Устройство очистки воды от вредных веществ

Изобретение относится к устройствам для очистки воды. Описано устройство, состоящее из двух изолированных друг от друга рабочих резервуаров с фильтровальными картриджами внутри в форме стаканов, размещенных на теле перфорированной трубы с разных ее торцов. В центральной части устройства размещена водораспределительная шайба с каналами, образующая при развороте два режима работы устройства и один нейтральный, когда входной и оба выходных канала наглухо перекрыты. Технический результат - увеличение срока службы фильтровальных картриджей. 4 ил.

 

Изобретение относится к технике подготовки добытых подземных и/или поверхностных вод для целей хозпитьевого водоснабжения. Основное областью его применения являются места раздачи воды потребителям непосредственно на финише внутренних сетей водоснабжения в жилых помещениях и/или сантехнических узлах общего пользования. Кроме того, принцип работы данного устройства можно использовать для разделения других видов жидких и твердо-рыхлых веществ посредством фильтрации их через микропористые эластичные структуры.

Широко известны и достаточно популярны разнообразные одноступенчатые, а также трехступенчатые и им подобные проточные фильтровальные аппараты с трубчатыми сменными картриджами из микропористого вспененного и/или волокнистого, нетканого и/или нитевидного материала с поперечным размером пор в пределах нескольких микрон, доказавшие свою высокую эффективность в борьбе с повышенным содержанием железа и других нежелательных примесей в воде, которые делают ее непригодной для целей хозпитьевого водоснабжения. Большинство известных аппаратов в зависимости от стадии загрязнения воды требует регулярной, иногда очень частой, своей разборки для смены отслужившего свой срок картриджа и замены его на свежий с чистым поровым пространством, свободным от сорбента, каковым является эмульсия их нерастворимых окислов и гидроокислов железа, образующаяся в порах тела картриджа за счет синтеза ионов железа и продуктов распада угольной кислоты (двуокиси углерода), практически всегда в изобилии присутствующей в грунтовых водах. В домашних условиях выполнить такую операцию по замене картриджа способен не каждый даже при наличие специального инструмента. Основная масса собранного нерастворимого материала скапливается преимущественно на наружной поверхности картриджа и легко смывается под струей холодной воды без применения моющихся средств на основе мыла или сульфанола, особенно если материал картриджа обладает высокими гидрофобными свойствами. Ассортимент фильтровальных картриджей, предлагаемых рынком в настоящее время, уже достаточно велик и конкретный выбор долгоиграющего среди них, не требующего для промывки своих пор кислот, щелочей и/или других реагентов, зависит от качества принимаемого на очистку продукта.

За прототип заявленного технического решения принят самопромывной фильтровальный аппарат, изготовляемый по ТУ 28.29.12-001-46422999-2017, имеющий сертификат соответствия №0605141, у которого есть два режима его работы и в котором режим промывки организован как ополаскивание налипшей грязи. Время проведения такой операции и ее продолжительность устанавливаются датчиками давления и средствами электроники, что однако не гарантирует высокое качество очистки микропорового пространства фильтровального материала от скопившейся в нем грязи вязко жидко текучей консистенции, проникшей глубоко внутрь стен лабиринта криволинейно изогнутых поверхностей скелета фильтра.

Сущность изобретения.

Исходя из очевидной целесообразности удалять вредные примеси из воды непосредственно перед ее употреблением на хозпитьевые нужды, устройство очистки устанавливается для своей эксплуатации непосредственно вблизи мест разбора воды в сантехнических узлах там, где берут свое начало сети утилизации и канализации неиспользованных остатков. Для этого в разрыв трубопровода подачи воды устанавливаются штуцера или гибкие бронированные шланги, связывающие вход в рабочую камеру фильтровального аппарата и выход из нее к запорной арматуре потребителя. Кроме того, в устройстве предусмотрен дополнительный выход, связывающий его с системой канализации аналогично принципам работы бытовых стиральных машин. Управление и выбор одного из двух режимов работы в устройстве осуществляется посредством специальной шайбы, которая устанавливается с возможность кругового вращения в ограниченном секторе без какого либо продольно осевого смещения между телами двух плоских платформ в тесном контакте с их гладкой поверхностью. Шайба и обе платформы выполнены из водонепроницаемого материала и пронизаны системой сквозных каналов, которые обеспечивают вследствие поворота шайбы посредством рычага заданное или назначенное направление движения потоков воды по своему лабиринту. В режиме очистки принятая внутрь вода поступает через боковой канал платформы, пройдя сперва сквозь ее по одному из Г-образных каналов и выемку в шайбе, на наружную поверхность трубчатого тела основного фильтровального картриджа, расположенного над шайбой и закрепленного на платформе, в которой имеется еще два других Г-образных канала, а очищенная от примесей вода из эпицентра картриджа получает возможность покинуть устройство при открытом водоразборном кране. Если кран закрыт, то в устройстве наблюдается застойный режим, в котором на режиме очистки постоянно пребывает заполненный водой второй резервуар вместе со вторым картриджем. В режиме промывки порового пространства фильтровального картриджа структура системы каналов меняется поворотом водораспределительной шайбы вокруг своей оси и вода, принятая из сетей водоснабжения, направляется от Г-образного канала верхней платформы через боковой сквозной канал в теле шайбы во второй резервуар для процеживания через поры установленного там второго картриджа. Далее уже очищенная вода по трубопроводу, находящемуся на оси вращения водораспределительной шайбы, соосной центральным отверстиям в обоих платформах, воздействует радиально лучисто изнутри на основной фильтровальный картридж, вынуждая его раздуваться и раскрывать закупоренные грязью поры, омывая промывает стенки пор и удаляет накопившийся там водонерастворимый материал через сквозное отверстие в платформе и выемку на теле шайбы к входу в третий Г-образный канал платформы, связанный с сетями канализации. Продолжительность и периодичность процедуры промывки зависит от степени загрязненности исходной воды, эластичности материала картриджей, газонасыщенности и других параметров. При необходимости, посредством частой смены режимов и кратковременных перерывов, можно возбуждать технику гидроударов или использовать другие методы импульсного воздействия на скелет фильтровального материала, что продлевает срок службы полезных свойств картриджей. Примечательно также, что при нейтральном местонахождении шайбы из устройства очистки можно безопасно удалять один или даже оба картриджа и заменять их на свежие, если корпуса резервуаров закреплены на своих платформах посредством резьбовых соединений. Оптимальный режим эксплуатации устройства очистки воды в каждом конкретном случае всегда определяется только опытным путем, который не требует демонтажа оборудования, по результатам регулярных лабораторных анализов показателей качества очищенной воды.

На фиг.1 показано схематично в поперечном разрезе устройство очистки воды от вредных веществ в состояние режима его основной работы, когда изолированная канавка (11) водораспределительной шайбы (8) соединяет створы каналов (2 и 4) в теле платформы (1) основного рабочего резервуара (12).

На фиг.2. показано поперечное сечение платформы основного рабочего резервуара и позиция месторасположения пропускных каналов по линии В-В.

На фиг.3 показан поперечный разрез водораспределительной шайбы по линии А-А на позиции ее работы в режиме очистки воды для целей водопользования.

На фиг.4 изображен поперечный разрез по линии Н-Н платформы вспомогательного фильтровального картриджа и места нахождения осей пары сквозных каналов, согласованных с осями каналов платформы на противоположной стороне водораспределительной шайбы.

Базой для размещения всех элементов устройства очистки является главная платформа (1), выполненная в виде монолитного водонепроницаемого прямоугольного параллелепипеда с двумя сквозными каналами (2 и 3) и тремя каналами Г-образного профиля в поперечнике (4, 5 и 6), которые служат для приема воды (канал 4), для отдачи очищенной воды (канал 5) и удаления накопленной грязи и промывных вод (канал 6). Под главной платформой (1) на оси (7) центрального канала (3) в тесном контакте с ее гладкой наружной поверхностью размещена цилиндрическая водораспределительная шайба (8) из прочного водонепроницаемого материала с центральным Ч-образным каналом (9), у которого боковой отвод (9А) всегда направлен вверх к платформе (1), одним боковым сквозным (10) и линейно вытянутой изолированной канавкой (11). На платформе (1) размещен и герметично с ней состыкован цилиндрический корпус резервуара (12), имеющего форму стакана, внутри которого на его оси и торце центрального отверстия (3) установлен без касания с внутренними стенками резервуара (12) микропористый фильтровальный картридж (13) из вспененного и/или волокнистого, нитевидного и/или нетканого материала желательно с гидрофобными свойствами, также выполненный в форме стакана, открытый торец которого герметично состыкован с центральным отверстием (3) платформы (1). Под водораспределительной шайбой (8) размещена в тесном скользящем контакте с ней вторая платформа (14), аналогичная геометрическим контуром своего тела с основной платформой, но в отличие от нее она имеет только одну пару сквозных каналов: центральный (15) и боковой (16). На противоположной стороне платформы (14) размещен и герметично к ней прикреплен корпус второго резервуара (17), под защитой которого герметично установлен на торце центрального отверстия (15) второй фильтровальный картридж (18), тоже имеющий форму стакана. Обе платформы (1 и 14) жестко и неподвижно крепко связаны друг с другом, например посредством малочисленной группировки из стяжных шпилек (19), субпараллельно расставленных в углах равностороннего многоугольника, например квадрата, и не препятствующих знакопеременному лимитированному круговому проворачиванию шайбы (8) в ограниченном секторе из одного крайнего положения в другое крайнее положение без выхода за пределы своей оси, общей для всех центральных каналов (3,9 и 15) устройства очистки, внутрь которых для обеспечения надежности работы шайбы (8), исключающей потерю соосности, установлен кусок жесткой перфорированной трубы (22) (на фиг.1 она не изображена по причине своей несущественной значимости), а оси (2, 4, 5, 6, 10 и 16) всех боковых отверстии в телах платформ, водораспределительной шайбы и центров оконечностей канавки (11) на теле водораспределительной шайбы (8) размещены равноудаленно друг от друга и от оси центрального отверстия на одной круговой орбите. Для проворачивания шайбы (8) вокруг своей оси (9) в ее теле сбоку перпендикулярно оси вращения (9) сделано глухое изолированное отверстие (20), служащее опорой рычагу (21), выполненному в форме укороченного прочного стержня или патрубка (на чертежах он отсутствует).

Работа устройства осуществляется следующим образом. Вода, поданная под штатным давлением, примерно 5-6 атмосфер, из сетей водоснабжения на вход в Г-образный канал (4) (см. фиг.1) незамедлительно поступает в изолированную канавку (11) на поверхности водораспределительной шайбы (8), когда она находится на своей позиции в режиме очистки воды. Далее из канавки (11) вода через сквозной канал (2) в платформе (1) поступает внутрь резервуара (12) и вступает во взаимодействие со стенками порового пространства фильтровального картриджа (13), на которых собирается не прошедший сквозь картридж водонерастворимый тонкодисперсный ил вместе с другими нежеланными примесями, а избавленная от него вода поступает сперва в центральный канал (3) и далее в Ч-образный центральный канал (9) водораспределительной шайбы (8), по боковому ответвлению (9А) которого она передается в Г-образный канал (5) платформы (1) и отправляется на цели водопользования потребителю. Такой режим работы занимает большую часть времени эксплуатации устройства очистки до тех пор, пока его используемый фильтровальный картридж не утратит своих полезных свойств вследствие предельно допустимого заполнения порового пространства грязью. О наступление такого события пользователя известит отсутствие воды или существенное снижение ее дебита на выходе из канала (5) в платформе (1) и потребует от него ответных действий, связанных с необходимостью выполнения эффективной очистки пор рабочего картриджа (13), преждевременно выработавшего свой срок службы. Для того, чтобы исправить создавшуюся неблагоприятную ситуацию достаточно повернуть тело водораспределительной шайбы (8) посредством рычага или стержня (21), вставленного внутрь глухого отверстия (20), вокруг оси (9) на угол 45 градусов и поставить ее в режим промывки. Примечание: угол поворота шайбы (8) может быть иным, т.к. он полностью зависит только от качества синхронизации величины шага между осями каналов, диаметров их поперечных сечений и согласованности их позиций. После перевода водораспределительной шайбы (8) на режим промывки пор фильтровального картриджа (13) Г-образный входной канал (4) платформы (1) открывает доступ воде в сквозной боковой канал (10) водораспределительной шайбы (8), который, в свою очередь, находясь в створе канала (16), обеспечивает выход воды внутрь корпуса (17) второго резервуара, где установлен фильтр (18), при этом канавка (11) своими окончаниями в то же самое время образует воссоединение створов осей бокового сквозного канала (2) и Г-образного сбросного канала (6) в платформе (1), в результате чего направление движения воды в устройстве резко меняется и в работу включается, прибывающий до этого момента в резерве, фильтровальный картридж (18), расположенный внутри резервуара (17) на второй платформе (14). Вода, поступившая внутрь устройства очистки, из Г-образного канала (4) сперва поступает по сквозному каналу (10) в водораспределительной шайбе (8) и боковой сквозной канал (16) в теле платформы (14) на наружную поверхность фильтровального картриджа (18), где очищается и далее по центральному каналу (9) в теле водораспределительной шайбы (8), автоматически заглушившей свое боковое ответвление, уходит по центральному каналу (3) платформы (1) в эпицентр фильтровального картриджа (13) и растягивает своим напором его эластичный микропористый скелет, высвобождая поры от скопившейся грязи, которая по сквозному боковому каналу (2) в платформе (1) по канавке (11) в теле шайбы (8) через устье Г-образного канала (6) платформы (1) отправляется на утилизацию в сети канализации.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ, состоящее из проточного герметичного резервуара и помещенного внутрь его картриджа из микропористого фильтровального материала, отличающееся тем, что корпус резервуара и расположенный в нем фильтровальный картридж выполнены в виде цилиндрических стаканов, соосно находящихся на общей для них оси симметрии с образованием замкнутого пространства рабочей зоны над плоской водонепроницаемой платформой, герметично закрывающей вход в эту зону и имеющей пару сквозных окон, одно в центре, а другое сбоку, в стороне от него, и три Г-образных канала, персонально каждый из которых выполняет, находясь на своей стационарной позиции в зависимости от режима работы устройства, прием воды под давлением на очистку, отвод очищенной воды потребителю и выброс собранного осадка вместе с промывной водой в систему утилизации, с внешней стороны платформы в тесном контакте с ней на оси ее центрального канала с возможностью своего свободного вращения в ограниченном секторе помещена круглая монолитная шайба из водонепроницаемого материала с парой сквозных каналов: один центральный Ч-образного поперечного профиля и второй, сбоку от него, имеющая дополнительно на одной из своих сторон, контактирующей с платформой основного рабочего резервуара, изолированную выемку удлиненно заглубленной формы, центры каждого канала и края выемки выполнены равноудаленными друг от друга и от оси центрального канала, на обратной стороне шайбы и тоже в тесном скользящем контакте с ней располагается тело другой водонепроницаемой платформы, имеющей только два сквозных канала, центральный и боковой, один из которых выполнен соосным центральным каналам водораспределительной шайбы и противоположной платформы, при этом на второй платформе также установлены свой резервуар вместе с фильтровальным картриджем, аналогичные находящимся на первой платформе и посредством группировки из стяжных шпилек все они соединены в единое целое, наделенное способностью из лабиринта имеющихся каналов в шайбе и в обеих платформах организовывать посредством дополнительного рычага и лимитированного кругового смещения шайбы с последующей фиксацией ее в одной из двух крайних позиций на оси центрального канал два режима работы устройства: или очистка, или промывка и один нейтральный режим посередине, когда все каналы закрыты наглухо.

Устройство для очистки воды от вредных примесей, состоящее из проточного герметичного резервуара и помещенного внутрь него картриджа из микропористого фильтровального материала, отличающееся тем, что корпус резервуара (12) и расположенный в нем фильтровальный картридж (13) выполнены в виде цилиндрических стаканов, соосно находящихся на общей для них оси симметрии с образованием замкнутого пространства рабочей зоны над плоской водонепроницаемой платформой (1), герметично закрывающей вход в рабочую зону, при этом водонепроницаемая платформа (1) содержит два сквозных канала (2 и 3) и три канала Г-образного профиля (4, 5 и 6) – канал приема воды (4), канал отвода очищенной воды (5), канал удаления промывных вод (6); открытый торец стакана фильтровального картриджа герметично состыкован с центральным отверстием (3) водонепроницаемой платформы (1); под водонепроницаемой платформой (1) на оси (7) ее центрального канала (3) размещена, с возможностью свободного вращения в ограниченном секторе, цилиндрическая водораспределительная шайба (8) из водонепроницаемого материала с центральным Ч-образным каналом (9), боковой отвод (9А) которого направлен вверх к водонепроницаемой платформе (1), а также боковым сквозным каналом (10) и линейно вытянутой изолированной канавкой (11); под цилиндрической водораспределительной шайбой (8) размещена в тесном скользящем контакте с ней водонепроницаемая платформа (14), содержащая два сквозных канала – центральный (15) и боковой (16); на водонепроницаемой платформе (14) размещен и герметично к ней прикреплен корпус резервуара (17) и расположенный в нем второй фильтровальный картридж (18); водонепроницаемые платформы (1) и (14) неподвижно соединены в единое целое стяжными шпильками (19), не препятствуя круговому проворачиванию цилиндрической водораспределительной шайбы (8) посредством рычага (21), закрепленного в глухом изолированном отверстии (20) в цилиндрической водораспределительной шайбе (8); при этом цилиндрическая водораспределительная шайба (8) выполнена с возможностью фиксации ее положения в одной из двух крайних позиций кругового смещения на оси (7) центрального канала с обеспечением режима очистки или режима промывки устройства, или в нейтральном положении посередине, когда все каналы закрыты наглухо.