СОРБЦИОННЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к фильтрующим устройствам, а именно к сорбционным фильтрам, содержащим корпус, сорбирующее вещество, впускной и выпускной каналы и может применяться как для очистки сточных вод, так и для очистки воды для других целей например, водоподготовки для производственных и хозяйственных нужд.
Известен сорбционный фильтр, содержащий корпус, сорбирующее вещество, впускной и выпускной каналы (см. заявку на изобретение РФ №94045006, опубликован 1996 г.), Данный сорбционный фильтр содержит съемную фильтрующую насадку, состоящую из стержня и перфорированных дисков с диаметром перфорации 1 мм, которые жестко прикреплены попарно к стержню на расстоянии между парными дисками 20 мм и между парами дисков 10-150 мм и покрыты с обеих сторон сорбирующим веществом с толщиной слоев 4-5 мм, изготовленным из натуральных и синтетических тонких волокон.
Недостатком данного устройства является невысокая пропускная способность, ввиду того, что у него маленькая площадь поверхности сорбирующего вещества - в данном цилиндрическом корпусе она составляет площадь основания. Ввиду наличия нескольких слоев сорбирующего вещества, пропускная способность еще падает.
Известен из уровня техники также сорбционный фильтр, содержащий корпус, сорбирующее вещество, впускной и выпускной каналы (см. патент на полезную модель РФ №33944, опубликован 2003 г.)
В данном устройстве в корпусе находятся две коаксиально расположенные цилиндрические перегородки, пространство между которыми заполнено загрузкой из сорбирующее вещество, а также впускной и выпускной каналы. Цилиндрические перегородки выполнены из перфорированного материала, между корпусом и наружной цилиндрической перегородкой имеется замкнутый зазор, а выпускной канал выполнен в виде трубы и заведен в полость, ограниченную внутренней цилиндрической перегородкой, причем верхний обрез выпускной трубы расположен ниже верхнего обреза цилиндрических перегородок.
Данное устройство взято за прототип к предлагаемой полезной модели.
Недостатком прототипа является невысокая пропускная способность, определяющаяся площадью поверхности сорбирующего вещества - в данном цилиндрическом корпусе она составляет площадь, равную высоте цилиндра, умноженную на длину окружности цилиндрической перегородки.
Кроме того, другим недостатком прототипа является то, что при таком расположении сорбирующего вещества, пропускная способность фильтра определяется площадью поверхности внутренней цилиндрической перегородки, которая при коаксиальном расположении перегородок всегда меньше площади поверхности внешней цилиндрической перегородки. Это приводит к неравномерному износу сорбента. И замену сорбента нужно производить не по износу всего сорбента, а по износу сорбента, находящегося у внутренней цилиндрической перегородки.
Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящая полезная модель, главным образом, имеет целью предложить сорбционный фильтр, позволяющий, по меньшей мере, сгладить указанный выше недостаток, а именно улучшить эксплуатационные характеристики сорбционного фильтра.
Для достижения этой цели камера сорбционного фильтра дополнительно содержит, по меньшей мере, одну секцию из труб, соединенную с выпускным каналом, выполненную в виде рамки из труб, имеющих перфорацию по внутреннему контуру секции. Секция из труб полностью обтянута слоями влагопроницаемого материала, между слоями которого находится сорбирующее вещество.
Благодаря такой характеристике пропускная способность фильтра становится вдвое большей по сравнению с плоскостным расположением перегородок в фильтре, так как появляется две поверхности для фильтрации вместо одной, при этом отсутствует недостаток неравномерного износа сорбента, как при коаксиальном расположении перегородок в фильтре.
Существует вариант полезной модели, в котором все секций из труб соединены с выпускным каналом и выполнены в виде одинаковых рамок, полностью обтянутых влагопроницаемым материалом, между слоями которого находится сорбирующее вещество.
Благодаря такой характеристике повышается пропускная способность фильтра, которая прямо пропорциональна количеству секций.
Существует также вариант полезной модели, в котором все секции расположены радиально от общей оси симметрии.
Благодаря такой характеристике повышается пропускная способность фильтра, поскольку указанное расположение секций снижает турбулентность общего потока. Так же такое расположение фильтрующих рамок обеспечивает равномерное распределение фильтруемого потока жидкости.
Существует также вариант полезной модели, в котором все секции из труб выполнены в виде рамок, имеющих прямоугольную форму.
Благодаря такой характеристике становится возможным уменьшить объем сорбционного фильтра, поскольку прямоугольные секции, расположенные вокруг общей оси симметрии обеспечивают общую цилиндрическую форму корпуса сорбционного фильтра, компактную и удобную.
Существует также вариант полезной модели, в котором соседние секции из труб образуют одинаковые углы друг другом в плоскости, перпендикулярной общей оси симметрии.
Благодаря такой характеристике повышается пропускная способность фильтра, поскольку указанное расположение секций снижает турбулентность общего потока, поскольку указанное расположение секций обладает максимальным числом симметрии.
Совокупность существенных признаков предлагаемой полезной модели неизвестна из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели.
Другие отличительные признаки и преимущества полезной модели ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемый рисунок, на котором:
- фигура 1 схематично изображает общий вид сорбционного фильтра с частичным разрезом, согласно полезной модели.
- фигура 2 схематично изображает общий вид одной секции сорбционного фильтра, согласно полезной модели без материала с сорбентом.
- фигура 3 схематично изображает срез сорбционного фильтра перпендикулярный вертикальной оси симметрии в средней части сорбционного фильтра.
Согласно фигурам 1, 2 и 3 сорбционный фильтр содержит корпус 1, сорбирующее вещество 2, впускной канал 3, выпускной каналы 4. Внутри корпуса 1 находятся секции из труб 5, соединенные с выпускным каналом 4, выполненные в виде рамки из труб, имеющих перфорацию 6 по внутреннему контуру секции. Каждая секция из труб полностью обтянута слоями влагопроницаемого материала 7, между слоями которого находится сорбирующее вещество 2. Все секции расположены радиально от общей оси симметрии 8. Соседние секции из труб образуют одинаковые углы друг другом в плоскости, перпендикулярной общей оси симметрии 8. (См. фиг.3).
Стрелками показано направление воды. Вода из впускного канала 3 может попадать в раздаточную емкость 9, откуда она попадает секции из труб 5, заполняя внутреннее пространство корпуса фильтра 1. Рамка из труб может быть выполнена путем соединения прямоугольных отрезков труб стандартными фитингами-уголками 10 и тройниками 11. (См. фиг.2).
Предлагаемый сорбционный фильтр эксплуатируют следующим образом.
Неочищенная вода подается через впускной канал 3 внутрь корпуса фильтра 1. Вода попадает в раздаточную емкость 9, находящуюся около дна корпуса сорбционного фильтра 1, откуда она заполняет внутреннее пространство корпуса фильтра 1.
Секции выполнены рамками из труб. Рамки обтянуты по меньшей мере двумя слоями влагопроницаемого материала. Вода снаружи рамки проникает сквозь влагопроницаемый материал внутрь рамки, очищаясь сорбирующим веществом, которое находится между слоями материала. При этом чистая вода оказывается внутри секций из труб 5, в основном пространстве корпуса сорбционного фильтра 1. Через перфорацию в трубах 6, чистая вода попадает внутрь труб, образующих раму для секции.
Каждая секция имеет выводящий тройник 11, который имеет соединения со сборной емкостью 12. Собираясь из всех тройников всех секций, чистая вода выводится из фильтра по выпускному каналу 4. (См. фиг.1).
В соответствии с предложенной полезной моделью заявителем был изготовлен опытный образец сорбционного фильтра. В качестве влагопроницаемого материала была использована полимерная сетка, в качестве сорбционного вещества применялся сорбирующий материал мегасорб, поставляемый в матах, адсорбционная способность которого в четыре раза выше, чем угля, получаемого традиционными методами. Толщина слоя - 50 мм (два слоя по 25 мм каждый)
В качестве труб, из которых монтировались секции, использовались стандартные пластиковые канализационные трубы, диаметром 50 мм, а также стандартные угловые соединения и тройники.
Сорбционный фильтр состоял из десяти секций, размером 500 мм на 1500 мм, размещенных симметрично относительно общей оси симметрии и имеющие одинаковые углы меду секциями 36°. Секции были установлены в цилиндрическом корпусе фильтра, имеющем диаметр 2000 мм.
Опытная эксплуатация сорбционного фильтра показала, что он:
- прекрасно очищает воду от примесей,
- обладает исключительно высокой пропускной способностью - 105000 литров в час ввиду огромной площади поверхности сорбирующего вещества, равной 15 кв.м., ввиду того, что площади поверхности сорбирующего вещества определяется удвоенным произведением количества секций на их габариты (длину и высоту),
- сорбирующее вещество расходуется равномерно, ввиду отсутствия коаксиальных участков.
Все это, в конечном счете, обеспечивает достигаемый технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик сорбционного фильтра.
Неожиданным результатом применения предлагаемой полезной модели является то, что:
- предлагаемый сорбционный фильтр легко поддается профилактическим работам, все секции быстро отсоединяются, сорбционное вещество, которое уже потеряло свои сорбционные свойства, легко меняется, секции легко устанавливаются на место.
Сорбционный фильтр может применяться для очистки сточных вод как в домашнем хозяйстве, так и в промышленности, а также для других целей, например, водоподготовки для производственных и хозяйственных нужд.