ДРЕНАЖНО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Предлагаемая полезная модель относится к очистке жидкостей путем фильтрации через насыпные материалы и может быть использована для всех типов фильтров систем химической водоподготовки в энергетике и других отраслях промышленности. В частности предлагаемое дренажно-распределительное устройство (ДРУ) предназначено для ионитных фильтров водоподготовительных установок котельных, теплоцентралей, химических и иных производств, где возникает необходимость очистки воды и других жидкостей. Дренажно-распределительное устройство используют для распределения по площади фильтра как промывной, так и фильтруемой воды.
Известно ДРУ выполненное в виде ряда параллельно уложенных щелевых труб, которые размещают в толще фильтрующей загрузки на глубине 500-600 мм от поверхности загрузки фильтра. Щели в трубах расположены параллельно продольной оси трубы и направлены вниз. Количество дренажных труб и расстояние между ними определяют расчетным путем в зависимости от диаметра труб. Отношение площади щелей дренажных труб (считая по внутренней поверхности трубы) к площади загрузки фильтра должно быть 1,5-2,0%. Основная масса воды фильтруется снизу вверх. Вода проходит сначала крупнозернистую загрузку, а затем уже более мелкую загрузку. Вследствие этого задерживаемые взвешенные частицы более равномерно распределяются в толще загрузки фильтра. Пространство фильтра над загрузкой сообщается трубопроводом с поддоном. После заполнения фильтра водой сверху часть исходной воды поступает в ДРУ через слой мелкой загрузки, а другая часть по трубопроводу - в поддонное простанство и, фильтруясь снизу вверх, через слой более крупной загрузки тоже направляется в ДРУ. Расходы воды, движущейся по обоим направлениям, изменяются в зависимости от соотношения гидравлических сопротивлений. Так как грязеемкость верхнего слоя мала, расход проходящей здесь воды будет постепенно уменьшаться вследствие отложения загрязнений в мелкой загрузке. Расход воды, проходящей через нижний слой будет увеличиваться. Таким образом соблюдается равновесие сил трения, действующих на загрузку, и загрузка остается в монолитном состоянии. К концу рабочего цикла скорого двухпоточного фильтра количество воды, поступающей снизу, достигает 80% всего ее количества. Чистая вода собирается из щелевых труб ДРУ и отводится с фильтра через регулятор скорости фильтрования.
Промывка ДРУ производится промывной водой со скоростью не более 2 м/сек и скорости прохода промывной воды через щели 0,8 м/сек, что отвечает рекомендуемой скорости продувки щелей, необходимой для устранения заклинивания щелей застревающими в них частичками мелкой фильтрующей загрузки.(В.Ф.Кожинов, Очистка питьевой и технической воды. Издательство литературы по строительству, М., 1971, с.162-163, 167-169).
Известное ДРУ характеризуется потерей напора в дренаже вследствие заклинивания щелей застревающими в них частичками мелкой фильтрующей загрузки, что вызывает необходимость интенсификации промывки ДРУ, увеличивает расход промывной воды, продолжительность промывки и, в конечном счете, снижает производительность фильтра.
Известно также ДРУ, выполненное в виде коллектора с закрепленными на нем отводными трубами, снабженными щелевыми фильтр-элементами. На отводных трубах привариваются ниппели на которые навинчиваются щелевые фильтр-элементы выполненные в виде дренажных щелевых колпачков - фарфоровых или пластмассовых. На наружной поверхности колпачков выполнены щели шириной 0,3-0,5 мм. Конструкция ДРУ обеспечивает равномерное распределение сжатого воздуха, что позволяет не применять отдельную воздушную распределительную систему для промывки устройства.(В.Ф.Кожинов, Очистка питьевой и технической воды, Издательство литературы по строительству, М., 1971, с.179-180).
Недостатком известного устройства является сложность и повышенная стоимость конструкции ДРУ, обусловленная стоимостью фильтр-элементов - щелевых колпачков, выполненных из фарфора, как более стойкого на истирание крупной загрузкой материала при промывке фильтра по сравнению с пластмассовыми колпачками - более дешевыми по стоимости, однако менее стойкими на истирание по сравнению с фарфоровыми.
Кроме того, эта конструкция ДРУ также не исключает возможности заклинивания щелей фильтр-элемента застревающими в них частичками мелкой фильтрующей загрузки.
Известно также ДРУ, содержащее коллектор и лучевые щелевые фильтр-элементы выполненные из проволоки, намотаной на каркасы с заглушками на концах. Щелевые фильтр-элементы полностью покрывают поверхность каркасов и выполнены из проволоки треугольного сечения, намотаной на каркасы. Размеры щелей могут быть от 0,1 до 0,8 мм. (Email:Agroten@ukr.net WWW:\\agroten:odessa.net.).
Известная конструкция не обеспечивает равномерного распределения потока жидкости по диаметру фильтра. Это обусловлено снижением напора воды на концевых участках щелевых фильтр-элементов и не способствует устранению заклинивания щелей фильтр-элементов застревающими в них частичками мелкой фильтрующей загрузки. Кроме того, расположение щелей фильтр-элементов по всей образующей поверхности каркасов обуславливает увеличение общей площади проходного сечения истечения жидкости из фильтр-элементов по сравнению с площадью проходного сечения входа жидкости в распоределительные трубы.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является дренажно распределительное устройство, содержащее коллектор, соединенные с ним распределительные трубы, выполненные перфорированными по образующей поверхности с заглушками на концах труб, и щелевые фильтр-элементы, расположенные на определенном расстоянии друг относительно друга по длине распределительных труб.
Распределительные трубы выполнены из пластика, перфорация труб выполнена в виде эллипсов и расположена по всей образующей поверхности труб. Щелевые фильтр-элементы выполнены в виде цилиндров, расположенных с определенным зазором на перфорированных распределительных трубах. (Патент RU 87907 U1, опубл. 27.09.2009 г.)
Известное устройство характеризуется значительными потерями величины напора жидкости вследствие образования жидкостных „карманов” в зазорах между фильтр-элементами и участками распределительных труб на которых расположены и закреплены фильтр-элементы. Кроме того, устройство не обеспечивает формирования факела струи потока жидкости в необходимом направлении и не способствует устранению заклинивания щелей фильтр-элементов застревающими в них частичками мелкой фильтрующей загрузки вследствие расположения на трубах перфорации по всей образующей поверхности, рассеивающей струю потока жидкости на все 360°.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования конструкции известного ДРУ, в котором путем нового расположения и выполнения известных элементов, а также нового взаимодействия этих элементов между собой, обеспечивается возможность формирования факела струи потока жидкости в необходимом направлении, снижения потерь величины напора потока жидкости по диаметру фильтра и снижения возможности заклинивания щелей фильтр-элементов застревающими в них частичками мелкой фильтрующей загрузки.
Поставленная задача решается тем, что в известном дренажно распределительном устройстве, содержащем коллектор, соединенные с ним распределительные трубы, выполненные перфорированными по образующей поверхности с заглушками на концах труб, и щелевые фильтр-элементы, расположенные на определенном расстоянии друг относительно друга по длине распределительных труб, согласно предлагаемой полезной модели, щелевые фильтр-элементы расположены непосредственно на распределительных трубах, выполненных с резьбой в местах расположения фильтр-элементов по длине распределительных труб, и перфорацией, выполненной в виде прорезей, расположенных по верхней образующей поверхности труб.
Поставленная задача решается также тем, что щелевые фильтр-элементы выполнены в виде проволоки, навитой непосредственно на выполненные с резьбой и прорезями участки перфорированных распределительных труб, или выполнены в виде проволоки, навитой непосредственно на отдельные, выполненные с резьбой и прорезями распределительные трубки, соединенные между собой посредством цилиндрических вставок в единый блок лучевых распределительных труб.
Выполнение прорезей только по верхней образующей поверхности труб обеспечивает формирование факела струи с углом развертки от 90 до 240° в верхнем круговом секторе распределительных труб и щелевых фильтр-элементов, что приводит к концентрированию направленности факела струи в необходимом направлении на определенных участках распределительных труб, увеличению величины напора потока жидкости, проходящей как через прорези распределительных труб, так и через щели фильтр-элементов, снижая таким образом возможность заклинивания щелей фильтр-элементов частичками мелкой фильтрующей загрузки. Расположение щелевых фильтр-элементов непосредственно на распределительных трубах исключает образование жидкостных „карманов” обеспечивая таким образом снижение потерь напора жидкости, проходящей через распределительные трубы и фильтр-элементы. При этом площадь сечения истечения жидкости через щелевые фильтр-элементы становится меньшей или равной площади сечения входа жидкости в распределительные трубы.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в обеспечении возможности формирования факела струи потока жидкости в необходимом направлении, снижении потерь величины напора потока жидкости по диаметру фильтра и снижении возможности заклинивания щелей фильтр-элемента частичками мелкой фильтрующей загрузки.
Предлагаемое ДРУ содержит коллектор, соединенные с ним распределительные трубы, выполненные с заглушками на концах труб и щелевые фильтр-элементы, расположенные непосредственно на распределительных трубах на определенном расстоянии друг относительно друга по длине распределительных труб. Распределительные трубы выполнены с прорезями, расположенными по верхней образующей поверхности труб, и резьбой расположенной на определенном расстоянии друг относительно друга (определенных участках) по длине распределительных труб в местах расположения щелевых фильтр-элементов.
Щелевые фильтр-элементы могут быть выполнены в виде проволоки, навитой в горячем состоянии непосредственно на выполненные с резьбой и прорезями участки распределительных труб, или выполнены в виде проволоки, навитой в горячем состоянии непосредственно на отдельные, выполненные с резьбой и прорезями распределительные трубки, объединенные между собой посредством цилиндрических вставок в единый блок распределительных труб..
Осевые расстояния между участками распределительных труб со щелевыми фильтр-элементами или отдельными распределительными трубками со щелевыми фильтр-элементами и количество щелевых фильтр-элементов расчитывают в зависимости от диаметра фильтра и наружного диаметра распределительных труб. Размеры щелей могут быть от 0,1 до 0,8 мм.
Шаг резьбы, диаметр проволоки и количество прорезей определяют производительность фильтра и распределение потоков жидкости. Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, Фиг.1, 2, 3. На Фиг.1 показано ДРУ в разрезе, включающее: коллектор 1, соединенные с ним распределительные трубы 2 с заглушками 3 на концах, щелевые фильтр-элементы 4, расположенные на определенном расстоянии друг относительно друга по длине распределительных труб 2.
На Фиг.2, показана распределительная труба 2, выполненная с резьбой 5 и прорезями 6, расположенными по верхней образующей поверхности трубы 2.
На Фиг.3 показан фрагмент щелевого фильтр-элемента 4, выполненного в виде проволоки 7, навитой на участки распределительных труб 2, выполненные с резьбой 5 и прорезями 6. Кроме того, на Фиг.1 показан корпус 8 фильтра, и крепления 9 с помощью которых ДРУ крепится в корпусе 8 фильтра. На Фиг.3. показано крепление 10 с помощью которого щелевые фильтр-элементы 4 крепятся на распределительных трубах 2.
2
2
2
Предлагаемое ДРУ работает следующим образом. Исходная вода поступает в фильтр двумя потоками: по одному трубопроводу и желобам в верхнюю часть фильтра, а по двум другим трубопроводам поступает через коллектор 1, распределительные трубы 2 с щелевыми фильтр-элементами 4 в ДРУ, смонтированные на дне фильтра в верхней и нижней его частях. Чистая вода собирается ДРУ со щелевых фильтр-элементов 4 и отводится с фильтра через регулятор скорости фильтрования. При этом задвижки регулирующие вход воды в верхнюю часть фильтра по желобам, вход в нижнее ДРУ и выход чистой воды из верхнего ДРУ фильтра открыты. При промывке двухпоточного фильтра эти задвижки закрывают и открывают задвижки на трубопроводе подачи промывной воды в верхнее ДРУ и выхода из нее в желоба. Промывная вода с интенсивностью 6-8 л/сек на 1 м сначала поступает в верхнее ДРУ в течение 1-2 мин. Происходит подповерхностная промывка, взрыхляющая наддренажный слой песка. Желоба собирают загрязненную воду и отводят ее в боковой карман за стенкой фильтра, откуда она направляется в сток. Затем открывают задвижку входа промывной воды в нижнее ДРУ и таким образом включают основную нижнюю промывку с интенсивностью 13-15 л/сек на 1 м. В течение 5-6 минут промывная вода поступает в нижнее ДРУ. Одновременно производят подачу промывной воды в дренажную систему с минимальной интенсивностью с целью создать в дренаже противодавление, препятствующее прониканию в фильтрат загрязнений, вымываемых из нижних слоев загрузки. После окончания основной нижней промывки закрывают задвижку на входе промывной воды в нижнее ДРУ и в течение 1-2 минут в дренаж подают промывную воду с интенсивностью 10-12 л/сек на 1 м для продувки щелевых фильтр-элементов 4.