ФИЛЬТР-ГРЯЗЕВИК ВЕРТИКАЛЬНОЙ ИНЕРЦИОННЫЙ

Полезная модель относится к области средств обслуживания трубопроводных сетей, предназначенных для транспортировки жидких сред, и может быть использована в качестве вспомогательных устройств, предотвращающих накопление грязи в трубопроводах подачи воды теплотехнического оборудования котельных, тепловых сетей, центральных тепловых пунктов и тепловых узлов зданий, а также технологических водных потоках и водооборотных циклах промышленных предприятий для эффективной очистки различных технологических потоков воды от механических примесей без использования фильтрующих материалов.
Существующие на котельных, ЦТП и внутридомовых системах отопления типовые средства очистки воды, представляющие собой сетчатые фильтры, не обеспечивают необходимую степень очистки воды от механических примесей, что приводит к заносу отложениями водогрейных котлов, систем отопления и горячего водоснабжения. При этом существенно ухудшается качество горячей воды по содержанию взвешенных веществ.
Известна конструкция фильтра-грязевика, содержащего корпус с днищем, причем в корпусе расположены на одной оси патрубки ввода и вывода жидкости, фильтрующий элемент, расположенный между указанными патрубками. В днище корпуса выполнен патрубок вывода грязи (патент РФ №2008604, МПК F28F 19/00, F28G 15/08, публикация 1994 г.).
Недостатком известного устройства является необходимость периодической очистки фильтрующего элемента, поскольку из-за наличия значительного количества задержанных грязевых частиц фильтрующий элемент и, следовательно, весь фильтр-грязевик постепенно теряет фильтрующие свойства.
Известна конструкция фильтра для предварительной очистки воды, содержащего цилиндрический вертикально расположенный корпус, дренажное и распределительное средства, последнее из которых включает горизонтально расположенные в верхней части корпуса частично перфорированные трубы и центральную вертикальную трубу с отверстиями на боковой поверхности и заглушкой в нижнем торце, а также зернистую загрузку, размещенную между дренажным и распределительным средствами, причем распределительное средство дополнительно снабжено вертикальной трубой, заглушенной сверху и установленной концентрично внутри центральной вертикальной трубы, перфорированные трубы прикреплены радиально к дополнительной трубе, а торец последней расположен на расстоянии от заглушки в центральной трубе (а.с. СССР №1319367, МПК B01D 24/00, публикация 1990 г.).
Недостатком известного устройства является его невысокая эффективность, обусловленная использованием зернистого фильтрующего материала, склонного к адсорбированию загрязнений, а также вымыванию в очищенную воду.
Известен грязевик, содержащий вертикально расположенный корпус с днищем, с входным и выходным патрубками, расположенными на одной оси, и с патрубком для вывода грязи, при этом грязевик снабжен трубой, установленной в корпусе на одной оси с входным и выходным патрубками и жестко соединенной с выходным патрубком, установленным в днище корпуса, а противоположный конец трубы закрыт отбойным конусом, при этом вдоль трубы вокруг нее установлены конусообразные поверхности, образующие острый угол с трубой со стороны днища, на частях трубы, перекрытых конусообразными поверхностями, выполнены продольные прорези, а ниже последней конусообразной поверхности расположена конусообразная поверхность, жестко соединенная со стенкой корпуса, образующая с ней острый угол со стороны днища, а ее размер больше зазора между стенкой корпуса и последней конусообразной поверхностью, установленной на трубе. Длины участков трубы, перекрытых конусообразными поверхностями, и длины прорезей, расположенных на этих участках, уменьшаются последовательно в направлении от входного патрубка к выходному (патент РФ №42438, МПК B01D 43/00; F16L 55/24, публикация 2004 г.).
Известен также фильтр тонкой очистки, включенный в технологический цикл теплоэнергетической установки, при этом в качестве фильтра использован гравитационно-инерционный грязевик, выполненный в виде вертикального цилиндрического корпуса, верхний конец которого снабжен входным патрубком, а нижний снабжен выходным патрубком, причем верхняя часть патрубка выполнена как отрезок трубы, в стенках которой выполнены горизонтальные ряды сквозных отверстий, а верхний конец снабжен коническим обтекателем, кроме того, каждый ряд сквозных отверстий по периметру отрезка трубы защищен коническим козырьком, открытым снизу, кромка которого расположена ниже сквозных отверстий (патент РФ №101089, МПК F01K 23/04, публикация 2011 г. - принят в качестве ближайшего аналога).
Задачей создания предлагаемой полезной модели является повышение качества очистки воды.
Предложенное техническое решение позволяет расширить арсенал средств, предназначенных для эффективной очистки различных технологических потоков воды от механических примесей без использования фильтрующих материалов.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем.
Фильтр-грязевик вертикальный инерционный содержит вертикально расположенный цилиндрический корпус с верхним и нижним днищами, а также с соосно расположенными входным и выходным патрубками, при этом часть выходного патрубка выполнена как вертикально расположенный внутри корпуса отрезок трубы, в стенках которой образованы перфорированные участки в виде горизонтально расположенных рядов сквозных отверстий. Верхний конец трубы расположен под входным патрубком и снабжен коническим отбойным козырьком, а вдоль трубы между ней и цилиндрическим корпусом в зонах расположения перфорированных участков размещены конусообразные расширяющиеся к низу элементы. Под каждым конусообразным элементом вдоль трубы установлены конусообразные расширяющиеся к верху элементы, причем максимальный диаметр каждого конусообразного расширяющегося к низу элемента превышает максимальный диаметр расположенного под ним конусообразного расширяющегося к верху элемента.
Верхнее днище содержит дренажные патрубки для возможности удаления всплывающих загрязнений и воздушной подушки.
В нижнем днище равномерно по периметру установлены патрубки с кранами для периодического удаления задержанных примесей.
Внутри цилиндрического корпуса между нижним днищем и нижним конусообразным расширяющимся к верху элементом размещена коническая расширяющаяся к верху тарелка.
Верхнее и нижнее днища могут быть выполнены конусообразными или элипсообразными.
Конический отбойный козырек жестко прикреплен к цилиндрическому корпусу.
Конусообразные элементы жестко прикреплены к трубе.
На чертежах схематично представлено предложенное техническое решение, где на фиг.1 изображен фильтр-грязевик; на фиг.2 - то же, вид снизу.
Фильтр-грязевик вертикальный инерционный представляет собой напорный вертикальный цилиндрический аппарат, включающий цилиндрический корпус 1 с верхним днищем 2 и нижним днищем 3. Верхнее и нижнее днища могут иметь эллиптическую или конусообразную форму. Аппарат установлен на опорах 4 (на фиг.1 условно изображена одна опора аппарата). В корпус 1 вварен люк-лаз 5, предназначенный для осмотра и ремонта аппарата. В верхнее днище 2 вмонтирован входной патрубок 6 для подвода воды на очистку, а также установлены два дренажных патрубка 7, предназначенных для удаления всплывающих загрязнений и воздушной подушки. В нижнее днище 3 равномерно по периметру вварены патрубки 8 с кранами 9 (на фиг.1 условно показан один патрубок) для периодического удаления задержанных примесей.
В нижней части корпуса установлен выходной патрубок 10 для отвода очищенной воды. Верхняя часть выходного патрубка выполнена как отрезок трубы 11, вертикально расположенный внутри корпуса соосно входному патрубку 6.
В стенках трубы 11 образованы перфорированные участки I, II, III, выполненные в виде горизонтально расположенных рядов сквозных отверстий.
Верхний конец трубы 11 расположен под входным патрубком 6 и снабжен коническим отбойным козырьком 12, который жестко фиксируется к корпусу путем приваривания металлическими полосками к корпусу аппарата.
Вдоль трубы 11 между ней и цилиндрическим корпусом 1 в зонах расположения перфорированных участков I, II, III установлены конусообразные расширяющиеся к низу элементы 13. Под каждым элементом 13 вдоль трубы 11 дополнительно установлено по одному конусообразному расширяющемуся к верху элементу 14. Наибольший диаметр каждого конусообразного элемента 13 превышает наибольший диаметр расположенного под ним конусообразного элемента 14.
Суммарная площадь сквозных отверстий каждого участка рассчитывается таким образом, чтобы получить максимальный эффект улавливания загрязнений. Аналогично рассчитывается величина зазора между конусообразными элементами 13 и цилиндрическим корпусом 1.
Внутри цилиндрического корпуса 1 между нижним днищем 3 и нижним конусообразным расширяющимся к верху элементом 14 закреплена коническая расширяющаяся к верху тарелка 15, обеспечивающая создание застойной зоны в нижней части корпуса, что позволяет исключить взмучивание осадка потоком воды при переменной гидравлической нагрузке.
2
2
Верхнее и нижнее днище аппарата могут быть выполнены конусообразными (при давлении среды до 12 кгс/см), или элипсообразными (при давлении среды свыше 12 кгс/см).
При необходимости улавливания всплывающих веществ, грязевик может быть снабжен верхней успокоительной камерой, которая формируется из более удлиненного и утопленного в глубь цилиндрического корпуса 1 входного патрубка 6 и верхними дренажными патрубками 7 для удаления всплывающих загрязнений.
Принцип действия грязевика основан на сочетании двух процессов: инерции и гравитации. Исходная обрабатываемая вода по входному патрубку 6 подается в корпус 1 грязевика, попадает на отбойный козырек 12 и плавно растекается по поперечному сечению. Плавно обтекая верхний конусообразный элемент 13, вода теряет скорость и совершает поворот на 180 градусов и через перфорированный участок I попадает в трубу 11. Остальная часть потока воды попадает в трубу 11 через перфорированные участки II, III, а очищенная вода отводится потребителю. Пространство между образующими конусообразных элементов 13 и центральной трубой 11 обеспечивает ламинарный режим движения среды, в результате чего осуществляется высокая степень очистки воды.
Перевернутые конусообразные элементы 14 меньшего диаметра, находящиеся под элементами 13, обеспечивают дополнительное распределение водных потоков с целью более полного отведения механических примесей от перфорированных участков.
Осевшие в нижней части грязевика примеси периодически удаляются путем открытия кранов 9 на патрубках 8.
При работе грязевика отделение загрязнений происходит в результате сочетания двух процессов гравитации: естественной и за счет принудительного движения потока воды сверху вниз от I до III перфорированных участков, и двух процессов инерции: за счет резкого снижения скорости потока воды и за счет резкого изменения направления движения. Комбинирование процессов инерции и гравитации позволило значительно увеличит степень очистки воды от механических примесей по сравнению с существующими стандартными грязевиками и получить существенный экономический эффект от использования данного аппарата.
Грязевик может комплектоваться системой автоматики, которая включает в себя электронное реле времени и электромеханические задвижки на дренажных патрубках.
Программирование электронного реле времени осуществляется эмпирическим путем и исходя из степени загрязнения воды.