Предложен способ изготовления фильтровальных элементов блока контактных фильтров, предназначенных для биологической очистки воды, содержащий стадии подачи гранулированного материала из резервуара в блок (12) нагревания и сжатия, перемещения гранулированного материала по пути (20) продвижения в блоке (12) нагревания и сжатия, нагревания и сжатия гранулированного материала до заданных значений температуры и давления при указанном его перемещении, при этом нагревание и сжатие гранулированного материала осуществляют согласно заданному профилю нагревания и создания давления сжатия, подачи нагретого и сжатого гранулированного материала в блок (30) экструдера, нагревание гранулированного материала в нагревательном блоке экструдера до температуры выше первой точки плавления и/или выше второй точки плавления и получение из гранулированного материала посредством экструзии трубчатой конструкции (34) сетчатого типа из гранулированного материала, при этом нагревание гранулированного материала в нагревательном блоке экструдера (30) осуществляют таким образом, что оно приводит к расширению пенообразующей присадки и обеспечивает образование пористой структуры указанной трубчатой конструкции (34), охлаждения по заданному профилю трубчатой конструкции (34) посредством блока (28) охлаждения так, что расширение материала этой структуры и/или входящей в него пенообразующей присадки прекращается или задерживается, обеспечивая фиксацию пористой структуры трубчатой структуры (34), разрезания трубчатой конструкции (34), используя блок (40) измерения и резания, с получением фильтровальных элементов заданной длины. Изобретение также относится к блоку контактных фильтров (варианты изобретения) и устройству для изготовления фильтровальных элементов блока контактных фильтров, предназначенных для биологической очистки воды.

[0001] Способ изготовления фильтровальных элементов блока контактных фильтров, предназначенных для биологической очистки воды, с использованием устройства (10), содержащего

[0002] Способ по п.1, при котором разрезание трубчатой конструкции (34) включает ее поперечное разрезание на дискретные трубчатые элементы, причем способ дополнительно содержит стадию соединения трубчатых элементов друг с другом боковыми сторонами для получения блока контактных фильтров.

[0003] Способ по п.1, при котором разрезание трубчатой конструкции включает ее разрезание по длине и поперечно на дискретные элементы, причем способ дополнительно содержит стадию формирования волнистых пластинчатых элементов (45) посредством воздействия тепла на дискретные элементы, стадию расположения волнистых элементов (45) поверх друг друга для транспортирования и стадию соединения волнистых элементов (45) друг с другом обратными сторонами для получения блока контактных фильтров.

[0004] Способ по любому из пп.1-3, при котором первая точка плавления выше второй точки плавления, равна ей или ниже нее.

[0005] Способ по п.4, при котором гранулированный материал представляет собой полиэтилен высокой плотности, при этом гранулированный материал дополнительно включает полипропилен, полиэтилен низкой плотности или их сочетание и/или включает поливинилхлорид, нейлон, сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола.

[0006] Способ по любому из пп.1-5, в котором вес пенообразующей присадки составляет 3-10 вес.% гранулированного материала.

[0007] Способ по любому из пп.1-6, в котором гранулированный материал нагревают до 140-300 °С.

[0008] Способ по любому из пп.1-7, в котором гранулированный материал включает окрашивающую присадку.

[0009] Способ по любому из пп.1-8, в котором гранулированный материал сжимают в блоке (12) нагревания и сжатия до величины давления от 5 до 5000 бар, предпочтительно до давления приблизительно 350 бар.

[0010] Блок контактных фильтров для биологической очистки воды, содержащий множество фильтровальных элементов, изготовленных способом по любому из пп.1-9, которые соединены друг с другом и имеют каждый пористую структуру и наружную поверхность сетчатого типа.

[0011] Блок контактных фильтров по п.10, в котором пористая структура имеет поверхность с удельной площадью 25-800 м2/м3.

[0012] Блок контактных фильтров для биологической очистки воды, содержащий множество фильтровальных трубчатых элементов, изготовленных способом по любому из пп.1, 2, 4-9, которые соединены друг с другом боковыми сторонами и имеют каждый пористую структуру и наружную поверхность сетчатого типа с шероховатостью в интервале по показателям Ra - от 5 до 1000 мкм, Rz - от 20 до 4000 мкм и Rmax - от 25 до 5000 мкм.

[0013] Блок контактных фильтров для биологической очистки воды, содержащий множество фильтровальных волнистых пластинчатых элементов, изготовленных способом по любому из пп.1, 3-9, которые соединены друг с другом так, что волны одного пластинчатого элемента обращены к волнам смежного пластинчатого элемента и имеют каждый пористую структуру и наружную поверхность сетчатого типа с шероховатостью в интервале по показателям Ra - от 5 до 1000 мкм, Rz - от 20 до 4000 мкм и Rmax - от 25 до 5000 мкм.

[0014] Устройство для изготовления фильтровальных элементов блока контактных фильтров, предназначенных для биологической очистки воды, содержащее

[0015] Устройство по п.14, при котором блок (30) экструдера включает две противоположно вращающиеся экструзионные головки или две параллельно перемещающиеся экструзионные головки.

[0016] Устройство по п.14 или 15, при котором блок (30) экструдера включает множество сопел, каждое из которых образует поперечное сечение, по существу, имеющее квадратную, круглую, полукруглую, прямоугольную, продолговатую, треугольную, полупараболическую, трапецеидальную форму, форму перевернутой трапеции или любое их сочетание.

[0017] Устройство по любому из пп.14-16, дополнительно содержащее шнековый питатель, расположенный на пути (20) продвижения гранулированного материала, при этом шнековый питатель имеет цилиндрическую или коническую геометрическую конфигурацию.

Настоящее изобретение относится к способу изготовления фильтровальных элементов блока контактных фильтров, к блоку контактных фильтров, полученному посредством этого способа, и к устройству для изготовления фильтровальных элементов блока контактных фильтров.

Родственные технические решения описаны в таких публикациях, как документы США 2004/0022973, 3758359, 4089667, 5015123, 5772870, 5882510, 6217800, 6333088, 6342158, 6551818, документ ЕР 1142837А и документ Республики Корея KR 9611746. Посредством сделанной здесь ссылки на вышеупомянутые патентные публикации и патенты США они включены в данное описание во всей их полноте для всех поставленных целей.

Первый аспект настоящего изобретения относится к способу изготовления фильтровальных элементов блока контактных фильтров с использованием устройства, которое содержит

резервуар для хранения гранулированного материала, имеющего первую точку плавления и включающего пенообразующую присадку, имеющую вторую точку плавления,

блок нагревания и сжатия гранулированного материала, включающий камеру, имеющую впускное отверстие, соединенное с указанным резервуаром, и выпускное отверстие, и путь продвижения, по которому гранулированный материал перемещается от впускного отверстия к выпускному отверстию, причем блок нагревания и сжатия содержит элементы нагревания и сжатия, распределенные вдоль пути продвижения,

блок экструдера, установленный вниз по потоку относительно блока нагревания и сжатия у его выпускного отверстия, при этом блок экструдера дополнительно включает нагревательный блок экструдера и выпускное отверстие и предназначен для создания из гранулированного материала трубчатой конструкции сетчатого типа,

блок охлаждения указанной трубчатой конструкции, установленный у выпускного отверстия блока экструдера,

блок измерения и резания, предназначенный для измерения и нарезания из указанной трубчатой конструкции фильтровальных элементов заданной длины,

при этом способ включает следующие стадии:

подачу гранулированного материала из резервуара в блок нагревания и сжатия через впускное отверстие,

перемещение гранулированного материала по пути продвижения в блоке нагревания и сжатия,

нагревание и сжатие гранулированного материала до заданных значений температуры и давления при указанном его перемещении, при этом нагревание и сжатие гранулированного материала осуществляют согласно заданному профилю нагревания и создания давления сжатия,

подачу нагретого и сжатого гранулированного материала в блок экструдера,

нагревание гранулированного материала в нагревательном блоке экструдера до температуры выше первой точки плавления и/или выше второй точки плавления и получение из гранулированного материала посредством экструзии трубчатой конструкции сетчатого типа из гранулированного материала, при этом нагревание гранулированного материала в нагревательном блоке экструдера осуществляют таким образом, что оно приводит к расширению пенообразующей присадки и обеспечивает образование пористой структуры указанной трубчатой конструкции,

охлаждение по заданному профилю трубчатой конструкции посредством блока охлаждения так, что расширение материала этой конструкции и/или входящей в него пенообразующей присадки прекращается или задерживается, обеспечивая фиксацию пористой структуры трубчатой конструкции,

разрезание трубчатой конструкции, используя блок измерения и резания, с получением фильтровальных элементов заданной длины.

Основная идея согласно настоящему изобретению заключается в создании усовершенствований, относящихся к блокам контактных фильтров, в частности к конструктивным элементам блоков контактных фильтров для улучшения свойств таких блоков.

В соответствии с первым вариантом осуществления способа согласно первому аспекту настоящего изобретения нарезание трубчатой конструкции сетчатого типа предполагает нарезание такой конструкции на отдельные или дискретные трубчатые элементы, которые на дальнейшей стадии соединяют друг с другом боковыми сторонами для создания блока контактных фильтров. Отдельные или дискретные трубчатые элементы могут быть соединены или уплотнены друг с другом посредством клейкого вещества или воздействия тепла. Стадия соединения или сборки отдельных или дискретных трубчатых элементов друг с другом может обеспечить получение блока контактных фильтров обычной кубической конфигурации или, по существу, коробчатой конфигурации, либо, как вариант, может обеспечить получение блока контактных фильтров, имеющего базовую поверхность, от которой проходят отдельные или дискретные трубчатые элементы, причем предпочтительно перпендикулярно от базовой поверхности. Базовая поверхность может иметь любую приемлемую геометрическую конфигурацию, например квадратную, прямоугольную, круглую, треугольную, многоугольную или ромбовидную конфигурацию.

В соответствии с альтернативным или вторым вариантом осуществления способа согласно первому аспекту настоящего изобретения разрезание трубчатой конструкции сетчатого типа предполагает преобразование такой конструкции в плоскую конструкцию посредством резания трубчатой конструкции сетчатого типа по длине и формирования плоского полотна, создаваемого из трубчатой конструкции сетчатого типа, в виде волнистой конструкции, и дальнейшего поперечного разрезания волнистой конструкции на отдельные волнистые пластинчатые элементы. В процессе изготовления волнистых пластинчатых элементов из трубчатой конструкции сетчатого типа само продольное разрезание и поперечное разрезание может быть выполнено перед деформированием отдельных волнистых пластинчатых элементов с получением волнистой конфигурации посредством применения к элементу тепла и/или давления. Как вариант, трубчатая конструкция сетчатого типа может быть разрезана в продольном направлении на отдельной стадии, чтобы после этого создать полотно, которое принудительно подают через деформационную головку, посредством воздействия на полотно тепла и/или давления для создания волнистого полотна, которое затем разрезают на отдельные волнистые пластинчатые элементы.

Посредством создания волнистых фильтровальных пластинчатых элементов будет обеспечено дополнительное преимущество в отношении объема или пространства, используемого для транспортирования, которое будет уменьшено, поскольку отдельные волнистые пластинчатые элементы могут быть расположены поверх друг друга, занимая довольно незначительное пространство, так как между волнистыми пластинчатыми элементами пространство отсутствует или по существу отсутствует. Со стороны применения волнистые пластинчатые элементы соединяют друг с другом обратными поверхностями, когда волны одного волнистого пластинчатого элемента соединяют с волнами смежных волнистых пластинчатых элементов, обеспечивая при этом во внутреннем пространстве между отдельными смежными волнами сквозные отверстия, подобные отверстиям, создаваемым трубчатыми элементами, полученными в соответствии с вариантом осуществления способа согласно первому аспекту настоящего изобретения.

В данном контексте термин «вспенивающая присадка » следует понимать как общий термин, включающий любой материал, находящийся в твердой, жидкой или газообразной фазе, который создает возможность расширения гранулированного материала для получения пористой структуры в трубчатой конструкции сетчатого типа, обеспечиваемой в соответствии со способом согласно первому аспекту настоящего изобретения. Кроме того, термин «гранулированный материал » следует понимать как включающий какой-либо материал, обычно используемый в промышленности, занимающейся полимерами или пластиками, в технической области экструзии, при этом он может включать твердый гранулированный материал или полимерный материал, находящийся в полупастообразном или жидком состоянии в зависимости от фактической точки плавления полимерной композиции.

Далее следует пояснить, что в любой двухкомпонентной полимерной системе один компонент, составляющий компонент, подобный гранулированному материалу, и второй компонент, составляющий компонент, подобный пенообразующей присадке, когда система будет создана при соединении двух компонентов друг с другом с проведением физической и химической реакции, подобной реакции, вызываемой непосредственной добавкой пенообразующей присадки к гранулированному материалу внутри блока нагревания и создания давления, также следует считать частью компонентов, которые используют или которые могут быть использованы согласно особенностям настоящего изобретения.

Основное использование фильтровальных элементов, создаваемых согласно первому аспекту настоящего изобретения, это использование их в качестве элементов блока фильтров. Способ в основном ориентирован на обеспечение преимущественных свойств фильтровальных элементов, а именно на увеличенную площадь, получаемую вследствие выделения пенообразующей присадки. По сравнению с конструктивными элементами, создаваемыми при традиционных способах изготовления, предполагаемое увеличение площади поверхности составляет 10-50%, от 50 до 100% и даже более.

В данном описании термин «трубчатый элемент » следует понимать как геометрический элемент, имеющий образующую, например, в виде круга, эллипса, квадрата, треугольника или прямоугольника, и создаваемый посредством перемещения геометрической образующей вдоль линии.

Кроме того, в данном контексте термины «блок нагревания и создания давления » и «блок экструдера » определяют две части устройства, обычно известного как экструдер. В данном контексте указанные выше термины «блок нагревания и создания давления » и «блок экструдера » используются только с целью определения конкретных свойств и функций соответствующих частей или секций экструдера.

Далее, должно быть понятно, что термин «блок экструдера » можно считать эквивалентным или идентичным части обычного экструдера, как правило, известной как экструзионная головка.

Кроме того, способ предполагает снижение количества материала, используемого для изготовления фильтровальных элементов, от 20 до 50% или даже более, в то время как в других способах изготовления элементов, имеющих большую поверхность, требуется большее количество материала.

Большая поверхность фильтровальных элементов предполагает обеспечение пространства для одной, двух или более колоний бактерий аэробного и/или анаэробного типа. Сочетание аэробных и анаэробных бактерий предполагает обеспечение предпочтительной скорости распада отходов или биологического материала в воде. Кроме того, как следует отметить, конструктивные элементы будут обеспечивать рост большого количества бактерий на фильтровальных элементах за короткий период времени, например в пределах двух недель. Следует также отметить, что анаэробные бактерии будут расти у соединений конструкции сетчатого типа, вокруг или вблизи них, а аэробные бактерии будут расти у частей между соединениями или на них.

В зависимости от нагревания гранулированного материала, а также в зависимости от охлаждения полученной посредством экструзии трубчатой конструкции сетчатого типа после экструзии можно обеспечить прижатие отдельных прядей конструкции сетчатого типа друг к другу при условии, что пряди могут претерпевать пластическую деформацию перед охлаждением, или, как вариант, отдельные пряди конструкции сетчатого типа могут быть расположены поверх друг друга, обеспечивая конструкцию такого типа, которая имеет более беспорядочную конфигурацию, улучшая или увеличивая при этом соединения конструкции сетчатого типа по сравнению с конструкцией, в которой отдельные пряди конструкции сетчатого типа соединены или спрессованы друг с другом в виде неглубокой структуры. Кроме того, следует отметить, что конструкция с более беспорядочной конфигурацией может предохранить бактерии от уничтожения при условии воздействия на блок контактных фильтров токсического материала, который вреден или смертелен для бактерий.

Резервуар может быть образован посредством простой воронки, в которую гранулированный материал заливают автоматически, полуавтоматически или вручную. Как вариант, резервуар может представлять собой бак или что-то подобное для непрерывной подачи гранулированного материала к устройству. Резервуар может иметь по меньшей мере два впускных отверстия и/или выпускных отверстия для пополнения резервуара и для подачи гранулированного материала к устройству.

Блок нагревания и создания давления принимает гранулированный материал из резервуара и обеспечивает его нагревание и воздействие на него давления. Гранулированный материал нагревают до его точки плавления, но предпочтительно не выше нее. В альтернативных вариантах гранулированный материал может быть нагрет выше или за пределами точки плавления.

Давление, которое воздействует на гранулированный материал, предпочтительно находится в интервале от 5 до 5000 бар, например от 5 до 50 бар, от 50 до 1000 бар, от 60 до 900 бар, от 65 до 850 бар, от 75 до 750 бар, от 100 до 650 бар, от 150 до 600 бар, от 200 до 500 бар, от 275 до 450 бар, от 300 до 400 бар, от 325 до 375 бар, от 5 до 25 бар, от 25 до 45 бар, от 45 до 75 бар, от 75 до 150 бар, от 150 до 200 бар, от 200 до 275 бар, от 275 до 340 бар, от 340 до 375 бар, от 375 до 425 бар, от 425 до 500 бар, от 500 до 550 бар, от 550 до 625 бар, от 625 до 700 бар, от 700 до 775 бар, от 775 до 850 бар, от 850 до 1000 бар, а предпочтительно составляет приблизительно 350 бар.

Нагревательный блок экструдера обеспечивает дополнительный нагрев материала. Когда нагревательный блок экструдера нагревает материал, как следует отметить, пенообразующая присадка достигает своего состояния вспенивания и вызывает расширение или создание пузырьков в материале, обеспечивая при этом получение в материале пористой структуры.

В альтернативных вариантах нагревательный блок экструдера может отсутствовать и при этом блок нагревания и создания давления может обеспечить необходимый нагрев пенообразующей присадки для ее расширения.

Для гарантии того, чтобы пористая структура в материале была постоянной и неизменной, обеспечивают блок охлаждения. Блок охлаждения охлаждает материал после его выхода из блока экструдера, что, как следует отметить, приводит к прекращению расширения пенообразующей присадки. Охлаждение может быть выполнено посредством использования воды, воздуха, какой-либо текучей среды или жидкости.

Блок экструдера выдавливает трубчатую конструкцию сетчатого типа, полученную из нагретого материала. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения блок экструдера включает две противоположно вращающиеся экструзионные головки или две параллельно перемещающиеся экструзионные головки, при этом экструзионные головки образуют выпускное отверстие экструдера или мундштук. Противоположно вращающиеся экструзионные головки обеспечивают относительное перемещение между этими головками, при этом одна головка может быть неподвижной или может перемещаться с пониженной скоростью в одном направлении по сравнению с другой головкой, или, как вариант, другая головка может быть неподвижной или совершать вращение противоположно первой головке, либо иметь меньшую скорость по сравнению с первой головкой.

Кроме того, чтобы обеспечить трубчатую конструкцию сетчатого типа, имеющую определенную конфигурацию, вращение может быть колебательным или иметь изменяющиеся скорости одной или обеих вращающихся экструзионных головок, что позволяет получить специальную конфигурацию конструкции сетчатого типа в трубчатой конструкции сетчатого типа. Далее, блок экструдера может включать большое количество сопел, каждое из которых определяет поперечное сечение, имеющее, по существу, квадратную, круглую, полукруглую, прямоугольную, продолговатую, треугольную, полугиперболическую, трапецеидальную, перевернутую трапецеидальную форму или какое-либо их сочетание, но предпочтительно круглую форму. В данном контексте термин «сопло » используется для описания выпускных отверстий экструдера.

Устройство для измерения и резания используют с целью измерения и нарезания трубчатой конструкции сетчатого типа в виде дискретных элементов, имеющих заданную длину в пределах определенного интервала, т.е. получаемые дискретные элементы могут иметь общий размер с соответствующей погрешностью измерения. Измерения могут быть выполнены посредством визуального контроля, обеспечиваемого механизмом, механического определения длины элементов или каких-либо иных автоматических либо полуавтоматических способов или технологий.

При выполнении способа согласно первому аспекту настоящего изобретения гранулированный материал подают из резервуара в блок нагревания и создания давления. Блок нагревания и создания давления имеет впускное отверстие, через которое подают гранулированный материал. Впускное отверстие может сообщаться с резервуаром для прохождения текучей среды.

Гранулированный материал перемещают по пути его продвижения, образованного в блоке нагревания и создания давления, при этом нагревательные элементы нагревают гранулированный материал. Нагревание выполняют в соответствии с определенным профилем нагрева.

В первом случае нагревательные элементы могут излучать одно и то же количество тепла во всех местах вдоль пути продвижения, т.е. все элементы будут излучать одно и то же количество ватт. Во втором случае нагревательный элемент или элементы могут излучать увеличивающееся или уменьшающееся количество тепла вдоль пути продвижения для гарантии того, чтобы у выпускного отверстия блока нагревания и создания давления температура гранулированного материала находилась вблизи точки плавления. В третьем случае характерный профиль нагревания может включать один или более пик температуры вдоль пути продвижения, например короткий и/или более продолжительный выброс тепла, излученного нагревательным элементом или элементами. Пики температуры, по существу, могут быть равными или в альтернативном случае разными по величине и ширине/продолжительности, причем в дополнительном альтернативном случае может иметь место сочетание двух или более, по существу, равных пиков и одного или более пиков, отличающихся от указанных двух пиков.

Далее, может быть принята такая скорость перемещения гранулированного материала по пути продвижения, которая будет гарантировать, что температура гранулированного материала у выпускного отверстия блока нагревания и создания давления будет находиться в точке плавления или вблизи нее.

Блок нагревания и создания давления также может повышать или понижать давление гранулированного материала, когда его перемещают от впускного отверстия к выпускному отверстию блока нагревания и создания давления. Изменение давления может осуществляться в соответствии с конкретным профилем давления.

После экструзии материала нагревательный блок экструдера может создать дополнительное тепло для нагревания и, следовательно, для расширения пенообразующей присадки, чтобы таким образом создать пористую структуру в материале. Блок охлаждения охлаждает материал до температуры, более низкой, чем та температура, при которой происходит расширение пенообразующей присадки.

Гранулированный материал, используемый в случае способа согласно настоящему изобретению, предпочтительно представляет собой полиэтилен высокой плотности. Далее, гранулированный материал, кроме того, может включать определенное количество полипропилена или полиэтилена низкой плотности, либо их сочетание, и/или может включать поливинилхлорид, нейлон, сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола, либо какие-то иные полимерные материалы.

Согласно особенностям настоящего изобретения вес пенообразующей присадки может составлять от 0,1 до 50%, например от 1 до 40%, от 5 до 35%, от 8 до 20%, от 9 до 12%, от 0,1 до 5%, от 5 до 15%, от 15 до 25%, от 25 до 35%, от 35 до 45%, от 45 до 50%, а предпочтительно 3-5% или 5-10% веса гранулированного материала.

В соответствии с основным осуществлением способа согласно настоящему изобретению гранулированный материал может быть нагрет до 140-300 °С в зависимости от рассматриваемого полимерного материала или материалов.

Кроме того, гранулированный материал может дополнительно включать окрашивающие присадки, например, зеленого, черного или какого-либо иного цвета.

В частности, способ согласно первому аспекту настоящего изобретения может дополнительно содержать установку шнекового питателя в пути продвижения, при этом шнековый питатель образует цилиндрическую или коническую геометрию. Шнековый питатель может образовать транспортер для перемещения материала от впускного отверстия блока нагревания и создания давления до его выпускного отверстия. Геометрическая структура шнекового питателя может обеспечивать нахождение материала под давлением, когда его перемещают по пути продвижения.

Второй аспект настоящего изобретения относится к блоку контактных фильтров для конструкции фильтров, предназначенных для биологической обработки сточной воды, содержащему большое количество отдельных фильтровальных элементов, которые соединены друг с другом и каждый из них имеет наружную поверхность сетчатого типа, при этом отдельные конструктивные элементы изготавливают посредством использования способа согласно какому-либо из пп.1-9 формулы изобретения, и отдельные конструктивные элементы имеют пористую структуру.

Большое количество может составлять, например, 4, 6, 8, 10, 12, 16 или даже более отдельных фильтровальных элементов, например 25, 36, 64 или 100.

Следует отметить, что пористая структура блока контактных фильтров обеспечивает большую площадь поверхности, на которой может расти множество бактерий. При этом бактерии, как следует отметить, разрушают или разлагают отходы в воде, проходящей через блок контактных фильтров. Блок контактных фильтров может быть расположен в грунте или в установке для обработки сточных вод.

В случае основного осуществления блока контактных фильтров согласно второму аспекту настоящего изобретения следует отметить, что пористая структура может иметь поверхность, составляющую не менее 25-800 м ² /м ³ , например 90-100, 100-150, 150-200 или 200-300 м ² /м ³ .

Как было обсуждено ранее, большая площадь поверхности предполагает обеспечение пространства для большого количества бактерий, предназначенных для разложения отходов и/или биологического материала в воде.

Блок контактных фильтров согласно второму аспекту может быть создан посредством способа согласно первому аспекту настоящего изобретения.

Кроме того, посредством параметров Ra, Rz и Rmax может быть описана шероховатость поверхности. Шероховатость поверхности измеряют в мкм.

Третий аспект настоящего изобретения относится к блоку контактных фильтров для конструкции фильтров, предназначенных для биологической обработки сточных вод, содержащему множество трубчатых элементов, которые соединены друг с другом и каждый из которых имеет наружную поверхность сетчатого типа, при этом трубчатые элементы изготавливают посредством использования способа согласно первому аспекту, и они имеют шероховатость поверхности в пределах интервала от 5 до 1000, например от 7 до 700, от 10 до 600, от 25 до 500, от 50 до 450, от 75 до 350, от 100 до 300, от 150 до 250, от 7 до 15, от 15 до 30, от 30 до 50, от 50 до 75, от 75 до 150, от 150 до 225, от 225 до 300, от 300 до 350, от 350 до 400, от 400 до 500, причем все измерения представляют собой Ra, Rz и Rmax.

Четвертый аспект настоящего изобретения относится к блоку контактных фильтров для конструкции фильтров, предназначенных для биологической обработки сточных вод, содержащему множество волнистых пластинчатых элементов, которые соединены друг с другом, при этом волны одного пластинчатого элемента обращены к волнам смежного пластинчатого элемента и каждый из пластинчатых элементов имеет наружную поверхность сетчатого типа, причем волнистые пластинчатые элементы изготавливают посредством способа согласно любому из пп.1, 3-14 формулы изобретения и они имеют шероховатость поверхности в интервале от 5 до 1000, от 7 до 700, от 10 до 600, от 25 до 500, от 50 до 450, от 75 до 350, от 100 до 300, от 150 до 250, от 7 до 15, от 15 до 30, от 30 до 50, от 50 до 75, от 75 до 150, от 150 до 225, от 225 до 300, от 300 до 350, от 350 до 400, от 400 до 500.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения параметр Ra имеет значение в интервале от 5 до 1000, например от 7 до 700, от 10 до 600, от 25 до 500, от 50 до 450, от 75 до 350, от 100 до 300, от 150 до 250, от 7 до 15, от 15 до 30, от 30 до 50, от 50 до 75, от 75 до 150, от 150 до 225, от 225 до 300, от 300 до 350, от 350 до 400, от 400 до 500, при этом все измерения представляют собой Ra, Rz и Rmax.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения параметр Rz имеет значение в интервале от 5 до 4000, например от 20 до 2000, от 25 до 1800, от 40 до 1500, от 75 до 1300, от 125 до 1200, от 200 до 1100, от 275 до 1000, от 350 до 850, от 400 до 700, от 450 до 600, от 500 до 550, от 20 до 50, от 50 до 100, от 100 до 150, от 150 до 225, от 225 до 300, от 300 до 375, от 375 до 450, от 450 до 550, от 550 до 675, от 675 до 775, от 775 до 850, от 850 до 950, от 950 до 1100, от 1100 до 1250, от 1250 до 1400, от 1400 до 1600, от 1600 до 1800, от 1800 до 2000, при этом все измерения представляют собой Ra, Rz и Rmax.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения параметр Rmax имеет значение в интервале от 5 до 5000, например от 30 до 3000, от 40 до 2800, от 50 до 2600, от 75 до 2400, от 150 до 2200, от 200 до 2000, от 275 до 1800, от 375 до 1700, от 450 до 1550, от 550 до 1400, от 650 до 1200, от 775 до 1000, от 850 до 950, от 30 до 40, от 40 до 50, от 50 до 75, от 75 до 100, от 100 до 175, от 175 до 275, от 275 до 350, от 350 до 475, от 475 до 575, от 575 до 700, от 700 до 900, от 900 до 1200, от 1200 до 1500, от 1500 до 1800, от 1800 до 2000, от 2000 до 2300, от 2300 до 2600, от 2600 до 2800, от 2800 до 3000, при этом все измерения представляют собой Ra, Rz и Rmax.

Трубчатые элементы блока контактных фильтров согласно третьему аспекту настоящего изобретения, подобно волнистым пластинчатым элементам блока контактных фильтров согласно четвертому аспекту настоящего изобретения, могут быть получены в соответствии со способом, определенным согласно первому аспекту настоящего изобретения, и могут включать отличительные признаки блока контактных фильтров согласно второму аспекту.

Пятый аспект настоящего изобретения относится к устройству для изготовления фильтровальных элементов блока контактных фильтров, при этом устройство содержит

резервуар для хранения гранулированного материала, имеющего первую точку плавления и включающего пенообразующую присадку, имеющую вторую точку плавления,

блок нагревания и сжатия гранулированного материала, включающий камеру, имеющую впускное отверстие, соединенное с указанным резервуаром, и выпускное отверстие, и путь продвижения, по которому гранулированный материал перемещается от впускного отверстия к выпускному отверстию, причем блок нагревания и сжатия содержит элементы нагревания и сжатия, распределенные вдоль пути продвижения,

блок экструдера, установленный вниз по потоку относительно блока нагревания и сжатия у его выпускного отверстия, при этом блок экструдера дополнительно включает нагревательный блок экструдера и две параллельно перемещающиеся экструзионные головки, образующие выпускное отверстие экструдера, и предназначен для создания из гранулированного материала трубчатой конструкции сетчатого типа,

блок охлаждения указанной трубчатой конструкции, установленный у выпускного отверстия экструдера,

блок измерения и резания, предназначенный для измерения и нарезания из указанной трубчатой конструкции фильтровальных элементов заданной длины.

Устройство согласно пятому аспекту может быть использовано для осуществления способа согласно первому аспекту с целью изготовления блоков контактных фильтров согласно второму, третьему и/или четвертому аспекту настоящего изобретения.

Первый, второй, третий, четвертый и пятый аспекты описаны далее со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых

на фиг. 1а представлен схематический вид устройства для изготовления трубчатой конструкции сетчатого типа;

на фиг. 1b представлен схематический вид первого варианта осуществления устройства для обработки трубчатой конструкции сетчатого типа с получением трубчатых элементов;

на фиг. 1с представлен схематический вид второго варианта обработки трубчатой конструкции сетчатого типа с получением волнистых пластинчатых элементов;

на фиг. 2 представлен схематический вид части блока экструдера;

на фиг. 3 представлен схематический вид блока экструдера согласно фиг. 2;

на фиг. 4 представлены схематические виды альтернативных вариантов выпускных отверстий блока экструдера;

на фиг. 5 представлен схематический вид множества трубчатых элементов, соединенных в виде блока фильтров;

на фиг. 6 представлен увеличенный схематический вид части трубчатого элемента;

на фиг. 7а представлен схематический вид пакета волнистых пластинчатых элементов;

на фиг. 7b представлен схематический вид множества волнистых пластинчатых элементов, соединенных в виде блока фильтров.

На фиг. 1а представлен схематический вид устройства 10 для изготовления трубчатой конструкции сетчатого типа. Устройство 10 содержит первую секцию 12 (блок нагревания и сжатия гранулированного материала) и вторую секцию 14 (блок охлаждения указанной трубчатой конструкции). В первую секцию 12 через впускное отверстие 18, образуемое воронкой, проходит гранулированный материал 16. Как вариант, впускное отверстие 18 может находиться в контакте с большим резервуаром для непрерывной подачи гранулированного материала 16 к устройству 10. Гранулированный материал содержит пенообразующую присадку, которая, когда ее нагревают выше определенной температуры, расширяется и таким образом создает пузырьки в расплавленном или мягком гранулированном материале. Когда пенообразующая присадка расширяется, гранулированный материал возможно перестает быть гранулированным и становится мягкой массой.

В первую секцию 12 проходит гранулированный материал, который затем поступает к винтовому конвейеру 20, образующему ось или путь продвижения, по которому перемещают гранулированный материал. Винтовой конвейер 20 расположен в первой секции 12.

Вдоль пути продвижения, образованного винтовым конвейером 20, распределено определенное количество нагревательных элементов, но, как вариант, устанавливают один нагревательный элемент. Нагревательный элемент или элементы, которые на фиг. 1а не показаны, нагревают гранулированный материал 16, когда происходит его перемещение посредством винтового конвейера от впускного отверстия первой секции 12 к выпускному отверстию 22 этой секции.

Гранулированный материал 16 нагревают до температуры, которая находится чуть ниже точки плавления гранулированного материала 16. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения винтовой конвейер 20 сжимает гранулированный материал, когда этот материал перемещают по пути продвижения.

Нагревание гранулированного материала 16 осуществляют в соответствии с определенным профилем нагревания. В одном случае нагревательные элементы могут излучать одно и то же количество тепла во всех местах вдоль пути продвижения, при этом скорость, с которой винтовой конвейер 20 перемещает гранулированный материал 16, может быть задана такой, чтобы гарантировать температуру гранулированного материала у выпускного отверстия 22, которая выше точки плавления.

Во втором случае нагревательный элемент или нагревательные элементы могут излучать увеличивающееся или уменьшающееся количество тепла вдоль пути продвижения для гарантии того, что температура гранулированного материала 16 у выпускного отверстия 22 будет близка к его точке плавления.

В-третьих, определенный профиль нагревания может включать один или более пик температуры вдоль пути продвижения, например короткий или длинный выбросы тепла, излучаемого нагревательными элементами или элементом. Пики температуры могут быть фактически равными как в отношении количества, так и ширины/продолжительности.

Винтовой конвейер 20 может быть образован в виде простого винта, имеющего постоянные диаметр или высоту. В альтернативном варианте винтовой конвейер 20 может быть образован в виде винтового конвейера с постепенно увеличивающейся или уменьшающейся высотой, так что будет происходить дальнейшее сжатие гранулированного материала 16 вследствие постепенного уменьшения размера или пространства. В варианте, в котором винтовой конвейер 20 имеет, по существу, постоянную высоту вдоль пути продвижения, гранулированный материал 16 может быть сжат, например, посредством «нового » или холодного гранулированного материала, толкающего «старый » или горячий гранулированный материал 16, расположенный ближе к выпускному отверстию 22 первой секции.

Работой нагревательных элементов и/или винтового конвейера управляют посредством внешнего блока 24, например компьютера или специального оборудования, и/или контроля посредством программного обеспечения, управляющего работой винтового конвейера и/или нагревательных элементов путем получения информации, касающейся количества оборотов в секунду винтового конвейера, и информации, касающейся давления и/или температуры, например, с помощью датчиков, расположенных внутри первой секции 12. Блок 24 может гарантировать, что температура нагревательных элементов и/или материала будет находиться в заданных диапазонах.

Согласно фиг. 1а блок 24 соединяют с первой секцией 12 посредством кабеля 26 для передачи информации и сигналов управления назад и вперед между блоком 24 и первой секцией 12. Как вариант, кабель или провод 26 может быть образован посредством других звеньев, например радиочастотных, инфракрасных, высокочастотных или других способов беспроволочной передачи.

Из выпускного отверстия 22 первой секции 12 нагретый и почти расплавленный гранулированный материал перемещают ко второй секции через впускное отверстие 28. Материал подают к блоку 30 экструдера, включающему дополнительный нагревательный блок, который не показан, предназначенный для нагревания материала выше его точки плавления. Поскольку материал включает пенообразующую присадку, которая выделяется при температуре, превышающей определенное значение, пенообразующий материал будет переходить в газообразное состояние, создавая при этом в материале пористую структуру. Расширение или превращение пенообразующей присадки в газ предпочтительно будет выполнено после прохождения материала через блок 30 экструдера.

Для гарантии того, чтобы пористая структура была неподвижной, блок охлаждения охлаждает материал сразу после создания пористой структуры.

Согласно фиг. 1а трубчатая конструкция сетчатого типа 34 выходит из второй секции 14 через выпускное отверстие 36. Далее конструкция 34 будет обработана так, как показано на фиг. 1b, или, как вариант, как показано на фиг. 1с.

Согласно фиг. 1b конструкцию 34 разрезают на отдельные трубчатые элементы посредством использования пилы 38, расположенной в колонне 40 (блок измерения и резания), при этом режущий диск устанавливают на плече возвратно-поступательного действия, перемещающемся в направлении стрелки 42. Конструкцию 34 разрезают на меньшие части, которые могут быть собраны в большие конструкции, например, в виде конструкции 44, содержащей 25 коротких частей трубчатой конструкции сетчатого типа 34; 25 отдельных частей такой конструкции затем перемещают в нагревательный блок 46, плавящий концы частей трубчатой конструкции сетчатого типа таким образом, что отдельные части будут собраны и/или сблокированы в виде неподвижной конструкции, которая затем может быть использована в целях очистки воды, например сточной воды.

На фиг. 1с представлена трубчатая конструкция сетчатого типа 34, которая нарезана по длине посредством режущего ножа 43, обеспечивая преобразование этой конструкции, по существу, в плоскую конструкцию, которая показана и обозначена позицией 35. По существу, плоскую конструкцию вводят в мундштук 47, обеспечивающий нагревание и прессование, в котором, по существу, плоскую конструкцию 35 преобразуют в волнистую поверхность, которая обозначена позицией 37, после чего волнистую конструкцию вводят на пост резания, на котором пила 38 разрезает волнистую конструкцию на отдельные волнистые пластинчатые элементы, один из которых обозначен позицией 45. Волнистые пластинчатые элементы описаны ниже более подробно со ссылкой на фиг. 7а и 7b. Согласно альтернативному способу создания волнистого пластинчатого элемента 45 пластинчатую конструкцию, показанную на фиг. 1с, разрезают на отдельные прямоугольные плоские элементы, которые затем вводят в комплект формовочных и прессующих инструментов, создающих волнистую конфигурацию.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения блок 30 экструдера образован посредством двух противоположно вращающихся частей, более подробно представленных на фиг. 2-4.

Как показано на фиг. 2, подвергаемый экструзии материал выходит из блока экструдера у выпускных отверстий 32, распределенных по окружности. Распределение выпускных отверстий 32 экструдера совместно с вращением экструзионных головок 52, 54 гарантирует, что полученная конструкция представляет собой трубчатую конструкцию сетчатого типа.

На фиг. 3 схематически представлен экструдер, содержащий две головки 52 и 54. Головки 52, 54 экструдера представляют собой две противоположно вращающиеся круглые головки. В других вариантах блок экструдера может содержать две или более параллельно перемещающиеся части, при этом две части перемещаются или вращаются в одном направлении, либо эти части, сами по себе не перемещающиеся или не вращающиеся.

На фиг. 4 представлены три альтернативных геометрических конфигурации выпускных отверстий экструдера, обозначенные позициями соответственно 32', 32'', 32'''. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения выпускные отверстия 32 экструдера образуют поперечное сечение, по существу, с круглой геометрией, однако, как показано на фиг. 4, выпускные отверстия экструдера, по существу, могут образовывать квадратную 32', звездообразную 32'', треугольную 32''' или какие-либо многоугольные конфигурации, например эллиптическую, в виде прямоугольника, усеченной пирамиды, перевернутой усеченной пирамиды, шестиугольника, пятиугольника или какого-либо их сочетания.

На фиг. 5 представлен схематический вид сборки частей трубчатой конструкции 34 сетчатого типа, собираемой в виде простой конструкции 44. Отдельные элементы с сетчатой конструкцией соединяют друг с другом по концам конструкций, однако могут быть проработаны варианты, в которых элементы соединяют друг с другом в других местах вдоль продольной оси элементов, а также варианты, в которых элементы соединяют по всей их длине.

На фиг. 6 представлен схематический увеличенный вид элемента 48, иллюстрирующий расширенную поверхность нитей 50, образующих сетчатую конструкцию трубчатого элемента 48. Нити 50 имеют расширенную поверхность благодаря процессу изготовления, описанному со ссылкой на фиг. 1, при котором пенообразующая присадка выделяет газ, создающий в материале пузырьки. Следует отметить, что увеличенная поверхность обеспечивает возможность роста значительного или большого количества бактерий на конструкции или нити, например бактерии, наиболее близко расположенные к нити 50, будут покрыты другими бактериями, обеспечивая при этом рост, по существу, только анаэробных бактерий на самой нити 50.

На фиг. 7а представлен пакет отдельных волнистых пластинчатых элементов 45, при этом пакет образует весьма компактную конструкцию по сравнению с конструкцией 44, т.е. блоком контактных фильтров 44, показанным на фиг. 5. Экономия пространства посредством создания волнистого пластинчатого элемента 45 предполагает обеспечение дополнительного преимущества блока контактных фильтров по сравнению с обычными блоками контактных фильтров, известными в этой области. На фиг. 7b представлен блок контактных фильтров 44', который собирают из волнистых пластинчатых элементов 45, также показанных на фиг. 7а, при этом волнистые пластинчатые элементы 45 соединяют друг с другом согласно фиг. 7b в виде конструкции с соединением «обратными сторонами », когда волны одной пластины соединяют с противоположными волнами смежной пластины, которая повернута вверх нижней частью по сравнению с пакетом, показанным на фиг. 7а. Конструкция 44', показанная на фиг. 5, может быть зафиксирована посредством клейкого вещества или, как вариант, посредством воздействия тепла на соединенные волны или на концевые части конструкции.

Следует отметить, что сочетание анаэробных и аэробных бактерий обеспечивает улучшенное очистное действие в отношении водных стоков, когда каждые из них переваривают или разлагают разные типы стоков.