Патент на изобретение №2220106

(54) ФИЛЬТР СИСТЕМЫ КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение используется в сельскохозяйственной мелиорации и сельскохозяйственном машиностроении, в частности в системах капельного орошения. Фильтр содержит емкость с размещенными в ней трубопроводами над и под фильтрационным материалом и систему трубопроводов подвода и отвода воды. Фильтр снабжен системой контроля, гидроциклонами и переключателем режимов работы фильтра. Система контроля работы фильтра выполнена в виде датчиков давления или манометров. Последние установлены в системе трубопроводов подвода и отвода воды на входе и выходе переключателя режима работы и в емкости в системе подачи воды в нее циклонов. Переключатель режимов работы фильтра имеет снабженный возможностью поворота вокруг оси симметрии гидрозолотник и гильзу, смонтированные в корпусе. Корпус разделен на секции приема и подачи неочищенной воды, направления очищенной воды в магистральный трубопровод системы капельного орошения и отвода продуктов загрязнения и кольматажа в систему полива напуском. Секция приема и подачи неочищенной воды корпуса переключателя режимов работы фильтра связана трубопроводами с насосной установкой и гидроциклонами подачи в них неочищенной воды. Изобретение позволяет повысить производительность фильтра и качество очистки воды. 4 ил.

Изобретение относится к области сельскохозяйственной мелиорации и сельскохозяйственному машиностроению, в частности к системам капельного орошения.

Известна система капельного орошения, включающая водоисточник, бассейн-отстойник, насосную станцию и оросительную сеть с капельницами, в которой, с целью повышения надежности работы и снижения эксплуатационных затрат, система снабжена линейно-протяженными трубчатыми фильтрами, уложенными в грунте вдоль берега водоисточника и заглубленными под уровень грунтовых вод, при этом трубчатые фильтры сообщены с бассейном-отстойником, который выполнен закрытым (SU, авторское свидетельство 1551285 A1, М.кл.⁵

Описанная система имеет низкую эксплуатационную надежность из-за кольматации линейно-протяженных трубчатых фильтров. Для замены фильтров требуются большие материальные и трудовые затраты.

Известна система подготовки воды и подачи питательной смеси в почву, содержащая емкость для подготовки питательного раствора, фильтр, питательный наполнитель, входной патрубок воды, согласно формуле полезной модели последняя содержит разбрызгиватель, дополнительно системе содержит накопительный резервуар, по периметру герметично соединенный с емкостью для подготовки питательного раствора, имеющей переходной патрубок, соединяющий емкость с резервуаром, откуда вода самотеком поступает в резервуар, а в нижней части резервуара размещен аэратор, соединенный с входным патрубком воздуха (кислорода), при этом выходной патрубок подготовленной воды размещен ниже уровня воды в резервуаре, который не превышает уровня установки переходного патрубка из емкости для подготовки питательного раствора (RU, свидетельство 22399, U1, МПК⁷

К недостаткам данной системы относятся ограниченные функциональные возможности и сложность в переналадке системы.

Наиболее близким аналогом к заявленному объекту относится фильтр, содержащий корпус, в котором размещен фильтрующий материал, и систему трубопроводов, согласно формуле полезной модели между трубопроводами и фильтрующим материалом вверху и внизу корпуса установлены сепарационные устройства, предотвращающие унос фильтрующего материала потоком воды; сепарационные устройства выполнены в виде перегородок, снабженных фильтрующими колпачками; фильтрующие колпачки, установленные в верхней чести корпуса, имеют щели размером 0,5 мм; фильтрующие колпачки, установленные в нижней части корпуса, имеют щели размером 0,2 мм (RU, свидетельство 21291, U1, МПК⁷

К недостаткам данного фильтра при установке в систему капельного орошения относятся неудовлетворительное качество очистки воды. Размеры взвесей не должны превышать 50-80 мкм (0.05-0,08 мм).

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, – повышение функциональных возможностей и эксплуатационной надежности системы капельного орошения.

Технический результат – повышение производительности фильтра и качества очистки воды, снижение затрат труда на техническое обслуживание и перенастройку системы капельного орошения.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном фильтре системы капельного орошения, включающем емкость с размещенными в ней трубопроводами над и под фильтрационным материалом и систему трубопроводов подвода и отвода воды, согласно изобретению он снабжен системой контроля, гидроциклонами и переключателем режимов работы фильтра, гидроциклоны гидравлически параллельно соединены с емкостью и переключателем режимов работы, система контроля работы фильтра выполнена в виде датчиков давления или манометров, установленных в системе трубопроводов подвода и отвода воды, а переключатель режимов работы фильтра имеет снабженный возможностью поворота вокруг оси симметрии гидрозолотник и гильзу, смонтированные в корпусе, разделенном на секции приема и подачи неочищенной воды, направления очищенной воды в магистральный трубопровод системы капельного орошения и отвода продуктов загрязнения и кольматажа в систему полива напуском, при этом секция приема и подачи неочищенной воды корпуса переключателя связана трубопроводами с насосной установкой и гидроциклонами подачи в них неочищенной воды, секция направления очищенной воды гидравлически связана с трубопроводами, установленными под фильтрационным материалом в емкости, и магистральным трубопроводом системы капельного орошения, секция отвода продуктов загрязнения трубопроводами сообщена с осадочными камерами гидроциклонов и системой полива напуском, а упомянутый гидрозолотник в каждой секции имеет радиально ориентированные каналы равного проходного сечения, на поверхности гильзы гидрозолотника, сопрягаемой с корпусом переключателя, выполнен канал, соединяющий секцию приема воды с секцией направления очищенной воды в систему капельного орошения.

За счет того что фильтр снабжен гидроциклонами для первичной очистки забранной из открытого водоема воды и удаления кольматажа из фильтрационного материала в емкости посредством перевода гидрозолотника переключателя в режим работы очистки фильтра, достигается указанный выше технический результат.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 показана блок-схема фильтра системы капельного орошения.

На фиг. 2 – гидравлическая схема фильтра при очистке воды и ее подачи в магистральный трубопровод системы капельного орошения.

На фиг. 3 – технология удаления продуктов загрязнения и кольматажа из гидроциклонов и емкости в систему полива напуском.

На фиг. 4 – положение гидрозолотника в гильзе и корпусе в момент отключения фильтра.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного технического решения, заключаются в следующем.

Фильтр системы капельного орошения (см. фиг.1) содержит емкость 1 с размещенными в ней трубопроводами 2 и 3 над и под фильтрационным материалом 4 и систему трубопроводов подвода 5 и отвода 6, 7 воды. Трубопроводы 2 и 3, установленные в полости емкости 1, выполнены целевыми или перфорированными. Трубопровод 2 установлен в верхней части емкости 1 над фильтрационным материалом 4. Аналогично по конструкции трубопроводы 3 установлены в донной части емкости 1 с равным удалением друг от друга и взаимно соединены коллекторами. Фильтрационный материал 4 представляет собой крупнозернистый и мелкозернистый наполнитель. В качестве крупнозернистого наполнителя использован щебень доломитовый с размером зерна 5-20 мм. Насыпная плотность – 1,3 т/м³. Объемная масса щебня равна 2,62 т/м³. Марка морозостойкости F=200. Прочность – 1000-1200 кгс/см². В качестве мелкозернистого наполнителя применен кварцевый песок с модулем крупности 2,5. Содержание илистых и глинистых примесей не более 1%.

Фильтр снабжен системой контроля, гидроциклонами 8 и 9 и переключателем 10 режимов работы фильтра. Система контроля работы фильтра выполнена в виде датчиков давления или манометров 11-14, установленных в системе трубопроводов подвода воды 5 от насосной станции 15, в магистральном трубопроводе 7 подачи очищенной воды по распределительным трубопроводам в капельницы или инъекторы в трубопроводах 16 и 17 подачи воды после очистки из гидроциклонов 8 и 9 соответственно в емкость 1 с фильтрационным материалом 4. Насосная станция 15 через задвижку 18 соединена рукавом 19 с плавучим клапаном 20 для забора воды из открытого водоема (см. фиг.1).

Каждый гидроциклон 8 (9) снабжен сетчатым фильтром 21 и осадочной камерой 22.

Гидроциклоны 8 и 9 гидравлически параллельно соединены с емкостью 1 посредством трубопроводов 16 и 17, 23 и 24, 25 и 26 и переключателем 10 режимов работы фильтра. Переключатель 10 соединен трубопроводами 27 и 28 с перфорированными трубами 3, уложенными под фильтрационным материалом 4 в донной части емкости 1.

Переключатель 10 режимов работы фильтра имеет снабженный возможностью поворота вокруг оси симметрии гидрозолотник 29 и гильзу 30, смонтированные в корпусе 31 (см. фиг.2-4). Корпус 31 разделен на секции 32, 33, 34 приема и подачи неочищенной воды (32), направления очищенной воды (33) в магистральный трубопровод 7 системы капельного орошения и отвода (34) продуктов загрязнения и кольматажа в систему 6 полива напуском.

Секция 32 приема и подачи неочищенной воды связана трубопроводами 5, 25 и 26 с насосной станцией 15 и гидроциклонами 8 и 9 при подаче в них неочищенной воды.

Секция 33 направления очищенной воды гидравлически соединена трубопроводами 27 и 28 с щелевыми или перфорированными трубами 3, установленными в емкости 1 под фильтрационным материалом 4, и фланцем с магистральным трубопроводом 7 системы капельного орошения.

Секция 34 отвода продуктов загрязнения и кольматажа трубопроводами 23, 24 сообщена с осадочными камерами 22 гидроциклонов 8, 9 и системой 6 полива напуском оросительной воды.

Упомянутый гидрозолотник 29 в каждой секции 32-34 имеет радиально ориентированные каналы 35, 36, 37 равного проходного сечения. На поверхности гильзы 30 гидрозолотника 29, сопрягаемой с корпусом 31 переключателя 10 режимов работы фильтра, выполнен канал 38, соединяющий секцию 32 приема неочищенной воды из открытого водоема с секцией 33 направления очищенной воды в магистральный трубопровод 7 системы капельного орошения.

Гидрозолотник 29 снабжен ручкой 39 переключения. Положения ручки гидрозолотника 29 выполнены фиксируемыми на корпусе 31 переключателя 10 для следующих случаев работы фильтра:
– очистка воды (см. фиг.2);
– удаления кольматажа из фильтрационного материала 4 и продуктов загрязнения из осадочных камер 22 циклонов 9 и 10 (фиг.3);
– запертое положение всех систем (фиг.4);
– подача воды от насосной станции 15 в систему орошения напуском;
– подача воды от насосной станции 15 в магистральный трубопровод 7;
– подача хлорсодержащих газов в емкость 1 через фильтрационный материал 4.

Фильтр системы капельного орошения функционирует следующим образом.

Работу фильтра рассмотрим на примерах наиболее характерных режимов выполнения основных и вспомогательных технологических процессов.

При работе фильтра в режиме очистки воды для подачи в капельницы оператор ручку 39 вместе с гидрозолотником 29 в корпусе 31 переводит с положения “d” в положение “a” (см. схему на фиг.1). Гидрозолотник 29 в гильзе 30 и корпусе 31 переключателя 10 займет в секциях 32, 33 и 34 положение, приведенное на фиг.2.

При работающей насосной станции 15 (см. совместно фиг.1 и 2) вода из открытого водоема плавучим клапаном 20 по гибкому рукаву 19 и задвижке 18 под давлением подается в напорный трубопровод системы 5 подвода воды в корпус 31 переключателя 10 режимов работы фильтра. О величине давления судят по показаниям манометра 11 системы контроля. В секции 32 вода по совмещенным каналам корпуса 31 и гильзы 30 поступает в радиально ориентированные каналы 35 гидроплунжера 29, а через них направляется в трубопроводы 25 и 26 для подачи неочищенной воды в корпуса гидроциклонов 8 и 9. Последние гидравлически параллельно соединены с емкостью 1.

При поступлении забранной воды из открытого водоема и подачи ее тангенциально к внутренней стенке корпуса гидроциклона 8 (9), массе воды придается вращательное движение вокруг ее вертикальной оси симметрии.

За счет гравитационной силы и центробежных сил взвеси минеральный сор и растительные примеси, прижимаясь к внутренней стенке корпуса гидроциклона 8 (9), опускаются в направлении осадочной камеры 22. Молекулы воды с мельчайшими взвесями проникают в полость сетчатого фильтра 21, а из него поступают в трубопровод 16 (17). Из трубопроводов 16 и 17 вода после первичной очистки поступает через щели в трубопроводе 2 в емкость 1. Вода сбрасывается в емкость 1 над фильтрационным материалом 4. Молекулы воды под давлением в емкости 1 пробиваются через поры фильтрационного материала 4 и накапливаются в донной части емкости 1. Из емкости 1 очищенная вода дренируется и направляется в полости перфорированных труб 3, а из них посредством коллекторов собирается и транспортируется трубопроводами 27 и 28 в секции 33 направления очищенной воды в магистральный трубопровод 7 системы капельного орошения (см. фиг. 2). Из трубопроводов 27 и 28 по радиально ориентированным каналам корпуса 31 и гильзы 30 очищенная вода поступает по каналам 36 в гидрозолотник 29 и одним из них выводится в магистральный трубопровод 7 для подачи в капельницы в поливных трубопроводах, линейно размещенных на орошаемом поле.

В описанном положении (а) гидрозолотника 29 радиально ориентированные каналы корпуса 31 и гильзы 30 переключателя 10 режимов работы фильтра закрыты гидрозолотником 29 (см. фиг.1 и 2).

При длительной работе фильтра материал 4 в емкости забивается мельчайшими частицами ила, минерального и растительного сора, водорослями и микроорганизмами. Высокая температура окружающей среды и периодическая работа фильтра в системе капельного орошения приводят к интенсивной жизнедеятельности грибков. Весь фильтрационный материал подвергается кольматации. Для восстановления производительности фильтра без замены фильтрационного материала путем удаления кольматажа оператор ручку 39 гидрозолотника 29 переводит с положения “а” в положение “в” (см. фиг.1 и 3).

В этом случае гидрозолотник 29 в секции 32 приема неочищенной воды из открытого водоема закрывает радиально ориентированные каналы в гильзе 30 и корпусе 31 переключателя 10 для подачи в трубопроводы 25 и 26. Неочищенная вода из секции 32 по каналу 38 направляется в секцию 33 направления очищенной воды. Из канала 38 по радиально совмещенным каналам корпуса 31 и гильзы 30 неочищенная вода поступает в полость гидрозолотника 29, а из него по расширенным каналам 36 направляется в трубопроводы 27 и 28. Последние гидравлически соединены через коллекторы с дренажными перфорированными трубопроводами 3. В емкости 1 в фильтрационном материале 4 создается противоток. Взвеси и наносы из фильтрационного материала 4 вымываются неочищенной водой, поданной под наибольшим давлением насосной станцией 15. Грязная вода вместе с взвесями и мельчайшим сором, водорослями, микроорганизмами через щели трубопровода 2 сбрасывается трубопроводами 16 и 17 в полости гидроциклонов 8 и 9. Грязная вода транзитом в полостях сетчатых фильтров 21 направляется в осадочные камеры 22 и увлекает за собой продукты загрязнения из донных частей гидроциклонов 8 и 9 и кратчайшим путем по трубопроводам 25 и 26 направляется в секцию 34 отвода продуктов загрязнения и кольматажа. Совмещенными каналами корпуса 31 и гильзы 30 переключателя 10 и радиально ориентированными каналами 37 гидрозолотника 29 вода сбрасывается в систему 6 полива напуском оросительной воды. Эта система, как правило, в крестьянских и фермерских хозяйствах совмещена с посадками плодовых деревьев на карликовых подвоях или виноградников.

При аварийных ситуациях или подаче большого объема воды в систему 7 оператор ручку 39 гидрозолотника 29 переводит в положение “е”, указанное на корпусе 31 переключателя 10 режимов работы фильтра.

Для полива напуском, минуя емкость 1 и гидроциклоны 8 и 9, оператор ручку 39 гидрозолотника 29 совмещает с отметкой “f” на корпусе 31 переключателя 10.

Для уничтожения микроорганизмов в осадочных камерах 22 гидроциклонов 8 и 9 и в фильтрационном материале 4 емкости 1 в последнюю под избыточным давлением подают хлорсодержащий газ. В этом случае корпус 31 переключателя соединяют рукавом высокого давления с баллоном, а ручку 39 переводят в положение “к” (см. фиг.1).

Таким образом достигается повышение производительности фильтра и качество очистки воды и снижение затрат на техническое обслуживание.

Бесперебойная работа фильтра обеспечивает подачу очищенной воды капельницами адресно каждому посаженному растению в защищенном или открытом грунте и, как следствие, повышение урожайности и снижение их себестоимости.

Формула изобретения

Фильтр системы капельного орошения, содержащий емкость с размещенными в ней трубопроводами над и под фильтрационным материалом и систему трубопроводов подвода и отвода воды, отличающийся тем, что он снабжен системой контроля, гидроциклонами и переключателем режимов работы фильтра, гидроциклоны гидравлически параллельно соединены с емкостью и переключателем режимов работы, система контроля работы фильтра выполнена в виде датчиков давления или манометров, установленных в системе трубопроводов подвода и отвода воды, а переключатель режимов работы фильтра имеет снабженный возможностью поворота вокруг оси симметрии гидрозолотник и гильзу, смонтированные в корпусе, разделенном на секции приема и подачи неочищенной воды, направления очищенной воды в магистральный трубопровод системы капельного орошения и отвода продуктов загрязнения и кольматажа в систему полива напуском, при этом секция приема и подачи неочищенной воды корпуса переключателя связана трубопроводами с насосной станцией и гидроциклонами при подаче в них неочищенной воды, секция направления очищенной воды гидравлически соединена с трубопроводами, установленными под фильтрационным материалом в емкости и магистральным трубопроводом системы капельного орошения, секция отвода продуктов загрязнения и кольматажа трубопроводами сообщена с осадочными камерами гидроциклонов и системой полива напуском, а упомянутый гидрозолотник в каждой секции имеет радиально ориентированные каналы равного проходного сечения, на поверхности гильзы гидрозолотника, сопрягаемой с корпусом переключателя, выполнен канал, соединяющий секцию приема воды с секцией направления очищенной воды в систему капельного орошения.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 03.07.2004

Извещение опубликовано: 20.04.2006 БИ: 11/2006