Фильтрующее устройство (варианты) - RU2178726C2
Код документа: RU2178726C2
Чертежи
Описание
Изобретение относится к фильтрующему устройству , в частности к фильтрующему устройству, предназначенному для качественного фильтрования, когда фильтрующее устройство погружено в жидкость, подлежащую обработке. Обрабатываемой жидкостью может быть вода общего назначения, питьевая вода, речная вода, вода в плавательном бассейне и т. п.
Известно одно из фильтрующих устройств, которое содержит множество фильтрующих труб. В таком фильтрующем устройстве множество фильтрующих труб расположено параллельно в контейнере. Обрабатываемую жидкость вводят через вход, который расположен на одном конце контейнера, с помощью насоса и осуществляют фильтрацию, пропуская жидкость через эти трубы фильтра, а обработанную жидкость выводят через выход, расположенный на другом конце контейнера.
Для известных фильтрующих труб в известном фильтрующем устройстве используются фильтрующие элементы, предназначенные для тонкой фильтрации и содержащие пористый материал или фильтровальную ткань с плотно расположенными порами.
Однако в таких фильтрующих элементах поры забиваются мелкими порошковыми материалами, взвешенными в жидкости, подлежащей обработке, за относительно короткий промежуток времени после пуска в эксплуатацию фильтрующего устройства, в результате чего эффективность процесса фильтрования резко падает. Поэтому процесс фильтрации должен быть остановлен для проведения обратной промывки поверхности фильтрующих элементов, а работа возобновляется после удаления материалов, блокирующих поры фильтрующих элементов. Такую остановку процесса фильтрации и обратную промывку необходимо повторять часто во время работы фильтра, в результате чего снижается производительность. Кроме того, отложения внутри пор фильтрующих элементов увеличиваются, несмотря на повторные обратные промывки, и, в конце концов, возникает необходимость удалить все фильтрующие элементы из фильтрующих труб и заменить их новыми.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание нового фильтрующего устройства тонкой очистки, обладающего высокой эффективностью фильтрации, причем в таком устройстве предотвращается забивание фильтрующих элементов, а процесс фильтрации продолжается непрерывно без остановки для выполнения обратной промывки.
Для достижения технического результата изобретения предложено фильтрующее устройство, содержащее контейнер, в котором имеется вход для ввода обрабатываемой жидкости, фильтр, выход для отвода обработанной жидкости и средство для образования потока жидкости в контейнере, направление которого отличается от направления потока обрабатываемой жидкости, подаваемой в фильтр.
Согласно изобретению создается поток обрабатываемой жидкости, направление которого отличается от направления потока обрабатываемой жидкости, подаваемой в фильтр, а мелкодисперсные взвешенные твердые частицы, находящиеся в обрабатываемой жидкости и отлагающиеся на поверхности фильтра, когда жидкость входит в сетчатый фильтр, смываются с поверхности этого фильтра потоком, направление которого отличается от направления потока, поступающего в фильтр, благодаря чему взвешенные твердые частицы уносятся с поверхности фильтра, тем самым препятствуя забиванию фильтра. В фильтрующем устройстве по настоящему изобретению можно предотвратить забивание фильтрующих элементов, не останавливая процесс фильтрации.
Поскольку данное фильтрующее устройство не требует больших объемов, которые необходимы для обратной промывки или для скребка, что характерно для известных фильтрующих устройств, то фильтрующее устройство можно выполнить относительно компактным и недорогим.
В соответствии с одним аспектом изобретения средство, образующее поток, представляет собой средство, создающее возвратно-поступательное движение фильтра в обрабатываемой жидкости в вертикальном направлении.
В соответствии с другим аспектом изобретения средство, образующее поток, представляет собой средство, создающее вращательное движение фильтра в обрабатываемой жидкости в горизонтальном направлении.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения средство, образующее поток, представляет собой средство, создающее возвратно-поступательное движение фильтра в горизонтальном направлении.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения средство, образующее поток, представляет собой сочетание, по меньшей мере, двух средств, создающих вертикальное возвратно-поступательное движение сетчатого фильтра, а также вращение фильтра в горизонтальном направлении и возвратно-поступательное движение фильтра в горизонтальном направлении.
Согласно еще одному аспекту изобретения средство, образующее поток, представляет собой средство, создающее вихревое движение обрабатываемой жидкости.
Для создания вихревого движения средство, образующее поток, может быть входным средством контейнера, расположенным под углом в горизонтальной плоскости относительно линии, перпендикулярной периферии контейнера.
Для создания вихревого движения средство, образующее поток, может быть выполнено в виде мешалки, установленной в контейнере.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения фильтрующее устройство состоит, по меньшей мере, из двух контейнеров и соединительных труб, соединяющих их между собой, а средство, образующее поток, представляет собой турбину или насос, расположенные в одной из соединительных труб.
Эти и другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут ясны из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи.
На прилагаемых чертежах:
фиг. 1
представляет вид в аксонометрии и частично в разрезе варианта фильтрующего
устройства согласно изобретению;
фиг. 2 представляет разрез устройства, показанного на фиг. 1;
фиг. 3
представляет вид сверху держателя фильтра;
фиг. 4 представляет вид в
аксонометрии в увеличенном масштабе части фильтра, показанного на фиг. 1;
фиг. 5А и 5В представляют процесс
отложения взвешенных твердых частиц, находящихся в жидкости, подлежащей обработке,
на поверхности сетчатого фильтра;
фиг. 6 представляет вид в аксонометрии и частично в разрезе другого
варианта устройства согласно изобретению;
фиг. 7 представляет вид сверху
контейнера по варианту, представленному на фиг. 6;
фиг. 8 представляет вид в аксонометрии и частично в
разрезе устройства по другому варианту реализации изобретения;
фиг. 9
представляет вид по А-А на фиг. 8;
фиг. 10 представляет вид в аксонометрии и частично в разрезе еще одного
варианта реализации изобретения;
фиг. 11 представляет в разрезе другой
вариант реализации изобретения;
фиг. 12 представляет в разрезе еще один вариант реализации изобретения.
Далее будет описан предпочтительный вариант реализации изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
Фиг. 1-3 иллюстрируют вариант воплощения данного изобретения. Фильтрующее устройство 1 содержит контейнер 2, имеющий круглое поперечное сечение. В нижней части контейнера 2 имеется вход 2а для ввода обрабатываемой жидкости. Насос 9 подключен к фильтрующему устройству 1. Обрабатываемая жидкость заполняет контейнер 2 до верхней его торцевой стенки. Держатель 8 фильтра, выполненный в виде короткого цилиндра, закрытого на верхнем и нижнем торцах верхней и нижней пластинами 8а и 8в, соответственно, подвешен в контейнере 2, заполненном обрабатываемой жидкостью, на полом приводном валу 10, который проходит вертикально через отверстие 2в, выполненное в верхней стенке контейнера 2, причем держатель прикреплен нижней торцевой частью к верхней пластине 8а держателя 8 фильтра, а его верхняя часть соединена с узлом привода 11, который, в свою очередь, закреплен на верхней раме 12 фильтрующего устройства 2.
Множество (в данном варианте четыре) цилиндрических клиновидных фильтров 3 неподвижно закреплены на нижней плите 8в держателя 8 фильтра, причем они проходят вертикально вниз и погружены в обрабатываемую жидкость.
В настоящем варианте фильтр 3, как показано на фиг. 4, имеет опорные стержни 4, проходящие в направлении оси фильтра 3, расположенные, в основном, по цилиндрической периферии его с заданными интервалами, и содержащие выступающие части 4 а, расположенные радиально наружу на их концах, а проволока клиновидного сечения 5 навита по спирали на наружные части опорных стержней 4 по существу поперек направления расположения этих стержней. Проволока клиновидного сечения 5 проложена таким образом, что ее одна сторона 5а обращена наружу, а две другие стороны сечения 5б и 5с образуют щель 6, которая расширяется радиально внутрь между соседними участками проволоки клиновидного сечения, а направленная внутрь вершина 5d клиновидной проволоки 5 приварена к выступающим частям 4а опорных стержней 4 в точках пересечения 7 клиновидной проволоки 5 с опорными стержнями 4. Нижние концы фильтра 3 закрыты уплотнительными пластинами 13 (фиг. 1). Цилиндрический фильтрующий элемент по существу образован проволокой клиновидного сечения 5.
Открытая верхняя концевая часть фильтра 3 соединена с внутренней полостью полого держателя 8 фильтра, а полый приводной вал 10 также соединен с внутренней полостью держателя фильтра 8. Приводной вал проходит через приводной узел 11, а гибкий шланг 14, по которому отводится обработанная жидкость, соединен с верхней торцевой частью приводного вала 10.
Приводной узел 11 включает электродвигатель (не показан), а также известный механизм привода, например кривошипно-шатунный механизм, который передает возвратно-поступательное скользящее движение приводному валу 10, обеспечивая его возвратно-поступательное движение в вертикальном направлении. Поскольку такой механизм привода хорошо известен, то его изображение и подробное описание не приводятся.
Далее будет описан принцип действия фильтрующего устройства 1.
В процессе фильтрации насос 9 функционирует, подавая жидкость, подлежащую обработке, из входа 2а в каждый фильтр 3. Обрабатываемая жидкость проходит в фильтр 3, а отфильтрованная жидкость проходит вверх внутри фильтра 3 и выходит из шланга 14, проходя через внутреннюю полость держателя 8 фильтра и по полому приводному валу 10.
В процессе фильтрации приводной узел 11 действует непрерывно или прерывисто, обеспечивая возвратно-поступательное движение вала 10 в вертикальном направлении, как это показано стрелками А на фиг. 1. В этом случае фильтры 3, которые закреплены на держателе 8, также совершают возвратно-поступательное движение в вертикальном направлении, в результате чего создается поток жидкости, подлежащей обработке, направление которого отличается от направления течения обрабатываемой жидкости, проходящей в фильтр. То есть создается возвратно-поступательный поток жидкости в вертикальном направлении относительно поверхности фильтров 3 в дополнение к горизонтальному потоку жидкости, проходящей в фильтры 3.
В известном фильтрующем устройстве, когда обрабатываемая жидкость проходит в щель 6, образованную проволокой клиновидного сечения 5, то твердые частицы S откладываются на поверхности клиновидной проволоки W, как показано на фиг. 5А. В фильтрующем устройстве 1, как показано на фиг. 5В, мелкодисперсные твердые частицы S, которые откладываются на поверхности клиновидной проволоки 5, смываются с нее вертикальным потоком жидкости, образованным возвратно-поступательным движением фильтров 3 в вертикальном направлении, и отводятся от этой клиновидной поверхности 5. В результате этого предотвращается забивание щели 6 клиновидной проволоки 5 мелкодисперсными частицами S.
В другом варианте реализации настоящего изобретения приводной узел 11 включает электродвигатель (не показан), а приводной вал 10 соединен с ведущим валом электродвигателя через редуктор таким образом, что вращение электродвигателя передается приводному валу 10. В данном варианте приводной вал 10 вращается вокруг своей оси, как показано стрелкой В на фиг. 1, от электродвигателя, который имеется в приводном узле 11, и поэтому держатель 8 фильтра также вращается вместе с приводным валом 10. Это создает вихревое движение обрабатываемой жидкости в контейнере 2, при этом образовавшийся вихревой поток устанавливает течение жидкости, направление которого отличается от направления потока, проходящего в фильтры 3. В результате чего твердые частицы, которые стремятся отложиться на поверхности фильтров 3, смываются вихревым потоком, обеспечивая такое же преимущество, какое имеет место в варианте, показанном на фиг. 1.
В представленном варианте приводной вал 10 вращается по часовой стрелке, однако приводной вал 10 может вращаться против часовой стрелки или по и против часовой стрелки попеременно.
На фиг. 6 и 7 представлен другой вариант реализации данного изобретения. В этом и последующих вариантах одни и те же элементы, которые совпадают с показанными на фиг. 1, обозначены одинаковыми позициями, причем их описание не приводится.
В варианте, показанном на фиг. 6, контейнер 2 имеет горизонтальную щель 2с, выполненную в его верхней стенке, а приводной вал 10 свободно проходит через эту щель 2с. Верхняя часть приводного вала 10 проходит через ползун 21 узла привода 20 и крепится к ползуну. Приводной узел 20 содержит ведущий механизм 24, включающий электродвигатель и механизм привода известного типа, например, кривошипный механизм с ползуном, который создает возвратно-поступательное движение ползуна 21 при помощи шатуна 25. На ползуне 21 имеются ролики 22, которые прокатываются на паре горизонтальных рельсов 23. При включении в работу приводного узла 20 ползун будет совершать возвратно-поступательное движение по стрелкам С, С'. Это обеспечивает возвратно-поступательное движение приводного вала 10 в направлении по стрелкам D, D' в щели 2с контейнера 2, при этом фильтры 3 перемещаются возвратно-поступательно в направлении по стрелкам D, D', причем контейнер погружен в обрабатываемую жидкость. Затем образуется поток (горизонтальный), направление которого отличается от направления течения в фильтры 3, поэтому взвешенные частицы смываются с поверхности фильтров 3. В качестве средств, создающих поток, можно использовать совместно приводные узлы по вариантам, показанным на фиг. 1 и 6, благодаря которым фильтры 3 могут совершать, по меньшей мере, два из вертикального возвратно-поступательного движения, горизонтального вращательного движения и горизонтального возвратно-поступательного движения.
На фиг. 8 и 9 представлен еще один вариант реализации данного изобретения.
В этом варианте горизонтальная дисковая уплотнительная пластина 30 крепится к внутренней стенке в верхней части контейнера 2.
К этой уплотнительной пластине 30 крепится множество цилиндрических фильтров 3, которые проходят в вертикальном направлении, проходя через нее. Вход 2d для ввода обрабатываемой жидкости выполнен в нижней части контейнера 2, а выход 2е для отвода обработанной жидкости выполнен в верхней части контейнера 2 над уплотнительной пластиной 30.
В данном варианте вход 2d в контейнер 2 расположен горизонтально под углом относительно прямой, перпендикулярной к периферии контейнера 2.
По данному варианту вихревое движение создается средой, подлежащей обработке, которая проходит в контейнер 2 через расположенный под углом вход 2d, причем этот вихревой поток имеет направление течения, которое отличается от направления течения потока, проходящего в фильтры 3, благодаря чему взвешенные твердые частицы смываются с поверхности фильтров 3.
На фиг. 10 представлен вариант, аналогичный показанному на фиг. 8, но отличающийся средством, предназначенным для создания вихревого течения. Одинаковые элементы обозначены одними и теми же позициями в вариантах, представленных на фиг. 8 и 10, причем их описание опущено.
В варианте, показанном на фиг. 10, вход 2а выполнен аналогично вариантам, представленным на фиг. 1 и 6, а средство, предназначенное для создания вихревого течения, представляет собой мешалку 40, установленную на внутренней донной поверхности контейнера 2. Мешалка 40 содержит двигатель 41 и крыльчатку 42, приводимую этим двигателем. При вращении крыльчатки 42 создается вихревое движение, направление которого отличается от направления потока, проходящего в фильтры 3.
Фиг. 11 представляет еще один вариант реализации настоящего изобретения. В этом варианте имеются два контейнера 50 и 50'. Эти контейнеры 50 и 50' соединены между собой в верхней и нижней частях двумя проходящими горизонтально патрубками 53 и 54. Направленные вертикально выходные трубы 51 и 51' соединены с верхними пластинами 8а держателей 8 фильтров, причем они соединены с внутренними полостями держателей 8 фильтров. Выходные трубы 51 и 51' прикреплены к раме 52 фильтрующего устройства 1. В патрубке 54 установлена турбина 55, содержащая двигатель 56 и крыльчатку 57.
Обрабатываемую жидкость подают насосом 58 в контейнер 50 через вход 50а. При работе турбины 55 обрабатываемая жидкость циркулирует по контуру через вход 50а, патрубок 53, контейнер 50', патрубок 54 и контейнер 50. Это создает поток (вертикальный), направление которого отличается от направления потока, проходящего в фильтры 3, благодаря чему взвешенные твердые частицы смываются с поверхности фильтров 3.
Вариант, показанный на фиг. 12, аналогичен представленному на фиг. 11, одинаковые элементы в них обозначены одинаковыми позициями, их описание не приводится.
В варианте, показанном на фиг. 12, средство, создающее поток, представляет собой насос 60, установленный в патрубке 54. При работе насоса 60 создается поток, направление которого отличается от направления потока, проходящего в фильтры 3, благодаря чему взвешенные твердые частицы смываются с поверхности фильтров.
В вариантах, показанных на фиг. 11 и 12, два контейнера соединены между собой, однако, следует отметить, что можно также соединить три или более контейнеров.
В вариантах, описанных выше, используется фильтр, решетка которого изготовлена из проволоки клиновидного сечения. Однако данное изобретение используется не только в фильтрующих устройствах с фильтром, изготовленным из такой проволоки, его можно использовать для сетчатых фильтров, для фильтров из фильтровальной ткани, из металлической перфорированной пластины, а также для полых мембранных фильтров из волокна.
Реферат
Изобретение относится к фильтрующим устройствам, погружаемым в жидкость, подлежащую очистке. Фильтрующее устройство содержит контейнер для очищаемой жидкости, фильтр, имеющий опорные стержни, расположенные по цилиндрической периферии его с заданными интервалами и имеющие выступающие части, расположенные радиально наружу на их концах, и проволоку клиновидного сечения, навитую по спирали на стержни таким образом, что образуется щель, расширяющаяся радиально внутрь, при этом вершина клиновидной проволоки, направленная внутрь фильтра, приварена к выступающим частям опорных стержней в точках пересечения клиновидной проволоки с опорными стержнями. Приводятся варианты выполнения фильтрующих устройств с различным выполнением средств для образования потока жидкости, подлежащей обработке. В фильтрующих устройствах решена задача повышения качества очистки фильтруемой жидкости и предотвращения забивания фильтрующей поверхности, как следствие этого - увеличение времени полезной работы фильтра. 6 с. и 2 з. п. ф-лы, 12 ил.
