ФИЛЬТРОВАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
FILTER UNIT

Изобретение относится к рыбоводству и может также использоваться в водоемах различного назначения для улучшения качества воды за счет очистки ее от тонкодисперсных взвесей.
Известно устройство для очистки воды от взвешенных частиц, включающее корпус с наклонным днищем и установленным над ним перфорированным листом, каналы подвода осветляемой воды, отвода осветленной воды и осажденного шлама (RU, U1, №62032, 2007).
Известное решение не обеспечивает необходимую степень очистки воды и характеризуется значительной материалоемкостью.
Известно устройство для осаждения взвешенных частиц, включающее камеру отделения взвешенных частиц, емкость для сбора осветленной воды, канал для выпуска осажденного шлама (RU, U1, №151047, 2015).
Недостатками известного решения являются сложность конструкции и низкая эффективность очистки воды.
Наиболее близким к заявленному изобретению является водозаборный рыбозащитный фильтр, содержащий водозаборную камеру с установленными пакетами фильтрующих сеток, подводящую магистраль и водоотводный канал (RU, С1, №2313634, 2007).
Недостатками известного решения являются значительные затраты труда на промывку фильтров, а также необходимость использования большого количества промывочной воды. Кроме того, данный фильтр не предназначен для очистки воды от мелких взвешенных частиц, а служит лишь для предотвращения попадания молоди рыбы в водозабор. Установленные на нем форсунки предназначены для отпугивания и отбрасывания молоди рыбы от фильтрующих элементов, а не для их очистки. Имеющаяся в прототипе форсунка неподвижна и не может обеспечить очистку фильтрующей поверхности. При этом автоматизация очистки фильтра в прототипе даже не предусматривается. В отличие от предлагаемой фильтрующей установки в прототипе отсутствует обратная связь между степенью загрязнения фильтрующего элемента и гидравлическим напором, тогда как в рассматриваемой фильтровальной установке эта связь имеется, что позволяет удлинить фильтроцикл и сократить расходы промывной воды.
Заявленное изобретение направлено на повышение качества очистки воды и сокращение объема промывочной воды.
Указанный технический результат достигается тем, что в фильтровальной установке, содержащей фильтровальную сетку с защитным перфорированным листом, расположенным с зазором над фильтровальной сеткой, установленные во внутренней полости корпуса с зазором над его плоским наклонным дном с формированием приемной полости осаждения, в нижней части наклонного корпуса размещен водосборный коллектор, а в верхней части - резервуар для очищаемой воды, гидравлически связанные с подрешетной приемной полостью посредством водопропускных окон, при этом водопропускное окно в верхней части корпуса расположено под фильтровальной сеткой, а водопропускное окно в нижней части корпуса - над защитным перфорированным листом, над поверхностью защитного перфорированного листа установлена продольная наклонная направляющая штанга, на которой с возможностью продольного перемещения размещен распределительный коллектор, связанный с водосборным коллектором, с форсунками, закрепленными на нем и наклоненными к поверхности фильтрующий сетки.
Направляющая штанга установлена под углом к горизонту, обеспечивающим перемещение распределительного коллектора с форсунками к водосборному коллектору под воздействием гравитационных сил.
Нижняя часть наклонного корпуса гидравлически связана с водоемом с очищаемой водой посредством сливной магистрали с перекрывающим ее клапаном, в резервуаре для очищаемой воды установлен поплавковый выключатель, связанный с перекрывающим клапаном сливной магистрали, а также с перекрывающим клапаном магистрали отвода загрязненных вод в приемную емкость.
Сопла форсунок ориентированы в сторону водосборного коллектора.
Водосборный коллектор гидравлически связан с водоемом очищаемой воды.
Водопропускные окна выполнены щелевыми.
Поскольку заявленная установка характеризуется существенными признаками, отличающими ее от наиболее близкого аналога, она удовлетворяет условию «новизна».
В основу заявленного изобретения положены известные законы материального мира, что позволяет утверждать о соответствии изобретения условию «промышленная применимость»
Поскольку из уровня техники не известно выполнение устройства очистки воды с оригинальной конструкцией промывки фильтрующей сетки, которая позволяет упростить данный процесс, а также возможность осуществления процесса в автоматизированном режиме, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
На фиг. 1 представлена принципиальная схема установки, вид сбоку; на фиг. 2 – то же, вид сверху.
Установка содержит коробчатый корпус 1 с плоским наклонным дном 2, во внутренней полости которого с зазором относительно наклонного дна 2 размещена фильтрующая сетка 3 в металлической рамке (не показана) с формированием приемной полости 4 осаждения, в которую поступает подлежащая очистке вода. Над фильтрующей сеткой 3 установлен защитный перфорированный лист из алюминия 5.
Сетка 3 выполнена из нержавеющих материалов и может быть оперативно заменена при износе.
В верхней части корпуса 1 установлен приемный резервуар 6 для очищаемой воды, а в нижней - водосборный коллектор 7 для воды, очищенной от взвесей и примесей. Емкости 6 и 7 гидравлически связаны с приемной полостью 4 посредством щелевых водопропускных окон 8 и 9 соответственно. Окно 8 в верхней части корпуса 1 расположено под фильтровальной сеткой 3, а окно 9 в нижней части корпуса 1 - над фильтровальной сеткой 3.
Водосборный коллектор 7 с очищенной водой посредством трубопровода 10 гидравлически связан с водоемом (рыбоводным бассейном) 11.
Над поверхностью фильтрующей сетки 3 и защитного перфорированного листа 5 с возможностью перемещения вдоль его поверхности и параллельно ему установлена с возможностью свободного перемещения направляющая наклонная продольная штанга 12 со скользящим по ней распределительным коллектором 13 и установленными на нем форсунками. Посредством гибкого шланга коллектор соединен с погружным насосом 14.
Сопла форсунок на коллекторе 13 установлены под углом к поверхности защитного листа и фильтрующей сетки 3 и ориентированы в сторону водосборного коллектора 7.
Длина распределительного коллектора 13 с форсунками определяется шириной фильтрующей сетки 3.
В нижней части наклонного корпуса 1 установлен водоотводящий трубопровод, который разделяется на две ветви, одна из которых связана с водоемом (рыбоводным бассейном) 11, а другая - с шламоприемником 15. На этих ветвях трубопровода установлены управляющие магнитные клапаны 16 и 17.
Для переключения фильтра из рабочего режима в режим очистки в приемном резервуаре 6 установлен поплавковый датчик уровня 18, связанный через контроллер с насосом 19, установленным в рыбоводном бассейне 11, и магнитным клапаном 16 ветви во-доотводящего трубопровода, соединяющего водосборный коллектор 7 с очищенной водой с рыбоводным бассейном 11.
В верхней точке продольной штанги 12 установлено концевое реле 20, подающее управляющий сигнал на насос 14 в водосборном коллекторе 7. В приемном коллекторе 7 установлен поплавковый датчик уровня 21, реагирующий на падение уровня воды.
Устройство работает следующим образом.
Рабочий режим
Загрязненную воду из водоема (рыбоводного бассейна) 11 насос 19 по трубопроводу подает в приемный резервуар 6, откуда через щелевое водопропускное окно 8 она попадает в пространство 4 между дном корпуса 2 и фильтрующей сеткой 3. За счет гидравлического давления, создаваемого перепадом высот, вода проходит через фильтрующую сетку 3 с ячейками 40-80 микрон, на которой осуществляется осаждение и задержка взвешенных частиц, находящихся в загрязненной воде. Очищенная вода попадает в водосборный коллектор 7, откуда самотеком через переливное отверстие и далее трубопровод 10 самотеком возвращается в рыбоводный бассейн 11.
Вначале вода фильтруется через нижнюю часть сетки 3, а затем по мере зашламовывания ячеек сетки в работу вступают более верхние ее участки до тех пор, пока вся поверхность сетки 3 изнутри не покроется задержанными частицами взвеси.
Режим очистки фильтра
В результате роста гидравлического сопротивления сетки повышается уровень воды в приемном резервуаре 6, что в конечном итоге приводит к срабатыванию поплавкового выключателя 18, который через управляющий контроллер (не показано) выключает насос 19 и открывает магнитный клапан 16, в результате чего вода из пространства 4 между дном емкости 1 и фильтрующей сеткой 3 возвращается в водоем (рыбоводный бассейн) 11. При этом задержанные частицы, загрязнявшие воду, остаются на внутренней поверхности фильтрующей сетки 3.
Сброс воды из пространства 4 осуществляется для ускорения процесса очищения фильтрующей сетки 3.
Слив воды из пространства 4 приводит к падению уровня воды в приемном коллекторе очищенной воды 7 и срабатыванию поплавкового датчика уровня 21. По этому сигналу контроллер перекрывает клапан 16 и открывает клапан 17, одновременно включая насос 14. Этот насос подает очищенную воду в коллектор 13 с форсунками, которые сверху промывают сетку 3. Поскольку струи воды из форсунок направлены под углом к горизонту, возникает реактивная тяга, перемещающая коллектор с форсунками по наклонной штанге 12 вдоль сетки 3. Проходя над сеткой 3 по всей ее площади, вода смывает загрязнения, задержанные сеткой, в пространство 4. Через открытый клапан 17 шлам попадает в шламоприемник 15, откуда затем утилизируется. Когда коллектор 13 с форсунками достигает верхнего конца продольной штанги 12, срабатывает концевое реле 20, которое через контроллер на 3-7 секунд отключает насос 14, в результате чего под действием гравитационных сил коллектор 13 с форсунками, скользя по штанге 12 вниз, возвращается в нижнее положение. Далее цикл очистки сетки с помощью форсунок повторяется. Число циклов промывки зависит от степени загрязнения воды взвешенными частицами и может регулироваться.
Перемещение коллектора 13 в нижнее положение достигается при угле наклона продольной штанги 12 к горизонту, равном 10-25°.
После завершения заданного числа циклов очистки сетки по команде контроллера клапан 17 перекрывается, насос 14 отключается, включается насос 19 и процесс очистки воды возобновляется.
Взвеси, попавшие в пространство 4 между дном 2 емкости 1 и фильтрующей сеткой 3, а также задержанные самой сеткой, не подвержены последующему измельчению, т.к. остаются на нижней поверхности сетки 3. Процесс кольматация ячеек сетки 3 в процессе работы улучшает степень очистки воды.
Поскольку промывочная жидкость используется циклически, только при промывке сетки, общий расход промывочной воды сокращается.