ФИЛЬТРУЮЩИЙ ПАТРОН С ЗАГЛУШЕННОЙ ТРУБОЙ

Область техники
Полезная модель относится к области очистки сточных вод, а именно к фильтрующим патронам для очистки сточных вод, содержащим корпус, который состоит из боковой цилиндрической стенки, верхнего и нижнего водопроницаемого конца и наружного сплошного фланца в верхней его части, причем корпус заполнен очищающими сточную воду материалами и имеет трубу, проходящую между верхним и нижним концами внутри корпуса.
Уровень техники
Известно много конструкций фильтрующих патронов, использующихся для очистки сточных вод (например, №138499, B01D 27/02, опубликован 20.03.2014; №139065, B01D 27/00, опубликован 10.04.2014; №59996, B01D 27/00, опубликован 10.01.2007).
Недостатком данных устройств является отсутствие конструкционных особенностей, позволяющих сбросить неочищенную воду, скопившуюся над фильтрующим патроном, без очистки, в случае такой необходимости (например, при подтоплении территории).
Известны конструкции фильтрующих патронов, использующиеся для очистки сточных вод, снабженные трубой, проходящей между верхним и нижним водопроницаемым концом внутри корпуса (например, №138579, B01D 27/02, C02/F 1/00, E03F /5/14 опубликован 20.03.2014; №149627, B01D 27/02, C02/F1/28, опубликован 10.01.2015; №150862, B01D 27/02, опубликован 27.02.2015; №166602, B01D 27/02, C02/F 1/00, E03F /5/14, опубликован 10.12.2016).
Недостатком данных устройств является отсутствие конструкционных особенностей, которые позволяют не сбрасывать неочищенную воду, находящуюся над фильтрующим патроном, без очистки, при работе фильтрующего патрона в условиях, не требующих такого сброса.
Решение, описанное в патенте №166602, является наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели и принято за прототип.
Раскрытие полезной модели
Технической проблемой, решаемой заявляемой полезной моделью, является отсутствие у потребителей России, ведущих деятельность в области улучшения экологии и очистки сточных вод, возможности использовать фильтрующий патрон с наружным сплошным фланцем по периметру корпуса, с включаемым байпасом для аварийного сброса избытка очищаемой сточной воды. Эти потребители вынуждены использовать для данных целей фильтрующие патроны либо с постоянным сбросом неочищенной воды, либо без возможности такого сброса, например, перечисленные в разделе «Уровень техники» настоящей заявки.
В России широко распространена практика использования фильтрующих патронов для очистки сточных вод от различных загрязнителей. Опубликовано множество патентов (например, патенты из раздела «Уровень техники» настоящей заявки), а также ряд статей (например, Бобков А.В., Бобкова О.А. Очистка загрязненных ливнестоков на мостах автомобильных дорог // Дороги и мосты. - 2010. - №24. - С. 231-247; Ватин Н.И., Чечевичкин В.Н. Особенности состава и очистки поверхностного стока крупных городов // Инженерно-строительный журнал. - 2014. - №6. - С.67-74; Ватин Н.И., Чечевичкин В.Н. Экономичная очистка поверхностного стока в крупных городах. Фильтрационно-сорбционные технологии // ЕвроСтройПрофи. - 2015. - №78. - С.48-52; Ватин Н.И., Греков М.А., Леонов Л.В., Пробирский М.Д., Рублевская О.Н., Чечевичкин А.В., Якунин Л.А. Результаты тестовой эксплуатации фильтра ФОПС для очистки ливневого стока с селитебной территории Санкт-Петербурга // Водоснабжение и санитарная техника.- 2017. - №1. - С. 58-65, Норман Л.В., Выскубова Е.Н. Очистка поверхностных сточных вод. // Научные труды КубГТУ. - №2. - 2016. - С. 1-11). В подавляющем большинстве упоминаний о фильтрующих патронах для очистки сточных вод от различных загрязнителей отмечается, что, во-первых, у фильтрующего патрона имеется сплошной фланец, а во-вторых, фильтрующий патрон располагается на опорном кольце внутри канализационного колодца между его стеновыми кольцами, другими словами, такая конструкция присуща большинству применяющихся фильтрующих патронов и может быть принята за стандартную на территории России. Согласно закону «О стандартизации в Российской Федерации» (Федеральный закон от 29 июня 2015 г. №162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации», действующий) целью стандартизации в России является «оптимизация и унификация номенклатуры продукции, обеспечение ее совместимости и взаимозаменяемости, сокращение сроков ее создания, освоения в производстве, а также затрат на эксплуатацию и утилизацию». Следовательно, разрабатывая и внедряя новые типы фильтрующих патронов для очистки сточных вод от различных загрязнителей, нужно руководствоваться принципами стандартизации и обеспечивать возможность совместимости и взаимозаменяемости ранее выпущенных фильтрующих патронов и вновь разработанных. Для этого необходимо обеспечить наличие у вновь разрабатываемых фильтрующих патронов таких существенных признаков, как корпус, имеющий боковую цилиндрическую стенку, верхний и нижний водопроницаемые концы, а также наличие в верхней части корпуса наружного сплошного фланца по периметру корпуса.
Задачей заявляемой полезной модели является разработка простой, дешевой и надежной конструкции фильтрующего патрона с наружным сплошным фланцем по периметру корпуса, обеспечивающей возможность ручного включения и выключения сброса избытка очищаемой сточной воды без очистки.
В соответствии с Водным кодексом Российской Федерации главной задачей природопользователя является минимизация вредного воздействия на водные объекты, и для минимизации такого воздействия и применяются фильтрующие патроны как очистные сооружения. В связи с этим сброс неочищенного стока не запрещен полностью, но его количество должно быть минимизировано. Фильтрующие патроны с постоянно открытой трубой не способствуют решению данной задачи, так как постоянно сбрасывают неочищенный сток. Но и эксплуатация фильтрующих патронов вообще без возможности сбросить сток без очистки затруднительна, так как фильтрующий патрон в конечном итоге забьется полностью, и колодец с ним переполнится водой, что в приведет не только к подтоплению территории, но и неконтролируемому сбросу стока без очистки вообще, в обход сетей канализации, что неприемлемо.
Технический результат полезной модели заключается в увеличении эффективности очистки воды фильтрующим патроном для очистки сточной воды, содержащим корпус, который состоит из боковой цилиндрической стенки, верхнего и нижнего водопроницаемых концов, и наружного сплошного фланца в верхней части корпуса, причем корпус заполнен очищающими сточную воду материалами и имеет трубу, проходящую между верхним и нижним концами внутри корпуса, при прочих равных условиях.
Здесь и далее под «эффективностью очистки воды фильтрующим патроном для очистки сточной воды, содержащим корпус, который состоит из боковой цилиндрической стенки, верхнего и нижнего водопроницаемых концов, и наружного сплошного фланца в верхней части корпуса, причем корпус заполнен очищающими сточную воду материалами и имеет трубу, проходящую между верхним и нижним концами внутри корпуса, при прочих равных условиях», подразумевается суммарное количество загрязняющих веществ, оказавшееся в очищенном стоке, после его прохождения через фильтрующий патрон со стандартной очищающей загрузкой, стандартной высоты и диаметра при поступлении на него стока со стандартной производительностью, со стандартным количеством загрязняющих веществ в нем за один продолжительный промежуток времени, охватывающий как периоды малой подачи сточной воды (засушливое время), так и крайне высокой подачи воды (интенсивные ливни).
Заявляемый технический результат достигается тем, что фильтрующий патрон для очистки сточной воды, содержащий корпус, который состоит из боковой цилиндрической стенки, верхнего и нижнего водопроницаемых концов, и наружного сплошного фланца в верхней части корпуса, причем корпус заполнен очищающими сточную воду материалами и имеет трубу, расположенную между верхним и нижним концами внутри корпуса и снабженную заглушкой.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания сущности полезной модели рассматривается ее описание с привлечением сопровождающих чертежей.
Фиг. 1. Общий вид в разрезе фильтрующего патрона, установленного на опорное кольцо в бетонный колодец ливневой канализации.
Предлагаемый чертеж иллюстрирует только один предпочтительный вариант выполнения полезной модели, и поэтому не может рассматриваться в качестве ограничения содержания полезной модели, которое не включает другие варианты ее исполнения.
Осуществление полезной модели
На фиг. 1 представлено схематичное изображение заявляемого фильтрующего патрона, установленного в железобетонный дождеприемный колодец для очистки стока в сети ливневой канализации, где обозначены: 1 - боковая цилиндрическая стенка фильтрующего патрона; 2 - верхний водопроницаемый конец; 3 - нижний водопроницаемый конец; 4 - наружный сплошной фланец; 5 - очищающие сточную воду материалы; 6 - труба; 7 - заглушка; 8 - неочищенная вода; 9 - очищенная вода; 10 -железобетонный колодец; 11 - опорное кольцо.
Фильтрующий патрон установлен при помощи сплошного фланца 4 внутри железобетонного канализационного колодца 10 на опорном кольце 11. Неочищенная вода 8 поступает сверху на фильтрующий патрон, а затем выходит снизу, либо уже очищенная, пройдя через очищающие материалы 5, либо не очищенная (в случае такой необходимости), пройдя через трубу 6. Заглушка 7 перекрывает сечение трубы 6, тем самым не позволяя воде проходить по трубе 6.
Признак полезной модели «Фильтрующий патрон для очистки сточной воды», присущий ограничительной части формулы настоящей полезной модели, является существенным признаком и необходимым условием для достижения технического результата в рамках области техники заявляемого фильтрующего патрона, так как:
Обеспечивает взаимосвязь заявляемого фильтрующего патрона и прототипа, которому также присущ данный признак.
Относит фильтрующий патрон к присущей ему области техники, а потому является существенным признаком и необходимым условием достижения технического результата в рамках области техники заявляемого устройства.
Признак полезной модели «содержащий корпус, который состоит из боковой цилиндрической стенки, верхнего и нижнего водопроницаемых концов», присущий ограничительной части формулы настоящей полезной модели, является существенным признаком и необходимым условием для достижения технического результата в рамках области техники заявляемого фильтрующего патрона, так как:
Обеспечивает взаимосвязь заявляемого фильтрующего патрона и прототипа, которому также присущ данный признак.
Относит заявляемый фильтрующий патрон к присущей ему области техники, а потому является существенным признаком и необходимым условием достижения технического результата в рамках области техники заявляемого фильтрующего патрона.
Обеспечивает следование принципам стандартизации и возможность совместимости и взаимозаменяемости ранее выпущенных фильтрующих патронов и вновь разработанных.
Признак полезной модели «наружного сплошного фланца в верхней его части», присущий ограничительной части формулы настоящей полезной модели, является существенным признаком и необходимым условием для достижения технического результата в рамках области техники заявляемого фильтрующего патрона, так как:
Обеспечивает взаимосвязь заявляемого фильтрующего патрона и прототипа, которому также присущ данный признак.
Относит заявляемый фильтрующий патрон к присущей ему области техники, а потому является существенным признаком и необходимым условием достижения технического результата в рамках области техники заявляемого фильтрующего патрона.
Обеспечивает следование принципам стандартизации и возможность совместимости и взаимозаменяемости ранее выпущенных фильтрующих патронов и вновь разработанных.
Признак полезной модели «корпус заполнен очищающими сточную воду материалами», присущий ограничительной части формулы настоящей полезной модели, является существенным признаком и необходимым условием для достижения технического результата в рамках области техники заявляемого фильтрующего патрона, так как:
Обеспечивает взаимосвязь заявляемого фильтрующего патрона и прототипа, которому также присущ данный признак.
Относит заявляемый фильтрующий патрон к присущей ему области техники, а потому является существенным признаком и необходимым условием достижения технического результата в рамках области техники заявляемого фильтрующего патрона.
Обеспечивает принципиальную возможность очистки сточной воды на фильтрующем патроне, то есть способствует достижению технического результата в рамках области техники заявляемого фильтрующего патрона.
Признак полезной модели «трубу, проходящую между верхним и нижним концами внутри корпуса», присущий ограничительной части формулы настоящей полезной модели, является существенным признаком и необходимым условием для достижения технического результата в рамках области техники заявляемого фильтрующего патрона, так как:
Обеспечивает взаимосвязь заявляемого фильтрующего патрона и прототипа, которому также присущ данный признак.
Относит заявляемый фильтрующий патрон к присущей ему области техники, а потому является существенным признаком и необходимым условием достижения технического результата в рамках области техники заявляемого фильтрующего патрона.
Обеспечивает возможность аварийного сброса неочищенной воды, с целью обеспечения невозможности подтопления окружающей территории и неорганизованного сброса неочищенной воды, дополнительно загрязненной продуктами размыва окружающей территории, то есть способствует достижению технического результата в рамках области техники заявляемого фильтрующего патрона.
Признак полезной модели «труба снабжена заглушкой», присущий отличительной части формулы настоящей полезной модели, является существенным признаком и необходимым условием для достижения технического результата в рамках области техники заявляемого фильтрующего патрона, так как:
Согласно словарю Ефремовой (Ефремова Татьяна Федоровна. Новый словарь русского языка. Толково-словообразовательный: [В 2 т.] - М.: Рус.яз., 2000. - Т. 2: П - Я. -1084 с): заглушка - это приспособление для закрывания отверстия наглухо.
Согласно техническому железнодорожному словарю (Технический железнодорожный словарь Н.Н. Васильев, О.Н. Исаакян, Н.О. Рогинский, Я.Б. Смолянский, В.А. Сокович, Т.С. Хачатуров - М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1941 - 608 с.): заглушка - это общее наименование детали, служащей для временного или постоянного плотного прикрытия отверстия.
Иными словами «заглушка» - это произвольное устройство, позволяющее открывать и закрывать по усмотрению оператора сечение трубы (отверстие), тем самым пропускать или нет через нее неочищенный сток.
Ввиду того, что сравниваемые фильтрующие патроны без заглушки и с заглушкой в остальном идентичны (стандартная очищающая загрузка, стандартная высота и диаметр, стандартная производительность, со стандартным количеством загрязняющих веществ в ней), то суммарное количество загрязняющих веществ, оказавшееся в очищенном стоке после его прохождения через фильтрующий патрон, будет зависеть лишь только от того, сколько неочищенного стока прошло через трубу.
Согласно ранее указанным в разделе «Раскрытие полезной модели» статьям, период работы обычно применяемого в России фильтрующего патрона составляет не менее одного года, то есть затрагивает как засушливые (летние), так и дождливые (весна, осень) периоды его работы. В эти периоды сильно отличается суммарное количество неочищенной воды, поступающей на фильтрующий патрон, а также интенсивность ее подачи. Причем даже в дождливый период бывают периоды низкой интенсивности дождей и высокой интенсивности (интенсивные ливни). В связи с этим работа фильтрующего патрона как совсем без трубы, так и с постоянно открытой трубой не рациональна, так как приведет либо к подтоплению (совсем без трубы) или к частому сбросу неочищенного стока (постоянно отрытая труба).
Данная проблема решается установкой на трубе заглушки, которая может быть открыта или закрыта оператором в нужный момент. Например, всегда закрыта летом и периодически открыта осенью и весной.
Таким образом, заявляемый фильтрующий патрон имеет преимущества одновременно фильтрующего патрона без трубы и фильтрующего патрона с постоянно открытой трубой, но лишен недостатков обоих.
Суммарное количество загрязняющих веществ, оказавшееся в очищенном стоке после его прохождения через заявляемый фильтрующий патрон, будет меньше, чем их прошло бы через фильтрующий патрон с постоянно открытой трубой (прототип), на то количество, которое прошло бы за то время, которое заявляемый фильтрующий патрон работал с закрытой заглушкой, что является получением заявленного технического результата.
Особенности частных форм реализации фильтрующего патрона в части материала, из которого изготовлен фильтрующий патрон, не влияют на достижение технического результата, который обеспечивается в любом из случаев, присущих данной степени обобщения признака, так как:
Если фильтрующий патрон изначально предназначен для очистки сточных вод, согласно заявленной области техники, то он по своему определению всегда может использоваться для очистки сточных вод. В рамках материала, из которого изготовлен фильтрующий патрон, этот материал не может повлиять на способность фильтрующего патрона очищать проходящий через него сток.
Данный обобщенный признак может быть реализован в материальном носителе, например, в вариантности: пластик любого вида, сталь, композитный материал.
Особенности частных форм реализации фильтрующего патрона в части вида очищающих сточную воду материалов или их количества не влияют на достижение технического результата, который обеспечивается в любом из случаев, присущих данной степени обобщения признака, так как:
Если фильтрующий патрон изначально предназначен для очистки сточных вод, согласно заявленной области техники, то он по своему определению всегда может использоваться для очистки сточных вод. В рамках вида очищающего сточную воду материала или его количества, этот материал не может повлиять на способность фильтрующего патрона очищать проходящий через него сток. Если же материал в фильтрующем патроне не будет обеспечивать очистку сточной воды, то и весь фильтрующий патрон в целом не будет предназначен для очистки сточной воды, следовательно, не сможет быть отнесен к области техники настоящей заявки.
Данный обобщенный признак может быть реализован в материальном носителе, например, в вариантности: нетканый фильтрующий материал, ткань, синтепон, лавсан, активированный уголь, древесный уголь, модифицированный уголь, цеолит, вермикулит. Кроме того, фильтрующий патрон может быть заполонен очищающими воду материалами полностью или частично. Кроме того, фильтрующий патрон может быть заполонен одним или несколькими очищающими воду материалами.
Особенности частных форм реализации фильтрующего патрона в части вида водопроницаемости концов, не влияют на достижение технического результата, который обеспечивается в любом из случаев, присущих данной степени обобщения признака, так как:
Отверстия любой формы и размера обеспечат возможность неочищенному стоку дойти до очищающих воду материалов и выйти из них, тем самым обеспечив достижение технического результата.
Вариантность водопроницаемости может быть реализована в вариации формы и размера отверстий. В материальном носителе она может быть реализована, например, в виде решетки, сетки или мембраны. Отличие между ними заключается лишь в форме и размере отверстий, которые могут быть любыми.
Особенности частных форм реализации фильтрующего патрона в части диаметра трубы с заглушкой не влияют на достижение технического результата, который обеспечивается в любом из случаев, присущих данной степени обобщения признака, так как:
Труба любого диаметра внутри корпуса, соединяющая напрямую верхний и нижний водопроницаемые концы, обеспечит протекание неочищенного стока через фильтр без очистки.
Ввиду того, что заглушка (как обобщенное устройство) перекрывает трубы любого диаметра, то доля стока, который не пройдет через трубу из-за заглушки, не изменится, изменится лишь его объем. Следовательно, эффективность очистки воды все равно увеличится, просто в меньшей степени, пропорциональной соотношению расхода стока через трубу и через фильтрующий сточную воду материал.
Особенности частных форм реализации фильтрующего патрона в части вида материала и формы заглушки не влияют на достижение технического результата, который обеспечивается в любом из случаев, присущих данной степени обобщения признака, так как:
Согласно приведенным ранее определениям из словарей, «заглушка» - это обобщенное понятие, указывающее на устройство, которое способно перекрыть трубу.
Следовательно, чтобы заглушка обеспечивала достижение технического результата, она должна быть заглушкой (иметь конструктивные особенности, позволяющие перекрыть сечение трубы) и быть выполнена из материала, обеспечивающего ей возможность перекрыть трубу. Если предполагаемая «заглушка» не будет изготовлена из материала способного перекрыть трубу, то она уже не будет «заглушкой» по своему определению.
В материальном носителе вариантность материала, из которого изготовлена заглушка, может быть реализована, например, в виде стали, латуни, пластика, дерева, композитного материала, керамики.
В материальном носителе вариантность формы заглушки, может быть реализована, например, в виде крана, пробки, колпачка, пленки, мембраны, задвижки, ручного или автоматического клапана, пластины.
Особенности частных форм реализации фильтрующего патрона в части места расположения заглушки относительно трубы не влияют на достижение технического результата, который обеспечивается в любом из случаев, присущих данной степени обобщения признака, так как:
Заглушка не позволит воде пройти через трубу, в какой части трубы заглушка бы не находилась, согласно своему определению.
В материальном носителе вариантность места нахождения заглушки в трубе, может быть реализована, например, в виде: в средней части трубы, в верхней части трубы, в нижней части трубы, на верхнем водопроницаемом конце, на нижнем водопроницаемом конце.
Заявляемый фильтрующий патрон найдет широкое применение в России, так как необходимость очистки ливневого стока с рациональным использованием возможностей фильтрующих патронов и минимизацией сброса неочищенного стока в настоящее время становится важной и экономически оправданной задачей не только для хозяйствующих субъектов, но и для организаций водопроводно-канализационного хозяйства городов.