Фільтр напірний

Об'єкт, що заявляється, відноситься до пристроїв для очищення води та може бути використаний у системах питного і промислового водопостачання різних галузей промисловості. Найбільш близьким до об'єкту, що заявляється, за технічною суттю та результатом, який може бути досягнутий при його використанні, є самоочисний фільтр [Авт. св. СРСР №567464, МПК2 В 01 D 23/26, опубл. 05.08.1977, бюл. 29], що включає корпус з кришкою та днищем, установлені в корпусі горизонтальну плиту з вікнами та несправжнє днище у вигляді решітки, розташовану над несправжнім днищем однорідне зернисте завантаження, центральну вертикальну трубу та патрубки для підведення води на фільтрування і відведення відфільтрованої води. Патрубок для підведення води на фільтрування встановлений у кришці корпусу фільтра, а патрубок для відведення відфільтрованої води встановлений у днищі корпусу, при цьому центральна вертикальна труба призначена для відведення промивної води з підкришного простору фільтра назовні спадним потоком. До недоліків прототипу можна віднести низьку ефективність очищення води, низьку ефективність промивання зернистого завантаження та складність в експлуатації. В такому фільтрі немає можливості запобігти потраплянню в корпус великих включень та сторонніх предметів з водою, що фільтрується, та винесенню зернин завантаження з потоком промивної води при промиванні, не забезпечується рівномірний розподіл води, що фільтрується, по поверхні зернистого завантаження при фільтруванні. Крім того, такий фільтр характеризується низькою ефективністю промивання зернистого завантаження, що обумовлюється прийнятою в прототипі схемою промивання, яка здійснюється шляхом зворотної течії відфільтрованої у фільтрі води через зернисте завантаження з піддренажного простору у підкришний простір корпусу за рахунок різниці тисків у верхній та нижній частинах фільтра. В основу об'єкта, що заявляється, поставлена задача створити такий фільтр напірний, який за рахунок удосконалень шляхом введення нових конструктивних елементів та їхнього розташування забезпечить досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності очищення води при підвищенні ефективності промивання зернистого завантаження, а також у спрощенні експлуатації фільтра в цілому. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що фільтр напірний, який містить корпус з кришкою і днищем, розміщені в корпусі центральну вертикальну трубу, зернисте завантаження, несправжнє днище та патрубки для підведення і відведення води, згідно з корисною моделлю, обладнаний верхньою дренажнорозподільною системою, нижньою дренажно-розподільною системою, колектором для підведення стисненого повітря та патрубком для підведення промивної води. Крім того, фільтр обладнаний розташованим у кришці корпусу вантузом і люком для засипання у фільтр зернистого завантаження, розташованими в нижній частині корпусу над несправжнім днищем штуцером для гідровивантаження і технологічним люком. Верхня дренажнорозподільна система виконана у вигляді встановленої у верхній частині центральної вертикальної труби водозбірної воронки з колосниковою решіткою. Зернисте завантаження виконане двошаровим з шару кварцового піску та шару дробленого антрациту, послідовно укладених на розміщений на несправжньому днищі підтримуючий шар з гранітного щебеню. Нижня дренажно-розподільна система виконана у вигляді встановлених у несправжньому днищі дренажних ковпачків. Колектор для підведення стисненого повітря розміщений під несправжнім днищем. Вивід центральної вертикальної труби, патрубок для відведення відфільтрованої води та патрубок для підведення промивної води розміщені у днищі корпусу. В окремих випадках виготовлення фільтра напірного колосникова решітка верхньої дренажно-розподільної системи виконана зі знімних елементів. Обладнання фільтра верхньою дренажно-розподільною системою, виконаною у вигляді встановленої у верхній частині центральної вертикальної труби водозбірної воронки з колосниковою решіткою, розташування виводу центральної вертикальної труби у днищі корпусу, виконання зернистого завантаження двошаровим з шару кварцового піску та шару дробленого антрациту, послідовно укладених на розміщений на несправжньому днищі підтримуючий шар з гранітного щебеню, обладнання фільтра нижньою дренажно-розподільною системою, яка виконана у вигляді встановлених у несправжньому днищі дренажних ковпачків, колектором для підведення стисненого повітря, розміщеним під несправжнім днищем, та патрубком для підведення промивної води, розміщеним у днищі корпусу, дозволяє конструктивно просто забезпечити фільтрування води зверху вниз, а також здійснити промивання зернистого завантаження у два етапи, на першому з яких подачею знизу вгору стисненого повітря, а на другому подачею знизу вгору промивної води, що, в свою чергу, забезпечує підвищення ефективності очищення води при підвищенні ефективності промивання зернистого завантаження, а також спрощує експлуатацію фільтра в цілому. Обладнання фільтра верхньою дренажно-розподільною системою, її виконання у вигляді встановленої у верхній частині центральної вертикальної труби водозбірної воронки з колосниковою решіткою та розташування виводу центральної вертикальної труби у днищі корпусу дозволяє спростити підведення води на фільтрування та відведення відпрацьованої промивної води. При фільтруванні забезпечується підведення води до фільтра знизу, наступна її подача висхідним потоком по центральній вертикальній трубі в корпус через воронку з колосниковою решіткою при запобіганні потраплянню в зернисте завантаження великих включень та сторонніх предметів і забезпеченні рівномірного розподілу води, що фільтрується, по поверхні зернистого завантаження, фільтрування зверху вниз з відведенням відфільтрованої води з піддренажного простору по патрубку, розташованому у днищі корпусу. При промиванні зернистого завантаження забезпечується надходження промивної води з порожнини корпусу в центральну вертикальну трубу через воронку з колосниковою решіткою, що запобігає винесенню зернистого завантаження з промивною водою, та її відведення спадним потоком з фільтра, а також забезпечує спрощення експлуатації фільтра при спрощенні процесу очищення води та промивання зернистого завантаження. Формування зернистого завантаження з двох фільтрувальних шарів так, що при фільтруванні зверху вниз вода проходить спочатку фільтрувальний шар з дробленого антрациту, а потім фільтрувальний шар з кварцового піску дозволяє забезпечити фільтрування на підвищених швидкостях при спрямуванні потоку води, що фільтрується, зверху вниз від шару крупнозернистого завантаження з дробленого антрациту до шару з більш дрібних зернин кварцового піску. Це запобігає утворенню поверхневого шару осаду з великим опором та сприяє підвищенню затримуючої здатності завантаження при фільтруванні води з вмістом великої кількості високодисперсних завислих речовин при підвищенні ефективності очищення води, підвищенні ефективності промивання зернистого завантаження, а також спрощенні експлуатації фільтра в цілому. Використання підтримуючого шару з гранітного щебеню запобігає абразивному спрацьовуванню нижньої дренажно-розподільної системи і під час фільтрування, і під час промивання зернистого завантаження. Обладнання фільтра нижньою дренажно-розподільною системою та її виконання у вигляді встановлених у несправжньому днищі дренажних ковпачків забезпечує під час фільтрування сталість і рівномірність відведення відфільтрованої води у піддренажний простір та перешкоджає винесенню зернин фільтрувального матеріалу з фільтра, а також під час промивання забезпечує сталість та рівномірність підведення стисненого повітря та промивної води за всім перерізом корпусу. Обладнання фільтра колектором для підведення стисненого повітря та його розміщення під несправжнім днищем дозволяє здійснити режим промивання у два етапи. На першому етапі промивання фільтра забезпечується підведення стисненого повітря у піддренажний простір корпусу та його наступне надходження у фільтрувальне завантаження знизу вгору для барботування зернистого фільтрувального матеріалу, що, в свою чергу, сприяє розпушенню завантаження та попередньому виведенню затриманих частинок від зернин завантаження. На другому етапі промивання фільтра забезпечується підведення промивної води у піддренажний простір корпусу та її наступне надходження у фільтрувальне завантаження знизу вгору для вимивання завислих речовин і поновлення розподілу зернин завантаження по шарах, який відбувається в результаті перемішування зернин дробленого антрациту та кварцового піску під час фільтрування. Обладнання фільтра патрубком для підведення промивної води та приєднання його до днища корпусу дозволяє забезпечити підведення промивної води з зовнішніх джерел та здійснити промивання зернистого завантаження знизу вгору з відповідною інтенсивністю та періодичністю. При цьому завислі в середовищі промивної води зернини фільтрувального матеріалу, завдяки використанню двошарового завантаження, утвореного зернинами різної щільності та різного фракційного складу, автоматично розподіляються по висоті з послідовним зменшенням їхніх фракцій зверху вниз. Піднімаючись знизу вгору, промивна вода надходить у верхню дренажно-розподільну систему та спадним потоком по центральній вертикальній трубі виводиться з фільтра. Після припинення подачі промивної води зернини фільтрувального матеріалу осідають з утворенням зернистого фільтрувального завантаження зі зменшенням фракційного складу зернин зверху вниз за напрямком потоку води, що фільтрується, під час фільтрування. Таким чином, в процесі фільтрування стає можливим запобігти утворенню поверхневого шару осаду з великим опором та підвищити затримуючу здатність завантаження при фільтруванні води з вмістом високодисперсних завислих речовин. Розташування виводу центральної вертикальної труби, патрубка для відведення відфільтрованої води та патрубка для підведення промивної води в нижній частині корпусу дозволяє конструктивно просто згрупувати вводи і виводи фільтра у днищі корпусу, а також підвищити ефективність фільтрування, промивання та експлуатації фільтра. Обладнання фільтра розташованим у кришці корпусу люком для подачі у фільтр зернистого завантаження та розташованими в нижній частині корпусу над несправжнім днищем штуцером для гідровивантаження конструктивно просто дозволяє забезпечити наповнення фільтра двошаровим антрацито-кварцевим зернистим завантаженням перед початком експлуатації фільтра, а також забезпечити вивантаження відпрацьованого завантаження після закінчення строку його експлуатації. Обладнання корпусу фільтра технологічним люком дозволяє спростити монтаж, обслуговування та експлуатацію фільтра. Виконання колосникової решітки верхньої дренажно-розподільної системи зі знімних прямокутних колосникових елементів дозволяє при виході з ладу одного з елементів здійснити його швидку заміну, що, в свою чергу, спрощує експлуатацію фільтра та підвищує надійність його роботи. Суть об'єкта, що заявляється, пояснюється графічним матеріалом, де представлений загальний вид фільтра напірного з конструктивними елементами. Фільтр напірний містить корпус 1 з кришкою 2 і днищем 3, установлені в корпусі 1 несправжнє днище 4, послідовно укладені на несправжнє днище 4 підтримуючий шар з гранітного щебеню 5, фільтрувальний шар з кварцового піску 6 і фільтрувальний шар з дробленого антрациту 7, центральну вертикальну трубу 8 для підведення води на фільтрування та відведення промивної води з верхньою дренажно-розподільною системою 9, що являє собою встановлену у верхній частині центральної вертикальної труби 8 водозбірну воронку з колосниковою решіткою, наприклад, виконаною зі знімних елементів (на кресленні не показано), нижню дренажно-розподільну систему, що являє собою встановлені у несправжньому днищі 4 дренажні ковпачки 10, і колектор 11 для підведення стисненого повітря, розташований під несправжнім днищем 4. До днища 3 корпусу 1 фільтра приєднаний патрубок 12 для підведення промивної води та патрубок 13 для відведення відфільтрованої води. Також фільтр обладнаний люком 14 для засипання у фільтр зернистого завантаження, який розташований у кришці 2 корпусу 1, технологічним люком 15 і штуцером 16 для гідровивантаження, розташованими в нижній частині корпусу 1 над несправжнім днищем 4. Фільтр напірний, що заявляється, працює в такий спосіб. Вода на фільтрування підводиться до корпусу 1 знизу та по центральній вертикальній трубі 8 висхідним потоком надходить у верхній дренажно-розподільний пристрій 9. Проходячи через колосникову решітку верхньої дренажно-розподільної системи 9, що виконує функцію грубого фільтра води, вода попередньо очищується від великих включень та сторонніх предметів, після чого рівномірно розподіляється по всій поверхні зернистого завантаження та фільтрується спочатку через шар 7 дробленого антрациту, а потім через шар кварцового піску 6. Проходячи через підтримуючий шар 5 з гранітного щебеню, відфільтрована вода через дренажні ковпачки 10, установлені в несправжньому днищі 4, надходить у піддренажний простір і далі по трубопроводу 13 відводиться з фільтра. Після закінчення циклу фільтрування фільтр зупиняється і переводиться на промивання, яке здійснюється у два етапи. На першому етапі промивання по колектору 11 у піддренажний простір подається стиснене повітря, яке, проходячи дренажні ковпачки 10, надходить у корпус 1 та здійснює барботування зернистого завантаження, після чого виводиться з корпусу 1 через вантуз 16. На другому етапі по патрубку 12 у піддренажний простір подається промивна вода, яка, проходячи дренажні ковпачки 10, надходить у корпус 1 та, піднімаючись, здійснює вимивання затриманих у зернистому завантаженні завислих речовин. У середовищі промивної води, що рухається в корпусі 1 знизу вгору, відбувається автоматична класифікація зернин фільтрувального матеріалу відповідно до їхньої щільності та фракційного складу, а саме, зверху опиняються зернини дробленого антрациту з меншою щільністю та більшим фракційним складом, а зверху зернини кварцового піску з більшою щільністю та меншим фракційним составом. Піднімаючись знизу вгору, промивна вода надходить у верхню дренажнорозподільну систему 9 та через колосникову решітку і водозбірну воронку спадним потоком по центральній вертикальній трубі 8 виводиться з фільтра. Після припинення подачі промивної води зернини фільтрувального матеріалу осідають з утворенням зернистого фільтрувального завантаження зі зменшенням фракційного складу зернин зверху вниз за напрямком потоку води, що фільтрується, під час фільтрування. При цьому дренажні ковпачки 10 нижньої дренажно-розподільної системи запобігають вимиванню зернин завантаження при фільтруванні, а верхня дренажно-розподільна система 9 запобігає вимиванню зернин завантаження під час промивання. З огляду на викладене вище та з урахуванням розкритого причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю ознак об'єкта, що заявляється, і технічним результатом, який може бути досягнутий, можна стверджувати, що задача, поставлена в основу створення фільтра напірного, вирішена повністю, бо використання корисної моделі дозволяє забезпечити досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності очищення води при підвищенні ефективності промивання зернистого завантаження, а також у спрощенні експлуатації фільтра в цілому.