Устройство для обработки жидкости

Устройство для обработки жидкости

Реферат

 

Изобретение относится к используемым в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения в пищевой, химической, медицинской, биологической и т.д. областях промышленности. Технический результат заключается в упрощении конструкции блока управления потока жидкости и регенерирующего потока. Устройство включает, по меньшей мере, две емкости с гранулированным материалом, каждая из которых имеет входной и выходной патрубки, по меньшей мере, одну емкость для регенерирующего раствора, по меньшей мере, один струйный насос для подачи регенерирующего раствора в емкости с гранулированным материалом и блок управления потоком жидкости и регенерирующего раствора с подводящим патрубком, отводящим патрубком и дренажным патрубком. Блок управления потоком жидкости и регенерирующего раствора выполнен в виде входного и выходного трехходовых распределителей на каждую емкость с гранулированным материалом, причем входные линии входных распределителей соединены между собой и подключены к подводящему патрубку, выходная линия каждого из входных распределителей соединена с входным патрубком одной из емкостей с гранулированным материалом, а дренажные линии входных распределителей соединены между собой и подключены к дренажному патрубку. При этом входная линия каждого из выходных распределителей соединена с выходным патрубком одной из емкостей с гранулированным материалом, выходные линии выходных распределителей соединены между собой и подключены к отводящему патрубку, а дренажные линии выходных распределителей выполнены с возможностью подключения или к соединенным между собой их выходным линиям через струйный насос, или к дренажному патрубку. Частные случаи выполнения устройства развиваются в зависимых пунктах. 9 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области обработки жидкостей и может быть использовано в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения коммунального хозяйства и водоснабжения индивидуальных зданий, в пищевой, химической, медицинской, биологической и других отраслях промышленности в схемах, предусматривающих использование различных обрабатывающих сред, например гранулированных материалов как требующих, так и не требующих периодической химической регенерации.

Известно устройство для очистки воды, содержащее емкости с фильтрующим материалом, каждая из которых имеет входной патрубок для подвода неочищенной воды и выходной патрубок для отвода очищенной воды к потребителю, а также патрубок для отвода концентрата, систему запорной и распределительной арматуры и соединительные линии (Патент RU 2109688 С1, МПК 6 С 02 F 1/00, 9/00, опубликован 27.04.98, Бюл. 12).

Недостатком данного устройства является необходимость подвода дополнительной энергии на промывку и регенерацию фильтрующих элементов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для обработки жидкости, содержащее, по меньшей мере, две емкости с гранулированным материалом, каждая из которых имеет входной и выходной патрубки, по меньшей мере, одну емкость для регенерирующего раствора, по меньшей мере, один струйный насос для подачи регенерирующего раствора в емкости с гранулированным материалом и блок управления потоком жидкости и регенерирующего раствора с подводящим патрубком, отводящим патрубком и дренажным патрубком (Пат. US 5073255, МПК С 02 F 1/42, опубликовано 17.12.91).

Недостатком данного устройства является сложная конструкция блока управления потоком жидкости и регенерирующего раствора.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в создании несложного в конструктивном исполнении устройства, позволяющего бесперебойно снабжать потребителей обработанной жидкостью, например очищенной водой.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в упрощении конструкции блока управления потоком жидкости и регенерирующего раствора при сохранении всех выполняемых им функций по обеспечению бесперебойной подачи обработанной жидкости потребителю.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для обработки жидкости, содержащем, по меньшей мере, две емкости с гранулированным материалом, каждая из которых имеет входной и выходной патрубки, по меньшей мере, одну емкость для регенерирующего раствора, по меньшей мере, один струйный насос для подачи регенерирующего раствора в емкости с гранулированным материалом и блок управления потоком жидкости и регенерирующего раствора с подводящим патрубком, отводящим патрубком и дренажным патрубком, блок управления потоком жидкости и регенерирующего раствора выполнен в виде входного и выходного трехходовых распределителей на каждую емкость с гранулированным материалом, причем входные линии входных распределителей соединены между собой и подключены к подводящему патрубку, выходная линия каждого из входных распределителей соединена с входным патрубком одной из емкостей с гранулированным материалом, а дренажные линии входных распределителей соединены между собой и подключены к дренажному патрубку, при этом входная линия каждого из выходных распределителей соединена с выходным патрубком одной из емкостей с гранулированным материалом, выходные линии выходных распределителей соединены между собой и подключены к отводящему патрубку, а дренажные линии выходных распределителей выполнены с возможностью подключения или к соединенным между собой их выходным линиям через струйный насос или к дренажному патрубку.

В данную совокупность включены все признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточные для достижения указанного технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

В частных случаях выполнения и использования изобретение характеризуется следующими признаками.

Дренажная линия каждого из выходных распределителей выполнена с возможностью подключения к соединенным между собой их выходным линиям через струйный насос или к дренажному патрубку.

Дренажные линии, по меньшей мере, двух выходных распределителей соединены между собой и выполнены с возможностью подключения к соединенным между собой их выходным линиям через струйный насос или к дренажному патрубку.

В качестве гранулированного материала используются материалы, как требующие периодической химической регенерации, например ионообменные смолы, так и не требующие химической регенерации, например активированный уголь или крупнозернистый кварцевый песок.

Трехходовые распределители выполнены в одном корпусе.

Корпус выполнен или из керамики, или из пластика, или из коррозионно-стойкого металла, или сплава, или из композитного материала.

Распределяющие элементы трехходовых распределителей выполнены или из керамики, или из пластика, или из коррозионно-стойкого металла или сплава, или из композитного материала.

Трехходовые распределители выполнены или золотниковыми, или крановыми, или клапанными.

По меньшей мере, один струйный насос выполнен в одном корпусе с трехходовыми распределителями.

Подключение дренажных линий выходных распределителей или к соединенным между собой их выходным линиям через струйный насос или к дренажному парубку выполнено посредством трехходового распределителя.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена его схема, в которой использованы четыре емкости с гранулированным материалом, струйные насосы на дренажных линиях каждого из выходных распределителей первой и второй емкостей и один струйный насос на объединенных дренажных линиях выходных распределителей третьей и четвертой емкостей; положение распределяющих элементов трехходовых распределителей соответствует режиму обработки жидкости, например очистки и подачи ее потребителю, на фиг.2 - то же, но положение распределяющих элементов трехходовых распределителей соответствует режиму химической регенерации гранулированного материала во второй емкости с обратной промывкой, на фиг.3 - то же, но положение распределяющих элементов трехходовых распределителей соответствует режиму прямой промывки отрегенерированного гранулированного материала во второй емкости и заполнения емкости 2. На фиг.4 - то же, но положение распределяющих элементов трехходовых распределителей соответствует режиму разрыхляющей обратной промывки гранулированного материала, как требующего, так и не требующего химической регенерации, во второй емкости с гранулированным материалом со сливом промывной жидкости через дренажный патрубок 10 в канализацию.

Устройство для обработки жидкости содержит емкости 1 с гранулированным материалом, по меньшей мере, одну емкость 2 для регенерирующего раствора, по меньшей мере, один струйный насос 3 для подачи регенерирующего раствора в емкости 1 с гранулированным материалом и блок управления потоком жидкости и регенерирующего раствора.

Каждая емкость 1 с гранулированным материалом имеет входной патрубок 4 для подачи необработанной жидкости и выходной патрубок 5 для отвода обработанной жидкости для потребления. В качестве гранулированного материала могут быть использованы материалы, как требующие периодической химической регенерации, например ионообменные смолы, так и не требующие химической регенерации, например активированный уголь или крупнозернистый кварцевый песок.

Минимальное количество емкостей 1 с гранулированным материалом, которое может обеспечить бесперебойное снабжение потребителя обработанной жидкостью, - две. Максимальное количество емкостей 1 с гранулированным материалом устанавливается в зависимости от их объема, требуемого количества обработанной жидкости, бесперебойно подаваемой потребителю, объема помещения, в котором размещается устройство, а также от возможностей использования грузоподъемной техники при монтаже устройства.

Емкость 2 для регенерирующего раствора выполняется из коррозионно-стойкого материала, и служит для размещения необходимого количества регенерирующего вещества. Емкость 2 для регенерирующего раствора снабжена патрубком для подачи регенерирующего раствора к струйному насосу. Через этот же патрубок осуществляется и подача воды для приготовления регенерирующего раствора. Минимальное количество емкостей 2 для регенерирующего раствора 1, максимальное их количество равно количеству используемых струйных насосов 3.

В случае, если в качестве регенерирующего вещества используются соль, предпочтительно размещать ее в брикетированном виде, поскольку в этом случае происходит ее равномерное растворение. Емкость 2 имеет также датчик уровня регенерирующего раствора и связанный с ним, запорный клапан для ограничения подачи воды в емкость.

Струйный насос 3 может быть выполнен, например, в виде эжектора и содержит патрубок для подключения к внешнему потоку, патрубок для подключения к емкости 2 для регенерирующего раствора и патрубок для подачи регенерирующего раствора в емкость 1 с гранулированным материалом. Минимальное количество струйных насосов, которое может обеспечить поочередный режим регенерации гранулированного материала в емкостях 1, - один. Максимальное их количество равно количеству выходных трехходовых распределителей 7.

Блок управления потоком жидкости и регенерирующего раствора, выполненный в виде входного 6 и выходного 7 трехходовых распределителей на каждую емкость 1 с гранулированным материалом, снабжен подводящим патрубком 8, отводящим патрубком 9 и дренажным патрубком 10. Трехходовые распределители могут быть выполнены или золотниковыми, или крановыми, или клапанными.

Предпочтительно, чтобы все трехходовые распределители были выполнены в едином корпусе, который, в свою очередь, может быть изготовлен из любого коррозионно-стойкого материала, например из керамики, или из пластика, или из коррозионно-стойкого металла, или сплава, или из композитного материала. Распределяющие элементы трехходовых распределителей также могут быть выполнены из любого коррозионно-стойкого материала, например из керамики, или из пластика, или из коррозионно-стойкого металла, или сплава, или из композитного материала.

Привод, обеспечивающий перемещение распределяющих элементов для управления потоком жидкости или регенерирующего раствора, может быть электрическим, или гидравлическим, или механическим, или представлять собой комбинацию из перечисленных.

Устройство для обработки жидкости имеет следующие гидравлические соединения составляющих его элементов. Входные линии входных распределителей 6 соединены между собой и подключены к подводящему патрубку 8. Выходная линия каждого из входных распределителей 6 соединена с входным патрубком 4 одной из емкостей 1 с гранулированным материалом. Дренажные линии входных распределителей 6 соединены между собой и подключены к дренажному патрубку 10.

Входная линия каждого из выходных распределителей 7 соединена с выходным патрубком 5 одной из емкостей 1 с гранулированным материалом. Выходные линии выходных распределителей 7 соединены между собой и подключены к отводящему патрубку 9. Дренажные линии выходных распределителей 7 выполнены с возможностью подключения или к соединенным между собой их выходным линиям посредством струйного насоса 3, или к дренажному патрубку 10. При этом возможны два варианта подключения: дренажная линия каждого из выходных распределителей 7 выполнена с возможностью подключения или к соединенным между собой их выходным линиям посредством струйного насоса 3, или к дренажному патрубку 10, возможен и другой вариант, когда дренажные лини, по меньшей мере, двух выходных распределителей 7 соединены между собой и выполнены с возможностью подключения или к соединенным между собой их выходным линиям посредством струйного насоса 3, или к дренажному патрубку 10.

В свою очередь струйный насос 3 своим патрубком для подключения к внешнему потоку соединен с отводящим патрубком 9 через отсечной клапан 11, а патрубком для подачи регенерирующего раствора в емкость 1 с гранулированным материалом соединен с дренажными линиями выходных распределителей 7. Соединение дренажных линий выходных распределителей с дренажным патрубком 10 осуществляется через отсечной клапан 12.

Количество отсечных клапанов 11 в схеме соответствует количеству используемых струйных насосов 3. Количество отсечных клапанов 12 в схеме соответствует количеству используемых выходных распределителей 7. Отсечные клапаны 11 и 12 могут быть выполнены в виде трехходового распределителя.

Устройство для обработки жидкости работает следующим образом. В том случае, когда входные линии всех входных распределителей 6 посредством переключения распределяющих элементов соединены с их выходными линиями, а все входные линии всех выходных распределителей 7 соединены с их выходными линиями, во все емкости 1 с гранулированным материалом подается необработанная жидкость, например неочищенная питьевая вода, где происходит се обработка с накоплением примесей и/или растворенных соединений на гранулированном материале, т. е. осуществляется режим обработки жидкости. По соединенным выходным линиям выходных распределителей 7 через отводящий патрубок 9 обработанная жидкость поступает к потребителю. В режиме обработки жидкости все отсечные клапаны 11 и 12 должны быть закрыты.

Для перехода в режим химической регенерации гранулированного материала выходная линия входного распределителя 6 емкости 1, гранулированный материал которой необходимо регенерировать, соединяется посредством переключающего элемента с его дренажной линией, а входная линия выходного распределителя 7 соединяется с его дренажной линией. Поскольку остальные емкости 1 работают в режиме обработки жидкости, обработанная жидкость из соединенных между собой выходных линий выходных распределителей 7 через патрубок для подключения к внешнему потоку поступает на вход струйного насоса 3, через него - в дренажную линию выходного распределителя 7, затем в его входную линию и обратным потоком проходит через емкость 1 с регенерируемым гранулированным материалом.

После чего через соединенные выходную и дренажную линии входного распределителя 6 жидкость поступает в дренажный патрубок 10 и сливается в канализацию. В этом режиме отсечной клапан 11, через который проходит жидкость к работающему струйному насосу 3, должен быть открыт, а отсечной клапан 12, перекрывающий дренажную линию выходного распределителя емкости 1, в которой производится регенерация гранулированного материала - закрыт. Все остальные отсечные клапаны 11 и 12 должны быть закрыты.

Поток жидкости, проходящий через струйный насос 3, вследствие разрежения, создаваемого перед камерой смешения, засасывает из емкости 2 регенерирующий раствор, который проходит через гранулированный материал и регенерирует последний. В качестве регенерирующего раствора для ионообменных смол может использоваться солевой раствор, например NaCl.

Объем регенерирующего раствора в емкости 2 установлен из условия полной регенерации гранулированного материала в емкости 1. Т.е. расходование всего объема регенерирующего раствора из емкости 2 свидетельствует о завершении процесса собственно регенерации гранулированного материала в емкости 1. Далее через емкость 1 с гранулированным материалом проходит обработанная жидкость, благодаря чему происходит вытеснение остатков регенерирующего раствора из емкости 1 в дренаж и обратная промывка гранулированного материала.

Поскольку патрубок, соединяющий струйный насос 3 с емкостью 2 для регенерирующего раствора, остается открытым, обработанная жидкость поступает также и в емкость 2, заполняя ее установленный объем. Заполнение емкости 2 до необходимого уровня контролируется запорным клапаном, срабатывающим по сигналу датчика уровня (на чертеже не показаны).

В данном устройстве может быть реализован также и режим обратной промывки гранулированного материала, интенсивность которой позволяет разрыхлять в емкости 1 указанный материал, уплотнившийся в результате длительного одностороннего прохода через него обрабатываемой жидкости. Для этого входная линия входного распределителя 6 емкости, в которой завершена регенерация гранулированного материала, соединяется с его дренажной линией, а входная линия выходного распределителя 7 соединяется с его выходной линией. Положение отсечных клапанов 11 и 12 должно быть закрытым.

Обработанная жидкость под давлением, равным давлению в выходном патрубке 9, обратным потоком поступает в емкость 1. За счет того, что гранулированный материал занимает не весь объем емкости 1 и имеется некоторое компенсационное пространство, обратный поток разрыхляет гранулированный материал, устраняя таким образом отрицательные последствия его уплотнения, происходящего в режиме обработки жидкости.

Возвращение емкости 1, химическая регенерация гранулированного материала которой завершена, в режим обработки жидкости производится переключением распределяющих элементов входного распределителя 6 и выходного распределителя 7 на соединение их входной линии с выходными. После чего в режим регенерации включается следующая емкость 1, который происходит аналогично.

При использовании в качестве гранулированных материалов, не требующих химической регенерации, например активированного угля или крупнозернистого кварцевого песка, режим химической регенерации не включается, в этом случае используется режим разрыхляющей обратной промывки, описанный выше, и режим прямой промывки со сливом промывных жидкостей через дренажный патрубок 10 в канализацию. Принципиально возможен также и режим обратной промывки гранулированного материала, при котором не происходит его разрыхление.

Режим прямой промывки обеспечивается соединением входной и выходной линий входного распределителя 6 и одновременного соединения входной и дренажной линий выходного распределителя 7 и открытия отсечного клапана 12. Положение отсечного клапана 11 на период прямой промывки должно быть закрытым.

Режим обратной промывки гранулированного материала, при котором не происходит его разрыхление, обеспечивается как и в случае использования гранулированного материала, требующего периодической химической регенерации, путем подачи обратного потока через струйный насос при незаполненной емкости 2 для регенерирующего раствора.

Алгоритм работы распределителей может задаваться системой автоматического управления, которая может работать по сигналам датчиков расхода жидкости, или датчиков времени работы устройства, или датчиков электропроводности гранулированного материала.

Формула изобретения

1. Устройство для обработки жидкости, включающее, по меньшей мере, две емкости с гранулированным материалом, каждая из которых имеет входной и выходной патрубки, по меньшей мере, одну емкость для регенерирующего раствора, по меньшей мере, один струйный насос для подачи регенерирующего раствора в емкости с гранулированным материалом и блок управления потоком жидкости и регенерирующего раствора с подводящим патрубком, отводящим патрубком и дренажным патрубком, отличающееся тем, что блок управления потоком жидкости и регенерирующего раствора выполнен в виде входного и выходного трехходовых распределителей на каждую емкость с гранулированным материалом, причем входные линии входных распределителей соединены между собой и подключены к подводящему патрубку, выходная линия каждого из входных распределителей соединена с входным патрубком одной из емкостей с гранулированным материалом, а дренажные линии входных распределителей соединены между собой и подключены к дренажному патрубку, при этом входная линия каждого из выходных распределителей соединена с выходным патрубком одной из емкостей с гранулированным материалом, выходные линии выходных распределителей соединены между собой и подключены к отводящему патрубку, а дренажные линии выходных распределителей выполнены с возможностью подключения или к соединенным между собой их выходным линиям через струйный насос, или к дренажному патрубку.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дренажная линия каждого из выходных распределителей выполнена с возможностью подключения или к соединенным между собой их выходным линиям через струйный насос, или к дренажному патрубку.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дренажные линии, по меньшей мере, двух выходных распределителей соединены между собой и выполнены с возможностью подключения или к соединенным между собой их выходным линиям через струйный насос, или к дренажному патрубку.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве гранулированного материала используются материалы как требующие периодической химической регенерации, например ионообменные смолы, так и не требующие химической регенерации, например активированный уголь или крупнозернистый кварцевый песок.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трехходовые распределители выполнены в одном корпусе.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что корпус выполнен или из керамики, или из пластика, или из коррозионно-стойкого металла, или сплава, или из композитного материала.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что распределяющие элементы трехходовых распределителей выполнены или из керамики, или из пластика, или из коррозионно-стойкого металла или сплава, или из композитного материала.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трехходовые распределители выполнены золотниковыми, или крановыми, или клапанными.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один струйный насос выполнен в одном корпусе с трехходовыми распределителями.

10. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что подключение дренажных линий выходных распределителей или к соединенным между собой их выходным линиям через струйный насос, или к дренажному парубку выполнено посредством трехходового распределителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4