Самопромывной сетчатый фильтр

Полезная модель относится к устройствам для фильтрации жидкости и предназначена для механической очистки. Техническая задача предлагаемого решения направлена на обеспечение повышенной надежности работы фильтра, упрощение сборки и эксплуатации при заданном высоком уровне рейтинга фильтрации. Самопромывной сетчатый фильтр содержит корпус с подводящим и отводящим трубопроводами, внутри которого установлен фильтрующий элемент, содержащий, как минимум, две последовательно соединенных одна с другой сетчатых секций. Размер ячеек каждой последующей секции меньше размера ячеек предыдущей секции. Сетчатые секции закреплены в рамке, на которую со стороны движения потока жидкости установлена, как минимум, одна герметичная эластичная прокладка, при этом в рамке выполнены радиальные проточки, сообщающиеся с продольными каналами. 1 н.п., 5 илл.

Полезная модель относится к устройствам для фильтрации жидкости и предназначена для механической очистки.

Известны сетчатые самопромывные фильтры производства Италия серии STC (www.santur.ru/catalog/121), в которых в качестве фильтрующего элемента используется сетка с размером ячейки от 20 до 500 мкм (выбирается от степени загрязнения воды). При этом фильтрующий элемент выполнен цилиндрической формы и установлен внутри трубы. Один торец фильтрующего элемента герметически закрыт, вода подается на наружную часть фильтрующего элемента. Очищенная от механических взвешенных частиц вода приходит к потребителю через открытый второй торец фильтрующего элемента. Удаление осевших на сетке и в отстойнике механических загрязнений производится в дренаж при открытии смонтированного в конструкции фильтра крана. Промывка фильтра может осуществляться одновременно с подачей очищенной воды потребителю, т.к. поток промывочной воды проходит по касательной вдоль внешней стороны сетчатого фильтра.

Недостатками описанного выше сетчатого самопромывного фильтра являются:

1. Низкое качество очистки воды вследствие использования единственного ряда фильтрующего элемента.

2. Низкое качество очистки сетки фильтрующего элемента, так как поскольку промывочный поток проходит по касательной к поверхности фильтрующей сетки и не может удалить застрявшие и заклиненные в ячейках фильтра твердые механические загрязнения.

3. При открытии дренажного вентиля в режиме промывки, вода в полном объеме не будет поступать к потребителю из-за возникшего перепада давления.

4. При повышении производительности фильтра и рейтинга фильтрации из-за большого соотношения площади сетки и его толщины, последняя деформируется и выходит из строя.

Известны самопромывные фильтры марки AMIAD серии SAF и серии EBS(www.ecosystem.com.ua/index.php?option=com_content&view=article&id=48&Itemid=67), предназначенные для удаления из воды взвешенных частиц крупного и среднего размера (рейтинг фильтрации от 10 до 800 мкм). В качестве фильтрующих элементов используется штампованная сетка из нержавеющей стали и плетенная четырехслойная проволочная сетка из нержавеющей стали. Фильтры удаляют частицы грязи по мере протекания воды через фильтрующую сетку. Частицы грязи, которые аккумулируются на поверхности сетки, создают перепад давления. При заданном значении перепада давления или временного интервала блок управления активизирует цикл самоочистки. Процесс очистки фильтрующей сетки осуществляется с помощью вакуумного сканера, вращающегося по спирали. Всасываемую грязь с поверхности сетки сбрасывают в дренаж через промывной клапан. Процесс очистки длится 20-40 сек., объем промывочной воды составляет 0,025-0,28 м³/час за цикл (в зависимости от модели фильтра, но не более 1% от общего количества профильтрованной воды (при высоком рейтинге фильтрации). Поток обрабатываемой воды до 400 м³/чac (для серии EBS до 4800 м³/чac).

Фильтры указанных серий, не смотря на имеющиеся преимущества, обладают рядом недостатков:

1. Фильтрующие сетки быстро забиваются, т.к. они четырехслойные. Это вынуждает чаще и продолжительнее производить цикл самоочистки, что влечет повышение расхода воды и электроэнергии. При заданном расходе промывной воды около 1%, при заданной производительности 400 м. куб./час, он составит 4 м. куб./час, а за сутки более 90 м. куб.

2. Высокая квалификация обслуживающего персонала из-за сложности используемого оборудования (вакуумные и сканирующие устройства, механические движущиеся по траектории части и т.д.).

3. Высокая стоимость оборудования, запасных и расходных частей.

Известны сетчатые фильтры фирмы Honeywell с запатентованной системой обратной промывки HABEDO (http://www.honeywell-russia.ru/shop/filtry-s-obratnoj-promyvkoj), обеспечивающей быструю и полную очистку фильтра небольшим количеством воды, процесс которой может быть осуществлен вручную или автоматически. Вкладыш фильтра состоит из двух частей. Когда фильтр находится в положении «фильтрация», только нижний, больший по размеру элемент промывается струями воды в направлении снаружи внутрь. Небольшой верхний фильтрующий элемент не вступает в контакт с неотфильтрованной водой. Когда шаровый клапан открыт для обратной промывки, вкладыш фильтра полностью проталкивается вниз до момента прекращения поступления воды к наружной стороне главного фильтрующего элемента. Одновременно с этим начинается поступление воды в верхнюю часть фильтра. Вода, необходимая для очистки фильтра, проходит через верхний элемент фильтра, через вращающуюся крыльчатку и главный фильтрующий элемент в направлении изнутри наружу, т.е. происходит обратная промывка фильтра отфильтрованной водой. Посредством этого верхний фильтрующий элемент также промываются струями, поступающими от крыльчатки. Фильтр автоматически переключается в рабочее положение в момент закрытия шарового крана.

Недостатками фильтра являются:

1. Наличие механически движущихся фильтрующих элементов во время переключения на промывку и обратно, что снижает надежность; засорение рабочей камеры и посадочных мест вкладыша фильтра, что может привести к перекосу и заклиниванию вкладыша и нарушению герметичности и выходу фильтра из строя.

2. Для каждого рейтинга фильтрации необходимы фильтрующие вкладыши с определенной ячеистой структурой сеток, а для широкого спектра очистки вынуждены применять многозвенные фильтрующие системы.

3. Необходимость частой промывки фильтров.

4. Низкая производительность, обусловленная недостаточной жесткостью фильтрующей сетки, связанной соотношением площади фильтрующей поверхности сетки к ее толщине (определяемой рейтингом фильтрации).

5. Высокая стоимость комплектующих запасных частей.

Наиболее близким по технической сущности является самопромывной фильтр (патент РФ 2159142 «Комбинированный водоочистной фильтр», МПК B01D 24/16, опубл. 20.11.2000), содержащий корпус с подводящим и отводящим трубопроводами, и состоящий не менее чем из двух последовательно соединенных одна с другой сетчатых секций фильтрующего элемента, причем размер ячеек каждой последующей секции меньше размера ячеек предыдущей секции.

Недостатком данного фильтра является громоздкость его конструкции, необходимость применения сложной многоуровневой дренажной системы и низкая эксплуатационная надежность.

Техническая задача предлагаемого решения направлена на обеспечение повышенной надежности работы фильтра, упрощение сборки и эксплуатации.

Поставленная задача достигается тем, что в самопромывном сетчатом фильтре, содержащем корпус с подводящим и отводящим трубопроводами, внутри которого установлен фильтрующий элемент, содержащий, как минимум, две последовательно соединенных одна с другой сетчатых секций, причем размер ячеек каждой последующей секции меньше размера ячеек предыдущей секции, согласно полезной модели, сетчатые секции закреплены в рамке, на которую со стороны движения потока жидкости установлена, как минимум, одна герметичная эластичная прокладка, при этом в рамке выполнены радиальные проточки, сообщающиеся с продольными каналами.

Фильтрующий элемент содержит, как минимум, две последовательно соединенных одна с другой сетчатых секции. Каждая секция закреплена в рамке с образованием при сборке промежуточных грязевых камер. Размер ячеек каждой последующей секции меньше размера ячеек предыдущей секции. Такая последовательная установка сетчатых секций повышает степень механической очистки воды, повышает ресурс работы фильтра и упрощает сборку и эксплуатацию фильтра. Различная тонкость очистки воды обеспечивается дифференциацией размеров ячеек секций.

Герметичная эластичная прокладка со стороны движения потока жидкости выполняет роль герметичного уплотнения и клапана давления.

В рамке фильтрующего элемента выполнены радиальные проточки, сообщающиеся с одной стороны с соответствующими грязевыми камерами, а с другой стороны с продольными каналами, которые в свою очередь через герметичную эластичную прокладку в процессе создания давления обратного тока выполняют роль открытого клапана, обеспечивая тем самым самопромывку фильтра.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1-3 представлено схематическое изображение фильтрующего элемента с четырьмя секциями с вариантами исполнения радиальных проточек и тремя герметичными эластичными прокладками, фиг.4 - сечение фильтрующего элемента по плоскости А-А, фиг.5 - схематическое изображение фильтрующего элемента с четырьмя секциями с одной герметичной эластичной прокладкой.

Самопромывной сетчатый фильтр содержит корпус с подводящим и отводящим трубопроводами (на фиг.1-4 условно не показан), внутри которого установлен фильтрующий элемент. Фильтрующий элемент (фиг.1-4) содержит четыре сетчатых секции 1 (секции могут быть металлическими или синтетическими), причем размер ячеек каждой последующей секции меньше размера ячеек предыдущей секции, причем секции при сборке образуют промежуточные грязевые камеры 6. Каждая сетчатая секция 1 закреплена в рамке 2, на которую со стороны движения потока жидкости установлена, как минимум, одна герметичная эластичная прокладка 3. В рамке 2 выполнены радиальные проточки 4, сообщающиеся с продольными каналами 5.

Устройство работает следующим образом.

Пример 1. Несколько эластичных прокладок 3 (фиг.1-4), каждая из которых в исходном режиме фильтрации жидкости плотно закрывает соответствующие продольные каналы 5, соединяемые через радиальные проточки 4 с соответствующими грязевыми камерами 6. При возникновении противодавления, создаваемого обратным током жидкости, в каждой из грязевых камер 6 через соответствующие радиальные проточки 4 и продольные каналы 5, последовательно отгибаются участки соответствующих эластичных прокладок 3, начиная с той, которая соединена с последней грязевой камерой 6 с высоким рейтингом фильтрации. По мере выравнивания давления в последующих грязевых камерах 6 его будет достаточно для преодоления сил упругости, создаваемой следующей эластичной прокладкой 3 и открытия клапана и т.д. Продольные каналы 5, соединяющие одну грязевую камеру рационально выполнять концентрически равномерно через (360/n _k)°, где n_k - количество каналов в камере. Продольные каналы 5, соединяющие другие грязевые камеры 6, соответственно смещаются на 360/(n_k·n_kk)°, где n_kk - количество грязевых камер в фильтрующем элементе. При этом радиусы расположения продольных каналов 5 для каждой из грязевых камер 6 расположены эксцентрично по отношению к каналам 5 предыдущих и последующих камер и должны обеспечивать надежную работу эластичных прокладок 3 в качестве клапанов. Количество концентрически расположенных продольных каналов 5 и их диаметр зависит от количества грязевых камер 6 и их объема и связаны с собой длительностью опорожнения грязевых камер 6. Опорожнение грязевых камер 6 происходит сразу же после очистки предыдущей более мелкоячеистой сетчатой секции 1 и повышения давления в этой промежуточной грязевой камере до давления исходного противотока. Далее идет очистка последующей более крупноячеистой сетки, повышение давления в другой грязевой камере, ее опорожнение через клапан и т.д.

Пример 2. Используется только одна эластичная прокладка 3 (фиг.5), которая в исходном состоянии фильтрации воды плотно закрывает все продольные каналы 5, соединяемые через радиальные проточки 4 с соответствующими грязевыми камерами 6. Все радиальные проточки 4 выполнены на одну глубину, а все продольные каналы 5, соединяемые со всеми грязевыми камерами 6, расположены концентрически, т.е. на одной окружности относительно центра фильтра равномерно через f=360°/(n_k·n _kk), где f - угол последовательного по камерам сдвига отверстий; n k - количество отверстий в одной камере; n_k - количество грязевых камер в фильтре. При количестве отверстий в камере n _k=4 и количестве грязевых камер n_kk=3, угол сдвига отверстий составит f=30°. Пересечение луча угла с окружностью определит центр соответствующего продольного канала 5. В данном варианте одна эластичная прокладка 3 работает как мультиклапан для всех продольных каналов 5 всех грязевых камер 6. В этом случае эластичная прокладка обладает высокой упругостью и эластичностью, обеспечивающий прогиб и открытие клапана только на заданном участке.

Таким образом, предлагаемая нами конструкция самопромывного обратным током жидкости фильтра имеет следующие преимущества:

1. Фильтрация жидкости от взвешенных частиц происходит одновременно в одном фильтре в широком диапазоне рейтинга фильтрации и определяется технической возможностью изготовления фильтрующих сеток (в основном изготовлении в мелкоячеистом диапазоне).

2. Наличие в конструкции одного фильтра нескольких сеток и грязевых камер с аккумуляцией загрязнений с разными рейтингами взвешенных частиц.

3. Система самопромывки фильтра обратным током жидкости обеспечивает полное опорожнение всех грязевых камер и качественную очистку ячеек фильтрующих сеток от застрявших (заклиненных) механических частиц за счет обратного прогиба сеток, что обеспечит заданную производительность фильтра.

4. Oбеспечит высокую производительность фильтра за счет возможности создания большого напора жидкости, поскольку фильтрующие сетки не зависимо от их размеров и ячеек надежно натянуты и закреплены в рамках фильтра.

5. Малое потребление промывочной воды, менее 0,1% от объема фильтрации, которое не зависит от тонкости фильтрации, одним током обратной воды промываются сразу же все элементы многокамерного фильтра.

6. Малый по продолжительности цикл очистки, поскольку не используются многослойные плетеные сетки и микроволоконные системы, в которых затруднена промывка и удаление застрявших и аккумулированных внутри них механических загрязнений, а аккумулированные загрязнения в грязевых камерах опорожняются автоматически.

7. Конструкция фильтра обладает высокой надежностью, поскольку не имеет в своей конструкции движущихся механических частей, собирается из простых и надежных в работе деталей.

8. Сборка, разборка, замена изношенных деталей и профилактика производится штатным слесарем-водопроводчиком и не требует особых знаний.

Самопромывной сетчатый фильтр, содержащий корпус с подводящим и отводящим трубопроводами, внутри которого установлен фильтрующий элемент, содержащий, как минимум, две последовательно соединенные одна с другой сетчатые секции, причем размер ячеек каждой последующей секции меньше размера ячеек предыдущей секции, отличающийся тем, что сетчатые секции закреплены в рамке, на которую со стороны движения потока жидкости установлена, как минимум, одна герметичная эластичная прокладка, при этом в рамке выполнены радиальные проточки, сообщающиеся с продольными каналами.