УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТИ, В ЧАСТНОСТИ, В УСТАНОВКАХ ДОМАШНЕГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
FLUID FILTRATION FILTER FOR HOUSEHOLD APPLICATIONS

Изобретение касается устройства для фильтрации жидкости, в частности, в установках домашнего водообеспечения.
Изобретение касается, в частности, имеющего возможность обратной промывки фильтрующего устройства, содержащего основной фильтр, который проходится жидкостью в нормальном режиме эксплуатации фильтрующего устройства и в режиме обратной промывки фильтрующего устройства. Наряду с этим такое фильтрующее устройство имеет фильтр предварительной очистки, который проходится жидкостью в режиме обратной промывки. Фильтрующее устройство содержит подвижное средство для создания поперечного потока (средство поперечного потока), расположенное непосредственно перед, по меньшей мере, одним узлом фильтра предварительной очистки и/или основного фильтра для очищения последнего в нормальном режиме эксплуатации и/или в режиме обратной промывки. Средство поперечного потока содержит приводящие в движение элементы, которые могут нагружаться течением жидкости для приведения в движение средства поперечного потока.
Подобное, имеющее возможность обратной промывки, фильтрующее устройство известно, в частности, из печатного материала с номером публикации DE 10 2005004552 A1. У раскрытого там, имеющего возможность обратной промывки, фильтрующего устройства основной фильтр в нормальном режиме эксплуатации проходится жидкостью снаружи вовнутрь, а в режиме обратной промывки - изнутри наружу. Имеющему возможность перемещаться основному фильтру придан фильтр предварительной очистки, который во время технологического процесса обратной промывки обеспечивает непрерываемую функцию фильтрации. Между впуском фильтрующего устройства и основным фильтром расположено средство для отсечения фильтра предварительной очистки от впуска, которое для целей обратного промывания может быть открыто, соответственно перемещено. Затем по фильтру предварительной очистки жидкость направляется снаружи вовнутрь. Так как внутреннее пространство фильтра предварительной очистки и внутреннее пространство основного фильтра соединены друг с другом, то профильтрованная через фильтр предварительной очистки жидкость направляется во внутреннее пространство основного фильтра. Для очищения основного фильтра в таком случае жидкость направляется через основной фильтр наружу. Очищение может быть усилено посредством разбрызгивающего или впрыскивающего устройства (импеллера), которое может быть установлено на опорах во внутреннем пространстве основного фильтра с возможностью вращаться.
Для очищения фильтра предварительно очистки при этом в печатном материале DE 10 2005004552 A1 предусмотрено средство поперечного потока, которое может быть приведено в движение с помощью размещенных на нем приводящих в движение элементов посредством течения промывающего потока жидкости.
Изобретение, описанное в названном печатном материале, принципиально функционирует очень надежно и выдает удовлетворительные результаты очищения. На практике, однако, обнаружилось, что приведение в движение с помощью средства поперечного потока при очень неблагоприятных условиях эксплуатации может быть недостаточным для того, чтобы надежно обеспечивать стабильное и определенное движение средству поперечного потока, в частности, если на опоре средства поперечного потока возникают дополнительные усилия трения вследствие сильной нагруженности твердыми частицами. Сюда направлено настоящее изобретение.
В основу настоящего изобретения положена проблема установления течения в фильтрующем устройстве так, что возможно надежное и уверенное приведение в движение для приводящего в движение средства у средства поперечного потока.
Проблема, которая кладется в основу изобретения, может быть решена, во-первых, посредством фильтрующего устройства по пункту 1 формулы изобретения и/или посредством фильтрующего устройства по пункту 2. Сообразно этому соответствующее изобретению фильтрующее устройство содержит один или несколько элементов, так называемых направляющих элементов, для направления течения жидкости в каком-то одном направлении, причем это направление, которое создают жидкости направляющие элементы, является направлением по круговой траектории или по спирали. Если течение создается в подобном направлении, то это течение с этим созданным направлением особенно подходит для приведения в движение средства поперечного потока.
Альтернативно, в частности, при другой форме осуществления средства поперечного потока достаточно, если фильтрующее устройство содержит один или несколько элементов (направляющих элементов), которые пригодны и ориентированы направлять течение жидкости в направлении на приводящие в движение элементы средства поперечного потока.
Согласно изобретению фильтр предварительной очистки соответствующего изобретению фильтрующего устройства может быть выполнен в виде полого цилиндра. В таком случае средство поперечного потока расположено перед фильтром предварительной очистки. Тогда приводящие в движение элементы средства поперечного потока могут быть расположены на круговой траектории или на участках круговой траектории.
Соответствующее изобретению фильтрующее устройство может иметь корпус, который охватывает основной фильтр, фильтр предварительной очистки и средство поперечного потока.
Фильтрующее устройство может иметь средство для перекрывания (перекрывающее средство) фильтра предварительной очистки от жидкости, втекающей в фильтрующее устройство при нормальном режиме эксплуатации. Направляющие элементы могут быть размещены на одном из первых перекрывающих средств или быть соединены заодно с отсекающим средством. Точно так же возможно, что направляющие элементы расположены на внутренней стенке корпуса. Направляющие элементы расположены преимущественно в пространстве между корпусом и первым перекрывающим средством или выступают в это пространство.
Направляющие элементы, согласно изобретению, могут образовывать вместе с корпусом и первым перекрывающим средством один или несколько каналов. Каналы и/или направляющие элементы могут быть выполнены в форме спирали.
Спирали, которые образуют каналы и/или направляющие элементы, могут иметь раствор угла от 190° до 250°, предпочтительно, однако, угол от 210° до 270°. В области устья канала со стороны выхода спираль может или спирали могут иметь подъем от 0° до 20°. Это означает, что жидкость вытекает из канала почти по круговой траектории.
Устье каналов со стороны выхода может иметь ширину, составляющую 25% до 50%, предпочтительно, однако, 29% до 36% диаметра первого перекрывающего средства.
Фильтрующее устройство имеет предпочтительно два направляющих элемента, расположенных симметрично друг другу. В таком случае оба направляющих элемента вместе с первым перекрывающим средством и корпусом образуют два канала.
Фильтр предварительной очистки соответствующего изобретению фильтрующего устройства для смены режима нормальной эксплуатации на режим обратной промывки может иметь возможность перемещаться. Первое перекрывающее средство может быть выполнено колоколообразным, и фильтр предварительной очистки в режиме нормальной эксплуатации может быть вдвинут в первое перекрывающее средство, а в режиме обратной промывки - вытащен из первого перекрывающего средства.
Пространство между фильтром предварительной очистки и корпусом, с одной стороны, и пространство между основным фильтром и корпусом, с другой стороны, в режиме обратной промывки могут быть отделены друг от друга предпочтительно посредством второго перекрывающего средства и третьего перекрывающего средства.
Впуск фильтрующего устройства в режиме нормальной эксплуатации соединен предпочтительно непосредственно с пространством между корпусом и основным фильтром, а в режиме обратной промывки - непосредственно с пространством между корпусом и фильтром предварительной очистки
Другие признаки преимущества настоящего изобретения становятся ясными с помощью последующего описания предпочтительного примера формы осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:
фиг.1 - подетальное сечение через соответствующее изобретению фильтрующее устройство в режиме нормальной эксплуатации,
фиг.2 - фрагмент из верхней области фильтрующего устройства с фиг.1 в разрезе,
фиг.3 - другой фрагмент из верхней области с другими рассеченными деталями,
фиг.4 - фрагмент из нижней области фильтрующего устройства в режиме нормальной эксплуатации,
фиг.5 - подетальное сечение фильтрующего устройства, согласно фиг.1-4, в режиме обратной промывки,
фиг.6 - фрагмент из верхней области фильтрующего устройства в режиме обратной промывки,
фиг.7 - фрагмент фильтрующего устройства в режиме обратной промывки, соответственно фиг.6, с другими рассеченными деталями,
фиг.8 - фрагмент из нижней области фильтрующего устройства в режиме обратной промывки.
Представленное на фиг.1-8 соответствующее изобретению фильтрующее устройство 1 имеет фитинг 10, который может быть соединен через впускной штуцер 11 и выпускной штуцер 13 с подводящим соответственно ведущим далее трубопроводом. Впускная область 12 и выпускная область 14 фитинга отделены друг от друга. В выпускной области к штуцеру для измерений 16 присоединен манометр для контроля давления со стороны выпуска. Кроме того, в области 12 со стороны впуска расположен штуцер 17 для подсоединения другого манометра или другого измерительного инструмента для контроля впуска, который в представленном случае заделан, однако, пробкой 140.
Фитинг 10 имеет также штуцер 15 для фильтра, к которому подсоединен корпус 20 в форме чашки фильтра, так как это общепринято и у известных фильтрующих устройств. Корпус 20 имеет выпуск для обратной промывки 21, через который в режиме обратной промывки вода может выходить из фильтрующего устройства. В выпуске для обратной промывки 21 расположен шаровой кран 30 для закрывания выпуска 21. При этом шаровой кран 30 и расположение шарового крана 30 в выпуске для обратной промывки 21 конструктивно оформлены обычным способом.
Выпуск 14 фитинга 10 соединен через штуцер 18, выступающий внутрь штуцера 15 для фильтра, с внутренним пространством корпуса 20. К этому штуцеру 18 подсоединено первое перекрывающее средство 50. Это перекрывающее средство выполнено колоколообразным и может быть пройдено жидкостью снизу вверх (см., в частности, фиг.3). В первом перекрывающем средстве расположен верхний конец имеющей возможность перемещаться фильтрующей насадки 80 фильтрующего устройства 1. Для этого фильтрующая насадка 80 имеет кольцо 85 на своем верхнем конце, введенном в колоколообразное перекрывающее средство 50. На своем нижнем конце фильтрующая насадка 80 имеет дно 83, на котором сформована опорная цапфа 84. Эта опорная цапфа 84 расположена в кольце 111 опорного средства 110 с возможностью перемещаться. А это кольцо 111 образует втулку опоры, в которой размещена опорная цапфа 84. Кольцо 111 опорного средства 110 в области выпуска для обратной промывки 21 соединено с корпусом 20. Кроме того, фильтрующая насадка в нижней области корпуса 20 направляется посредством направляющего средства 120, которое имеет кольцо 121, взаимодействующее при нормальном режиме эксплуатации фильтрующего устройства 1 с наружной стороной дна 83 фильтрующей насадки для того, чтобы перекрывать область выпуска для обратной промывки 21 от проходимого жидкостью объема фитинга 10. На кольце 121 закреплены клинообразные элементы 122, наклоненные в направлении выпуска для обратной промывки 21. При этом клинообразные элементы 122 закреплены на одинаковом расстоянии друг от друга на внутренней стороне кольца и направляют фильтрующую насадку 80, если она при режиме обратной промывки движется к выпуску для обратной промывки 21. Так как при этом дно 83, соединенное с фильтрующей насадкой 80, также перемещается с кольцом 121, то в режиме обратной промывки делается возможным протекание жидкости через промежуточные пространства между клинообразными элементами 122. Направляющее средство 120 остановлено опорным средством 110 в нижней области корпуса 20.
В нижней области фильтрующего устройства 1 фильтрующая насадка 80 оперта на пружину 130. Для этого пружина 130 расположена между нижней стороной дна 83 и опорным средством 110. Пружина предварительно нагружена так, что фильтрующая насадка выдавливается вверх. Это является позицией, которую фильтрующая насадка имеет в режиме нормальной эксплуатации фильтрующего устройства 1.
Фильтрующая насадка между дном 83 и верхним кольцом 85 может быть разделена на две области, а именно на область фильтра предварительной очистки 81 и область основного фильтра 82. Область фильтра предварительной очистки расположена в верхней части фильтрующей насадки и в режиме нормальной эксплуатации полностью находится внутри первого перекрывающего средства 50. А основной фильтр, напротив, предусмотрен в нижней области фильтрующей насадки 80.
Между областью фильтра предварительной очистки 81 и областью основного фильтра 82 второе перекрывающее средство 60 неподвижно соединено с фильтрующей насадкой. Второе перекрывающее средство 60 образуется L-образным в поперечном сечении кольцом, расположенным на наружной стороне фильтрующей насадки 80, имеющей, по существу, вид полого цилиндра. Это второе перекрывающее средство в режиме нормальной эксплуатации фильтрующего устройства 1 взаимодействует с первым перекрывающим средством 50 и предотвращает поступление воды в пространство между первым перекрывающим средством 50 и фильтром предварительной очистки 81. В режиме обратной промывки, напротив, второе перекрывающее средство 60 взаимодействует с третьим перекрывающим средством 70, которое, выполненное в форме кольца, расположено на внутренней стороне корпуса 20. В режиме обратной промывки взаимодействие второго перекрывающего средства и третьего перекрывающего средства предотвращает прямое соединение пространства между корпусом 20 и фильтром предварительной очистки 81, с одной стороны, и пространством между корпусом 20 и основным фильтром 82, с другой стороны.
Между первым перекрывающим средством 50 и фильтром предварительной очистки 81 расположено средство поперечного потока 100 для создания поперечного потока непосредственно перед узлом фильтра предварительной очистки 81а и фильтр предварительной очистки (81), выполненный с возможностью прохождения жидкости в режиме обратной промывки и/или перед одним узлом основного фильтра (82), выполненного с возможностью прохождения жидкости в нормальном режиме эксплуатации устройства (1) и в режиме обратной промывки, Это средство поперечного потока имеет форму полого усеченного конуса, расположенного на втором перекрывающем средстве 60 с возможностью вращаться. Средство поперечного потока 100 может перемещаться с фильтрующей насадкой 80 и вторым перекрывающим средством 60. Средство поперечного потока имеет приводящие в движение элементы в форме турбинных лопаток 101, вызывающих при протекании жидкости вращение в режиме обратной промывки фильтрующего устройства 1.
Средство поперечного потока имеет, кроме того, два элемента 102, которые направляют поперечный поток по фильтру предварительной очистки и обозначены далее как направляющие элементы 102. Направляющие элементы 102 сформованы расположенными противоположно друг другу на кольце 103, на котором также сформованы турбинные лопатки 101. Направляющие элементы 102 имеют вогнутую внутреннюю поверхность, прилегающую к фильтру предварительной очистки 81. На этой вогнутой внутренней поверхности введен соответственно один канал. Этот канал продолжен через кольцо 103 и нижним концом заканчивается над вторым перекрывающим средством 60. Перекрывающее средство 60 в отбортовке 61 (фиг.7), проходящей перпендикулярно к фильтрующей насадке 80, имеет обработанные отверстия, на которых заканчиваются каналы средства поперечного потока. Другим концом канал заканчивается без устья в направляющем элементе 102. Жидкость, находящаяся во внутреннем пространстве фильтра предварительной очистки 81, может поступать через фильтр предварительной очистки 81 сквозь каналы. В таком случае жидкость направляется через канал сквозь кольцо 103 и обработанные отверстия в отбортовке 61, так что жидкость может проходить через второе перекрывающее средство 60. А с этим в режиме обратной промывки возможен поток жидкости из наружного пространства фильтра предварительной очистки 81, сквозь фильтр предварительной очистки 81 во внутреннее пространство фильтра предварительной очистки 81, из внутреннего пространства фильтра предварительной очистки 81 снова сквозь фильтр предварительной очистки 81 в канал средства поперечного потока 100. Из канала жидкость может затем течь через обработанные отверстия в отбортовке 62 второго перекрывающего средства в пространство, окружающее основной фильтр 82, и далее к выпуску обратной промывки 21. Благодаря обратному потоку из внутреннего пространства фильтра предварительной очистки через фильтр предварительной очистки 81 в канал и поперечному потоку через канал вдоль наружной лицевой поверхности фильтра предварительной очистки 81 могут быть отделены и смыты частички с фильтра предварительной очистки 81. Это подробнее уже описано в печатном материале DE 2005004552 A1.
На наружной стороне первого перекрывающего средства 50 прикреплены направляющие элементы 51. Эти направляющие элементы 51 спиралеобразно наложены вокруг колоколообразного корпуса первого перекрывающего средства 50 и, к примеру, прикреплены к нему, предпочтительно выполнены с ним заодно. Образованные направляющими элементами 51 спирали сужаются в направлении протекания жидкости. Благодаря этому жидкости на выходе спирали создается направление, находящееся примерно перпендикулярно к направлению основного течения промывающей среды. Для того чтобы избежать срыва края потока, выход спирали должен иметь остаточный наклон примерно от 5° до 20°.
Оба направляющих элемента выполнены симметричными относительно центральной оси колоколообразного корпуса первого перекрывающего средства 50. Благодаря направляющим элементам жидкость, втекающая во внутреннее пространство между первым перекрывающим элементом 50 и корпусом 20, как ускоряется с вектором, целенаправленно ориентированным на турбинные лопатки 101, так и нагружается внутренней закруткой. В режиме обратной промывки этот вектор способствует лучшему набегающему потоку для турбинных лопаток 101 средства поперечного потока 100. В то же время благодаря внутренней закрутке жидкости достигается лучшая передача усилий от набегающей потоком жидкости на турбинные лопатки 101. Благодаря этому в достаточной мере может быть обеспечено непрерывное приведение в действие средства поперечного потока 100 в любом состоянии эксплуатации режима обратной промывки. В режиме нормальной эксплуатации устройства обратной промывки 1, напротив, не требуется создания закрутки направляющими элементами 51.
В фильтрующей насадке 80 установлен на опорах с возможностью вращаться импеллер 90 с распрыскивающими соплами 91, функция которого уже известна из DE 2005004552 A1.