ФИЛЬТР С ОБРАТНОЙ ПРОМЫВКОЙ

Изобретение относится к самоочищающимся фильтрам и может быть использовано для непрерывной очистки жидких сред, включая воду, масло, химические растворы.
Известен фильтр с обратной промывкой, состоящий из расположенного в корпусе монолита из пористого материала, в котором выполнены каналы, проходящие от входа к выходу. При этом часть каналов снабжена пробками со стороны выхода, а другая часть -со стороны входа для предотвращения прямого протока жидкости. На стенки каналов, открытых со стороны входа, нанесен микропористый мембранный материал, который разделяет поток на фильтрат и осадок. Средний размер пор мембранного материала меньше среднего размера пор в монолите. Промывка мембранного материала производится пропусканием жидкости в обратном направлении и выводом осадка со стороны входа. (См. патент US №5221484, МПК B01D 39/20, опубл. 22.06.1993)
Однако данный фильтр не обеспечивает непрерывности процесса очистки жидкости. Для обратной промывки фильтрующего элемента необходим сторонний источник очищенной воды.
Известен фильтр для доочистки воды централизованных систем водоснабжения от взвешенных частиц 'Экофильтр' производства ООО «Центр новых технологий и инноваций» по ТУ 3697-001-57334436-2004 (http://www.ideasandmoney.ru/SearchDetail.aspx?RecordID=l 82392). Устройство содержит цилиндрическую емкость, снабженную входом для исходной жидкости и двумя выходами для фильтрата и концентрата. В емкости концентрично расположен цилиндрический фильтрующий элемент, делящий ее на две полости - внутреннюю и наружнюю. Для накопления очищенной воды устройство также содержит гидроаккумулятор, соединенный с выходом для фильтрата цилиндрической емкости. Вход и выходы емкости снабжены запорными вентилями. В процессе работы исходная жидкость проходит через внутреннюю полость и через мембрану проникает в наружную полость. Очищенная жидкость из наружной полости поступает для потребления и в гидроаккумулятор. Для обратной промывки фильтрующего элемента цикл очистки прерывают. Включают гидроаккумулятор, обеспечивающий проток жидкости через фильтрующий элемент в обратном направлении.
Однако наличие гидроаккумулятора усложняет конструкцию. К тому же для очистки фильтра используется ограниченный запас воды, накопленный в гидроаккумуляторе, который не обеспечивает необходимого качества промывки
фильтрующего элемента. К тому же не решена проблема бесперебойной подачи очищенной жидкости.
Данные проблемы решены в фильтре с обратной промывкой F76 производства "Honeywell". По совокупности признаков данное устройство может быть принято за прототип. Внутри фильтра подвижно закреплены два цилиндрических фильтрующих элемента - меньшей и большей высоты. При очистке жидкости меньший фильтрующий элемент закрыт, так что вода проходит через больший элемент. В режиме промывки воду чистит меньший элемент, в то время как больший фильтрующий элемент промывается, а вода, использованная для промывки, уходит в дренаж. (См. патент DE №102005004552, МПК B01D 29/66, опубл. 24.08.2006)
Недостатком данного устройства является невозможность промывки меньшего фильтрующего элемента. Также конструкция с подвижным фильтрующим элементом сложна, а герметичность уплотнительных соединений может нарушаться из-за износа или попадания загрязняющих частиц.
Задачей заявляемого решения является создание фильтра непрерывного цикла очистки жидкости, обеспечивающего постоянную подачу очищенной жидкости, даже во время самоочистки фильтрующих элементов. Техническим результатом является повышение надежности и долговечности устройства при упрощении конструкции.
Заявленный технический результат достигается тем, что фильтр для очистки жидких сред содержит корпус с расположенными в нем двумя фильтрующими элементами, согласно изобретению фильтрующие элементы делят внутренний объем корпуса на три камеры, одна из которых, образованная стенками корпуса и двумя фильтрующими элементами, снабжена отводом для фильтрата, а две другие камеры снабжены подводом для исходной жидкости и отводом для концентрата, при этом все входы и выходы снабжены запорными вентилями.
Кроме того фильтр для очистки жидких сред может содержать фильтрующие элементы в виде пластин или цилиндров, при этом фильтрующие элементы могут быть расположены концентрично, а камеры могут быть снабжены манометрами.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, на которых представлены его схематичные изображения с указанием направления потоков жидкости. На Фиг.1 изображен фильтр в рабочем режиме, на Фиг.2 и 3 изображен фильтр в режиме обратной промывки фильтрующих элементов, на Фиг.4 изображен фильтр в режиме экстренной промывки. На Фиг.5-8 изображены варианты конструктивного решения корпуса с фильтрующими элементами.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - корпус;
2, 3 - фильтрующие элементы;
4-6 - камеры;
7-11 - запорные вентили;
12 - емкость для очищенной жидкости;
13 - емкость для исходной жидкости;
14 - насос;
15 - манометр.
Устройство содержит корпус 1, в котором расположены фильтрующие элементы 2 и 3. Объем, ограниченный корпусом 1 и фильтрующим элементом 2, образует камеру 4. Объем, ограниченный корпусом 1 и фильтрующим элементом 3, образует камеру 6. Объем, ограниченный двумя фильтрующими элементами 2 и 3 и корпусом 1, образует камеру 5. Камера 4 снабжена подводом для исходной жидкости, соединенным с запорным вентилем 7, и отводом для концентрата, соединенным с запорным вентилем 9. Камера 6 снабжена подводом для исходной жидкости, соединенным с запорным вентилем 8, и отводом для концентрата, соединенным с запорным вентилем 10. Камера 5 снабжена отводом для фильтрата, соединенным с запорным вентилем 11. Устройство дополнительно содержит емкость 12 для очищенной жидкости (фильтрата), соединенную с запорным вентилем 11, емкость 13 для исходной жидкости, соединенную с запорными вентилями 9 и 10, а также насос 14. Насос 14 своей всасывающей частью соединен с емкостью 13. Напорная часть насоса 14 соединена с запорными вентилями 7 и 8. Каждая камера может быть снабжена манометром 15.
Возможно выполнение фильтра в нескольких вариантах. Корпус 1 может иметь форму прямоугольного параллелепипеда (Фиг.5). В этом случае прямоугольные фильтрующие элементы 2 и 3 расположены параллельно одной из сторон на расстоянии друг от друга. Центральная камера 5, ограниченная с двух сторон фильтрующими элементами 2 и 3, предназначена для фильтрата и снабжена отводом жидкости. Две крайние камеры 4 и 6 предназначены для фильтруемой (исходной) жидкости, которые снабжены подводом и отводом жидкости.
Корпус 1 может иметь форму цилиндра (Фиг.6). В этом варианте исполнения фильтрующие элементы 2 и 3 в виде круглых пластин с диаметром, равным внутреннему диаметру корпуса 1, расположены параллельно основаниям на расстоянии друг от друга. Центральная камера 5, ограниченная с двух сторон фильтрующими элементами 2 и 3, предназначена для фильтрата и снабжена отводом жидкости. Две крайние камеры 4 и 6
предназначены для фильтруемой жидкости, каждая из которых снабжена подводом и отводом жидкости.
Возможны варианты размещения в цилиндрическом корпусе 1 цилиндрических фильтрующих элементов 2 и 3. В одном варианте фильтрующие элементы 2 и 3 выполнены одного диаметра и расположены параллельно оси корпуса 1 (Фиг.7). Камера 5, расположенная внутри корпуса 1, предназначена для фильтрата и снабжена отводом жидкости. Две камеры 4 и 6, образованные внутренним пространством фильтрующих элементов 2 и 3, предназначены для фильтруемой жидкости. Каждая из них также снабжена подводом и отводом жидкости. В другом варианте внутри корпуса 1 расположены фильтрующие элементы 2 и 3, один в другом (Фиг.8). Возможно их концентричное расположение. Камера 5, образованная пространством между фильтрующим элементом большего диаметра 2 и фильтрующим элементом меньшего диаметра 3, предназначена для фильтрата и снабжена отводом жидкости. Камера 4, ограниченная внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью фильтрующего элемента 2 большего диаметра, предназначена для фильтруемой жидкости и снабжена подводом и отводом жидкости. Камера 6, образованная внутренним пространством фильтрующего элемента 3 меньшего диаметра, предназначена для фильтруемой жидкости и снабжена подводом и отводом жидкости.
Работа устройства может осуществляться в нескольких режимах. Каждый режим характеризуется определенной комбинацией открытых и закрытых запорных вентилей 7-11. Возможно использование вентилей с дистанционным управлением с применением средств автоматического управления их открытием/закрытием и автоматической смены режимов работы, а также задания длительности каждого режима, соответствующей применяемому фильтрующему элементу.
В рабочем режиме насос 14 подает под давлением очищаемую жидкость из емкости 13 через открытый вентиль 8 в камеру 6 (Фиг.1). Прошедшая через фильтрующий элемент 3 очищенная жидкость попадает в камеру 5, откуда через открытый вентиль 11 поступает в емкость 12. Концентрат, не прошедший через фильтр 3, поступает через открытый вентиль 10 обратно в емкость 13. Вентили 7 и 9 закрыты. Аналогично в рабочем режиме очищаемая жидкость от насоса 14 может поступать через открытый вентиль 7 в камеру 4. В этом случае в камеру 5 поступает очищенная жидкость, прошедшая через фильтрующий элемент 2, а концентрат поступает в емкость 13 через открытый вентиль 9. При этом вентили 8 и 10 закрыты.
При засорении фильтрующего элемента фильтр включают в режим обратной промывки. Для очистки фильтрующего элемента 2 вентиль 7 закрывают, остальные
открывают (Фиг.2). Жидкость проходит через элемент 3 как в рабочем режиме. Однако часть фильтрата из камеры 5 поступает в камеру 4, вымывая из фильтрующего элемента 2 загрязняющие частицы. Из камеры 4 жидкость поступает через открытый вентиль 9 в емкость 13. Аналогично для очистки фильтрующего элемента 3 вентиль 8 закрывают, остальные открывают (Фиг.3). Жидкость проходит через элемент 2 как в рабочем режиме, однако часть фильтрата из камеры 5 поступает в камеру 6, вымывая из фильтрующего элемента 3 загрязняющие частицы. Из камеры 6 жидкость поступает через открытый вентиль 10 в емкость 13. В режиме обратной промывки фильтрат из камеры 5 бесперебойно поступает через открытый вентиль 11 в емкость 12.
Возможен режим экстренной промывки. Для экстренной промывки фильтрующего элемента 3 вентили 8, 9 и 11 закрывают, 7 и 10 открывают (Фиг.4). Вся жидкость, очищенная фильтрующим элементом 2, промывает фильтрующий элемент 3 и попадает в емкость 13. Аналогично для экстренной промывки фильтрующего элемента 2 вентили 7, 10 и 11 закрывают, 8 и 9 открывают. Вся жидкость, очищенная фильтрующим элементом 3, промывает фильтрующий элемент 2 и попадает в емкость 13.