Фильтр

 

Использование: фильтрование жидкостей, газов, преимущественно питьевой воды от примесей и может быть использовано в различных областях народного хозяйства, в частности для очистки воды в промышленном и бытовом водоснабжении. Сущность изобретения: фильтр содержит герметично соединенные между собой крышу 1, фильтруюшие секции 2, воронку 3 с выходным отверстием 4. верхняя часть крышки снабжена ребрами 7 для упора в них при соединении ее с фильтруюшей секцией 2, на внутренней стороне крышки выполнены ребра 8, опираюшиеся на рассекатель 9. Фильтр также содержит сетку 10 для грубой фильтрации, решетку 12 с заглушкой 13, предназначенной для обеспечения радиального движения фильтрующей жидкости в последующих фильтрующих пакетах 14. Пакеты 14 выполнены из набора шайб из углеволокнистого материала. В корпусе 11 каждый фильтрующий пакет, насаженный на перфорированную трубу, размещен между двумя сжимающими шайбами 16 и 17, причем шайба 16 соединена посредством защелки с верхней частью перфорированной трубы 15, нижняя шайба 17 жестко соединена с нижней частью трубы. Наличие заглушки 13 в центральной части решетки 12 обеспечивает радиальное движение воды в последующих секциях. Использование углеволокнистого материала в качестве фильтрующего, обладающего развитой поверхностью адсорбции,обеспечивает высокую степень очистки воды от примесей за счет удержания примесей в микропорах структуры материала. Выбор диаметра выходного отверстия и его зависимость от наружного и внутреннего диаметра шайб фильтрующего пакета обеспечивает оптимальную скорость движения потока жидкости через фильтрующий пакет при определенных размерах фильтрующего пакета. Сила сжатия F фильтруюего пакета за счет взаимодействия с верхней сжимаюшей шайбой 16, удерживаемой защелкой, обеспечивает необходимое уплотнение материала для наиболее эффективной очистки жидкости. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к фильтрованию, а именно к фильтрации жидкостей, газов, преимущественно питьевой воды, от примесей, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности для очистки воды в промышленном и бытовом водоснабжении.

Данный фильтр позволяет относительно увеличить поверхность фильтрации при незначительном увеличении степени очистки жидкости от примесей, но имеет низкую производительность и большие габариты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является фильтр, содержащий герметично соединенные между собой крышку с входным отверстием. Фильтрующие секции, состоящие из фильтрующих пакетов, выполненных в виде набора шайб с щелевыми промежутками между ними, насаженных на перфорированную трубу, и размещенных между двумя сжимающими шайбами, и воронку с выходным отверстием. Пакет размещен в герметичном корпусе, в который подается под давлением фильтруемая жидкость. Жидкость проходит по щелевым промежуткам пакета в радиальных направлениях к его центру и, оставляя загрязнения на поверхности шайб, выводится из фильтра по каналам, образованным соответствующими выштамповками в этих шайбах. Для образования щелевых промежутков между шайбами они имеют прямолинейные выштамповки в виде бороздок, образующих с одной стороны углубления, а с другой выступы. Эти выштамповки расположены по окружности с равным шагом и на одинаковых расстояниях от центра шайб, причем высота выступа равняется ширине зазора, а направление оси попеременно сначала совпадает с направлением радиусов шайб, а затем становится перпендикулярным этому направлению. Шайбы укладываются одна на другую выступами, направленными в одну сторону, причем четные шайбы повернуты вокруг своей оси на один шаг выштамповок относительно нечетных. При такой сборке пакета выступы одной шайбы и углубления другой взаимно перекрещиваются и возможность попадания выступа одной в углубление другой исключается. Для удаления осадка из зазоров фильтр имеет дополнительное приспособление в виде гребенки, зубья которой входят в эти зазоры и выводят осадок их них при вращении пакета вокруг своей оси.

Данный фильтр характеризуется в отличие от указанных механической прочностью и относительно высоким качеством очищаемой жидкости (высокая степень очистки жидкости), однако имеет высокое гидравлическое сопротивление (низкую производительность), сложную конструкцию и не позволяет снизить энергозатраты.

На фиг. 1 представлен общий вид фильтра; на фиг.2 представлен узел соединения сжимающей шайбы с перфорированной трубой; на фиг.3 вид крышки внизу; на фиг.4 выполнение решетки.

Фильтр согласно фиг.1 содержит герметично соединенные между собой крышку 1, фильтрующие секции 2, воронку 3 с выходным отверстием 4. На крышке 1 с входным отверстием 5 выполнена горловина 6 со средством взаимодействия с источником очищаемой воды (на чертежах не показано). Верхняя часть крышки 1 снабжена ребрами 7 для упора в них при соединении (навинчивании) ее с фильтрующей секцией 2, на внутренней стороне крышки 1, обращенной к секции 2, выполнены ребра 8, опирающиеся на рассекатель 9, выполненный в виде плоской круглой пластины, размещенной на сетке 10 для грубой фильтрации (очистки) воды, установленной в цилиндрическом корпусе 11 фильтрующей секции 2. Под сеткой 10 установлена решетка 12 с заглушкой 13, предназначенной для обеспечения радиального движения фильтрующей жидкости в последующих пакетах 14. В корпусе 11 каждый фильтрующий пакет 14, насаженный на перфорированную трубу 15, размещен между двумя сжимающими шайбами 16 и 17, причем верхняя шайба 16, имеющая диаметр, равный наружному диаметру пакета 14, соединена посредством защелки 18 с верхней частью перфорированной трубы 15, а нижняя шайба 17 жестко соединена с нижней частью перфорированной трубы 15 (может быть выполнена с трубой 14, как единое целое) и имеет наружный диаметр не менее внутреннего диаметра корпуса 11. Каждый фильтрующий пакет 14 состоит из набора шайб, выполненных из углеволокнистого материала.

Диаметр выходного отверстия воронки равен: D_вых= - (1) где D_вых диаметр выходного отверстия воронки 3; D_нар. наружный диаметр шайб фильтрующего пакета 14; D_вн. внутренний диаметр шайб фильтрующего пакета 14; h высота шайб фильтрующего пакета 14.

Диаметр выходного отверстия воронки 3, вычисляемый по формуле 1, обеспечивает оптимальную скорость движения потока жидкости (воды) через фильтрующий пакет 14 при определенном объеме пакета.

Сила сжатия F, возникающая за счет упругости фильтрующего пакета 14, реализуемой использованием защелки 18, обеспечивает необходимое уплотнение материала для наиболее эффективной очистки жидкости, проходящей через пакет из углеволокнистого материала, и равна: F /0,13-0,35/˙ /D_нар² D_вн²/˙ Е (2) где Е модуль упругости углеволокнистого материала (const для данного материала); (0,13-0,35) коэффициент адсорбционной способности пакета, полученный экспериментально, и является условием более эффективной очистки жидкости, проходящей через фильтрующий пакет.

Работает фильтр следующим образом.

Фильтр подсоединяется к источнику загрязненной жидкости, например, надевается на горловину крана и жидкость (вода) поступает в осевом направлении в полость фильтра. Рассекатель 9 создает турбулентное движение воды, равномерно распределяющее загрязнения по всему наружному диаметру и высоте фильтрующего пакета 14. Рассекатель 9 и ребра 8 обеспечивают равномерное растекание воды по поверхности сетки 10, где происходит грубая очистка воды от механических примесей.

Затем очищаемая вода поступает через решетку и щель между решеткой и фильтрующей секцией 2 к ее цилиндрической части и радиально проходит через фильтрующий материал.

Используемый в качестве фильтрующего материала углеволокнистый материал обладает развитой поверхностью адсорбции и обеспечивает высокую степень очистки воды от примесей (или любой другой жидкости) за счет задерживания примесей в микропорах структуры материала.

Через отверстия перфорированной трубы первично очищенная таким образом вода выходит из нижней части трубы и поступает ко второй фильтрующей секции. Наличие заглушки 13 в центральной части решетки 12 обеспечивает радиальное движение воды в последующих секциях. Многократно очищенная вода поступает в воронку 3 и через ее горловину к потребителю.

Указанные признаки позволяют снизить гидравлическое сопротивление фильтра (увеличить производительность фильтра), упростить конструкцию фильтра, уменьшить его габариты при повышенном качестве очистки воды (жидкости).

Формула изобретения

1. ФИЛЬТР для очистки питьевой воды, содержащий герметично соединенные между собой крышку с входным отверстием, фильтрующие секции, состоящие из фильтрующих пакетов, выполненных в виде набора шайб, насаженных на перфорированную трубу, и размещенных между двумя сжимающими шайбами, и воронку с выходным отверстием, отличающийся тем, что на внутренней крышке выполнены ребра, нижняя часть которых установлена на рассекателе в виде плоской круглой пластины, размещенной симметрично оси фильтра над решеткой, установленной в корпусе фильтрующей секции, снабженной радиальными ребрами, между концами которых размещена заглушка, взаимодействующая с верхней сжимающей шайбой, соединенной с перфорированной трубой посредством зещелки с возможностью взаимодействия с набором шайб с силой сжатия, равной F = (0,13÷0,35)E·(D²_нар-D²_вн),
где E - модуль упругости углеволокнистого материала;
D_нар - наружный диаметр шайб фильтрующего пакета;
D_вн - внутренний диаметр шайб фильтрующего пакета;
нижняя сжимающая шайба жестко соединена с перфорированной трубой и ее наружный диаметр D_нар не меньше внутреннего диаметра D_вн корпуса, при этом диаметр выходного отверстия воронки равен


где h - высота фильтрующего пакета шайб;
при этом набор шайб фильтрующих пакетов выполнен из волокнистого материала.

2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что между крышкой и решеткой расположена сетка, а решетка расположена перед каждой фильтрующей секцией.

3. Фильтр по пп.1 и 2, отличающийся тем, что диаметр верхней сжимающей шайбы равен диаметру фильтрующего пакета.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4