Устройство для отделения примесей от жидкой среды

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ ОТ ЖИДКОЙ СРЕДЫ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт радиобиологии Национальной академии наук Беларуси(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт радиобиологии Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Устройство для отделения примесей от жидкой среды, содержащее стеклянный баллон, воронку со сливным патрубком, фильтр, металлическую сетку, опорную металлическую решетку, резиновые герметизирующие прокладки,раскрывающуюся на завесе рамку с зажимом, укрепленную подвижно на кронштейне с возможностью перемещения по вертикали на штативе, нагнетательный насос, манометр, отличающееся тем, что устройство содержит дополнительную емкость, имеющую дно конической формы с патрубком и крышку, к которой присоединен нагнетательный насос, стеклянный баллон нижней своей частью размещен на фторопластовой подставке, имеющей в центральной внутренней части симметричные кольцевые выборки, а в верхней части имеет рамку, на которой на опорной металлической решетке установлена воронка сливным патрубком вверх, причем фильтр расположен между опорной металлической решеткой и металлической сеткой, а на боковой стенке рамки установлен штуцер для подачи фильтруемой жидкости из дополнительной емкости. 4424 1 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительная емкость с крышкой размещена на уровне,превышающем уровень расположения рамки, а в стеклянном баллоне на уровне рамки расположена трубка с соплами, причем сопла имеют плоские отверстия. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что рамка закреплена на кронштейне подпружиненным фиксатором переходного устройства. Изобретение относится к устройствам для фильтрации жидкости и может быть использовано в химической и медицинской промышленности, в том числе в научно-исследовательских лабораториях, занимающихся исследованиями содержания радиоактивных веществ в природных растворах. Известно устройство для отделения примесей от жидкой среды. Изобретение относится к машинам и аппаратам для разделения суспензий в поле действующих центробежных сил и предназначено для разделения на жидкую и твердую фракции 1. Установка состоит из корпуса, выполненного в виде вертикального цилиндра, в котором соосно установлен вращающийся перфорированный ротор, во внутренней части которого размещен сливной канал фугата,закрепленный в корпусе. Входное отверстие сливного канала расположено в радиальном направлении по всей высоте и на близком расстоянии от внутренней стенки вращающегося ротора, а выходное отверстие канала соединено с полым валом ротора. Корпус снабжен сливным патрубком для твердой фракции, устройством для очистки фильтрующей поверхности от осевшего на нее осадка, выполненным в виде изогнутой металлической пластины, приводом и патрубком подачи суспензии. К недостаткам устройства следует отнести 1) невозможность полностью отделить от суспензии фильтрат ввиду того, что суспензия подается в кольцевое пространство между ротором и корпусом устройства под давлением, а выходное отверстие, предназначенное для слива осадка, расположено в том же пространстве между ротором и корпусом, что и входное отверстие для суспензии, что признается авторами во фразе сгущенная суспензия из кольцевого пространства между цилиндрами отводится через сливной патрубок, следовательно, здесь имеет место неполное разделение суспензии на твердую и жидкую фракции 2) такая конструкция устройства не предполагает извлечение твердой фракции для дальнейших исследований, и при ее небольшом количестве, как, например, при отделении органических взвесей в воде от жидкой фракции, происходит размазывание твердого осадка по всей внутренней поверхности ротора, что не позволяет произвести анализ на содержание химических веществ в твердой фракции с должной точностью при проведении точных лабораторных исследований. Известно устройство для фильтрации жидкости, содержащее корпус с входным и сливным патрубками,фильтродержатель, установленный внутри корпуса и выполненный в виде усеченного конуса, закрепленный в нем фильтровальный материал и мешалку, размещенную внутри фильтродержателя, причем входной патрубок размещен по оси корпуса кооксиально внутри сливного патрубка и снабжен укрепленной в верхней его части -образной трубкой с соплами на концах, под которой закреплена мешалка 2. Устройство работает следующим образом. При заполнении корпуса жидкостью последняя фильтруется через фильтровальный материал и, пройдя сливной патрубок, поступает в сосуд. В результате заполнения сосуда отфильтрованной жидкостью воздух,находящийся в сосуде, выходит через патрубок и попадает в -образную трубку с соплами, которые размещены у лопастей, лопасти начинают вращаться, приводя во вращение перемешивающий орган. Недостатком данного устройства является то, что в устройстве установлен перемешивающий орган, который под действием воздуха, поступающего из сопел, приходит во вращение и, перемешивая жидкость, отделяет от фильтровального материала осевшие на нем отложения и тем самым вместе с порциями далее наливаемой жидкости повышается в воронке концентрация фильтрата, что приводит к возрастанию концентрации взвесей в жидкости, т.е. раствор густеет, так как осадок не выводится из усеченного конуса, и из-под воздействия перемешивающего органа. То есть при такой конструкции устройства требуется быстрая замена фильтровального материала. Наиболее близким по своей технической сущности является устройство под названием Прибор фильтровальный ГР-60, предназначенный для ускоренного фильтрования проб воды в лабораторных и полевых условиях при температуре от 5 до 40 С 3. Устройство для отделения примесей от жидкой среды состоит из стеклянного баллона, воронки, фильтра,металлической сетки, опорной металлической решетки, резиновых герметизирующих прокладок, раскры 2 4424 1 вающейся на завесе рамки с зажимом, укрепленной подвижно на штативе, нагнетающего насоса, крышки с патрубком и манометром, соединенных между собой и стеклянным баллоном резиновыми армированными шлангами. Установка работает следующим образом. Отвинчивают крышку, открывают зажим рамки и отклоняют в сторону стеклянный баллон. На металлическую сетку ложат фильтр, сетку с фильтром устанавливают на металлическую решетку и замыкают герметично рамку со стеклянным баллоном. Через верхнее отверстие на стеклянном баллоне наливают в его полость фильтруемую жидкость и навинчивают на баллон крышку со штуцером, соединяющим баллон и воздушный насос. Накачивают в баллон воздух и под давлением воздуха жидкость продавливается через поры в фильтре и проходит сверху вниз через воронку в собирающий сосуд,а взвеси оседают на фильтре. Для залива следующей порции жидкости в баллон вскрывают крышку баллона и заполняют его фильтруемой жидкостью, и герметизируют его. При полной забивке пор фильтра осадком,что определяется повышенным давлением по манометру, ждут спада давления, переворачивают установку и через верхнее отверстие в стеклянном баллоне сливают неотфильтрованную жидкость. При этом осадок с фильтра частично смывается обратно в фильтруемую жидкость. Вновь вскрывают рамку устройства, снимают с металлической сетки фильтр с осадком, устанавливают на его место новый чистый фильтр и зажимают рамку. Далее процесс фильтрования повторяется в той же последовательности. При проведении фильтрования под давлением 2-3 кгс/см 2 необходимо предварительно на баллон надеть металлический футляр и осторожно обращаться с прибором, не допуская ударов по баллону. К недостаткам в конструкции устройства следует отнести следующие 1) малая производительность, связанная с тем, что рамка с фильтром установлена в нижней части баллона и взвеси оседают на фильтре и быстро забивают его поры 2) использование воздушного насоса малой производительности 3) ограниченная емкость баллона и малая площадь поверхности фильтрующего материала, что обуславливает необходимость постоянного вскрытия крышки на баллоне для залива следующей порции фильтруемой жидкости, и вносит в процесс фильтрации дополнительные затраты времени на залив новой порции фильтруемой жидкости 4) при быстрой забивке пор фильтрующего материала для его замены необходимо дождаться полного падения давления в баллоне, что иногда занимает до 30 мин, произвести вскрытие баллона и слить непрофильтрованную жидкость 5) расположение фильтра непосредственно на металлической сетке часто приводит к тому, что в процессе заполнения баллона новыми порциями фильтруемой жидкости происходит промыв фильтрующего материала или его разрыв, так как фильтрующий материал не защищен от падающей струи жидкости и струя жидкости промывает его. Задачей настоящего изобретения является создание такого устройства, которое обеспечивало бы высокую производительность и малые затраты времени на фильтрование больших объемов исследуемых жидкостей. Поставленная задача решается тем, что в конструкцию устройства внесены изменения, позволяющие увеличить диаметр опорной металлической сетки и рамки и, следовательно, диаметр фильтра, заменить способ создания давления в стеклянном баллоне на более производительный. Внесены изменения в конструкционное исполнение деталей устройства их компоновку и количество. Устройство содержит стеклянный баллон,воронку со сливным патрубком, фильтр, металлическую сетку, опорную металлическую решетку, резиновые герметизирующие прокладки, раскрывающуюся на завесе рамку с зажимом, укрепленную подвижно на кронштейне с возможностью перемещения по вертикали на штативе, нагнетательный насос, манометр. Отличительной особенностью устройства является то, что устройство содержит дополнительную емкость,имеющую дно конической формы с патрубком и крышку, к которой присоединен нагнетательный насос, стеклянный баллон нижней своей частью размещен на фторопластовой подставке, имеющей в центральной внутренней части симметричные кольцевые выборки, а в верхней части имеет рамку, на которой на опорной металлической решетке установлена воронка сливным патрубком вверх, причем фильтр расположен между опорной металлической решеткой и металлической сеткой, а на боковой стенке рамки установлен штуцер для подачи фильтруемой жидкости из дополнительной емкости, а дополнительная емкость с крышкой размещена на уровне, превышающем уровень расположения рамки, а в стеклянном баллоне на уровне рамки расположена трубка с соплами, причем сопла имеют плоские отверстия, а рамка закреплена на кронштейне подпружиненным фиксатором переходного устройства. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для отделения примесей от жидкой среды в разрезе. На фиг. 2 изображено устройство в позиции проведения фильтрования. На фиг. 3 изображено переходное устройство для крепления рамки на кронштейне. Устройство состоит из стеклянного баллона 1, воронки 2, металлической сетки 3, фильтра 4 и опорной металлической решетки 5, резиновых герметизирующих прокладок 6, раскрывающейся на завесах рамки 7 с зажимом, укрепленной подвижно на кронштейне 8 с возможностью перемещения по вертикали на штативе 9,воздушного насоса 10, крышки с патрубком 11 и манометром 12, соединенных между собой и стеклянным баллоном 1 резиновыми армированными шлангами 13. Стеклянный баллон 1 имеет в верхней части рамку 7,а нижней частью размещен на фторопластовой подставке 14, имеющей в центральной своей внутренней части симметричные кольцевые выборки 15 и имеет возможность, в заключительной стадии фильтрования перед извлечением фильтра 4 вместе с рамкой 7, быть повернут на 180 в позицию рамка 7 внизу и зафиксиро 3 4424 1 ван фиксатором 16 переходного устройства, укрепленного на кронштейне 8, воронка 2 установлена на опорной металлической решетке 5 сливным патрубком 17 вверх, а фильтр 4 расположен между опорной металлической решеткой 5 и металлической сеткой 3, и подача фильтруемой жидкости осуществляется снизу вверх из дополнительной емкости 18 через штуцер 19, установленный на боковой стенке рамки 7 из дополнительной емкости 18, имеющей дно конусной формы, к которой присоединен нагнетательный насос 10 или второй вариант, дополнительная емкость 18 размещается на возвышении 20 на уровне, превышающем уровень расположения рамки 7 с фильтром 4, а в стеклянном баллоне 1 на уровне рамки 7 расположена трубка 21 с соплами 22, имеющими плоские отверстия, через которую подается фильтруемая жидкость. Устройство работает следующим образом. После установления фильтра 4 между металлической сеткой 3 и опорной металлической решеткой 5 замыкают рамку 7 и заливают фильтруемую жидкость в дополнительную емкость 18, закрывают заливное отверстие крышкой 11 и, при помощи нагнетательного устройства (насос, компрессор) создают давление во всей системе в пределах 0,5-1,5 кгс/см 2. Фильтруемая жидкость проходит через фильтр 4, а взвеси под действием гравитационных сил оседают на дно баллона 1 между кольцевыми выборками 15 в фторопластовой подставке 14, при этом те частицы взвесей, которые все же осели на нижней поверхности фильтра 4, смываются струйками жидкости, поступающими из дополнительной емкости 18 по трубке 21 через сопла 22. После окончания фильтрования, для сбора взвесей на фильтрующем материале 4, поворачивают устройство из позиции рамка 7 вверху в позицию рамка 7 внизу и остатками жидкости осаждают взвеси на фильтре 4. При работе на повышенном давлении 2-3 кгс/см 2 рамку и фторопластовую подставку скрепляют каркасом, состоящим из двух металлических колец и двух шпилек. В случае размещения дополнительной емкости 17 на возвышении 20 выше уровня расположения рамки 7 фильтруемая жидкость под действием гравитационных сил вытекает из дополнительной емкости 18 и поступает по резиновым армированным шлангам 13 через фильтрующий материал 4 в воронку 2 и по силиконовому шлангу в сосуд 23 для сбора отфильтрованной жидкости. В процессе изучения распределения радионуклидов по компонентам водной среды перед исследователями возникла задача качественного разделения компонентов для определения вклада каждой из них в перенос и отложения радионуклидов и их перераспределения между компонентами. Существующие в настоящее время фильтровальные установки не позволяют в должной мере провести определение вклада каждой из компонент в процесс переноса изучаемых изотопов из-за из несовершенства и потерь взвесей в процессе фильтрования. Предлагаемое устройство в значительной мере устраняет недостатки существующих устройств в плане ускорения процесса фильтрации, повышения качества разделения компонент и исключает недостатки, существующие в прототипе. Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство имеет следующие преимущества 1) обеспечивает непрерывное наполнение баллона фильтруемой жидкостью за счет ввода в процесс дополнительной емкости 2) обеспечивает малый расход фильтров за счет процессов смыва осажденных взвесей на нижней поверхности фильтра 3) обеспечивает возможность замены фильтра без предварительного опорожнения баллона 4) обеспечивает фильтрование жидкости без использования нагнетающего воздух устройств за счет размещения дополнительной емкости на возвышении выше уровня расположения рамки с фильтром 5) дает возможность увеличения диаметра фильтров при неизмененном объеме стеклянного баллона и уменьшить затраты времени на фильтрацию заданного объема жидкости при увеличении площади рамки крепления фильтра 6) обеспечивает полный сбор всей массы взвесей 7) уменьшает затраты времени на фильтрацию 8) позволяет произвести замену фильтра без сброса давления в системе. Размещение стеклянного баллона 1 на фторопластовой подставке 14, которая имеет в своей внутренней центральной части симметричные кольцевые выборки 15, а на верхней его части рамку 7 с воронкой 2, металлической опорной решеткой 5 и металлической сеткой 3, между которыми размещается фильтр 4, и подача фильтруемой жидкости через штуцер 19, вмонтированный в нижнюю часть рамки 7, и который внутри рамки 7 переходит в трубку 21 с соплами 22, обеспечивает движение фильтруемой жидкости снизу через фильтр 4 в воронку 2 и по силиконовому шлангу в сосуд 23 для сбора отфильтрованной жидкости. Выполнение во фторопластовой подставке 14 глубоких кольцевых выборок 15 при движении фильтруемой жидкости снизу вверх через фильтр 4 и размещение сопел 22 на трубке 21 внутри рамки 7 создает в нижней части стеклянного баллона 1 зону с практически неподвижной жидкостью, и это обеспечивает осаждение взвесей между кольцевыми выборками 15, а поступление фильтруемой жидкости из сопел 22 в зоне рамки 7 под фильтром 4 обеспечивает омыв уже осажденных взвесей с нижней поверхности фильтра 4. Размещение стеклянного баллона 1 на фторопластовой подставке 14, жестко скрепленной с ним, обеспечивает легкую смываемость сорбированных на ней химических или радиоактивных соединений за счет слабой сорбционной способности материала подставки 14 и получение представительной пробы взвесей. Закрепление рамки 7 из пластмассы на верхней части баллона 1, жестко скрепленной с ним, и размещение в ней воронки 2, опорной металлической сетки 3 и решетки 5, а между ними фильтра 4, при неизменном объеме баллона 1 дает возможность увеличить размеры применяемого диаметра фильтра 4 и уменьшить затраты времени на фильтрацию заданного объема жидкости за счет увеличения размеров рамки 7 для крепления фильтра 4 и беспрерывной подачи фильтруемой жидкости снизу вверх. 4424 1 Обеспечение возможности поворота устройства на 180 перед извлечением фильтра 4, в позицию рамка 7 внизу, дает возможность собрать весь объем взвесей на фильтре 4 для его последующего контроля на содержание во взвесях химических или радиоактивных веществ. Использование дополнительной емкости 18 обеспечивает возможность прокачки большого объема жидкости через фильтр 4, не прибегая к регулярной заправке стеклянного баллона 1 фильтруемой жидкостью. Установка дополнительной емкости 18 с открытой крышкой 11 на возвышение 20 на уровне, превышающем уровень расположения рамки 7 с фильтром 4, позволяет исключить из комплектации устройства нагнетающего насоса 10 для прокачки фильтруемой жидкости через фильтр 4 и, в этом случае жидкость поступает из дополнительной емкости 18 в стеклянный баллон 1 за счет перепада уровней жидкости в дополнительной емкости 18 и в стеклянном баллоне 1. Выполнение дополнительной емкости 18 из слабосорбирующих материалов, например нержавеющей стали, а ее дна конусообразной формы обеспечивает осаждение крупнодисперсных взвесей из раствора и со стенок емкости на дно, их хорошую смываемость и направление фильтруемой жидкости со взвесями по армированному шлангу 13 в стеклянный баллон 7. Внесение в устройство вентиля для перекрытия подачи фильтруемой жидкости из дополнительной емкости 18 в баллон 1 фильтровальной установки обеспечивает возможность замены фильтровального материала в процессе фильтрации при нарушении его целостности, не прибегая к понижению давления в системе. Источники информации 1.14231446, МПК В 01 21/26, 1988. 2.715106, МПК В 01 23/28, 1980. 3. Прибор фильтровальный ГР-60. Паспорт Л 82.845.001 ПС. ТУ 25-1607.009-82. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 5