Фільтр

Реферат: Винахід належить до галузі промислового водопостачання і може бути використаний в металургійній, гірничій промисловості, в енергетиці або в господарствах, діяльність яких пов'язана з використанням води для технічних цілей. Фільтр включає корпус з вхідним та вихідним патрубками, в якому на циліндричній обоймі з наскрізними комірками змонтоване циліндричне сито, а на підшипниках встановлений поворотний очисник з соплами та каналом промивної води. Перед циліндричним ситом на поворотному очиснику змонтоване поворотне сито, а на корпусі установлений нерухомий очисник з відкритою ємністю. Канал промивної води поворотного очисника і відкрита ємність нерухомого очисника виведені в промивні патрубки, на яких встановлені промивні клапани. Поворотне сито має каркас з радіальними ребрами, які утворюють комірки для збору забруднень, на краях відкритої ємності нерухомого очисника встановлені гнучкі ущільнювачі, які контактують з радіальними ребрами каркаса. Винахід забезпечує принаймні двоступеневу фільтрацію води, підвищення надійності фільтра, особливо при тонкій фільтрації води, спрощення конструкції. UA 99025 C2 (12) UA 99025 C2 UA 99025 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі промислового водопостачання та може бути використаний в металургійній, в гірничій промисловості, в енергетиці або в господарствах, діяльність яких пов'язана з використанням води для технічних цілей. Відомий фільтр, який включає привід, промивний клапан і корпус з вхідним та вихідним патрубками, в якому змонтоване сито грубої очистки та циліндричне сито, співвісно якому на підшипниках встановлено очисник з соплами та каналом промивної води, при цьому очисник зв'язаний з приводом, а канал промивної води виведений в промивний клапан [Проспект компанії Automatic Filters, Inc.; фільтри TEKLEEN]. Недоліком цього фільтра є недостатня надійність в зв'язку з одноступеневою фільтрацією та вузький діапазон відбору з води забруднень за їх розмірами, що обмежується щілиною між соплом і циліндричним ситом. Відомий також фільтр (прототип), який включає корпус з вхідним та вихідним патрубками, в якому на циліндричній обоймі з наскрізними комірками змонтоване циліндричне сито, співвісно якому на підшипниках встановлений зв'язаний з приводом поворотний очисник з соплами та каналом промивної води, перед циліндричним ситом на поворотному очиснику змонтоване поворотне сито, а на корпусі установлений нерухомий очисник з відкритою ємністю, при цьому канал промивної води поворотного очисника і ємність нерухомого очисника виведені в промивні патрубки, на яких встановлені промивні клапани (Патент України на винахід, № 81341, публ. 25.12.2007, Бюл. № 21, 2007). Недоліком цього фільтра є недостатня надійність, особливо при тонкій фільтрації, бо конструкція фільтра забезпечує тільки одноступеневу фільтрацію води, а рухоме сито, через відсутність можливості очистки його зворотним потоком води, може використовуватись тільки для відбору з води великих випадкових часток. В основу винаходу поставлена задача підвищити надійність фільтра шляхом забезпечення двоступеневої фільтрації і очистки поворотного сита зворотним потоком води. Для вирішення поставленої задачі пропонується фільтр, який включає корпус з вхідним та вихідним патрубками, в якому на циліндричній обоймі з наскрізними комірками змонтоване циліндричне сито, співвісно якому на підшипниках встановлений зв'язаний з приводом поворотний очисник з соплами та каналом промивної води, перед циліндричним ситом на поворотному очиснику змонтоване поворотне сито, а на корпусі установлений нерухомий очисник з відкритою ємністю, при цьому канал промивної води поворотного очисника і відкрита ємність нерухомого очисника виведені в промивні патрубки, на яких встановлені промивні клапани, а поворотне сито має каркас з радіальними ребрами, які утворюють комірки, а на краях ємності нерухомого очисника встановлені гнучкі ущільнювачі, які контактують з радіальними ребрами каркаса, при цьому промивні патрубки з'єднані між собою в єдиний патрубок, на якому встановлений єдиний промивний клапан, а ще на поворотному очиснику змонтоване принаймні одне додаткове поворотне сито, а в корпусі установлений принаймні один додатковий нерухомий очисник з відкритою ємністю, яка виведена в додатковий промивний патрубок з додатковим промивним клапаном на ньому, окрім всього промивні патрубки і додаткові промивні патрубки з'єднані між собою в принаймні одну групу з єдиним для групи патрубком, на якому встановлено єдиний для групи промивний клапан. Спільними з прототипом є суттєві ознаки: корпус з вхідним та вихідним патрубками, в якому на циліндричній обоймі з наскрізними комірками змонтоване циліндричне сито, співвісно якому на підшипниках встановлений зв'язаний з приводом поворотний очисник з соплами та каналом промивної води, перед циліндричним ситом на поворотному очиснику змонтоване поворотне сито, на корпусі установлений нерухомий очисник з відкритою ємністю, при цьому канал промивної води поворотного очисника і відкрита ємність нерухомого очисника виведені в промивні патрубки, на яких встановлені промивні клапани. Відмінними від прототипу є суттєві ознаки: поворотне сито має каркас з радіальними ребрами, які утворюють комірки, а на краях відкритої ємності нерухомого очисника встановлені гнучкі ущільнювачі, які контактують з радіальними ребрами каркаса. Ці ознаки є достатніми у всіх випадках. Відмінними від прототипу також є суттєві ознаки: промивні патрубки з'єднані між собою в єдиний патрубок, на якому встановлений єдиний промивний клапан, а ще на поворотному очиснику змонтоване принаймні одне додаткове поворотне сито, а в корпусі установлений принаймні один додатковий нерухомий очисник з відкритою ємністю, яка виведена в додатковий промивний патрубок з додатковим промивним клапаном на ньому, окрім всього промивні патрубки і додаткові промивні патрубки з'єднані між собою в принаймні одну групу з єдиним для групи патрубком, на якому встановлено єдиний для групи промивний клапан. Ці ознаки характеризують винахід переважно в особливих умовах його використання. 1 UA 99025 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 При здійсненні винаходу досягаються нові технічні результати: підвищена надійність фільтра шляхом забезпечення двохступеневої фільтрації і очистки рухомого сита зворотним потоком води. Цей результат досягається тому, що поворотне сито має каркас з радіальними ребрами, які утворюють комірки, а на краях відкритої ємності нерухомого очисника встановлені гнучкі ущільнювачі, які контактують з радіальними ребрами каркаса. Таким чином забезпечується двоступенева фільтрація з очисткою рухомого сита зворотним потоком води. Перший ступінь фільтрації - через поворотне сито, встановлене на очиснику, другий ступінь - через циліндричне сито. При цьому забруднення, які відбираються поворотним ситом, в тому числі й великі випадкові, до їх видалення зворотним потоком води, накопичуються в комірках каркаса, не заважаючи обертанню очисника. Гнучкі ущільнювачі, які встановлені на краях відкритої ємності нерухомого очисника і контактують з радіальними ребрами каркаса, при обертанні очисника ущільнюють послідовно кожну з комірок каркаса, чим забезпечують очищення рухомого сита зворотним потоком води. В умовах використання винаходу, коли концентрація твердих часток в воді велика і лежить за межею можливостей фільтра з двоступеневою фільтрацією, досягається й інший технічний результат - розширення діапазону концентрації в воді малих твердих частинок, для якої використовується фільтр. Це досягається завдяки використанню в конструкції фільтра трьох або більше ступенів фільтрації, що забезпечується тим, що на поворотному очиснику змонтоване принаймні одне додаткове поворотне сито, а в корпусі установлений принаймні один додатковий нерухомий очисник з відкритою ємністю, яка виведена в додатковий промивний патрубок з додатковим промивним клапаном на ньому. В умовах використання винаходу, коли тиск і витрата води, яка фільтрується, досить високі, щоб зворотним потоком води одночасно очищались два чи більше сит, досягається ще один технічний результат - спрощення конструкції. Це досягається завдяки тому, що промивні патрубки з'єднані між собою в єдиний патрубок, на якому встановлений єдиний промивний клапан, а при наявності допоміжних промивних патрубків промивні патрубки і додаткові промивні патрубки з'єднані між собою в принаймні одну групу з єдиним для групи патрубком, на якому встановлено єдиний для групи промивний клапан. В такому разі промивні клапани встановлюються не на кожному промивному патрубку та не на кожному додатковому промивному патрубку. Один промивний клапан встановлюється на єдиному патрубку, в який з'єднуються промивні патрубки, або на єдиному патрубку для групи промивних та допоміжних промивних патрубків. При цьому зменшується кількість промивних клапанів в фільтрі, чим спрощується його конструкція. Таким чином, вирішується поставлена задача - підвищена надійність фільтра шляхом забезпечення двоступеневої фільтрації з очисткою рухомого сита зворотним потоком води. Крім того, в особливих умовах використання винаходу досягаються й інші технічні результати, описані вище. Суть винаходу ілюструється графічними матеріалами. На фіг. 1 показаний поздовжній розтин фільтра, на фіг. 2 - поперечний розтин фільтра, на фіг. 3 - поперечний розтин фільтра через поворотне сито; на фіг. 4 - розтин фільтра через поворотне сито та нерухомий очисник з відкритою ємністю; на фіг. 5 - вид на промивні патрубки з'єднані між собою в єдиний патрубок, на якому встановлений єдиний промивний клапан; на фіг. 6 - поперечний розтин фільтра з додатковим поворотним ситом через зливні патрубки та допоміжний зливний патрубок; на фіг. 7 - вид на промивні патрубки і додатковий промивний патрубок, які з'єднані між собою в одну групу з єдиним патрубком, на якому встановлено єдиний для групи промивний клапан. Фільтр має циліндричний корпус 1 з вхідним патрубком 2 та вихідним патрубком 3. На циліндричній обоймі 4 змонтоване циліндричне сито 5. Циліндрична обойма 4 утворена двома кільцями 6 та перегородками 7 між ними, в середній частині перегородки зв'язані перетинками 8. Перегородки 7 разом з перетинками 8 та кільцями 6 утворюють продовгуваті наскрізні комірки 9. На підшипниках 10 і 11 встановлений поворотний очисник 12 з соплами 13 і 14 та каналом 15 промивної води. Сопла мають гнучкі ущільнювачі 16, які контактують з перегородками 7. На очиснику 12 перед циліндричним ситом 5 за ходом води, на який вказує стрілка 38, на поворотному очиснику 12 змонтоване поворотне сито 17 з вічками, близькими до вічок циліндричного сита 5, але більшими за них. Поворотне сито 17 має каркас 18 з радіальними ребрами 19 (фіг. 3), які утворюють комірки 20 перед поворотним ситом 17. 2 UA 99025 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 В корпусі 1 установлений нерухомий очисник 21 (фіг. 4) з відкритою ємністю 22, на краях 23 якої встановлені гнучкі ущільнювачі 24, які контактують з радіальними ребрами 19 каркаса 18. Канал 15 промивної води поворотного очисника 12 виведений в промивний патрубок 25, на якому встановлений промивний клапан 26 з електроприводом. Відкрита ємність 22 нерухомого очисника 21 виведена в промивний патрубок 27, на якому встановлений промивний клапан 28 з електроприводом. Таким чином, фільтр має два ступені фільтрації. Перший ступінь фільтрації забезпечується поворотним ситом 17 з вічками, близькими до вічок циліндричного сита 5, але більшими за них, та нерухомим очисником 21, який завдяки гнучким ущільнювачам 24, що контактують з радіальними ребрами 19 каркаса 18, забезпечують очистку такого сита зворотним потоком води. Другий ступінь фільтрації забезпечується циліндричним ситом 5 та поворотним очисником 12. В умовах використання винаходу, коли тиск і витрата води, яка фільтрується, досить високі, щоб зворотним потоком води одночасно очищались два сита, використовується варіант фільтра, представлений на фіг. 5. В цьому варіанті промивні патрубки 25 і 27 з'єднані в єдиний патрубок 29, на якому встановлений єдиний промивний клапан 30 з електроприводом. Таким чином використовуються не два промивні клапани (26 і 28) з електроприводами, а один промивний клапан 30 з електроприводом, чим спрощується конструкція. В умовах використання винаходу, коли концентрація в воді малих твердих часток велика і лежить за межею можливостей фільтра з двоступеневою фільтрацією, використовується фільтр в варіанті з триступеневою фільтрацією, як показано на фіг. 6. На поворотному очиснику 12 крім поворотного сита 17 з вічками, близькими до вічок циліндричного сита 5, але більшими за них, змонтоване додаткове поворотне сито 31 з вічками, близькими до вічок поворотного сита 17, але більшими за них. При цьому в корпусі 1 установлений додатковий нерухомий очисник 32 з відкритою ємністю 33, яка виведена в додатковий промивний патрубок 34 з додатковим промивним клапаном 35 з електроприводом. Додаткове поворотне сито 31 разом з елементами 32, 33, 34, і 35 забезпечують триступеневу фільтрацію води, чим розширюється діапазон концентрації в воді малих твердих частинок, для якої використовується фільтр. В умовах використання фільтра в варіанті з додатковим поворотним ситом 31, коли тиск і витрата води, яка фільтрується, досить високі, щоб зворотним потоком води одночасно очищались три сита, використовується фільтр в варіанті, представленому на фіг. 7. Промивні патрубки 25 і 27 та додатковий патрубок 34 в цьому варіанті з'єднані між собою в одну групу з єдиним для цієї групи патрубком 36, на якому встановлений єдиний для цієї групи патрубків промивний клапан 37 з електроприводом. В такому варіанті фільтра використовуються не три промивні клапани (26, 28 і 35), а один промивний клапан 37, чим спрощується конструкція. Шлях води при фільтрації показано стрілками 38 суцільною лінією, зворотній шлях води при промивці циліндричного сита 5 поворотного сита 17 та додаткового поворотного сита 31 показаний стрілками 39. В усіх варіантах рухомий очисник 12 зв'язаний з електроприводом 40. Фільтр працює так. В режимі фільтрації електропривод 40 (фіг. 1) виключений, поворотний очисник 12 нерухомий, промивні клапани 26 і 28 закриті. Забруднена вода надходить через вхідний патрубок 2 по стрілці 38, протікає через поворотне сито 17, на якому вона проходить перший ступінь фільтрації. Далі вода надходить зсередини по стрілці 38 на циліндричне сито 5, на якому вона проходить другий ступінь фільтрації, та очищеною попадає в порожнину між циліндричним ситом 5 та циліндричним корпусом 1, з якої виходить через вихідний патрубок 3. Частина забруднень, в тому числі і великі випадкові забруднення, накопичуються на поворотному ситі 17 першого ступеня фільтрації та в комірках 20 (фіг. 3), утворених радіальними ребрами 19 каркаса 18. Забруднення, які пройшли через поворотне сито 17, накопичуються на циліндричному ситі 5 другого ступеня фільтрації та в продовгуватих наскрізних комірках 9, утворених перегородками 7, перетинками 8 та кільцями 6 циліндричного сита 5. Наявність комірок 20 (фіг. 3) в каркасі 18 перед поворотним ситом 17 дає можливість накопичуватись в них в тому числі і великим за розміром та продовгуватим забрудненням. При цьому вони не будуть виступати за краї радіальних ребер 19, не будуть заважати рухові поворотного очисника, чим забезпечується очистка сита зворотним потоком води. Коли поворотне сито 17 і циліндричне сито 5 забрудняться так, що перепад тиску на фільтрі стане вищим за наперед встановлену величину, блок управління за сигналом 3 UA 99025 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 диференціального манометра (на рисунках вони не показані) переводить фільтр в режим очистки. Для цього він включає електропривод 40 та відкриває послідовно один за другим промивні клапани 26 і 28. Електропривод обертає поворотний очисник 12 в підшипниках 10 та 11, його сопла 13 та 14 з гнучкими ущільнювачами 16 проходять поблизу перегородок 7 циліндричної обойми 4, ізолюючи послідовно на деякий час пару (біля кожного з двох сопел 13 та 14) продовгуватих наскрізних комірок 9 (фіг. 2) від води в фільтрі. При цьому через сопла 13 та 14, канал 15 промивної води та відкритий промивний клапан 25 ізольовані комірки з'єднується зі зливом, де тиск води або рівний атмосферному або, в любому випадку, менший за тиск води в фільтрі. Завдяки цьому створюється зворотний потік води (показаний стрілками 39 штриховою лінією) через ділянки циліндричного сита 5 в парі продовгуватих наскрізних комірок 9 біля сопел 13 та 14 і далі через ці сопла, канал 15 промивної води та промивний клапан 26 на злив. Цей потік очищує продовгуваті наскрізні комірки 9 та ділянки циліндричного сита 5 в них від забруднень та виносить ці забруднення на злив. При обертанні поворотного очисника 12 сопла 13 та 14 (фіг. 2) з ущільнювачами 16 проходять послідовно біля кожної продовгуватої наскрізної комірки 9, очищаючи в такий спосіб кожну із них та відповідні ділянки циліндричного сита 5. Після одного обороту очисника 12 циліндричне сито 5 буде очищене. Тоді блок управління закриває промивний клапан 26 і відкриває промивний клапан 26. Очисник при цьому продовжує обертатись. Коли поворотний очисник 12 обертається, разом з ним обертається і змонтоване на ньому поворотне сито 17 з каркасом 18, з радіальними ребрами 19 та утвореними ними комірками 20 (фіг. 3). Нерухомі гнучкі ущільнювачі 24, які посаджені на краї 23 відкритої ємності 22 нерухомого очисника 21, контактують з радіальними ребрами 19, ізолюючи послідовно на деякий час кожну із комірок 20 (фіг. 4) від води в фільтрі. При цьому через відкриту ємність 22, промивний патрубок 26 та промивний клапан 27 ізольовані комірки 20 з'єднується зі зливом, де тиск води або рівний атмосферному або, в будьякому випадку, менший за тиск води в фільтрі. Завдяки цьому створюється зворотний потік води (показаний стрілками 39 штриховою лінією в зоні нерухомого очисника 21 на фіг. 1 та фіг. 4) через ділянки поворотного сита 17, комірки 20, відкриту ємність 22 і далі через промивний патрубок 26 та промивний клапан 27 на злив. Цей потік очищує комірки 20 та ділянки поворотного сита 17 в них від забруднень та виносить ці забруднення на злив. Далі очистка циліндричного сита 8 та поворотного сита 17 може повторятися, поки циліндричне сито 5 та поворотне сито 17 очистяться до такої міри, що перепад тиску на фільтрі зменшиться до установленої величини. Тоді блок управління за сигналом диференціального манометра виключає електропривод 28 та закриває промивний клапан 27. Фільтр знову працює в режимі фільтрації. Фільтр в варіанті, представленому на фіг. 5, працює так же, як і в варіанті, описаному вище. Але в режимі очистки в ньому відкривається не послідовно два зливні клапани, а єдиний промивний клапан 30 з електроприводом, встановлений на єдиному патрубку 29, в який з'єднані між собою промивні патрубки 25 і 27. Використанням одного промивного клапана замість двох спрощується конструкція. Фільтр в варіанті, представленому на фіг. 6, працює так же, як і в варіанті, описаному вище та представленому на Фіг. 1. Але в режимі фільтрації вода проходить з вхідного патрубка 2 через додаткове поворотне сито 31, потім через поворотне сито 17 і вже потім через циліндричне сито 5 і дальші в вихідний патрубок 3. В режимі очистки в цьому варіанті фільтра додаткове поворотне сито очищується так же, як поворотне сито 17 в варіанті, представленому на фіг. 1, але при цьому використовуються елементи 32, 33, 34 та 35 конструкції (фіг. 6). При відкритому додатковому промивному клапанові 35 промивні клапани 26 і 28 закриті. Таким чином забезпечується триступенева фільтрація води, чим розширюється діапазон концентрації в воді малих твердих частинок, для якої використовується фільтр. Фільтр в варіанті, представленому на фіг. 7, працює так же, як і в варіанті, представленому на фіг. 6, описаному вище. Але в режимі очистки в ньому відкривається не послідовно три зливні клапани, а єдиний для групи патрубків промивний клапан 37 з електроприводом, встановлений на єдиному для групи патрубку 36, в який з'єднані між собою промивні патрубки 24, 26 та додатковий патрубок 34. Використанням одного промивного клапана замість трьох спрощується конструкція. 4 UA 99025 C2 5 10 15 20 25 Таким чином завдяки тому, що поворотне сито має каркас з радіальними ребрами, які утворюють комірки, а на краях ємності нерухомого очисника встановлені гнучкі ущільнювачі, які контактують з радіальними ребрами каркаса, підвищена надійність фільтра шляхом забезпечення двоступеневої фільтрації і очистки поворотного сита зворотним потоком води. Крім того, в особливих умовах використання винаходу досягаються й інші технічні результати, описані вище. Розроблені креслення на експериментальний фільтр для одного з металургійних заводів України, на черзі - виготовлення. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Фільтр, який включає корпус з вхідним та вихідним патрубками, в якому на циліндричній обоймі з наскрізними комірками змонтоване циліндричне сито, співвісно якому на підшипниках встановлений зв'язаний з приводом поворотний очисник з соплами та каналом промивної води, перед циліндричним ситом на поворотному очиснику змонтоване поворотне сито, а на корпусі установлений нерухомий очисник з відкритою ємністю, при цьому канал промивної води поворотного очисника і відкрита ємність нерухомого очисника виведені в промивні патрубки, на яких встановлені промивні клапани, який відрізняється тим, що поворотне сито має каркас з радіальними ребрами, які утворюють комірки, а на краях ємності нерухомого очисника встановлені гнучкі ущільнювачі, які контактують з радіальними ребрами каркаса. 2. Фільтр за п. 1, який відрізняється тим, що промивні патрубки з'єднані між собою в єдиний патрубок, на якому встановлений єдиний промивний клапан. 3. Фільтр за п. 1, який відрізняється тим, що на поворотному очиснику змонтоване принаймні одне додаткове поворотне сито, а в корпусі установлений принаймні один додатковий нерухомий очисник з відкритою ємністю, яка виведена в додатковий промивний патрубок з додатковим промивним клапаном на ньому. 4. Фільтр за п. 3, який відрізняється тим, що промивні патрубки і додаткові промивні патрубки з'єднані між собою в принаймні одну групу з єдиним для групи патрубком, на якому встановлено єдиний для групи промивний клапан. 5 UA 99025 C2 6 UA 99025 C2 7 UA 99025 C2 8 UA 99025 C2 Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9