Обрабатывающее устройство
Изобретение предназначено для обработки жидкости путем просачивания ее через слой частиц из ионообменного материала или фильтрующий слой, состоящий из несвязанных между собой частиц. Обрабатывающее устройство содержит корпус, заполненный обрабатывающим слоем из частиц обрабатывающей среды и имеющий впускное отверстие для впуска обрабатываемой жидкости и выпускное отверстие для выпуска обработанной жидкости, и сжижающий блок для удаления частиц обрабатывающей среды из обрабатывающего слоя. Этот блок смонтирован в основании корпуса и содержит трубопровод для подвода жидкости, имеющий выпускное отверстие и установленный с возможностью подвода по нему под давлением жидкости с внешней стороны обрабатывающего слоя, и трубопровод для отвода жидкости и частиц обрабатывающей среды из слоя, установленный в трубопроводе для подвода жидкости, устройство снабжено средством для подвода нового материала на верхнюю часть слоя. Данное устройство обеспечивает очистку обрабатывающей среды в сепараторе при относительно низком давлении, что позволяет избежать дробления частиц обрабатывающей среды. 19 з.п.ф-лы, 5 ил.
Настоящее изобретение относится к обрабатывающему устройству, которое имеет обрабатывающий слой из частиц для обработки жидкости, протекающей через этот обрабатывающий слой.
Обрабатывающую среду в виде частиц необходимо периодически восстанавливать, что обычно требует отключать обрабатывающее устройство из линии на время, в течение которого его промывают на месте, или на время удаления обрабатывающей среды для ее восстановления или замены, при этом оставляя обрабатывающее устройство вне работы в течение значительного периода времени. В книге В.А.Клячко, И.Э.Апельцина "Очистка природных сточных вод", Москва, 1971 год раскрыто обрабатывающее устройство, содержащее корпус, заполненный обрабатывающим слоем из частиц обрабатывающей среды и имеющий впускное отверстие для впуска обрабатываемой жидкости и выпускное отверстие для выпуска обработанной жидкости, ожижающий блок для удаления частиц обрабатывающей среды из обрабатывающего слоя, содержащий трубопровод для подвода жидкости, имеющий выпускное отверстие и установленный с возможностью подвода по нему под давлением жидкости с внешней стороны обрабатывающего слоя, и трубопровод для отвода жидкости и частиц обрабатывающей среды из слоя, и средство для подвода нового материала на верхнюю часть слоя. В этом устройстве поступающая вода, применяемая для удаления обрабатывающей среды из слоя, не обеспечивает достаточного его разрыхления. Это означает, что циклонный сепаратор должен работать под высоким давлением для того, чтобы отделять загрязнения от среды, с тем результатом, что обрабатывающая среда сама будет иметь тенденцию к дроблению на более мелкие частицы, которые в конечном счете уносятся из обрабатывающего слоя. Данное устройство имеет небольшую эффективность и малую пропускную способность. Техническим результатом настоящего изобретения является значительное увеличение пропускной способности обрабатывающего устройства, сокращение потерь обрабатывающей среды, обеспечение очистки обрабатывающей среды без выключения устройства из линии и сокращение веса устройства. Этот технический результат достигается тем, что в обрабатывающем устройстве, содержащем корпус, заполненный обрабатывающим слоем из частиц обрабатывающей среды и имеющий впускное отверстие для впуска обрабатываемой жидкости и выпускное отверстие для выпуска обработанной жидкости, ожижающий блок для удаления частиц обрабатывающей среды из обрабатывающего слоя, содержащий трубопровод для подвода жидкости, имеющий выпускное отверстие и установленный с возможностью подвода по нему под давлением жидкости с внешней стороны обрабатывающего слоя, и трубопровод для отвода жидкости и частиц обрабатывающей среды из слоя, и средство для подвода нового материала на верхнюю часть слоя, согласно изобретению ожижающий блок смонтирован в основании корпуса и трубопровод для отвода жидкости и частиц обрабатывающей среды из слоя установлен в трубопроводе для подвода жидкости. Такой ожижающий блок гарантирует, что частицы обрабатывающей среды можно эффективно удалять из слоя без контактирования с крыльчаткой насоса. Обрабатывающую среду, удаленную через трубопровод для ее отвода, заменяют частицами сверху, которые подают под действием силы тяжести или давления в пространство, образованное за счет удаления обрабатывающей среды. Таким образом, обрабатывающая среда имеет тенденцию продвижения вниз через обрабатывающий слой, гарантируя тем самым, что можно циклически очищать весь слой. Этот ожижающий блок предназначен для осуществления мягкого очищающего воздействия на обрабатывающую среду, достаточную для разрыхления слоя и извлечения большей части загрязнений, так чтобы дальнейшая сепарация могла осуществляться при относительно низком давлении с целью избежать дробления самой обрабатывающей среды. Пропускная способность обрабатывающего устройства согласно изобретению превышает более чем в четыре раза пропускную способность известного обрабатывающего устройства аналогичных размеров. Целесообразно, чтобы трубопровод для отвода жидкости и частиц обрабатывающей среды был сообщен со средством для восстановления обрабатывающей среды, благодаря чему восстановленная обрабатывающая среда может быть использована повторно. Удаляемый из слоя материал можно направить в средство восстановления, где он восстановится и используется повторно, или его можно ликвидировать, или использовать другим образом. Например, если частицы обрабатывающей среды - горючие, обработка может заключаться в фильтровании и, следовательно, обезмасливании маслянистой воды, повышая тем самым теплотворную способность частиц и делая возможным использовать их в качестве топлива. Поэтому можно постепенно удалять обрабатывающую среду из частиц из обрабатывающего слоя для восстановления, тогда как обрабатывающее устройство все еще остается в линии. Предпочтительно для улучшения работы ожижающего блока трубопровод для подвода жидкости снабдить средством для завихрения жидкости. Целесообразно, чтобы обрабатывающее устройство являлось фильтрующим устройством, а средством для восстановления обрабатывающей среды являлся сепаратор для отделения загрязняющих веществ от обрабатывающей среды. Обычные фильтры необходимо промывать, когда фильтрующий слой засоряется загрязняющими веществами. Для этого нужно слить жидкость из фильтрующего слоя, продуть воздухом через слой, чтобы его разрыхлить, и пропустить опять через слой воду, чтобы промыть его от загрязняющих веществ. Это не только вызывает необходимость исключения фильтра из линии на длительные периоды времени, но также приводит к потере воды и некоторой потере частиц фильтрующей среды. Использование соответствующего настоящему изобретению обрабатывающего устройства в качестве фильтра обеспечивает быструю очистку фильтрующей среды, не выключая из линии. Это приводит к преимуществу, заключающемуся в том, что можно использовать фильтрующую среду, имеющую маленький размер частиц, или мелкий слой, из-за высокой скорости очистки способность удержания твердых частиц является менее важной, чем в обычном фильтре. Фильтрующую среду, вымытую через трубопровод отвода, очищают и ее можно вернуть в первоначальный или другой фильтрующий слой. Это снижает суммарное количество теряемой в системе фильтрующей среды. Необходимость в воздухе для продувки фильтра исключается, поскольку давление в жидкости, поступающей в псевдоожижающий блок, разрыхляет слой. Часто повторяемая очистка, которой можно добиться, используя изобретение, снижает возможность возникновения каналообразования. Сепаратор для отделения загрязняющих веществ от обрабатывающей среды предпочтительно выполняют в виде гидроциклона. При некоторых видах работы желательно, чтобы гидроциклон был выполнен с возможностью создания достаточного давления у выпускного отверстия, через которое вытекает фильтрующая среда, для перемещения назад очищенной фильтрующей среды к обрабатывающему слою. Если необходимо, то подачу фильтрующей среды, поступающей в гидроциклон, можно увеличить посредством дополнительной подачи воды под высоким давлением на вход гидроциклона. Поэтому целесообразно, чтобы устройство содержало источник подачи воды под высоким давлением в впускное отверстие гидроциклона. В зависимости от относительных размеров частиц или удельного веса фильтрующей среды и загрязняющих веществ выпускное отверстие для очищенной фильтрующей среды может быть либо сливным выпускным отверстием, либо переливным выпускным отверстием, либо переливным выпускным отверстием гидроциклона. В качестве альтернативы обрабатывающим устройством может быть ионообменное устройство с ионообменной смолой в виде частиц, создающей обрабатывающую среду. Обрабатывающее устройство может иметь впускное отверстие для обрабатываемой жидкости, расположенное у внешней периферии обрабатывающего слоя для обеспечения просачивания жидкости внутрь через обрабатывающую среду к выпускному отверстию, расположенному в слое. Обрабатываемая жидкость соприкасается с обрабатывающей средой на границе раздела между средой и жидкостью близко к верхней части корпуса. Пропускная способность устройства в этом случае определяется по существу размером площади этой границы раздела. В этом случае желательно, чтобы впускное отверстие для обрабатываемой жидкости было сообщено с первым пространством, ограниченным внутренней поверхностью стенки корпуса и первым экраном, имеющим отверстия, позволяющие обрабатываемой жидкости проходить через экран и не позволяющие проходить через него частицам обрабатывающей среды, выпускное отверстие для обработанной жидкости было сообщено со вторым экраном, имеющим отверстия, позволяющие обработанной жидкости проходить через экран и не позволяющие проходить через него частицам обрабатывающей среды. Это дает возможность увеличить площадь границы раздела между обрабатываемой жидкостью и обрабатывающей средой без увеличения диаметра корпуса. Это важно при таких применениях, когда площадь пола ограничена, например на платформе добычи нефти. Кроме того, вес соответствующего настоящему изобретению обрабатывающего устройства будет меньше, чем у обычного устройства той же производительности. Стоимость изготовления корпуса в сильной степени зависит от стоимости изготовления его патрубков и торцевых стенок. Увеличение длины соответствующего настоящему изобретению корпуса может увеличить его емкость без изменения диаметра, что обычно дешевле, чем увеличение емкости путем увеличения диаметра корпуса. Предпочтительно, чтобы боковая стенка корпуса образовала цилиндрическую полость, первое пространство имело кольцеобразную форму и на его внутренней стороне был установлен первый экран, образующий цилиндрическую полость, заполняемую частицами обрабатывающей среды, которая кооксиальна боковой стенке и имеет радиус, величина которого меньше величины радиуса боковой стенки, и имелся второй экран, ограничивающий второе пространство, сообщенное с выпускным отверстием для обработанной жидкости и расположенное вдоль оси цилиндрической полости. Эта конструкция гарантирует отсутствие застойных зон в обрабатывающем устройстве, которые способствовали бы росту и размножению бактерий. Нет необходимости заполнять застойные зоны используемым в других устройствах бетоном и другими наполнителями, что дает дополнительное весовое преимущество. Впускное отверстие для обрабатываемой жидкости предпочтительно выполняют в боковой стенке корпуса. Однако для дальнейшего увеличения поверхности раздела между обрабатывающей средой и обрабатываемой жидкостью второе впускное отверстие для обрабатываемой жидкости может быть выполнено в верхней части корпуса. В качестве альтернативы выпускное отверстие для обработанной жидкости может быть расположено у внешней периферии слоя для обеспечения просачивания жидкости внутрь через обрабатывающую среду от впускного отверстия для обрабатываемой жидкости, расположенного в слое. В этом случае выпускное отверстие для обработанной жидкости сообщено с первым пространством, образованным внутренней поверхностью стенки корпуса и первым экраном, имеющим отверстия, позволяющие обработанной жидкости проходить через этот экран и не позволяющие проходить через него частицам обрабатывающей среды, а впускное отверстие для обрабатываемой жидкости сообщено с вторым экраном, имеющим отверстия, позволяющие обрабатываемой жидкости проходить через этот экран и не позволяющие проходить через него частицам обрабатывающей среды. При этом боковая стенка корпуса образует цилиндрическую полость, первое пространство имеет кольцеобразную форму и на его внутренней стороне установлен первый экран, образующий цилиндрическую полость, заполняемую частицами обрабатывающей среды, которая кооксиальна боковой стенке и имеет радиус, величина которого меньше величины радиуса боковой стенки, и имеется второй экран, ограничивающий второе пространство, сообщенное с впускным отверстием для обрабатываемой жидкости и расположенное вдоль оси цилиндрической полости. Выпускное отверстие для обработанной жидкости может быть выполнено в боковой стенке корпуса. Предпочтительно, чтобы трубопровод для отвода жидкости и частиц обрабатывающей среды из слоя выступал за конец трубопровода для подвода жидкости. В устройстве можно использовать средство для возврата частиц восстановленной обрабатывающей среды в обрабатывающий слой этого же устройства. Это средство может содержать трубопровод возврата, сообщающий выпускное отверстие средства для восстановления обрабатывающей среды и обрабатывающий слой. Это обеспечит прямое рециркулирование обрабатывающей среды. Варианты выполнения обрабатывающего устройства, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 представляет схему фильтрующего устройства и связанный с ним контур; фиг. 2 представляет перспективный вид с вырезом фильтрующего устройства согласно первому варианту его выполнения; фиг. 3 представляет осевое сечение фильтрующего устройства, показанного на фиг. 2; фиг. 4 представляет осевое сечение фильтрующего устройства согласно второму варианту его выполнения; фиг. 5 представляет осевое сечение фильтрующего устройства, согласно третьему варианту его выполнения. Фильтрующее устройство, показанное на фигурах 1-3, содержит корпус 1, заполненный слоем из частиц фильтрующей среды 2 типа песка или гранита. Корпус 1 является сосудом высокого давления, работающим при давлении по крайней мере 5

Формула изобретения
1. Обрабатывающее устройство, содержащее корпус, заполненный обрабатывающим слоем из частиц обрабатывающей среды и имеющий впускное отверстие для впуска обрабатываемой жидкости и выпускное отверстие для выпуска обработанной жидкости, ожижающий блок для удаления части обрабатывающей среды из обрабатывающего слоя, содержащий трубопровод для подвода жидкости, имеющий выпускное отверстие и установленный с возможностью подвода по нему под давлением жидкости с внешней стороны обрабатывающего слоя, и трубопровод для отвода жидкости и частиц обрабатывающей среды из слоя, средство для подвода нового материала на верхнюю часть слоя, отличающееся тем, что ожижающий блок смонтирован в основании корпуса и трубопровод для отвода жидкости и частиц обрабатывающей среды из слоя установлен в трубопроводе для подвода жидкости. 2. Обрабатывающее устройство по п.1, отличающееся тем, что трубопровод для отвода жидкости и частиц обрабатывающей среды сообщен со средством для восстановления обрабатывающей среды, благодаря чему восстановленная обрабатывающая среда может быть использована повторно. 3. Обрабатывающее устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что трубопровод для подвода жидкости снабжен средством для завихрения жидкости. 4. Обрабатывающее устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что оно является фильтрующим устройством, а средством для восстановления обрабатывающей среды является сепаратор для отделения загрязняющих веществ от обрабатывающей среды. 5. Обрабатывающее устройство по п.4, отличающееся тем, что сепаратор выполнен в виде гидроциклона. 6. Обрабатывающее устройство по п.5, отличающееся тем, что гидроциклон выполнен с возможностью создания достаточного давления у выпускного отверстия, через которое вытекает фильтрующая среда, для перемещения назад очищенной фильтрующей среды к обрабатывающему слою. 7. Обрабатывающее устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что для увеличения подачи фильтрующей среды содержит источник подачи воды под высоким давлением во впускное отверстие гидроциклона. 8. Обрабатывающее устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что оно представляет собой ионообменное устройство. 9. Обрабатывающее устройство по любому из пп.1 - 8, отличающееся тем, что впускное отверстие для обрабатываемой жидкости расположено у внешней периферии обрабатывающего слоя для обеспечения просачивания жидкости внутрь через обрабатывающую среду к выпускному отверстию для обработанной жидкости, расположенному в слое. 10. Обрабатывающее устройство по п.9, отличающееся тем, что впускное отверстие для обрабатываемой жидкости сообщено с первым пространством, ограниченным внутренней поверхностью стенки корпуса и первым экраном, имеющим отверстия, позволяющие обрабатываемой жидкости проходить через экран и не позволяющие проходить через него частицам обрабатывающей среды, а выпускное отверстие для обработанной жидкости сообщено со вторым экраном, имеющим отверстия, позволяющие обработанной жидкости проходить через экран и не позволяющие проходить через него частицам обрабатывающей среды. 11. Обрабатывающее устройство по п.10, отличающееся тем, что боковая стенка корпуса образует цилиндрическую полость, первое пространство имеет кольцеобразную форму и на его внутренней стороне установлен первый экран, образующий цилиндрическую полость, заполняемую частицами обрабатывающей среды, которая кооксиальна боковой стенке и имеет радиус, величина которого меньше величины радиуса боковой стенки, и имеется второй экран, ограничивающий второе пространство, сообщенное с выпускным отверстием для обработанной жидкости и расположенное вдоль оси цилиндрической полости. 12. Обрабатывающее устройство по любому из пп.9 - 11, отличающееся тем, что впускное отверстие для обрабатываемой жидкости выполнено в боковой стенке корпуса. 13. Обрабатывающее устройство по п.12, отличающееся тем, что в верхней части корпуса выполнено второе впускное отверстие для обрабатываемой жидкости. 14. Обрабатывающее устройство по любому из пп.1 - 8, отличающееся тем, что выпускное отверстие для обработанной жидкости расположено у внешней периферии слоя для обеспечения просачивания жидкости внутрь через обрабатывающую среду от впускного отверстия для обрабатываемой жидкости, расположенного в слое. 15. Обрабатывающее устройство по п.14, отличающееся тем, что выпускное отверстие для обработанной жидкости сообщено с первым пространством, образованным внутренней поверхностью стенки корпуса и первым экраном, имеющим отверстия, позволяющие обработанной жидкости проходить через этот экран и не позволяющие проходить через него частицам обрабатывающей среды, а впускное отверстие для обрабатываемой жидкости сообщено со вторым экраном, имеющим отверстия, позволяющие обрабатываемой жидкости проходить через этот экран и не позволяющие проходить через него частицам обрабатывающей среды. 16. Обрабатывающее устройство по п.15, отличающееся тем, что боковая стенка корпуса образует цилиндрическую полость, первое пространство имеет кольцеобразную форму и на его внутренней стороне установлен первый экран, образующий цилиндрическую полость, заполняемую частицами обрабатывающей среды, которая кооксиальна боковой стенке и имеет радиус, величина которого меньше величины радиуса боковой стенки, и имеется второй экран, ограничивающий второе пространство, сообщенное с впускным отверстием для обрабатываемой жидкости и расположенное вдоль оси цилиндрической полости. 17. Обрабатывающее устройство по любому из пп.14 - 16, отличающееся тем, что выпускное отверстие для обработанной жидкости выполнено в боковой стенке корпуса. 18. Обрабатывающее устройство по любому из пп.1 - 17, отличающееся тем, что трубопровод для отвода жидкости и частиц обрабатывающей среды из слоя выступает за конец трубопровода для подвода жидкости. 19. Обрабатывающее устройство по п.2 и любому из пп.3 - 18, отличающееся тем, что имеет средство для возврата частиц восстановленной обрабатывающей среды в обрабатывающий слой этого же устройства. 20. Обрабатывающее устройство по п.19, отличающееся тем, что средство для возврата частиц восстановленной обрабатывающей среды в обрабатывающий слой содержит трубопровод возврата, сообщающий выпускное отверстие средства для восстановления обрабатывающей среды и обрабатывающий слой. Приоритет по пунктам: 10.08.92 - пп.1 - 9; 01.02.93 - пп.10 - 18; 10.08.92 - пп.19 - 20; когда зависят от пп.1 - 9,01.02.93 - когда зависят от пп.10 - 18.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5