того, поток очищаемой жидкости самотеком проходит как минимум через один дополнительный слой, имеющий тот же или отличный от первого слоя состав фильтрующей среды, причем очищаемая жидкость, выходящая из предыдущего слоя фильтровальной среды, направляется в начало последующего слоя фильтровальной среды.

Устройство, реализующее способ фильтрации, содержит корпус, патрубки ввода очищаемой жидкости, патрубок вывода очищенной жидкости, патрубок вывода из корпуса выделенных из жидкости инородных включений, эрлифтный насос, фильтрующую среду.

Особенность заключается в том, что корпус снабжен входной и выходной вертикальной решетчатой перегородками, делящими корпус на три зоны: зону подачи очищаемой жидкости, зону очистки жидкости и зону сбора очищенной жидкости, а также как минимум одной вертикальной мешалкой, установленной в зоне очистки жидкости между входной вертикальной решетчатой перегородкой и как минимум одним эрлифтным насосом, установленным в зоне очистки жидкости вблизи выходной вертикальной решетчатой перегородки, а также снабжен патрубком загрузки фильтрующей среды, расположенным в верхней части зоны очистки жидкости, и патрубком разгрузки фильтрующей среды, расположенным в нижней части зоны очистки жидкости.

Кроме того, устройство содержит как минимум один дополнительный фильтр аналогичной конструкции, причем патрубок вывода очищенной жидкости предыдущего фильтра соединяется с патрубком ввода последующего фильтра.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном изобретении, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное устройство для его реализации соответствует условию «новизна».

Конструкция изобретения представлена на фиг.1-3.

Фиг.1 - вид сверху на самоочищающиеся фильтры.

Фиг.2 - разрез А-А - продольный разрез фильтра по центральной трубе эрлифтного насоса.

Фиг.3 - разрез Б-Б - продольный разрез фильтра по вертикальным мешалкам.

Самоочищающийся фильтр состоит из корпуса 1, рубашки 2, вертикальных входной 3 и выходной 4 решетчатых перегородок, перегородки 5, шиберной заслонки 6, устройства регулировки уровня 7, гофрированной внутренней 8 и наружной 9 труб, центральной трубы 10 эрлифтного насоса, патрубка 11 ввода очищаемой жидкости и патрубка 12 вывода очищенной жидкости, патрубка 13 загрузки фильтровальной среды, патрубка 14 вывода из корпуса выделенных из жидкости инородных включений, воздуховода 15 с задвижкой 16, задвижки 17 и патрубка 18 разгрузки фильтрующей среды, фильтрующей среды 19, вертикальной мешалки 20, состоящей из вала 21 и лопастей 22.

Вертикальные решетчатые перегородки 3 и 4 делят корпус фильтра на три зоны: зону подачи очищаемой жидкости, зону очистки жидкости и зону сбора очищенной жидкости.

Фильтр работает следующим образом. Загрязненная инородными включениями вода по патрубку 11 самотеком подается в корпус фильтра 1, а затем, проходя через фильтрующую среду 19, очищается от инородных примесей. Очищенная жидкость из корпуса 1, огибая перегородку 5, шиберную заслонку 6 с устройством регулировки уровня 7, по выходному патрубку 12 сбрасывается потребителю (или в бак-накопитель).

Фильтрующая среда 19 по мере работы фильтра насыщается инородными включениями. Удаление из фильтрующей среды 19 инородных включений осуществляется в центральной трубе 10, которая выступает в роли эрлифтного насоса. Загрязненная фильтрующая среда совместно с жидкостью и подаваемой в трубу воздухом поднимается вверх. В процессе подъема происходит разделение фильтрующей среды от инородных включений. Инородные включения совместно с жидкостью всплывают в верхней части рубашки 2 и через патрубок 14 сбрасываются на утилизацию. Очищенная фильтрующая среда 19 при выходе из трубы 10 выпадает в зазор между гофрированными трубами 8 и 9, где происходит окончательная промывка фильтрующей среды за счет небольшого противотока поднимающейся вверх воды. Расход противотока воды задается регулировкой шибера 6 устройства регулировки уровня 7. Окончательно очищенная фильтрующая среда 19 из зазора гофрированных труб 8 и 9 выпадает в верхней части зоны очистки жидкости.

Для эффективного использования всего слоя фильтрующей среды 19 установлена вертикальная мешалка 20. Вращаясь со скоростью, обеспечивающей невымывание осадка из фильтрующей среды, лопасти 22 перемещают наиболее загрязненные слои фильтрующей среды 19 из области входной решетчатой перегородки 3 в область расположения центральной трубы 10 эрлифтного насоса. Для создания равномерного процесса фильтрации жидкости и процесса промывки фильтрующей среды 19 в корпусе 1 фильтра установлены две мешалки 20 и три трубы 10 эрлифтного насоса.

По мере уноса фильтрующей среды 19 из корпуса фильтра в процессе его работы производится дополнительная загрузка фильтрующей среды 19 в корпус через патрубок 13. Патрубок 18 и задвижка 17 предназначены для полной замены фильтрующей среды 19 из корпуса фильтра.

Задвижкой 16 производится регулировка производительности эрлифтного насоса, образующегося в трубе 10 за счет подачи воздуха с необходимым расходом и давлением.

При комплектовании фильтров в батарею патрубок 12 вывода очищаемой жидкости из предыдущего фильтра присоединяется к патрубку 11 ввода очищаемой жидкости последующего фильтра.

Таким образом, при изменении движения очищаемой жидкости и направления ее перпендикулярно слою фильтрующей среды 19, организованному вертикальными решетчатыми перегородками 3 и 4, производительность фильтр увеличивается, при этом значительно уменьшается объем засыпки фильтрующей среды.

Использование вертикальных мешалок позволяет более эффективно использовать весь фильтровальный слой фильтрующей среды 19.

Увеличение производительности предлагаемого фильтра напрямую связано с увеличением его высоты. Это приводит к увеличению высоты эрлифтного насоса (трубы 10) и высоты гофрированных труб 8 и 9. Высота вышеназванных элементов определяет время разделения фильтрующей среды 19 от инородных включений и тем самым качество разделения.

Предложенный в устройстве патрубок загрузки фильтрующей среды, расположенный в верхней части зоны подачи очищаемой жидкости, позволяет в любой момент осуществлять загрузку фильтрующей среды со стороны подачи очищаемой жидкости, не нарушая процесса очистки, а значит, не снижая качества очистки.

Использование в предлагаемом способе и устройстве очистку жидкости через как минимум два слоя одинаковых или разных по составу фильтрующих сред улучшает качество очистки жидкости.

Таким образом, вышеизложенное описание свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- описанное средство, воплощающее заявленное изобретение, при его осуществлении предназначено для очистки промышленных и бытовых вод

от инородных частиц, органических веществ, ионов тяжелых металлов;

- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;

- описанное средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем поставленных технических задач. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

1. Способ фильтрации жидкостей, включающий фильтрацию очищаемой жидкости через слой фильтрующей среды с непрерывной принудительной регенерацией фильтрующей среды в процессе работы с помощью эрлифтного насоса, отличающийся тем, что слой фильтрующей среды формируется в виде вертикальной перегородки с возможностью перемешивания со скоростью, обеспечивающей невымывание осадка из фильтрующей среды, поток очищаемой жидкости подают перпендикулярно слою фильтрующей среды, смещающемуся вниз для регенерации, а загрузка и пополнение фильтрующей среды осуществляется в корпус со стороны подачи очищаемой жидкости.

2. Способ фильтрации жидкостей по п.1, отличающийся тем, что поток очищаемой жидкости самотеком проходит как минимум через один дополнительный слой, имеющий тот же или отличный от первого слоя состав фильтрующей среды, причем очищаемая жидкость, выходящая из предыдущего слоя фильтровальной среды, направляется в начало последующего слоя фильтровальной среды.

3. Самоочищающийся фильтр, включающий корпус, патрубок ввода очищаемой жидкости, патрубок вывода очищенной жидкости, патрубок вывода из корпуса выделенных из жидкости инородных включений, эрлифтный насос, фильтрующую среду, отличающийся тем, что корпус снабжен входной и выходной вертикальной решетчатой перегородками, делящими корпус на три зоны: зону подачи очищаемой жидкости, зону очистки жидкости и зону сбора очищенной жидкости, а также как минимум одной вертикальной мешалкой, установленной в зоне очистки жидкости между входной вертикальной решетчатой перегородкой и как минимум одним эрлифтным насосом, установленным в зоне очистки жидкости вблизи выходной вертикальной решетчатой перегородки, а также снабжен патрубком загрузки фильтрующей среды, расположенным в верхней части зоны очистки жидкости, и патрубком разгрузки фильтрующей среды, расположенным в нижней части зоны очистки жидкости.

4. Самоочищающийся фильтр по п.3, отличающийся тем, что содержит как минимум один дополнительный фильтр аналогичной конструкции, причем патрубок вывода очищенной жидкости предыдущего фильтра соединяется с патрубком ввода последующего фильтра.