установка для очистки жидкости от механических примесей

Формула изобретения

Установка для очистки жидкости от механических примесей, содержащая ряд фильтров, отводящий коллектор и распределительное устройство, имеющее цилиндрический корпус с патрубком для подачи исходной жидкости и донной стенкой, золотник с приводом периодического вращения и крышку с патрубками, отличающаяся тем, что каждый фильтр выполнен в виде емкости с горизонтальной сетчатой перегородкой, разделяющей емкость на две камеры, одна из которых соединена через задвижку и обратный клапан с коллектором, а другая - вертикальными перегородками разделена на отсеки, каждый из которых соединен с соответствующим патрубком на крышке распределительного устройства, золотник выполнен в виде трубы, размещенной в вертикальной камере, имеющей сливные окна в нижней части, отводную воронку - в верхней части и механизм прижима воронки к нижней поверхности крышки распределительного устройства, при этом патрубок для отвода промывного фильтра присоединен к вертикальной камере, а донная стенка снабжена патрубком для слива осадка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике очистки жидкости от механических примесей и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известны фильтры, состоящие из корпуса, дренажных и распределительных систем. Обычно корпус таких фильтров заполнен фильтрующей загрузкой в виде песка или мелкого гравия (см. Клячко В.П., Апельцин И.Э. Очистка природных вод. - Стройиздат, 1971, с.221-224). Основным недостатком таких фильтров является необходимость их периодического отключения для удаления накопившихся в фильтрующей загрузке загрязнений путем промывки обратным током воды.

Известен также самоочищающийся секционный фильтр непрерывного действия (см. авт. св. СССР 679224, кл. В 01 D 35/12, 1979). Корпус фильтра оснащен подающим и отводящим патрубками. Внутри корпуса установлены вертикальные и решетчатые горизонтальные перегородки, образующие секции, которые заполнены фильтрующей загрузкой из песка или мелкого гравия. Фильтр содержит привод с редуктором и поворотный патрубок для отвода промывной воды из секции. На валу редуктора установлено воздухораспределительное устройство, соединенное посредством отсекающего клапана с источником сжатого воздуха.

Конструкция известного фильтра усложнена дополнительными узлами, внутренними устройствами и их связями, так как должна обеспечить перепад давления для осуществления принудительного (снизу вверх) потока промывного фильтрата и отвода загрязненной после промывки жидкости, а также обеспечить синхронный режим подачи воды и воздуха для регенерации фильтрующей загрузки. В качестве недостатка следует отметить невозможность проведения ремонтных работ без полной остановки аппарата.

Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения является устройство для фильтрования жидкостей под давлением (авт. св. СССР 482179, кл. В 01 D 35/12, 1975), содержащее секционированный ряд патронных фильтров и распределительную головку для подачи исходной жидкости и отвода промывного фильтрата. Распределительная головка имеет цилиндрический корпус с крышкой, снабженной патрубком и донной стенкой, выполненной в виде ячейковой шайбы, снабженной семью патрубками, один из которых предназначен для ввода исходной жидкости в распределительную головку, пять патрубков служат для сообщения головки через коммуникационные линии с фильтрами, а седьмой заглушен. В корпусе головки установлен золотник, выполненный в виде цилиндрической коробки, снабженной патрубком и делящей корпус головки на полости для исходной жидкости и промывного фильтрата с загрязнениями. Конец патрубка золотника притерт к поверхности донной стенки, тем самым при вращении золотника обеспечивается совмещение отверстия этого патрубка с каждой из ее ячеек. Вращение золотника осуществляется от привода периодического вращения, выполненного в виде установленного на валу храпового колеса. Ряд патронных фильтров связан через распределительную головку с емкостью загрязненной жидкости. Каждый фильтр содержит фильтрующий элемент, выполненный из каркаса и фильтрующей сетки. Отводные линии каждого из фильтров объединены коллектором.

Данное устройство обеспечивает автоматическую поочередную регенерацию фильтров и позволяет равномерно распределить поток исходной суспензии по фильтрам, а также отключать один из них на регенерацию непосредственно в период работы устройства. Однако конструктивное исполнение распредголовки достаточно сложное и в процессе эксплуатации обнаруживает следующие недостатки. Ввиду того, что патрубок ввода исходной жидкости расположен в нижней части распредголовки, поступающая через него жидкость подается снизу вверх на поверхность ячейковой шайбы и через ее ячейки, стекая вниз, распределяется по патрубкам сообщения с фильтрами. При этом на поверхности ячейковой шайбы, по которой перемещается патрубок золотника, оседают загрязнения, поступающие с исходной жидкостью, которые попадают в зазор между этим патрубком и поверхностью шайбы. В результате этого затрудняется перемещение патрубка и возможен износ трущихся поверхностей. Кроме того, доступ в зазор грязных включений возможен и в результате того, что разностью давлений в полостях распределительного устройства для исходной жидкости и для промывного фильтрата золотник, выполненный в виде цилиндрической коробки, поднимается вверх. Компенсировать усилие подъема золотника можно созданием достаточно большого усилия поджима, но при этом может ухудшиться вращение золотника и потребуется установка более мощного привода. Устройство поджима золотника к поверхности шайбы в известном устройстве отсутствует. Следует отметить, что в момент регенерации фильтров загрязнения, смываемые потоком промывного фильтрата вниз по коммуникационным связям, подаются в распредустройство через патрубки, расположенные в донной стенке, а затем выводятся через патрубок, расположенный в крышке распредустройства. Таким образом, конструктивно предусмотрено прохождение загрязненной жидкости принудительным потоком снизу вверх через сложный для истечения криволинейный канал распредустройства. Если такой процесс и осуществим за счет создания перепада давления, то влечет за собой как оседание загрязнений в полостях распредголовки, так и попадание их в зазор трущихся поверхностей патрубка и шайбы. Вследствие этого возможен износ поверхностей и ухудшение работы всего устройства. В связи с тем, что в известном устройстве трудно обеспечить беззазорное соединение двух пар подвижных поверхностей распредголовки (притертые поверхности патрубка отвода фильтрата и донной стенки - одна пара; поверхности донной стенки и нижней части золотника - вторая пара), судить о надежности этого устройства не представляется возможным.

Цель изобретения - упрощение условий эксплуатации и повышение надежности за счет организации потоков исходной жидкости и промывного фильтрата.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для очистки жидкости от механических примесей, содержащем секционный ряд выносных фильтров, связанных с коллектором и распределительным устройством, имеющим цилиндрический корпус с крышкой и донной стенкой, которое снабжено золотником, имеющим привод периодического вращения, и патрубками для подачи исходной жидкости и отвода промывного фильтрата, согласно изобретению установлены фильтры с горизонтальной сетчатой перегородкой, разделяющей полость каждого из них на две камеры, одна из которых соединена через задвижку и обратный клапан с коллектором, а другая камера разделена на отсеки, каждый из отсеков связан с патрубками распредустройства, расположенными на его крышке, при этом в вертикальной камере распредустройства, имеющей донную стенку провального типа, с патрубком для слива осадка установлена отводная воронка, жестко соединенная с золотником, который выполнен в виде трубы, размещенной в герметизированном корпусе. Золотник снабжен механизмом поджима воронки к крышке распредустройства, причем корпус золотника оснащен патрубком для отвода промывного фильтрата, а патрубок для подачи исходной жидкости размещен на боковой поверхности корпуса распредкамеры.

При исследовании отличительных признаков описываемой установки для очистки жидкости от механических примесей не выявлено каких-либо аналогичных известных решений, касающихся повышения надежности конструкции устройств для очистки воды за счет организации потоков исходной жидкости и промывного фильтрата, одновременно обеспечивающей и упрощение условий эксплуатации.

Заявленное изобретение соответствует критерию "новизна", так как проведенный заявителем поиск по патентной документации для выявления других источников, содержащих сведения об аналогах изобретения, позволяет аналитически установить отсутствие аналога, характеризующегося признаками, тождественными существенным признакам изобретения, совокупность которых выявлена в сравнении с совокупностью существенных признаков прототипа как наиболее близкого аналога по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату.

На фиг. 1 изображена общая схема установки для очистки жидкости; на фиг. 2 - распределительное устройство установки; на фиг. 3 - вид сверху фиг. 2.

Установка для очистки жидкости от механических примесей содержит секционный ряд выносных фильтров 1, связанных с коллектором 2 и распределительным устройством 3, у которого цилиндрический корпус оснащен крышкой 4 и донной стенкой 5 провального типа. Фильтры 1 имеют горизонтальные сетчатые перегородки 6, разделяющие каждый из них на две камеры 7 и 8. Камеры 7 соединены трубопроводами 9 с коллектором 2, а камеры 8 поделены вертикальными перегородками 10 на отсеки 11, каждый из которых связан трубопроводами 12 с патрубками 13, размещенными на крышке 4 распределительного устройства 3. Распределительное устройство 3 оснащено золотником 14, выполненным в виде трубы со сливными окнами в нижней части. Труба золотника установлена в герметизированном корпусе 15. Во взаимодействии с внутренней поверхностью крышки 4 установлена воронка 16 для отвода промывного фильтрата в момент поочередной регенерации отсеков 11 фильтров 1. Воронка 16 жестко связана с золотником 14, имеющим сливные окна 17 и оснащенным механизмом поджима 18. Для отвода промывного фильтрата из корпуса 15 в нижней части последнего установлен патрубок 19. Донная стенка 5 имеет патрубок 20 для слива осадка из корпуса распределительного устройства 3, при этом на боковой поверхности корпуса распредустройства 3 расположен патрубок 21 для подачи исходной жидкости, поступающей на очистку. На трубопроводах 9 установлены задвижки 22 с обратными клапанами 23, а трубопроводы 12 оснащены задвижками 24. В системе коммуникационных связей фильтров 1 отдельно выделена дренажная линия 25, оснащенная вентилями 26 для слива жидкости при замене горизонтальных сетчатых перегородок 6. Для фиксации перепада давления в установке предусмотрен дифманометрический контур 27, связанный с электроприводом 28.

Заявляемое устройство совокупностью своих существенных признаков относительно достигаемого технического результата принципиально отличается от известных устройств исследованного заявителем уровня техники. Конструктивное исполнение объекта изобретения прежде всего позволяет осуществлять регенерацию фильтров и отвод промывного фильтрата естественным не принудительным потоком. При этом достигается достаточно высокая степень промывки сетчатой горизонтальной перегородки. Для отвода смытого осадка не требуется ни создание пульсаций, как, например, в самоочищающемся фильтре авт. св. СССР 1634298, кл. В 01 D 35/12, 1991 г.), ни подача сжатого воздуха в самоочищающемся секционном фильтре непрерывного действия (авт. св. СССР 679224, кл. В 01 D 35/12, 1979). Осадок из промываемого отсека фильтра отводится через воронку 16, совмещенную в этот момент с данным отсеком, по трубе золотника 14, заключенной в герметизированный корпус 15, имеющий сливной патрубок 19 в нижней части, с тем чтобы отводимые загрязнения не могли проникнуть в камеру распредустройства 3. Расположение золотника с воронкой 16 внутри корпуса распредкамеры снимает возможность возникновения отжимающих воронку усилий. Кроме того, поджимающее усилие на воронку возникает за счет разности площадей поверхностей (поверхность контакта воронки 16 и крышки 4, на которую не действует давление жидкости). Таким образом, исключена возможность проникновения загрязнений из системы слива в камеру распредустройства. Дополнительно прижим воронки обеспечивается механизмом прижима 18. Автономное подключение каждого фильтра к системе через задвижку 22 и клапан 23 позволяет осуществить замену перегородки 6 или ремонт одного из фильтров 1 без отключения всей системы. В то же время известные устройства и фильтры рассчитаны на безостановочную работу только в режиме регенерации, а не ремонта. Для производства ремонтных работ также предусмотрена дренажная линия 25 с вентилем 26 у каждого фильтра в отдельности. В установке, кроме того, предусмотрена стадия предварительной очистки воды от механических более тяжелых частиц примесей, что достигается размещением патрубка 21 для подачи исходной жидкости на боковой поверхности распредустройства и патрубков 13 подачи жидкости в фильтры 1 на крышке 4, установкой донной стенки 5 провального типа, а также оснащением последней сливным патрубком 20.

Таким образом, подача исходной жидкости с предварительной стадией очистки и отвод промывного фильтрата естественным, а не принудительным потоком с отдельными сливными устройствами (патрубки 19 и 20), предотвращение при этом износа трущихся поверхностей, а также простота конструкции, наличие простых конструктивных элементов съемного типа с автономным подключением к системе обеспечивают упрощение условий эксплуатации и свидетельствуют о надежности конструкции всей установки.

Установка работает следующим образом. Жидкость, подлежащая очистке, поступает через патрубок 21 в рабочую камеру распределительного устройства 3. Отдельные частицы загрязнений под действием силы тяжести направляются к донной стенке 5. Жидкость, не имеющая тяжелых включений, через патрубки 13, расположенные на крышке 4 распредустройства 3, под давлением подается вверх по трубопроводам 12 в отсеки 11 фильтров 1. Из отсеков камер 8 вода, отфильтровываясь на горизонтальной сетчатой перегородке 6, поступает в камеры 7. Затем по трубопроводам 9 через открытые задвижки 22 и клапаны 23 подается в коллектор 2 на потребление. По мере загрязнения перегородок 6 давление на выходе падает. При перепаде давления на входном 21 и выходном 22 патрубках выше заданного значения дифманометрический контур 27 дает команду на включение привода вращения 28 золотника 14. При этом начинается процесс регенерации одного из фильтров 1. Процесс регенерации фильтра сводится к поочередной промывке каждого из его отсеков в камере 8, начиная с того, который находится над воронкой 16. С началом процесса регенерации автоматически открывается дренажная линия с патрубком 19. Цикл промывки рассчитан на определенное время, в течение которого потоком чистой жидкости сверху промывается сетка 6 в отсеке 11, и задержанные ею загрязнения тем же потоком выводятся через воронку 16 по трубе золотника 14 через сливные окна 17 в корпус 15 и оттуда через патрубок 19 в дренаж. После завершения цикла (по истечении времени t) включается привод 28, воронка 16 поворачивается на угол 30^o и фиксируется конечным выключателем в положении совмещения с патрубком 13, связанным со следующим отсеком в камере 8. Цикл повторяется. После полного оборота воронки привод 28 отключается. Фильтр готов к работе. Если перепад давления не уменьшился, то производится повторная очистка фильтра. При работе установки можно произвести замену перегородки 6 в одном из фильтров 1. Для этого необходимо у этого фильтра закрыть все патрубки 24 и задвижку 22, спустить через дренажную систему 25 с вентилем 26 жидкость из отсеков фильтра. После этого, открыв крышку фильтра, произвести замену сетки 6 и повторить все операции в обратном порядке для введения фильтра в работу.