ФИЛЬТР-ГРЯЗЕВИК ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ИНЕРЦИОННЫЙ
VERTICAL IMPACT MUD STRAINER

Изобретение относится к области средств обслуживания трубопроводных сетей, предназначенных для транспортировки жидких сред, и может быть использовано 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.
Известна конструкция фильтра для трубопроводов (SU, авторское свидетельство 286968), предназначенного для удаления посторонних включений из воды. Известный фильтр содержит закрытый цилиндрический корпус, фильтрующие решетки и шлюзовой затвор, причем объем корпуса разделен не менее чем на три изолированных сектора фильтрующими решетками, радикально закрепленными на валу, установленном по оси корпуса.
Недостатком известной конструкции следует признать слабую задерживающую загрязнения способность.
Также известна конструкция грязевика (RU, патент 2008604). Указанный грязевик содержит вертикальный корпус с днищем, причем в корпусе расположены на одной оси патрубки ввода и вывода жидкости, фильтр, расположенный между указанными патрубками. В дне корпуса выполнен патрубок вывода грязи.
Недостатком известного устройства следует признать необходимость его периодической очистки, поскольку из-за наличия значительного количества задержанных в корпусе частиц грязевик постепенно теряет фильтрующие свойства.
Известен также (RU, патент 42438) фильтр-грязевик. Указанный грязевик содержит вертикально расположенный корпус с днищем, причем в корпусе расположены на одной оси патрубки ввода и вывода жидкости, а также патрубок вывода грязи. Дополнительно грязевик содержит трубу, установленную в корпусе между входным и выходным патрубками, при этом верхний конец трубы закрыт отбойным кожухом, по длине трубы закреплены конусообразные элементы, образующие острый угол с трубой со стороны днища, на участках трубы, расположенных под конусообразными элементами, выполнены продольные отверстия. В нижней части трубы после последнего конусообразного элемента установлена конусообразная поверхность, предназначенная для предотвращения попадания ранее осевших на днище частиц в очищаемую среду.
Недостатком известного устройства следует признать его невысокую эффективность, обусловленную попаданием взвешенных частиц загрязнений в прорези в трубе, а затем и в очищенную среду.
Наиболее близким аналогом разработанного технического решения можно признать (RU, патент 2307970) конструкцию грязевика вертикального инерционно-гравитационного. Известная конструкция содержит вертикально расположенный цилиндрический корпус с днищем, причем в корпусе расположены на одной оси патрубки ввода и вывода жидкости, а также патрубок вывода грязи, при этом он содержит трубу, установленную в корпусе между входным и выходным патрубками, верхний конец которой закрыт отбойным кожухом, по длине трубы закреплены объемные элементы, обращенные широкой стороной в сторону днища, на участках трубы, расположенных под объемными элементами, выполнены отверстия для протока воды, а на нижней части трубы после последнего объемного элемента и над входом патрубка вывода грязи установлен элемент, предназначенный для предотвращения попадания ранее осевших на днище частиц в очищаемую среду. Труба и выходной патрубок соединены герметично, а объемные элементы выполнены в виде шарового сегмента, высота которого составляет от 25 до 40% величины радиуса шара, из которого вырезан сегмент. Минимальное расстояние от поверхности шарового сегмента до цилиндрического корпуса составляет от 2 до 5 радиусов указанного шара. Отверстия в трубе выполнены протяженными и ориентированными параллельно плоскости днища. Элемент, предназначенный для предотвращения попадания ранее осевших на днище частиц в очищаемую среду, представляет собой конусообразный элемент, обращенный большим основанием вверх и закрепленный с зазором на трубе, а в корпусе между днищем и большим основанием конусообразного элемента закреплено водомерное стекло.
Недостатком известной конструкции следует признать недостаточную эффективность очистки жидких сред.
Технический результат, получаемый при реализации предлагаемой конструкции, состоит в повышении степени очистки воды.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать фильтр-грязевик вертикальный инерционный (ФГВИ) разработанной конструкции. Разработанная конструкция содержит вертикально установленный корпус с верхним и нижним днищами, на верхнем днище установлены штуцеры ввода загрязненной жидкости и, по меньшей мере, один штуцер вывода всплывающих загрязнений и воздуха, на нижнем днище установлены, по меньшей мере, один штуцер отфильтрованных загрязнений и штуцер вывода очищенной жидкости, внутри корпуса соосно ему установлена труба, жестко соединенная со штуцером вывода и закрытая сверху конусообразной крышкой, обращенной основанием вниз, причем диаметр основания крышки превышает диаметр центральной трубы, а часть конусообразной поверхности крышки расположена ниже верхнего торца центральной трубы, на трубе под конусообразной поверхностью крышки выполнена первая область перфорации, на области перфорации с зазором относительно поверхности центральной трубы установлен перфорированный стакан, при этом ниже первой области перфорации в трубе выполнена, по меньшей мере, одна дополнительная область перфорации, на которой с зазором относительно поверхности центральной трубы установлен перфорированный стакан, вокруг перфорированного стакана установлена закрепленная на поверхности центральной трубы крышка в форме усеченного конуса, обращенного большим основанием вниз, при этом к нижним основаниям конусообразной крышки и крышки в форму усеченного конуса прикреплены с возможностью прохода очищаемой жидкости дополнительные кожуха в форме усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх.
Возможность прохода очищаемой жидкости через дополнительные кожуха может быть обеспечена использованием перфорированных дополнительных кожухов и/или наличием зазоров в соединениях дополнительных кожухов с крышками в форме усеченного конуса.
Разработанная конструкция фильтра грязевика вертикального инерционного обеспечивает прохождение очищаемой жидкости более длинным и сложным маршрутом внутри корпуса. Наличие более длинного и сложного маршрута увеличивает время пребывания единичного объема очищаемой жидкости в корпусе и, следовательно, более длительного воздействия сил гравитации на частички загрязнения, присутствующие в очищаемой жидкости. Именно по этой причине частички загрязнения успевают в большей степени осесть на дно корпуса (или в случае частиц с плотностью менее плотности очищаемой жидкости подняться вверх).
В предпочтительном варианте реализации разработанной конструкции фильтра-грязевика он дополнительно содержит, по меньшей мере, одну дополнительную область перфорации, на которой с зазором относительно поверхности центральной трубы установлен перфорированный стакан, вокруг перфорированного стакана установлена закрепленная на поверхности центральной трубы крышка в форме усеченного конуса, обращенного большим основанием вниз, при этом к нижнему основанию крышки в форму усеченного конуса прикреплен дополнительный кожух в форме усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх. В наиболее предпочтительном варианте реализации областей перфорации на трубе должно быть не менее трех. При этом одна из областей перфорации может быть выполнена в самом верху трубы под прикрытием конусообразной, крышки, основание которой расположено ниже верхнего торца трубы.
Область перфорации преимущественно содержит, по меньшей мере, один ряд отверстий. Форма отверстии и их размер зависят от степени загрязнения и от вида очищаемой жидкости.
В предпочтительном варианте реализации отверстия перфорации в трубе не совпадают с отверстиями перфорации в стакане. Это еще более увеличивает время нахождения единичного объема очищаемой жидкости в корпусе фильтра.
В наиболее предпочтительном варианте реализации площадь отверстия перфорации в центральной трубе каждой верхней области превышает площадь отверстия перфорации нижней области.
В нижней боковой поверхности корпуса может быть установлен герметично закрываемый люк для очистки и осмотра корпуса. Желательно в процессе эксплуатации фильтра осуществлять очистку его внутренней части от налипших загрязнений, в том числе и микробиологического происхождения, которые нарастают на соприкасающихся с очищаемой жидкостью поверхностях фильтра.
Желательно, чтобы на всех штуцерах, входящих в состав конструкции были установлены клапаны и/или вентили. Клапана и/или вентили, установленные на штуцерах подвода очищаемой жидкости и отвода очищенной жидкости, позволяют регулировать время нахождения в фильтре единичного объема очищаемой жидкости, т.е. время воздействия сил гравитации на взвешенные в жидкости частицы загрязнения. Клапана и/или вентили, установленные на штуцерах выделения загрязнений, позволят осуществлять залповый сброс накопившихся в корпусе загрязнений.
Конструкция фильтра-грязевика вертикального инерционного в предпочтительном варианте реализации приведена на рисунке, при этом использованы следующие обозначения: корпус 1; днища 2; штуцер 3 ввода загрязненной жидкости; штуцер 4 выхода отчищенной жидкости; штуцера 5 вывода всплывающих загрязнений и воздуха; штуцера 6 отфильтрованных загрязнений; люк 7 для отчистки и осмотра фильтра; конусообразная крышка 8; крышка 9 в форме усеченного конуса, труба 10 для сбора отфильтрованной жидкости; перфорированный стакан 11; дополнительный кожух 12 в форме усеченного конуса; опоры 13.
Фильтр-грязевик вертикальный инерционный (ФГВИ) в предпочтительном варианте представляет собой вертикальный сварной аппарат, состоящий из цилиндрической обечайки 1 с двумя приварными днищами 2 (днища могут иметь разное исполнение: эллиптические, круговое и др.) и люком - лазом 7. На днищах расположены штуцера входа 3, выхода 4 очищаемой жидкости, а также дренажные штуцера 5,6. Внутри корпуса соосно с ним установлена перфорированная труба 10, жестко соединенная со штуцером выхода рабочей среды 4. В перфорированной трубе 10 за каждым стаканом 11 выполнен ряд отверстий. Каждый стакан 11 имеет ряд отверстий (смещенных по отношению к отверстиям в трубе 10) и жестко прикреплен с зазором к трубе 10. Стаканы закрыты крышками в виде усеченных конусов 9 (обращенные большим основанием к нижней части аппарата). К нижним основаниям крышек в виде усеченных конусов 9 жестко прикреплены дополнительные кожуха 12 также выполненные в форме усеченных конусов, расположенные большим основанием к верхней части аппарата. 12 - опоры.
Фильтр-грязевик вертикальный инерционный разработанной конструкции работает следующим образом.
3
3
Через штуцер входа 3 в корпус 1 ФГВИ поступает загрязненная жидкость. В процессе ее прохождения внутри корпуса 1 от жидкости отделяются загрязнения удельным весом менее 1 г/см и воздух, которые, поднимаясь в верхнюю часть корпуса, собираются под верхним днищем. Всплывающие загрязнения и воздух удаляют из корпуса ФГВИ через дренажные штуцера 5. Далее, во время прохода по корпусу ФГВИ загрязненной жидкости, от нее под действием сил инерции и гравитации отделяются примеси с удельным весом более 1 г/см и собираются на нижнем днище 2, откуда их удаляют через дренажные патрубки 6. Далее отчищенная жидкость, пройдя через отверстия в перфорированных стаканах 11 и отверстия в трубе 10, поступает в трубу 10 и через штуцер 4 выходит из ФГВИ.
Сравнение эффективности разработанного фильтра-грязевика вертикального инерционного и устройства, используемого в качестве ближайшего аналога, показало, что фильтр-грязевик вертикальный инерционный разработанной конструкции на 18-20% эффективнее удаляет загрязнения из очищаемой жидкости.