Водозаборный фильтр

Область техники
Полезная модель относится к водозаборному фильтру для очистки природных вод, предназначенному для защиты водозаборного сооружения от попадания содержащихся в воде механических загрязнений и молоди рыб.
Уровень техники
Водозаборные фильтры являются неотъемлемой частью систем водоснабжения. Для осуществления бесперебойной подачи воды потребителю такие фильтры должны предотвращать попадание в водозаборное сооружение механических загрязнений и молоди рыб, обеспечивая при этом необходимую производительность по очищенной воде.
Конструкции известных фильтров предусматривают наличие фильтрующих воду элементов, имеющих сетчатые, перфорированные или жалюзийные поверхности,
Известны водозаборные фильтры, включающие в себя фильтрующие элементы, как правило, в виде щелевых решеток или сеток, распределители для выравнивания потока в щелях решеток, приемную камеру и патрубок отвода очищенной воды.
Распределители потока подобных фильтров представляют собой трубку или несколько последовательно установленных трубок определенного диаметра и длины, при этом расположение их сечений для всасывания очищенной воды предполагает равномерный по оси фильтрующего элемента захват потока и приблизительно равную скорость движения очищенной воды в щелях.
Например, из источника /1/ RU 2 478154, опубликованного 27.08.2012, известен водозаборный фильтр, содержащий цилиндрический корпус, выполненный с возможностью размещения в потоке подлежащей очистке жидкости и два трубчатых фильтрующих элемента, представляющих собой щелевые решетки в форме цилиндрической спирали из высокоточного профиля V-образной формы, неподвижно закрепленные с двух сторон корпуса. Фильтрующие элементы закреплены на корпусе с помощью сварки и являются несущими элементами конструкции.
Кроме того, из источника /2/ RU 2476640, опубликованного 27.02.2013, известен водозаборный фильтр, содержащий цилиндрический корпус, выполненный с возможностью размещения в потоке подлежащей очистке жидкости и два трубчатых фильтрующих элемента, представляющих собой щелевые решетки в форме цилиндрической спирали из высокоточного профиля V-образной формы, неподвижно закрепленные с двух сторон корпуса. Фильтр также содержит распределительное устройство, состоящее из двух концентрических труб, при этом труба меньшего диаметра расположена внутри трубы большего диаметра. Указанное техническое решение выбрано заявителем в качестве наиболее близкого аналога (прототипа) полезной модели.
Фильтры подобных конструкций имеют ограниченные габариты, и для получения желаемой производительности по очищенной воде зачастую возникает необходимость использовать несколько таких фильтров, что требует наличия достаточно большой площади для их установки и влечет за собой дополнительные затраты на обвязку и обслуживание. Кроме того, в подобных конструкциях фильтрующие элементы закреплены на корпусе с помощью сварки, что не позволяет быстро и простым образом производить замену фильтрующих элементов. В случае повреждения или сильного засорения поверхности фильтрующих элементов необходимо извлекать фильтр целиком, чтобы произвести его очистку, ремонт или замену.
Таким образом, имеется необходимость в водозаборном фильтре, позволяющем повысить эффективность фильтрования при уменьшении временных и финансовых затрат на организацию и обслуживание системы фильтрации.
Раскрытие сущности полезной модели
Указанная техническая проблема решена посредством водозаборного фильтра, выполненного с возможностью размещения в подлежащей очистке жидкости, содержащего цилиндрический корпус, определяющий камеру приема очищенной жидкости, трубчатые фильтрующие элементы и распределители потока жидкости.
Согласно полезной модели с каждой стороны корпуса расположена группа трубчатых фильтрующих элементов, причем фильтр содержит каркас, в который съемным образом, установлены фильтрующие элементы, при этом каждый фильтрующий элемент снабжен отдельным распределителем потока.
Применение группы, включающей в себя несколько фильтрующих элементов с каждой стороны фильтра, позволяет увеличить поверхность фильтрации по сравнению с известными фильтрами, содержащими всего один или два фильтрующих элемента и, таким образом, один предложенный фильтр может заменить несколько фильтров с одним или двумя одиночными фильтрующими элементами, обеспечивая необходимую расчетную производительность.
Кроме того, уменьшение диаметра фильтрующих элементов повышает эффективность фильтрования. Наличие отдельного распределителя потока в каждом фильтрующем элементе позволяет повысить равномерность скорости потока через фильтрующие элементы, что также повышает эффективность фильтрования.
Основным несущим компонентом предложенного фильтра является корпус, а фильтрующие элементы установлены съемным образом, благодаря чему они могут быть легко извлечены по одному и заменены или очищены непосредственно под водой без полного демонтажа фильтра, что существенно снижает временные и финансовые затраты на обслуживание фильтра.
Таким образом, фильтр согласно полезной модели обеспечивает необходимую расчетную производительность, имея повышенную эффективность фильтрации при уменьшении общих временных и финансовых затрат на организацию и обслуживание системы фильтрации.
Согласно варианту полезной модели, распределители потока представляют собой трубки, в которых выполнены отверстия, равномерно распределенные по поверхности трубки с заданным шагом.
Диаметр трубок распределителей, их длина, общее количество отверстий и шаг их расположения обеспечивают расчетную и равномерную скорость потока очищенной воды в щелях фильтрующих элементов, независимо от их пространственного расположения относительно входа во всасывающий трубопровод.
Согласно варианту полезной модели, трубчатые фильтрующие элементы, представляют собой щелевые решетки в форме цилиндрической спирали из высокоточного профиля V-образной формы с антиадгезионным биологически инертным покрытием.
Такое покрытие является безвредным для организма человека и дополнительно позволяет предотвратить образование наледи на фильтрующих элементах.
Согласно варианту полезной модели, корпус содержит две торцевые трубные решетки, закрепленные с каждой стороны корпуса, при этом распределители потока вставлены в отверстия торцевых трубных решеток.
Согласно варианту полезной модели, каркас содержит трубу, проходящую вдоль продольной оси фильтра, на концах которой посредством сварки закреплены крайние трубные решетки, выполненные с возможностью размещения в них вторых концов фильтрующих элементов, при этом труба каркаса проходит через торцевые трубные решетки корпуса и жестко соединена с ними.
Конструкция каркаса определяет основную жесткость водозаборного фильтра согласно полезной модели. В отличие от известных фильтров с одним или двумя одиночными фильтрующими элементами, в фильтре согласно полезной модели фильтрующие элементы не являются основным несущим элементом конструкции, благодаря чему уменьшаются нагрузки на рабочую поверхность фильтра, а, следовательно, и вероятность его повреждения или полного выхода из строя.
Согласно варианту полезной модели, распределители потока вставлены в торцевые трубные решетки корпуса.
Согласно варианту полезной модели, крайние трубные решетки каркаса дополнительно соединены друг с другом стяжками.
Краткое описание чертежей
Далее более подробно описан вариант осуществления полезной модели со ссылками на приложенные чертежи, на которых:
- на фиг. 1 в аксонометрии показан водозаборный фильтр согласно полезной модели;
- на фиг. 2 в аксонометрии показан водозаборный фильтр с фиг. 1 с удаленными фильтрующими элементами;
- на фиг. 3 показан вариант использования водозаборного фильтра в блоке, содержащем несколько водозаборных фильтров согласно полезной модели.
Осуществление полезной модели
На фиг. 1 в аксонометрии показан водозаборный фильтр согласно варианту осуществления полезной модели, предназначенный для защиты водозаборного сооружения от попадания содержащихся в воде механических загрязнений и молоди рыб. Фильтр содержит цилиндрический корпус 1, определяющий камеру приема очищенной жидкости, к которому при помощи сварки присоединен патрубок 2 отвода очищенной жидкости с установочным листом 3. Жесткость соединения патрубка 2 отвода очищенной воды с установочным листом 3 обеспечивают ребра 5, в одном из которых выполнено отверстие для строповки фильтра.
С каждой стороны корпуса расположены торцевые трубные решетки, при этом вдоль оси фильтра проходит центральная труба 7, на концах которой закреплены крайние трубные решетки 8. Таким образом, корпус 1 фильтра, торцевые трубные решетки и крайние трубные решетки 8 объединены в единый сварной каркас. Для обеспечения общей жесткости конструкции торцевые трубные решетки 8 соединены стяжками 9 с соответствующими крайними трубными решетками.
Согласно полезной модели с каждой стороны корпуса расположена группа трубчатых фильтрующих элементов 10, например в количестве 18 с каждой стороны как показано на фиг. 1. Согласно рассматриваемому варианту полезной модели указанные трубчатые фильтрующие элементы 10 представляют собой щелевые решетки в форме цилиндрической спирали из высокоточного профиля V-образной формы с антиадгезионным биологически инертным покрытием.
Шаг навивки высокоточного профиля обеспечивает постоянный размер кольцевой щели, определяющий степень фильтрации. Размеры шага навивки выбираются такими, чтобы молодь рыбы не могла проникнуть внутрь устройства через фильтрующие элементы (размер). Таким образом, V-образный профиль каждого фильтрующего элемента создает гладкий жесткий экран с продольными щелями строго определенного размера с допуском до ±15 мкм. Размер щелей может составлять, например от 300 до 3000 мкм.
Диаметр фильтрующих элементов предпочтительно равен 50-200 мм. Значение диаметра может варьироваться в зависимости от условий эксплуатации, требований к габаритам фильтра и расходу фильтруемой воды.
Предпочтительно, минимальное количество фильтрующих элементов в каждой группе фильтрующих элементов составляет от 3 до 18 шт. и варьируется в зависимости от условий эксплуатации, требований к габаритам фильтра и расходу фильтруемой воды.
Фильтрующие элементы 10 съемным образом установлены в описанный выше каркас между торцевыми и крайними трубными решетками с каждой стороны корпуса.
Крайние трубные решетки 8 закрыты крышками 11, фиксируя фильтрующие элементы 10 в осевом направлении.
Каждый фильтрующий элемент 10 снабжен распределителем 6 потока в виде трубки, в которой выполнены отверстия заданного диаметра, равномерно распределенные по поверхности трубки с заданным шагом. Распределители 6 потока предназначены для обеспечения равномерной скорости потока в осевом направлении каждого фильтрующего элемента 10.
Поток очищенной воды, всасывается как через отверстия, так и через торцовое сечение распределителя 6 потока. Диаметр, длину и количество отверстий распределителей 6 потока и шаг их расположения выбирают таким образом, что скорость потока в щелях фильтрующих элементов, как в зоне расположения отверстий, так и в зоне открытого торца распределителя 6 потока имеет примерно одинаковое расчетное значение.
Согласно одному из вариантов полезной модели сверху и снизу корпуса 1 могут быть расположены опорные элементы 4, предназначенные для установки фильтров друг на друга с получением блока фильтров, показанного на фиг. 3. Каждый из таких опорных элементов 4 выполнен с возможностью соединения с аналогичным опорным элементом другого водозаборного фильтра согласно полезной модели.
Благодаря наличию дополнительных опорных элементов 4, а также опорного установочного листа 3 фильтры могут быть установлены друг на друга без дополнительных приспособлений, образуя компактную блочную конструкцию, что позволяет значительно сэкономить пространство при необходимости обеспечить высокие расходы фильтруемой воды.
Из вышеприведенного описания водозаборного фильтра согласно полезной модели понятно, что все его компоненты соединены друг с другом посредством сборочных операций с использованием известных средств крепления и находятся в функционально-конструктивном единстве.
Водозаборный фильтр согласно полезной модели работает следующим образом.
Включение насоса, входящего в состав системы фильтрации, инициирует поток воды под действием перепада давлений, который проходит через щелевые зазоры фильтрующих элементов 10 снаружи внутрь. При этом распределители 6 потока обеспечивают равномерное распределение скорости потока в фильтрующих элементах 10.
При прохождении воды сквозь фильтрующие элементы 10 различные загрязнения задерживаются на их наружной поверхности и удерживаются на ней под действием перепада давления.
Очищенная вода через отверстия в торцевых трубных решетках попадает в камеру, образованную корпусом фильтра, и отводится через патрубок 2 для отвода воды.
В случае необходимости очистки или замены фильтрующего элемента или нескольких элементов, соответствующий элемент(ы) извлекают из каркаса, предварительно отсоединив крышку 11.
Очистка фильтрующих элементов 10 происходит механическим способом после извлечения фильтрующих элементов 10 из каркаса, либо непосредственно под водой. Конструкция щелевой поверхности фильтрующих элементов 10 позволяет очищать фильтры обратным током очищенной воды.