RU2013104C1

RU2013104C1 - Filter for liquids

Info

Publication number: RU2013104C1
Authority: RU
Inventors: Л.Е. Литвинов; В.П. Варенко; В.К. Одинцов; Ю.В. Яковлев; Л.Б. Корсакова
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Экология и Технология"
Priority date: 1992-04-01
Filing date: 1992-04-01
Publication date: 1994-05-30

Abstract

FIELD: absorption cleaning of liquids. SUBSTANCE: filter cartridge is made as assembly of two coaxial shells, one inside other, with tubular insert placed in shell-to-shell clearance; insert is ribbed inside and has holes at its bottom part. Circular space between outer shell and tubular insert is filled with ion-exchange resin and inner shell accommodates active carbon. Ion-exchange resin is permanently covered with liquid. EFFECT: improved operating reliability of filter. 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкости методом физико-химической адсорбции и может найти применение в бытовых условиях для очистки водопроводной воды, в сельской местности для получения питьевой воды, в пищевой, химической и фотопромышленности и в других областях технологии, где по условиям техпроцесса необходимо иметь чистую воду, свободную от солей металлов и органических растворенных включений. The invention relates to a device for purifying a liquid by the method of physical and chemical adsorption and may find application in domestic conditions for the purification of tap water, in rural areas for drinking water, in the food, chemical and photographic industries and in other areas of technology, where it is necessary to have clean water free of metal salts and organic dissolved inclusions.

Известен фильтр для очистки воды [1] , содержащий корпус с размещенным в нем фильтрующим патроном, заполненным смесью ионообменной смолы и активированного угля, и камеры для очищаемой и очищенной жидкостей, отделенные от патрона фильтрующими пластинами. A known filter for water purification [1], comprising a housing with a filter cartridge housed in it, filled with a mixture of ion exchange resin and activated carbon, and a chamber for cleaned and purified liquids separated from the cartridge by filter plates.

Известный фильтр имеет недостаточно большой ресурс работы, т. к. смесь ионообменной смолы и активированного угля относительно быстро адсорбирует растворенные в жидкости неорганические и органические вещества, и фильтр по мере выработки ресурса превращается в обычный фильтр с зернистой загрузкой, начиная пропускать все растворенные в жидкости примеси. Провести регенерацию фильтрующего материала невозможно, т. к. смесь ионообменной смолы и активированного угля является смесью веществ с различными свойствами, которую невозможно разделить на отдельные составляющие. В процессе эксплуатации фильтр требует полной замены фильтрующего материала. Для увеличения ресурса фильтра требуется соответственно увеличивать его габариты. The known filter does not have a sufficiently long service life, because a mixture of ion-exchange resin and activated carbon adsorbs inorganic and organic substances dissolved in liquids relatively quickly, and the filter turns into a regular filter with a granular charge as the resource is used, starting to pass all impurities dissolved in the liquid . It is impossible to regenerate the filter material, because a mixture of ion-exchange resin and activated carbon is a mixture of substances with different properties, which cannot be divided into separate components. During operation, the filter requires a complete replacement of the filter material. To increase the filter life, it is necessary to increase its dimensions accordingly.

Известен также фильтр для очистки жидкости [2] , по совокупности признаков и по достигаемому результату наиболее близкий к заявляемому. Он содержит корпус с размещенным в нем фильтрующим патроном, заполненным ионообменной смолой и активированным углем, и камеры для очищаемой и очищенной жидкостей, отделенные от патрона фильтрующими пластинами. Фильтр представляет собой сосуд, в котором находится материал, предназначенный для необходимой обработки потока воды, пропускаемого через входное и выходное отверстия, выполненные в противоположных концах сосуда, прикрепленный ко второму концу последнего фиксатор и стакан с направляющими приспособлениями на внутренней поверхности, с помощью которых сосуд вторым концом вставляется в стакан. Наружной стороной стакан опирается на установочную площадку. На внутренней стороне стакана имеется ответное гнездо, в которое входит фиксатор, закрепляя сосуд в стакане. К стакану съемно прикреплен кожух, охватывающий сосуд с подготовительным материалом. В кожухе напротив входного и выходного отверстий сосуда выполнены вырезы, позволяющие подключать устройство к линиям подачи и потребления воды. Also known is a filter for cleaning liquids [2], by the totality of the signs and by the achieved result, which is closest to the claimed one. It contains a housing with a filter cartridge housed in it, filled with an ion exchange resin and activated carbon, and chambers for cleaned and purified liquids, separated from the cartridge by filter plates. The filter is a vessel in which there is material intended for the necessary treatment of the flow of water passing through the inlet and outlet openings made at the opposite ends of the vessel, attached to the second end of the last latch and a cup with guides on the inner surface, with which the vessel is second end inserted into a glass. The outer side of the glass rests on the installation site. On the inner side of the glass there is a mating socket, into which the latch enters, fixing the vessel in the glass. A casing covering the vessel with the preparation material is removably attached to the glass. Cutouts are made in the casing opposite the inlet and outlet openings of the vessel, allowing the device to be connected to water supply and consumption lines.

Известный фильтр сложен по своему выполнению. Кроме того, при работе фильтра находящаяся в нем ионообменная смола разбухает под воздействием проходящего потока жидкости. В дальнейшем при прекращении прохода потока жидкости сквозь слой ионообменной смолы, она высыхает, уменьшает свой объем, растрескивается и, соответственно, теряет свои фильтрующие свойства. Вследствие этого регенерацию ионообменной смолы необходимо проводить непосредственно после пропускания через нее порции жидкости, что сокращает ресурс фильтра и снижает его эксплуатационные возможности. A known filter is complex in its implementation. In addition, during the operation of the filter, the ion-exchange resin located in it swells under the influence of a passing fluid stream. Subsequently, when the passage of the liquid flow through the layer of the ion exchange resin ceases, it dries, reduces its volume, cracks and, accordingly, loses its filtering properties. As a result, the regeneration of the ion-exchange resin must be carried out immediately after passing a portion of the liquid through it, which reduces the filter life and reduces its operational capabilities.

Цель изобретения - увеличение ресурса фильтрующего материала, повышение надежности работы фильтра при одновременном упрощении его конструкции и повышение его компактности. The purpose of the invention is to increase the resource of the filter material, increasing the reliability of the filter while simplifying its design and increasing its compactness.

Цель достигается за счет того, что фильтрующий патрон выполнен в виде двух установленных с зазором друг относительно друга коаксиальных цилиндрических стаканов, внутренний из которых вставлен в отверстие в дне наружного стакана и имеет перфорированные дно и крышку, размещенную на уровне верхней фильтрующей пластины. В зазоре между стаканами установлена оребренная с внутренней стороны трубчатая вставка с выполненными в ее нижней части радиальными отверстиями. Ионообменная смола размещена в кольцевом пространстве между наружным стаканом и трубчатой вставкой, активированный уголь - во внутреннем стакане, а наружный стакан снабжен крышкой, которая соединена с трубчатой вставкой и имеет перфорацию над ионообменной смолой. The goal is achieved due to the fact that the filter cartridge is made in the form of two coaxial cylindrical cups installed with a gap relative to each other, the inner of which is inserted into the hole in the bottom of the outer cup and has a perforated bottom and a cover located at the level of the upper filter plate. In the gap between the glasses, a tubular insert ribbed from the inside is installed with radial holes made in its lower part. The ion-exchange resin is placed in the annular space between the outer cup and the tubular insert, activated carbon in the inner cup, and the outer cup is provided with a lid that is connected to the tubular insert and has a perforation above the ion-exchange resin.

Выполнение фильтрующего патрона в виде двух установленных с зазором друг относительно друга коаксиальных цилиндрических стаканов, внутренний из которых вставлен в отверстие в дне наружного стакана и имеет перфорированные дно и крышку, размещенную на уровне верхней фильтрующей пластины, направлено на упрощение конструкции устройства и повышение его компактности за счет упрощения сборки и разборки при регенерации фильтрующих материалов. Размещение крышки внутреннего стакана на уровне верхней фильтрующей пластины, равно как и то, что в зазоре между стаканами установлена оребренная с внутренней стороны трубчатая вставка с выполненными в ее нижней части радиальными отверстиями, способствует созданию нисходящего потока очищаемой жидкости, а затем - восходящего потока частично очищенной жидкости, чем обусловлено наличие постоянного слоя жидкости в кольцевом пространстве между наружным стаканом и трубчатой вставкой и в каналах между ребрами. The implementation of the filter cartridge in the form of two coaxial cylindrical cups installed with a gap relative to each other, the inner of which is inserted into the hole in the bottom of the outer cup and has a perforated bottom and a lid located at the level of the upper filter plate, is aimed at simplifying the design of the device and increasing its compactness for due to simplification of assembly and disassembly during the regeneration of filter materials. Placing the lid of the inner cup at the level of the upper filter plate, as well as the fact that a tubular insert ribbed from the inside is installed in the gap between the cups with radial holes made in its lower part, helps to create a downward flow of the liquid being cleaned, and then an upward flow of partially cleaned fluid, which is due to the presence of a constant layer of fluid in the annular space between the outer cup and the tubular insert and in the channels between the ribs.

Размещение ионообменной смолы в кольцевом пространстве между наружным стаканом и трубчатой вставкой направлено на увеличение ресурса фильтрующего материала и повышение надежности работы фильтра, т. к. именно в этом кольцевом пространстве ионообменная смола постоянно находится под заливом жидкостью, что предохраняет ее от высыхания, что повышает долговечность устройства в целом. Placing the ion-exchange resin in the annular space between the outer cup and the tubular insert is aimed at increasing the resource of the filter material and increasing the reliability of the filter, because it is in this annular space that the ion-exchange resin is constantly under the liquid inlet, which prevents it from drying out, which increases durability devices in general.

Размещение активированного угля во внутреннем стакане также увеличивает ресурс фильтрующего материала и повышает надежность работы фильтра в целом, т. к. сквозь активированный уголь фильтруется жидкость уже очищенная от солей металлов, которые в противном случае быстро лишили бы активированный уголь его адсорбированной способности к сульфатам, хлоридам, нитратам, органике и т. п. The placement of activated carbon in the inner glass also increases the resource of the filter material and increases the reliability of the filter as a whole, since the activated carbon filters the liquid already purified from metal salts, which otherwise would quickly deprive the activated carbon of its adsorbed ability to sulfates, chlorides , nitrates, organics, etc.

Снабжение наружного стакана крышкой, которая соединена с трубчатой вставкой и имеет перфорацию над ионообменной смолой, обеспечивает движение очищаемой жидкости через отверстия перфорации и верхнюю фильтрующую пластину вниз через слой ионообменной смолы, а затем вверх по каналам между ребрами трубчатой вставки, далее - вниз сквозь отверстия перфорации крышки внутреннего стакана, фильтрующую пластину и активированный уголь. Такая организация потока жидкости способствует увеличению ресурса фильтрующих материалов, т. к. ионообменная смола поглощает растворенные в жидкости соли металлов, а активированный уголь поглощает из жидкости, уже очищенной от ионов металлов, растворенные органические вещества, хлориды, сульфаты, нитраты и т. п. Providing the outer cup with a lid that is connected to the tubular insert and has a perforation above the ion exchange resin, ensures that the liquid being cleaned moves through the perforation holes and the upper filter plate down through the layer of ion exchange resin, and then up along the channels between the edges of the tubular insert, then down through the perforation holes inner cup lids, filter plate and activated carbon. This organization of the fluid flow increases the resource of filtering materials, because the ion-exchange resin absorbs metal salts dissolved in the liquid, and activated carbon absorbs dissolved organic substances, chlorides, sulfates, nitrates, etc. from a liquid already purified from metal ions.

Таким образом, вся совокупность существенных признаков связана неразрывной причинно-следственной связью с достигаемым техническим результатом. Thus, the entire set of essential features is connected by an inextricable causal relationship with the achieved technical result.

На фиг. 1 показан фильтр, частичный вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a filter, a partial vertical section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Фильтр для очистки жидкости содержит корпус 1, в котором размещен фильтрующий патрон 2, заполненный ионообменной смолой 3 и активированным углем 4, камеру 5 для очищаемой жидкости и камеру 6 для очищенной жидкости. Камеры 5 и 6 отделены от фильтрующего патрона 2 фильтрующими пластинами 7 и 8. The liquid purification filter comprises a housing 1, in which a filter cartridge 2 is placed, filled with an ion exchange resin 3 and activated carbon 4, a chamber 5 for the liquid to be cleaned and a chamber 6 for the purified liquid. Chambers 5 and 6 are separated from the filter cartridge 2 by filter plates 7 and 8.

Фильтрующий патрон 2 выполнен в виде двух установленных с зазором друг относительно друга коаксиальных цилиндрических стаканов 9 и 10. Внутренний стакан 10 вставлен в отверстие 11 в дне 12 наружного стакана 9 и имеет перфорированное дно 13 и перфорированную крышку 14, размещенную на уровне верхней фильтрующей пластины 7. В зазоре между стаканами 9 и 10 установлена трубчатая вставка 15. На ее внутренней стороне выполнены ребра 16, а в нижней части - радиальные отверстия 17. Ионообменная смола 3 размещена в кольцевом пространстве между наружным стаканом 9 и трубчатой вставкой 15. Активированный уголь 4 размещен во внутреннем стакане 10. Наружный стакан 9 снабжен крышкой 18, которая соединена с трубчатой вставкой 15 и имеет перфорацию 19 над ионообменной смолой 3, которая сверху перекрыта верхней фильтрующей пластиной 7, а снизу - нижней фильтрующей пластиной 20. Активированный уголь 4 также перекрыт сверху фильтрующей пластиной 21, а снизу - фильтрующей пластиной 8. Корпус 1 сверху накрыт крышкой 22 и опирается на камеру 6 для очищенной жидкости. Крышки 14, 18 и 22 снабжены ручками 23, 24 и 25. Радиальные отверстия 17 расположены между ребрами 16 (на фиг. 1 ребро 16 и радиальное отверстие 17 условно показаны в плоскости разреза). The filter cartridge 2 is made in the form of two coaxial cylindrical cups 9 and 10 installed with a gap relative to each other. The inner cup 10 is inserted into the hole 11 in the bottom 12 of the outer cup 9 and has a perforated bottom 13 and a perforated cover 14 located at the level of the upper filter plate 7 A tubular insert 15 is installed in the gap between the cups 9 and 10. On its inner side there are ribs 16, and in the lower part there are radial holes 17. The ion exchange resin 3 is placed in the annular space between the outer cup 9 and a tubular insert 15. Activated carbon 4 is placed in the inner cup 10. The outer cup 9 is provided with a lid 18, which is connected to the tubular insert 15 and has a perforation 19 above the ion exchange resin 3, which is covered by an upper filter plate 7 from above and a lower filter plate from below. 20. Activated carbon 4 is also blocked from above by a filter plate 21, and from below by a filter plate 8. The housing 1 is covered by a lid 22 from above and rests on a chamber 6 for purified liquid. The covers 14, 18 and 22 are equipped with handles 23, 24 and 25. The radial holes 17 are located between the ribs 16 (in Fig. 1, the rib 16 and the radial hole 17 are conventionally shown in the plane of the cut).

Фильтр работает следующим образом. The filter works as follows.

Камера 5 заливается порцией очищаемой жидкости и накрывается крышкой 22. Под действием собственного веса жидкость поступает через перфорацию 19 и верхнюю фильтрующую пластину 7 в кольцевое пространство между наружным стаканом 9 и трубчатой вставкой 15, заполненное ионообменной смолой 3. Растворенные в жидкости соли металлов поглощаются ионообменной смолой 3. Очищенная от ионов металлов жидкость проходит сквозь фильтрующую пластину 20 и через радиальные отверстия 17 поступает в каналы между ребрами 16, поднимаясь по ним, и заполняет пространство между крышками 14 и 18. Затем жидкость через отверстия перфорированной крышки 14 и сквозь фильтрующую пластину 21 поступает во внутренний стакан 10 и фильтруется сквозь активированный уголь 4, который адсорбирует из жидкости растворенные в ней органические примеси, сульфаты, хлориды, нитраты и т. п. После этого жидкость сквозь фильтрующую пластину 8 и перфорированное дно 13 поступает в емкость 6 для очищенной жидкости. The chamber 5 is filled with a portion of the liquid to be cleaned and covered with a lid 22. Under its own weight, the liquid enters through the perforation 19 and the upper filter plate 7 into the annular space between the outer glass 9 and the tubular insert 15 filled with ion-exchange resin 3. Metal salts dissolved in the liquid are absorbed by the ion-exchange resin 3. The liquid purified from metal ions passes through the filter plate 20 and through the radial holes 17 enters the channels between the ribs 16, rising along them, and fills the space about between the lids 14 and 18. Then the liquid through the holes of the perforated lid 14 and through the filter plate 21 enters the inner cup 10 and is filtered through activated carbon 4, which adsorbs organic impurities dissolved in it, sulfates, chlorides, nitrates, etc. from the liquid. After that, the liquid through the filter plate 8 and the perforated bottom 13 enters the tank 6 for the purified liquid.

Когда уровень очищаемой жидкости снизится до уровня крышки 18, в камеру 5 заливается следующая порция жидкости и процесс очистки повторяется. После получения необходимого количества очищенной жидкости корпус 1 вместе с фильтрующим патроном 2 снимается с емкости 6, и очищенная жидкость переливается в любой необходимый сосуд по назначению. Корпус 1 с фильтрующим патроном 2 устанавливается на емкость 6. Фильтр готов к очистке новой порции жидкости. When the level of the liquid being cleaned drops to the level of the lid 18, the next portion of the liquid is poured into the chamber 5 and the cleaning process is repeated. After receiving the required amount of purified liquid, the housing 1 together with the filter cartridge 2 is removed from the container 6, and the purified liquid is poured into any necessary vessel for the intended purpose. Housing 1 with a filter cartridge 2 is installed on the container 6. The filter is ready to clean a new portion of the liquid.

В случае, когда в настоящий момент времени нет необходимости в работе фильтра, ионообменная смола 3 на высыхает, т. к. она находится под заливом жидкости, оставшейся в кольцевом пространстве между наружным стаканом 9 и трубчатой вставкой 15. Кроме того, жидкость остается и в каналах между ребрами 16 до верхней плоскости крышки 14, находящейся на уровне фильтрующей пластины 7. Испаряться этой жидкости практически некуда, в силу чего она сохраняется весьма долгое время, что и защищает ионообменную смолу 3 от высыхания, а, следовательно, ресурс ионообменной смолы увеличивается. In the case when at the present time there is no need for the filter to work, the ion-exchange resin 3 dries, since it is under the filling of the liquid remaining in the annular space between the outer cup 9 and the tubular insert 15. In addition, the liquid remains in the channels between the ribs 16 to the upper plane of the cover 14, which is at the level of the filter plate 7. There is practically nowhere to evaporate this liquid, due to which it remains for a very long time, which protects the ion-exchange resin 3 from drying out and, therefore, the ion resource barley resin is increasing.

После того, как фильтр выработал свой ресурс, необходимо разобрать его и произвести регенерацию фильтрующих материалов. After the filter has exhausted its life, it is necessary to disassemble it and regenerate the filter materials.

Камера 6 отделяется от корпуса 1, снимается крышка 22 и вынимается фильтрующий патрон 2. Удаляется крышка 18 и из отверстия 11 выталкивается внутренний стакан 10. Снимается крышка 14, вынимается фильтрующая пластина 21 и активированный уголь 4 пересыпается в какую-либо емкость, где производится его регенерация водяным паром, например, в скороварке. The chamber 6 is separated from the housing 1, the lid 22 is removed and the filter cartridge 2 is removed. The lid 18 is removed and the inner glass 10 is pushed out of the hole 11. The lid 14 is removed, the filter plate 21 is removed and the activated carbon 4 is poured into any container where it is made steam recovery, for example, in a pressure cooker.

Из наружного стакана 9 вынимаются фильтрующая пластина 7 и трубчатая вставка 15. Ионообменная смола 3 помещается в любую пригодную емкость, где производится ее регенерация слабым раствором кислоты, или, в зависимости от типа смолы, - раствором поваренной соли. A filter plate 7 and a tubular insert 15 are removed from the outer cup 9. The ion exchange resin 3 is placed in any suitable container where it is regenerated with a weak acid solution, or, depending on the type of resin, with sodium chloride solution.

Все детали фильтра промываются, после чего производится его сборка и зарядка регенерированными фильтрующими материалами. Фильтр вновь готов к работе. All filter parts are washed, after which it is assembled and charged with regenerated filter materials. The filter is ready for use again.

Конструкция фильтра позволяет повысить ресурс фильтрующих материалов. Фильтр прост и удобен в работе, компактен и обладает высокой надежностью. The design of the filter allows to increase the resource of filtering materials. The filter is simple and easy to use, compact and has high reliability.

Claims

A FILTER FOR CLEANING A LIQUID, comprising a housing with a filter cartridge housed therein, filled with an ion exchange resin and activated carbon, and chambers for the liquids to be cleaned and purified, separated from the cartridge by filter plates, characterized in that the filter cartridge is made in the form of two mounted relative to each other with a gap other coaxial cylindrical cups, the inner of which is inserted into the hole in the bottom of the outer cup and has a perforated bottom and a cover placed at the level of the upper filter layer In the gap between the cups, a tubular insert ribbed from the inside is installed with radial holes made in its lower part, the ion-exchange resin is placed in the annular space between the outer cup and the tubular insert, activated carbon is in the inner cup, and the outer cup is equipped with a lid, which is connected to the tubular insert and has a perforation above the ion exchange resin.