АВТОМАТИЧЕСКАЯ ФИЛЬТРОВАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ

Полезная модель относится к устройствам для очистки жидкостей фильтрованием через зернистые фильтрующие материалы от мелко- и грубодисперсных частиц загрязнителей, например, может быть использована для удаления соединений железа и марганца из природных и сточных вод.
Из уровня техники известны устройства, в которых осуществляется фильтрование пропусканием воды через зернистые материалы и регенерация их путем периодической промывки, в том числе автоматические фильтровальные установки, направленные на оптимизацию процесса фильтрования в системах водоснабжения.
Аналогом для заявляемой установки является автоматическая фильтровальная установка по патенту №2024284 (МПК 5 В01D 34/48, опубл. 15.12.1994, Б.И. №23). Установка содержит напорный фильтр с фильтрующим слоем, приемным карманом с водосборными желобами, над которыми размещен промывной бак, сифон с гидрозатвором для отвода промывной воды, устройство для зарядки сифона в виде поворотного газовыпускного затвора, устройство для измерения давления в виде трубы-пьезометра, поплавковую камеру, систему трубопроводов. Данное устройство имеет сложную конструкцию (необходимы специальный промывной бак, устройство для зарядки сифона), для промывки нужен большой расход воды.
Наиболее близкой по технической сути и достигаемому результату к заявляемой установке является «Автоматическая фильтровальная установка для очистки воды и гидрозатворы для этой установки» по патенту на полезную модель №35730 (МПК 7 В01D 24/48; F16К 15/04, опубл. 10.02.2004, Б.И. №4). Установка содержит фильтр с фильтрующим зернистым материалом, систему трубопроводов для подвода и отвода воды, а также устройство для измерения давления, соединенное с фильтром и блоком управления процессом фильтрования. Трубопроводы для подвода исходной воды и промывной воды снабжены насосами, обратными клапанами. Установка содержит гидрозатвор для отвода промывной воды, соединенный с крышкой фильтра, и гидрозатвор для отвода фильтрованной воды, соединенный с днищем фильтра. Оба гидрозатвора связаны с насосом, установленным на трубопроводе для подвода промывной воды. Благодаря взаимодействию этих узлов при загрязнении фильтрующего материала на блок управления поступает сигнал и, как следствие, вся система фильтрования переключается с рабочего режима на режим промывки.
Наличие гидрозатворов, управляемых автоматически, позволяет упростить конструкцию фильтровальной установки. Однако для регулирования процесса отвод фильтрованной воды и подвод промывной воды осуществляется несколькими элементами: насос - обратный клапан - гидрозатвор, установленными на соответствующих трубопроводах. Таким образом, к недостаткам следует отнести то, что в установке по патенту РФ №35730 усложненная система подачи чистой воды для промывки фильтра и для отвода промывных вод, содержащих твердые частицы загрязнителя, удержанного фильтрующей загрузкой. К тому же не предусмотрена возможность полного сброса воды из установки. В случае низких температур при прекращении работы установки (например, если установка в загородном оздоровительном учреждении «консервируется» на зиму) в нижней части фильтра и примыкающих трубах может остаться вода, что приведет к разрыву металла в результате расширения превратившейся в лед воды.
Задача полезной модели: упрощение конструкции фильтровальной установки, повышение надежности и экономичности работы за счет исключения сложных деталей.
Технический результат заключается в надежном автоматическом регулировании отвода и подвода фильтрованной и промывной воды и в обеспечении полного сброса воды из фильтра.
Поставленная задача решается следующим образом.
Аналогично известной установке, заявляемая установка содержит фильтр с фильтрующим зернистым материалом, устройство для измерения давления, соединенное с фильтром, систему трубопроводов для подвода и отвода воды, обратный клапан, встроенный в трубопровод для подвода исходной воды, насосы, один из которых установлен на трубопроводе для подвода исходной воды, а второй - на трубопроводе для подвода промывной воды, блок управления работой насосов, соединенный с устройством для измерения давления; содержит связанные со вторым насосом гидрозатвор для отвода промывной воды, соединенный с крышкой фильтра, и узел для регулирования отвода фильтрованной воды и подвода промывной воды, соединенный с днищем фильтра.
В отличие от прототипа узел для регулирования отвода фильтрованной воды и подвода промывной воды выполнен в виде единого двухстороннего клапана, состоящего из цилиндрического корпуса, внутри которого в верхней части герметично установлен тройник из труб, а в нижней части размещен двухсторонний обратный клапан, при этом цилиндрический корпус герметично соединен с днищем фильтра и трубопроводом для подвода промывной воды, одна из боковых труб тройника соединена с трубопроводом для отвода фильтрованной воды, а вторая снабжена вне корпуса вентилем, а двухсторонний обратный клапан расположен между центральной трубой тройника и трубопроводом для подвода промывной воды.
Двухсторонний обратный клапан выполнен в виде пластины с направляющими ребрами, установленными по ее углам, и с верхней и нижней прокладкой. В качестве устройства для измерения давления использован манометр, установленный на крышке фильтра.
Итак, установка дополнительно содержит двухсторонний клапан, выполняющий функции патрубка в днище фильтра, гидрозатвора для отвода фильтрованной воды, промывного обратного клапана в прототипе (см. фиг.1. по патенту 35730).
Таким образом, заявляемая установка проще известной по конструкции, в ней отсутствует гидрозатвор для отвода фильтрованной воды, промывной обратный клапан, упрощена система трубопроводов, поскольку двухсторонний клапан объединяет функции гидрозатвора и обратного клапана.
В отличие от прототипа, в заявляемой установке двухсторонний клапан не содержит седло и запорную деталь, взаимодействующую с седлом, пружину, мембрану, которые имеются в гидрозатворе для отвода промывной воды в установке по прототипу.
Двухсторонний клапан жестко соединен с фильтром. Центральная верхняя его часть размещена соосно с перфорированной трубой распределительной системы фильтра. В корпус двухстороннего клапана вмонтирован тройник, изготовленный из труб. В один из выходов тройника вмонтирован вентиль, обеспечивающий возможность слива воды. Второй выход обеспечивает протекание фильтрованной воды в накопитель чистой воды. Третий выход тройника служит для прохождения фильтрованной воды при работе двухстороннего клапана в рабочем режиме. В режиме промывки фильтра этот выход запирается двухсторонним обратным клапаном.
В рабочем режиме (очистки) вода проходит через фильтр, где освобождается от загрязнителей, попадает в перфорированную распределительную систему фильтра, входит в двухсторонний клапан и через тройник поступает в накопитель чистой воды (НЧВ). При этом двухсторонний обратный клапан находится в нижнем положении. Он закрыт благодаря давлению очищенной воды и собственному весу.
В режиме промывки чистая промывная вода с НЧВ поднимает обратный клапан и устанавливает его в верхнее положение, перекрывая при этом тройник, и вода не может поступать в НЧВ, а проходит через перфорированную трубу распределительной системы фильтра и поступает на промывку фильтрующего зернистого материала. При выключении насоса (окончание промывки) двухсторонний обратный клапан под собственным весом занимает вновь свое нижнее положение.
Как видно, наличие двухстороннего клапана у заявляемой полезной модели обеспечивает надежную работу установки и позволяет упростить конструкцию фильтровальной установки, то есть одновременно с упрощением конструкции достигается повышение ее надежности и производительности. Этому способствует и наличие вентиля на одной из труб тройника, благодаря которому обеспечивается в случае необходимости слив воды из фильтра. Таким образом, поставленная задача решена.
Таким образом, заявляемая полезная модель отличается от прототипа следующим:
- Наличием двухстороннего клапана, который объединяет функции гидрозатвора и обратного клапана;
- Упрощением системы трубопроводов, обеспечивающих работу фильтра в режимах фильтрации и промывки
Отличия от прототипа подтверждают новизну заявляемой полезной модели.
На фиг.1 представлена схема заявляемой автоматической фильтровальной установки, на фиг.2 изображена схема двухстороннего клапана для этой установки в режиме фильтрования. На фиг.3 показана схема двухстороннего клапана фиг.2 в режиме промывки. Стрелками на схемах показано движение воды.
Установка (фиг.1) содержит фильтр, состоящий из цилиндрического корпуса 1, крышки 2 и днища 3. На трубопроводе для подвода исходной воды 4 размещены насос 5 и подающий обратный клапан 6. Фильтр заполнен зернистой загрузкой. На крышке 2 фильтра установлен электроконтактный манометр 7. Крышка 2 фильтра через трубопровод 8 соединена с гидрозатвором 9 для отвода промывной воды. В днище 3 фильтра вмонтирован двухсторонний клапан 10 с отводом на трубопровод 11 для отвода фильтрованной воды. Двухсторонний клапан 10 соединен трубопроводом для подвода промывной воды 12 с промывным насосом 13. Насос 13 соединен с гидрозатвором 9 и накопителем чистой воды 14. Устройство содержит также блок управления 15, который фиксирует сигналы манометра 7, включает и отключает насосы 5 и 13. Очищенная вода подается потребителю из накопителя 14. Накопитель 14 соединен с помощью трубопроводов 11 и 12 с двухсторонним клапаном 10, через него - с днищем 3 фильтра, а также с насосом 13. Насос 5 соединен с емкостью для исходной воды 16.
Двухсторонний клапан (фиг.2, 3) включает цилиндрический корпус 17 с входной трубой 18, являющейся частью трубопровода для подвода промывной воды 12. В нижней части корпуса 17 имеется двухсторонний обратный клапан 19, выполненный в виде пластины и снабженный верхней и нижней уплотняющими прокладками 20 и направляющими ребрами 21. Направляющие ребра 21 служат для исключения перекоса пластины. Возможно и иное исполнение двухстороннего обратного клапана, известное из источников информации, и реализация которого не вызывает затруднений у специалистов данной области. В верхней части корпуса 17 размещен тройник 22, на одном из выходов которого встроен вентиль, предназначенный для слива воды из фильтра в случае необходимости. Герметичность соединенных частей корпуса 17 обеспечивается фланцами с резиновыми уплотнителями 23.
Установка работает следующим образом. Из камеры 16 исходная вода (необработанная ничем или обработанная кислородом, озоном или иными реагентами) подается насосом 5 через обратный клапан 6 на фильтр. Фильтр заполнен загрузкой из зернистого природного материала (например, кварцевый или гранитный песок). Фильтр всегда заполнен водой. Вода, проходя сверху вниз через фильтр, освобождается от загрязняющих частиц и через двухсторонний клапан 10 по трубопроводу 11 поступает в накопитель чистой воды 14. По мере загрязнения фильтра оседающими в нем частицами повышается давление на контактном манометре 7. При достижении предела загрязненности фильтра замыкается верхняя уставка на контактном манометре 7, при этом через блок управления 15 выключается подающий насос 5 и включается промывной насос 13. Насосом 13 осуществляется подача воды из накопителя чистой воды 14 на фильтр по тубопроводу 12 через двухсторонний клапан 10. Проходя снизу вверх через фильтр, вода вымывает и выносит из слоя зернистого материала частицы осадка. Грязная промывная вода через гидрозатвор 9 сбрасывается в отстойники для дальнейшей утилизации или в канализацию. Гидрозатвор 9 управляется гидравлическим давлением, создаваемым на выходе насосом 13. При промывке фильтра гидрозатвор 9 открывается для сброса промывной воды, а двухсторонний клапан 10 переключается на режим промывки, при этом тройник 22 закрывается. В режиме фильтрации двухсторонний клапан 10 направляет прохождение воды непосредственно от фильтра в накопитель 14. Обратный клапан 6 обеспечивает постоянное заполнение фильтра водой и препятствует прохождению воды в камеру для исходной воды 16 при работе устройства в режиме промывки. После промывки фильтра насос 13 выключается, в результате чего падает управляющее давление на выходе насоса 13, что приводит к возврату гидрозатвора 9 и клапана 10 в исходное состояние. Устройство начинает работать в рабочем режиме. Цикл фильтрации настраивается при пуско-наладочных работах и зависит от качества исходной воды. Через 16-24 часов (в зависимости от количества загрязнителей в воде) фильтр вновь автоматически останавливается и работает 6-8 мин в режиме промывки, и т.д.
Двухсторонний клапан работает следующим образом. В рабочем режиме (очистки) вода проходит через фильтр, где освобождается от загрязнителей, попадает в двухсторонний клапан (10) и через тройник 22 поступает в накопитель чистой воды НЧВ. При этом двухсторонний обратный клапан 19 находится в нижнем положении. Он закрыт благодаря давлению очищенной воды и собственному весу.
В режиме промывки чистая промывная вода с НЧВ поднимает обратный клапан 19 и устанавливает его в верхнее положение, перекрывая при этом тройник 22 и вода не может поступать в НЧВ, а поступает на промывку зернистой загрузки фильтра. При выключении насоса 13 (окончание промывки) двухсторонний обратный клапан 19 под собственным весом занимает вновь свое нижнее положение.
Полезная модель промышленно применима и ее реализация не вызывает трудностей у специалистов в данной области.