КАРТРИДЖНЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ
CARTRIDGE FILTER FOR WATER PURIFICATION

Предлагаемое изобретение относится к области очистки природных вод фильтрованием от нерастворенных взвешенных, коллоидных и растворенных органических и минеральных веществ и может использоваться для очистки различных категорий природных вод.
Известен фильтр для очистки воды (Журба М.Г. Пенополистирольные фильтры. - М.: Стройиздат, 1992. - с.58-61), содержащий цилиндрический корпус с центральной перфорированной трубой и прикрепленными к нему верхней и нижней крышками и загруженный фильтрующим материалом, узлы подвода исходной и отвода очищенной воды, узлы подвода промывной и отвода загрязненной промывной воды.
Недостатком данной конструкции напорного фильтра является невысокий ресурс работы фильтрующего материала при очистке природных вод, обусловленный тем, что при фильтровании воды в радиальном направлении исходная (неочищенная вода) распределяется по высоте и проходит одновременно через весь слой фильтрующего материала, который в равной степени подвержен загрязнению исходной водой. Начальные слои (по направлению фильтрования в радиальном направлении) всего объема фильтрующего материала по его высоте загрязняются быстрее, чем исчерпывается полная грязеемкость всего объема фильтрующего материала. Чрезмерное загрязнение начальных слоев материала приводит к значительному росту их гидравлического сопротивления, вследствие чего задержанные загрязнения потоком воды продавливаются через толщу фильтрующего материала в поток очищенной воды, что требует регенерации материала или его замены до наступления момента выработки полного возможного ресурса.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является картриджный фильтр (Nino Zina. Методы фильтрации воды в системах водоподготовки // Сантехника. - 2005. - №4. - С.6-11, рис.3 и 7), содержащий цилиндрический корпус с днищем и прикрепленной к нему верхней крышкой с патрубками подачи и отвода воды и установленный внутри соосно корпусу цилиндрический картридж, заполненный фильтрующим материалом и выполненный в виде коаксиально установленных сетчатых внутренней и внешней обечаек, соединенных торцами с заглушками, снабженными центральными отверстиями.
Недостатком данной конструкции картриджного фильтра является малый ресурс работы, обусловленный тем, что конструкция картриджа и способ его установки в фильтре не позволяют в полной мере использовать грязеемкость всего объема фильтрующего материала картриджа фильтра. Проскок загрязнений до момента полного исчерпания грязеемкости фильтрующего материала (до выработки полного возможного ресурса) картриджа требует его замены.
Задача изобретения - повышение качества очистки воды с одновременным увеличением ресурса работы картриджного фильтра за счет более полного использования грязеемкости фильтрующего материала картриджа.
Технический результат в соответствии с задачей изобретения заключается в многоступенчатой очистке воды и максимальном использовании грязеемкости фильтрующего материала картриджей фильтра и достигается тем, что известный картриджный фильтр для очистки воды, содержащий цилиндрический корпус с верхней крышкой, цилиндрический картридж, установленный соосно внутри корпуса и выполненный в виде коаксиально расположенных внутренней и внешней сетчатых обечаек и заглушек, верхней с центральным отверстием и нижней, с которыми соединены торцы обеих обечаек, фильтрующий материал, расположенный между обечайками и заглушками, патрубок подачи воды, соединенный с центральным отверстием, выполненным в верхней крышке корпуса, патрубок отвода воды, дополнительно содержит еще один или более цилиндрических картриджей, выполненных аналогично первому и расположенных непосредственно друг над другом, а корпус снабжен нижней крышкой с центральным отверстием, с которым соединен патрубок отвода воды, при этом к нижней заглушке каждого картриджа, выполненной без центрального отверстия, прикреплен и установлен соосно корпусу перфорированный патрубок, диаметр которого больше диаметра каждого из центральных отверстий, выполненных в верхних заглушках и нижней крышке корпуса, кроме того, диаметр верхней заглушки каждого картриджа больше, чем диаметр внешней обечайки, и равен внутреннему диаметру цилиндрического корпуса, а диаметр нижней заглушки каждого картриджа меньше внутреннего диаметра цилиндрического корпуса.
Отличие предлагаемого картриджного фильтра для очистки воды от известных заключается в том, что: он дополнительно содержит еще один или более цилиндрических картриджей, выполненных аналогично первому и расположенных непосредственно друг над другом, а корпус снабжен нижней крышкой с центральным отверстием, с которым соединен патрубок отвода воды; верхняя заглушка каждого картриджа выполнена диаметром большим, чем диаметр внешней обечайки, и равным внутреннему диаметру корпуса, а нижняя заглушка каждого картриджа выполнена глухой, диаметром меньшим, чем внутренний диаметр корпуса, и снабжена прикрепленным к ней снизу по центру и соосно корпусу цилиндрическим патрубком, диаметр которого больше диаметра отверстия в верхней заглушке и нижней крышке корпуса, а боковая поверхность его выполнена перфорированной.
Заявителем и авторами из уровня техники не выявлены фильтры, у которых внутри корпуса установлены последовательно друг над другом не менее двух сменных картриджей с фильтрующим материалом, которые обеспечивают последовательную ступенчатую очистку воды от примесей. Конструкция картриджей и способ их установки в корпусе фильтра позволяют максимально использовать грязеемкость фильтрующего материала картриджей, последовательно перемещая их в корпусе фильтра по мере вырабатывания ресурса первого по ходу очистки воды картриджа с добавлением нового картриджа в качестве последнего по ходу очистки воды. Это подтверждает наличие изобретательского уровня у заявляемого изобретения, поскольку оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.
Применение указанных отличительных признаков в совокупности с общими признаками прототипа позволяет повысить качество очистки воды за счет последовательной многоступенчатой ее очистки в картриджах фильтра и увеличить ресурс работы картриджного фильтра за счет более полного использования грязеемкости фильтрующего материала картриджа.
Сущность предлагаемого решения поясняется чертежом, на котором представлен продольный разрез картриджного фильтра для очистки воды.
Картриджный фильтр для очистки воды содержит цилиндрический корпус 1 со съемной верхней крышкой 2 и прикрепленным к ней патрубком подачи воды 3 со съемной нижней крышкой 4 и прикрепленным к ней патрубком 5 для отвода воды, картриджи 6, заполненные фильтрующим материалом 7, выполнены в виде вертикально и коаксиально установленных сетчатых внутренней 8 и внешней 9 обечаек, соединенных торцами с верхней 10 и нижней 11 заглушками, при этом верхняя заглушка 10 каждого картриджа выполнена с центральным отверстием 12 и диаметром большим, чем диаметр внешней обечайки 9, и равным внутреннему диаметру корпуса 1. Нижняя заглушка 11 каждого картриджа выполнена глухой и диаметром меньшим, чем внутренний диаметр корпуса, снабжена прикрепленным к ней снизу по центру и соосно корпусу цилиндрическим патрубком 13, диаметр которого больше диаметра отверстия 12 в верхней заглушке 10 и больше диаметра отверстия в нижней крышке 4 корпуса, а боковая поверхность его выполнена перфорированной, при этом фильтрующий материал расположен между обечайками 8 и 9 и заглушками 10 и 11.
Принцип работы. Исходная вода, подлежащая очистке, подается через патрубок 3 в крышке 2 фильтра и через отверстие 12 в верхней заглушке 10 картриджа 6 поступает внутрь сетчатой обечайки 8. Поскольку обечайка 8 снизу закрыта прикрепленной к ней глухой заглушкой 11, вода проходит слой фильтрующего материала 7 в направлении от центра к периферии картриджа 6. Верхняя заглушка 10, выполненная в диаметре, равном внутреннему диаметру корпуса 1, не позволяет исходной воде поступать из патрубка 3 в периферийную область корпуса 1 и картриджа 6, а выполненная при этом диаметром большим, чем диаметр внешней обечайки 9, обеспечивает отвод фильтрованной воды, прошедшей слой фильтрующего материала 7. Патрубок 13, прикрепленный к нижней заглушке 11 картриджа и выполненный с перфорированной боковой поверхностью и в диаметре большим, чем диаметр отверстия 12, обеспечивает отвод воды из периферийной части корпуса фильтра к центральному отверстию 12 в верхней заглушке 10 следующего (нижнего) картриджа, в котором очищаемая вода проходит следующий слой фильтрующего материала 7. В зависимости от числа установленных последовательно друг над другом в корпусе 1 и соосно ему картриджей 6 вода последовательно подвергается многоступенчатой очистке, при этом в верхний картридж поступает вода с максимальным количеством примесей, а в каждый последующий - с уменьшающимся количеством примесей по мере ее очистки в предыдущих картриджах. Поэтому картриджи в фильтре загрязняются извлекаемыми из воды в процессе ее очистки примесями в разной степени: максимально загрязняется первый по ходу движения очищаемой воды картридж, минимально - последний. При полной загрязненности первого (А) картриджа фильтр отключают от подачи воды, снимают верхнюю 2 и нижнюю 4 крышки, загрязненный (верхний) картридж (А) извлекают из корпуса 1, закрывают верхнюю крышку 2, оставшиеся в корпусе фильтра картриджи (В и С) сдвигают к верхней крышке до упора, а снизу в корпус вставляют новый картридж. Картридж, который был вторым (В) по ходу движения очищаемой воды и полностью не выработал свой ресурс, становится первым и продолжает работать до полного исчерпания грязеемкости фильтрующего материала. После замены отработанного картриджа и установки нового картриджа нижнюю крышку 4 закрывают, к фильтру подключают подачу воды, которая очищается последовательно в картриджах аналогично описанному выше. Вставленный в корпус фильтра новый картридж является последним по ходу очистки воды и осуществляет ее глубокую доочистку от оставшихся примесей после предыдущих картриджей, что в конечном итоге повышает качество очистки воды.
Применение предлагаемой конструкции картриджного фильтра для очистки воды, в корпусе которого установлено последовательно друг над другом не менее двух картриджей, заполненных фильтрующим материалом и выполненных в виде коаксиально установленных перфорированных (сетчатых) внутренней и внешней обечаек, соединенных торцами с заглушками, верхняя из которых снабжена центральным отверстием и выполнена диаметром большим, чем диаметр внешней обечайки, и равным внутреннему диаметру корпуса, а нижняя заглушка, выполненная глухой, диаметром меньшим, чем внутренний диаметр корпуса, и снабженная прикрепленным к ней снизу по центру и соосно корпусу цилиндрическим патрубком, диаметр которого больше диаметра отверстия в верхней заглушке и нижней крышке корпуса, а боковая поверхность выполнена перфорированной, позволяет повысить качество очистки воды и одновременно увеличить ресурс работы фильтра за счет более полного использования грязеемкости фильтрующего материала картриджа.