ФИЛЬТР
FILTER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к регенерируемому (очищаемому) путем обратной промывки фильтру для фильтрации хозяйственно-питьевой воды, имеющему
(а) соединительную арматуру с входным присоединением и выходным присоединением для встраивания фильтра в хозяйственно-питьевой водопровод,
(б) стакан, который по ходу потока воды расположен между входным присоединением и выходным присоединением,
(в) перекрываемое сливное отверстие на нижнем конце стакана,
(г) расположенный в стакане соосно ему в основном цилиндрический фильтрующий элемент, внутренняя часть которого сообщается с выходным присоединением.
Подобный фильтр используют для фильтрации хозяйственно-питьевой воды перед ее поступлением в точку ее отбора. Скапливающиеся в фильтрующем элементе частицы постепенно забивают фильтр. По этой причине происходит нежелательное падение давления на фильтре. Фильтр очищают или регенерируют путем его обратной промывки, т.е. путем создания потока, движущегося через фильтр в обратном направлении. Воду, которая захватывает и уносит частицы в процессе обратной промывки фильтра, сливают через сливное отверстие.
Уровень техники
В ЕР 0401633 В1 описан регенерируемый путем обратной промывки фильтр с расположенным внутри него редукционным клапаном.
В DE 3733306 С1 описан регенерируемый путем обратной промывки фильтр со стеклоочистителем, который изнутри очищает стакан фильтра и счищенные которым частицы удаляются при обратной промывке фильтра.
Краткое изложение сущности изобретения
В основу настоящего изобретения была положена задача разработать фильтр указанного в начале описания типа, который был бы рентабельным в изготовлении и имел бы простую конструкцию.
Согласно изобретению указанная задача решается благодаря тому, что
(д) между стаканом и фильтрующим элементом образована в основном кольцевая полость, которая сообщается с входным присоединением, от которого вода вследствие этого в режиме ее фильтрации протекает через фильтрующий элемент в его внутреннюю часть,
(е) в указанной полости предусмотрен по меньшей мере один открытый со стороны фильтрующего элемента канал, который сообщается со сливным отверстием, вследствие чего в режиме обратной промывки фильтра при открытом сливном отверстии возможно образование потока воды из фильтрующего элемента через этот канал к сливному отверстию, и
(ж) фильтрующий элемент установлен с возможностью поворота вокруг его продольной оси и тем самым с возможностью перемещения его поверхности относительно канала.
Подобный фильтр имеет особо простую конструкцию. Помимо этого такой фильтр прост в изготовлении. В режиме фильтрации воды она перетекает от входного присоединения в полость снаружи фильтрующего элемента. Далее поток воды проходит через фильтрующий элемент в его внутреннюю часть. При этом вода фильтруется. Из внутренней части фильтрующего элемента вода перетекает далее к выходному присоединению. В режиме же обратной промывки вода перетекает из указанной полости ко дну стакана, а оттуда сливается наружу. Создаваемый таким путем поток воды приводит к возникновению разрежения в каналах, сообщающихся со сливным отверстием. Каналы закрыты сверху. Под действием подобного разрежения прилипшие к фильтрующему элементу снаружи него частицы всасываются в каналы и по ним перемещаются к сливному отверстию. Поворачивая фильтрующий элемент, можно отсасывать задержанные им частицы с различных его мест. Таким путем можно вращением фильтрующего элемента очищать его целиком. Фильтр может иметь один или несколько каналов. В одном из предпочтительных вариантов предусмотрено три канала, отстоящих друг от друга в окружном направлении примерно на 120°.
В предпочтительном варианте фильтрующий элемент соединен с приводимой в действие снаружи ручкой управления. В этом случае фильтрующий элемент можно легко поворачивать вручную. Фильтрующий элемент прежде всего при наличии прозрачного стакана можно при визуальном контроле повернуть в положение, в котором отсасываются оставшиеся на нем частицы.
В одном из вариантов осуществления изобретения фильтрующий элемент имеет на своем нижнем конце полый выступ, который проходит через дно стакана и с геометрическим замыканием соединен с ручкой управления. Ручка управления может прилегать снаружи к нижнему концу стакана и может охватывать его по всей окружности. Очевидно, что возможно также использование ручек управления иной формы.
В предпочтительном варианте у дна стакана под фильтрующим элементом образовано сообщающееся с полостью придонное пространство, которое через проход внутри полого выступа сообщается со сливным отверстием. Подобный вариант позволяет получить простую в изготовлении симметричную конструкцию.
В одном из особо простых, предпочтительных вариантов осуществления изобретения канал образован двумя ребрами, которые по всей высоте фильтрующего элемента выступают в радиальном направлении внутрь и выполнены на внутренней стороне стакана. Канал, таким образом, не образован отдельной деталью. Более того, его можно сформировать непосредственно на стакане. Стакан в предпочтительном варианте выполнен из пластмассы и представляет собой, например, деталь, изготовленную литьем под давлением. В этом случае выполнение каналов является особо простым и не требует выполнения никаких дальнейших стадий обработки. Очевидно, что возможно выполнение и других каналов, образуемых другими парами ребер, без увеличения при этом производственных расходов.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения фильтрующий элемент образован опорным или несущим элементом с цилиндрической сеткой, проходящими в окружном направлении фильтрующими ребрами или иным регенерируемым путем обратной промывки фильтрующим материалом. Подобный опорный элемент можно изготавливать прежде всего из пластмассы для пищевых продуктов.
В следующем варианте осуществления изобретения соединительная арматура имеет закрываемый штуцер под вставляемый в него патронный редукционный клапан для регулирования выходного давления в выходном присоединении. В соответствии с этим вариантом соединительная арматура, таким образом, пригодна для применения с редукционным клапаном и без него. Поскольку для каждого из вариантов - с редукционным клапаном или без него - нет необходимости предусматривать собственную соединительную арматуру, ее можно изготавливать более крупными партиями, что позволяет снизить ее стоимость.
В еще одном варианте осуществления изобретения указанный штуцер расположен соосно со стаканом и фильтрующим элементом с их ближней к соединительной арматуре стороны. Редукционный клапан может прежде всего выступать вверх, а стакан со сливным отверстием - вниз. Помимо этого для перекрытия сливного отверстия можно предусмотреть шаровой кран. Благодаря этому предлагаемый в изобретении фильтр имеет компактную конструкцию.
Помимо этого в соединительной арматуре можно предусмотреть перекрываемое отверстие для подсоединения манометра. Такое отверстие может оканчиваться в выходной камере перед выходным присоединением. Возможность подсоединения манометра позволяет с его помощью легко измерять давление, соответственно поддерживаемое редукционным клапаном давление в выходном присоединении.
Различные варианты осуществления изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения. Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере одного из вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 в продольном разрезе показан регенерируемый путем обратной промывки фильтр с редукционным клапаном.
На фиг.2 показан изображенный на фиг.1 фильтр с редукционным клапаном в продольном разрезе плоскостью, повернутой на 90° относительно плоскости разреза на фиг.1.
На фиг.3 показан вид в поперечном разрезе плоскостью С-С по фиг.1.
На фиг.4 показан вид в поперечном разрезе плоскостью Е-Е по фиг.1.
На фиг.5 показан вид в поперечном разрезе плоскостью F-F по фиг.1.
На фиг.6 в продольном разрезе показан изображенный на фиг.1 фильтр, но без редукционного клапана.
На фиг.7 в аксонометрии и в разрезе показана верхняя часть фильтра, изображенного на фиг.6.
На фиг.8 в аксонометрии и в разрезе показана нижняя часть фильтра, изображенного на фиг.6.
На фиг.9 в аксонометрии показан фильтрующий элемент фильтра, изображенного на фиг.1-8.
На фиг.10 в аксонометрии показана часть стакана, показанного на фиг.1-8,
На фиг.11 в аксонометрии показан фрагмент собранных между собой стакана и фильтрующего элемента, изображенных на фиг.9 и 10 соответственно.
На фиг.12 в увеличенном масштабе показан редукционный клапан с переходником.
Описание варианта осуществления изобретения
На фиг.1 показан регенерируемый путем обратной промывки фильтр, обозначенный общей позицией 10. Такой фильтр 10 имеет соединительную арматуру 12, стакан 14, фильтрующий элемент 16 и редукционный клапан 18. Фильтрующий элемент 16 отдельно показан также на фиг.9. Фильтровальный же стакан 14 отдельно показан также на фиг.10.
Соединительная арматура 12 имеет входное присоединение (входной штуцер) 20 для присоединения фильтра к хозяйственно-питьевому водопроводу. Помимо этого соединительная арматура 12 имеет расположенное с противоположной стороны соосно входному присоединению выходное присоединение (выходной штуцер) 22. Через это выходное присоединение 22 отбирается профильтрованная вода для последующего применения.
С нижней на фиг.1 стороны соединительной арматуры 12 выполнен штуцер 24. Этот штуцер 24 снабжен внутренней резьбой 26. В эту внутреннюю резьбу 26 своей соответствующей ей наружной резьбой ввинчен стакан 14. Стакан 14 представляет собой пластмассовую деталь, изготовленную литьем под давлением из прозрачной пластмассы. Стакан открыт сверху и выполнен в основном цилиндрической формы. На своем нижнем конце стакан 14 имеет дно 28. В дне 28 стакана 14 выполнено отверстие 30 (фиг.10).
В стакан 14 вставлен фильтрующий элемент 16. Фильтрующий элемент 16 имеет шесть опорных распорок 32, которые проходят по всей высоте фильтрующего элемента 16 и имеют в поперечном сечении треугольный профиль. Такой треугольный профиль опорных распорок хорошо виден в приведенном на фиг.5 изображении в поперечном сечении. Между опорными распорками 32 выполнена фильтрующая решетка, образованная множеством параллельных ребер 34, проходящих в окружном направлении. На своем верхнем конце фильтрующий элемент 16 имеет открытый край 36. На нижнем конце фильтрующего элемента 16 выполнено сплошное, глухое дно 38. С нижней стороны дна 38 сформирован полый цилиндрический выступ 39. С верхней, обращенной ко дну 38 стороны этого выступа 39 выполнены проходы 42. Такие проходы 42 обеспечивают соединение между придонным пространством 44, расположенным между дном 28 стакана 14 и дном 38 фильтрующего элемента 16, и внутренней полостью полой пробки 40.
Во вставленном состоянии пробка 40 выступает через отверстие 30 в дне 28 стакана 14. Вращающееся соединение между дном 28 стакана 14 и пробкой 40 уплотнено двумя уплотнительными кольцами 46 и 48. С наружной стороны пробка 40 образует четырехгранник. На этот четырехгранник своим внутренним четырехгранником с геометрическим замыканием насажена ручка 50. Такая ручка 50 выполнена чашевидной формы и симметрично по свободной или неплотной посадке охватывает донную часть стакана 14. При вращении ручки 50 вокруг продольной оси всего фильтра вместе с ней поворачивается и фильтрующий элемент 16.
Внутренняя полость пробки 40 образует канал 52, который оканчивается в сливном отверстии 56, которое перекрыто шаровым краном 54.
Между фильтрующим элементом 16 и стаканом 14 по высоте последнего образована полость 58. На своем нижнем конце эта полость 58 отделена от придонного пространства 44. На своем верхнем конце полость 58 сообщается с входным присоединением 20. При этом в соединительной арматуре 12 выполнена стенка 60, которая отделяет входное присоединение 20 от выходного присоединения 22. Такая стенка 60 расположена таким образом, что в верхней части стакана 14 соответственно фильтрующего элемента 16 образуется кольцевое пространство, которое снизу сообщается с полостью 58, а сверху - с входным присоединением 20. С выходной стороны стенка 60 образует посадочное гнездо под редукционный клапан 18, как это показано на фиг.1, или под крышку 62, как это показано на фиг.6. Напор воды, движущейся из внутреннего пространства 64 фильтрующего элемента 16 (фиг.4) вверх в направлении выходного присоединения, регулируется редукционным клапаном 18.
На внутренней стороне стакана 14 выполнено три пары вертикальных продольных ребер 66. Эти ребра хорошо видны на фиг.10. Такие продольные ребра 66 выступают вплоть до наружного окружного периметра фильтрующего элемента 16 и попарно образуют каналы 68, проходящие по всей высоте фильтрующего элемента 16. Как показано на фиг.1 и 4, каналы 68 закрыты с их верхней стороны. Каналы 68 в отличие от остальной полости 58 не сообщаются с входным присоединением 20. Вода, таким образом, может перетекать в каналы в обратном направлении через фильтрующий элемент 16 только из его внутреннего пространства 64 (фиг.4). На своем нижнем конце каналы, но не находящаяся между ними полость 58, оканчиваются в придонном пространстве 44. Вода, которая протекает по каналам вниз, попадает, таким образом, в придонное пространство 44, а из него - к сливному отверстию 56.
Описанный выше фильтр работает следующим образом.
В режиме фильтрации воды (в режиме работы фильтра) сливное отверстие 56 закрыто шаровым краном 54. Вода при этом перетекает от входного присоединения отверстия 20 через кольцевое пространство 70 вниз в полость 58 между стаканом 14 и фильтрующим элементом 16. Из этой полости 58 вода перетекает через фильтрующий элемент 16 в его внутреннее пространство 64. При этом вода фильтруется. Присутствующие в ней частицы задерживаются снаружи фильтрующего элемента 16 на нем. Из внутреннего пространства 64 фильтрующего элемента вода перетекает обратно вверх к соединительной арматуре 12. В этом месте вода проходит через редукционный клапан 18 и из него в профильтрованном виде перетекает к выходному присоединению 22.
Для обратной промывки фильтра открывают шаровой кран 54. После его открытия вода перетекает вниз и сливается через сливное отверстие 56 наружу. При этом в каналах 68 образуется поток, создающий разрежение. Под действием такого разрежения в каналах вода начинает перетекать из внутреннего пространства 64 фильтрующего элемента 16 в этом угловом секторе в обратном направлении через фильтрующий элемент наружу в каналы. При этом вода захватывает частицы, прилипшие снаружи к фильтрующему элементу 16. Вода, таким образом, сначала перетекает в угловом секторе, охватывающем промежуток между каналами, из полости 58 во внутреннее пространство 64 фильтрующего элемента, а затем перетекает в угловом секторе, в котором расположены каналы, в обратном направлении наружу через фильтрующий элемент в каналы 68.
Поворотом ручки 50 фильтрующий элемент 16 можно затем повернуть относительно стакана 14. При этом поверхность фильтрующего элемента 16 с прилипшими к ней частицами перемещается относительно каналов 68. Таким путем частицы отсасываются со всей поверхности фильтрующего элемента и переносятся водой к сливному отверстию.
По завершении обратной промывки шаровой кран 54 можно вновь закрыть. После этого вода вновь перетекает в режиме ее фильтрации только снаружи внутрь.
На фиг.2, где фильтр показан в продольном разрезе плоскостью, повернутой на 90° вокруг его продольной оси, видны два закрытых заглушками присоединения 72 и 74 для манометров, используемых для контроля входного давления воды и ее выходного давления.
На фиг.12 более подробно показан редукционный клапан 18. Как таковой редукционный клапан 18 хорошо известен и поэтому не требует его детального описания. Редукционный клапан 18 наружной резьбой 76 на штуцере 78 ввинчивают во внутреннюю резьбу штуцера 80 переходника. Такой штуцер 80 образует часть переходника 82, который резьбой 84 ввинчивают в соединительную арматуру 12. Переходник 82 позволяет отделять входную камеру 86 редукционного клапана от его выходной камеры 88. Входная камера 86 редукционного клапана непосредственно граничит с выходом фильтра. Выходная камера 88 редукционного клапана сообщается с выходным присоединением 22. Между входной камерой 86 и выходной камерой 88 редукционного клапана расположен его клапанный элемент 92, регулирующий давление на выходе фильтра. Входная камера 86 редукционного клапана отделена от его выходной камеры 88 в основном стенкой 90, образуемой переходником 82. Эта стенка 90 совместно с частью наружной стенки 94 переходника образует посадочное гнездо под среднюю часть 96 редукционного клапана 18. Эту среднюю часть 96 редукционного клапана вставляют в указанное посадочное гнездо под нее и уплотнениями 98 уплотняют относительно входной камеры 86 редукционного клапана. Соединение между выходной камерой 88 редукционного клапана и камерой 100 давления на выходе обеспечивают полые ребра (не видны на данном разрезе, поскольку смещены на 45° относительно его плоскости).
Вода, поступающая во входную камеру 86 редукционного клапана, проходит по каналам 102 в его средней части 96 в пространство за клапанным элементом 92 редукционного клапана. При падении выходного давления воды в выходной камере 88, например при отборе воды, тарельчатый затвор 104 клапанного элемента 92 редукционного клапана перемещается вниз под действием усилия пружины 106, в результате чего клапанный элемент 92 открывается и остается открытым до тех пор, пока выходное давление вновь не достигнет заданного значения.
Конструкция редукционного клапана с соединительной арматурой 12 и переходником 82 особенно предпочтительна, поскольку несмотря на сложный путь прохождения потока воды соединительную арматуру и далее можно изготавливать из латуни в виде недорогой детали, прессованной в горячем состоянии. Применение отдельного переходника 82, с одной стороны, позволяет избежать более дорогостоящего его изготовления в виде литой детали. С другой же стороны, применение отдельного переходника 82 обеспечивает экономию затрат на материал, поскольку переходник можно без ущерба для его функциональности изготавливать из пластмассы.