Вертикальный инерционно-гравитационный фильтр

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для очистки воды, и может быть использована для фильтрации вод тепловых сетей, тепловых электростанций, котельных и промышленных предприятий.
Известен вертикальный инерционно-гравитационный фильтр, который содержит полый цилиндрический корпус, снабженный входным и выходным патрубками, внутри которого расположена закрытая сверху труба, присоединенная к выходному патрубку. При этом боковая поверхность трубы содержит прорези, прикрытые выгнутыми козырьками с одинаковым диаметром оснований. [RU № 65784, дата приоритета 16.01.2007 г., дата публикации: 27.08.2007 г., МПК: В01D 43/00].
Известен вертикальный инерционно-гравитационный фильтр, содержащий полый корпус, снабженный входным и выходным патрубками, внутри которого расположена вертикальная труба, верхняя часть которой снабжена коническим обтекателем. При этом боковая поверхность вертикальной трубы содержит продольные прорези, прикрытые коническими козырьками с цилиндрическими юбками. При этом козырьки имеют одинаковый диаметр оснований [RU № 54318, дата приоритета: 10.01.2006 г., дата публикации: 27.06.2006 г., МПК: B01D 43/00].
В качестве прототипа выбран вертикальный инерционно-гравитационный фильтр, состоящий из полого цилиндрического корпуса, снабженного входом и выходом жидкости, и расположенной внутри него фильтрующей цилиндрической колонны, содержащей на боковой поверхности отверстия, прикрытые коническими козырьками, установленными большими основаниями вниз. При этом большие основания конических козырьков имеют одинаковый диаметр [RU № 2504711, дата приоритета: 24.12.2012 г., дата публикации: 20.01.2014 г., МПК: F16L 55/24].
Недостатком прототипа является низкая эффективность очистки жидкости, обусловленная конструкцией конических козырьков, в частности тем, что они имеют одинаковый диаметр больших оснований, что снижает воздействие второго и последующих конических козырьков на поток жидкости, как следствие, снижая инерционную составляющую силы, отделяющую частицы загрязнений от потока жидкости, ухудшая эксплуатационные характеристики вертикального инерционно-гравитационного фильтра.
Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является повышение эксплуатационных характеристик вертикального инерционно-гравитационного фильтра.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является увеличение эффективности очистки жидкости в вертикальном инерционно-гравитационном фильтре.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в следующем.
Вертикальный инерционно-гравитационный фильтр содержит корпус с входом и выходом жидкости, внутри которого расположена фильтрующая колонна, содержащая области перфорации, прикрытые коническими козырьками, установленными большими основаниями вниз. В отличие от прототипа диаметр большего основания каждого конического козырька превышает диаметр больших оснований конических козырьков, установленных над ним.
Увеличение диаметра большего основания каждого последующего конического козырька обеспечивает возможность увеличения площади поверхности конических козырьков, воздействующей на поток жидкости. Увеличение диаметра большего основания каждого конического козырька может быть реализовано либо путем изменения высоты конического козырька, либо путем изменения угла наклона боковой поверхности конического козырька, либо совокупностью этих способов. При этом выбор способа может осуществляться исходя из оптимального соотношения между производительностью и компактностью и определяться техническими требованиями к вертикальному инерционно-гравитационному фильтру.
Вход жидкости предназначен для подачи жидкости на верхнюю поверхность фильтрующей колонны. Выход жидкости предназначен для вывода жидкости из фильтрующей колонны. Вход и выход жидкости могут быть представлены трубами, патрубками, отверстиями или иными конструктивными элементами.
Фильтрующая колонна расположена внутри корпуса, имеет полую конструкцию и может иметь любую форму и размер. Верхняя поверхность фильтрующей колонны может иметь обтекаемую форму или может быть снабжена обтекателем, например, конической, сферической или иной формы, обеспечивающей снижение гидравлического сопротивления за счет безударного обтекания потоком жидкости верхней поверхности фильтрующей колонны. Фильтрующая колонна может быть установлена соосно с входом и выходом жидкости, что обеспечивает равномерность распределения жидкости внутри вертикального инерционно-гравитационного фильтра, положительно влияя на его производительность и гидравлическое сопротивление.
Фильтрующая колонна на боковой поверхности содержит области перфорации, обеспечивающие возможность прохождения жидкости. Области перфорации могут содержать разное количество отверстий, которые могут иметь разную форму и размер, что обеспечивает возможность изменения пропускной способности областей перфорации. Области перфорации могут быть прикрыты сетками, фильтрами или содержать иные приспособления, обеспечивающие возможность улавливания мелких частиц и повышающие степень очистки жидкости.
Корпус представляет собой полую герметичную конструкцию и может иметь цилиндрическую или иные формы. Верхняя часть корпуса может содержать штуцеры или трубки, предназначенные для удаления летучих соединений и всплывающих загрязнений. Нижняя часть корпуса может содержать штуцеры или трубки, предназначенные для удаления частиц примесей, осевших на дне. Боковая поверхность корпуса может содержать герметичный люк, предназначенный для очистки и осмотра корпуса изнутри.
Дополнительно для снижения риска подъема частиц примесей со дна вертикального инерционно-гравитационного фильтра корпус в нижней части может содержать отбойник. Отбойник может быть представлен перевернутыми усеченным конусом, сферической или иными поверхностями.
Дополнительно для увеличения компактности вертикального инерционно-гравитационного фильтра конические козырьки могут быть расположены таким образом, чтобы верхняя часть одного конического козырька находилась в области колонны, прикрытой предыдущим коническим козырьком.
Дополнительно для повышения жесткости конструкции вертикального инерционно-гравитационного фильтра фильтрующая колонна может иметь дополнительные точки крепления к внутренней поверхности корпуса. При этом крепление фильтрующей колонны может осуществляться посредством штанг, растяжек или иными известными способами.
Детали вертикального инерционно-гравитационного фильтра могут быть изготовлены из металла, например из стали, алюминия, чугуна или иных известных материалов, и могут быть соединены любыми разъемными или неразъемными способами, например посредством резьбового соединения, сварки, клепки или иными известными способами.
Полезная модель обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что диаметр большего основания каждого конического козырька превышает диаметр больших оснований конических козырьков, установленных над ним, что обеспечивает увеличение площади контакта каждого последующего конического козырька с потоком жидкости, способствуя интенсивному отклонению потока жидкости к периферии корпуса, увеличивая скорость вихревого движения в области кромок конических козырьков и соответственно воздействие сил инерции, отделяющих загрязняющие частицы от потока жидкости, позволяя таким образом обеспечить достижение технического результата, заключающегося в увеличении эффективности очистки жидкости, повышая тем самым эксплуатационные характеристики вертикального инерционно-гравитационного фильтра.
Наличие новых отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Полезная модель поясняется следующими чертежами.
Фиг. 1 - вертикальный инерционно-гравитационный фильтр, общий вид.
Вертикальный инерционно-гравитационный фильтр содержит корпус 1, снабженный входным патрубком 2, выходным патрубком 3, штуцерами 4 удаления летучих соединений, штуцерами 5 удаления частиц примесей и герметичными люками 6. Внутри корпуса 1 расположена фильтрующая колонна 7, присоединенная к выходному патрубку 3, боковая поверхность которой содержит области 8, 9, 10 перфорации, снабженные фильтрами 11 и прикрытые коническими козырьками 12, 13 и 14 с последовательно увеличивающимся диаметром больших оснований. При этом фильтрующая колонна 7 снабжена сферическим обтекателем 15, а внутри корпуса в нижней части расположен отбойник 16.
Полезная модель работает следующим образом.
Вертикальный инерционно-гравитационный фильтр присоединяют посредством входного и выходного патрубков 2, 3 к трубопроводам подвода и отвода жидкости. Поток жидкости попадает внутрь корпуса 1 через входной патрубок 2 и рассекаясь о сферический обтекатель 15, проходит вдоль поверхности конического козырька 12 и отклоняется в радиальном направлении на периферию корпуса 1. После прохождения кромки большего основания конического козырька 12 часть потока жидкости разворачивается под конический козырек 12 и направляется в сторону области 8 перфорации. Под действием сил инерции часть примесей при развороте потока жидкости отделяется и движется вниз, а часть примесей осаждается на фильтре 11. Поток жидкости продолжает движение вниз и взаимодействует с поверхностями конических козырьков 13 и 14. При этом поток жидкости многократно отклоняется к периферии корпуса 1 и разворачивается под конические козырьки 13 и 14 к областям 9 и 10 перфорации, а частицы примесей продолжают отделяться. Поток жидкости попадает через области 8, 9, 10 перфорации внутрь фильтрующей колонны 7 и движется через выходной патрубок 3 наружу из вертикального инерционно-гравитационного фильтра. При этом летучие соединения и легкие взвеси поднимаются вверх и удаляются через штуцеры 4, а частицы примесей под действием сил гравитации движутся вниз и попадают на отбойный козырек 16. Частицы примесей скатываются по отбойному козырьку 16 в нижнюю часть корпуса 1 и выводятся через штуцеры 5 удаления частиц примесей. При этом отбойный козырек 16 препятствует подъему частиц примесей потоками жидкости со дна корпуса 1. При засорении вертикального инерционно-гравитационного фильтра открывают герметичные люки 6 и производят его чистку.
Таким образом достигается технический результат, заключающийся в увеличении эффективности очистки потока жидкости, и тем самым повышаются эксплуатационные характеристики вертикального инерционно-гравитационного фильтра.