СОПЛОВОЕ ДРЕНАЖНОЕ УСТРОЙСТВО ФИЛЬТРАЦИИ

Полезная модель относится к очистке воды и может быть использована в системах фильтрации, фильтрах различного назначения как напорных, безнапорных.
Целью является повышение надежности работы дренажной системы и упрощение конструкции устройства фильтра.
Сопловой дренаж обладает эффективным свойством промывки, очистки фильтрующей системы путем забора воды от различных водных загрязнений, накоплений и мелкодисперсных отложений, что гарантирует предотвращение их дальнейшего попадания в фильтрующий материал и очищенную воду.
Известен фильтр для очистки воды, патент №2193911, который содержит цилиндрический корпус, разделенный горизонтальной перегородкой с отверстиями на камеру исходной жидкости и камеру фильтрата, коаксиально расположенный фильтрующий элемент, зернистую загрузку и патрубка для подвода и отвода воды, причем зернистая загрузка расположена с обеих сторон фильтрующего элемента на половину его стороны [1].
К общим недостаткам следует отнести сложность изготовления и сборки элементов конструкции, а также неудобство при эксплуатации, связанное с обслуживанием и прочисткой.
Кроме того, существенным недостатком известного фильтра является неспособность к самоочищению. Возможен вторичный вынос в воду различных загрязнений, которые способны оседать, концентрироваться и откладываться при неработающем фильтре в неподвижной статической загрузке, поскольку зернистая загрузка расположена и заполнена с разделением границы фаз различных сред с обеих сторон фильтрующего элемента на половину его высоты. Это значительно уменьшает объем протока перфорированных труб с открытыми отверстиями. Отверстия и трубы при работе фильтра с высокой вероятностью будут затыкаться, забиваясь, зернистым материалом с различными загрязнениями, не обеспечивая равномерное распределение промывной воды по всей площади фильтра. Кроме того, данное трубчатое дренажно-распределительное устройство фильтра имеет большую материалоемкость и сложность изготовления, монтажа и невозможность обслуживания при эксплуатации.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание соплового дренажного устройства особой формы, адаптируемого под любые размеры очистных систем и фильтров, способного эффективно выполнять свои функции путем исключения вторичного активного выноса в очищенную воду различных водных загрязнений и мелкодисперсных отложений.
Технический результат заявленной полезной модели.
Сопловое дренажное устройство фильтрации в отличие от известных дренажных систем не образует застойных, непромывных зон и может быть смонтировано в существующем фильтре через монтажное отверстие.
Также обеспечивается увеличение эффективности работы и повышение качества фильтруемой воды за счет равномерного распределения отдельных потоков и снижения количества промывной воды, достигается упрощение конструкции, снижение стоимости изготовления и монтажа, а также энергопотребления промывных водяных насосов.
Сопловое дренажное устройство фильтрации идентифицируется непосредственно своим конструктивным исполнением особой структуры, элементы которого приводятся на рисунках.
На фиг. 1 представлена форма соответствующего устройства соплового дренажа в разрезе фильтра, на которой показан общий вид и расположение элементов, находящихся в устройстве фильтра.
На фиг. 2 показан увеличенный фрагмент сопла дренажного устройства фильтрации.
На фиг. 3 представлена схема монтажа устройства соплового дренажа в разрезе фильтра.
Сопловой дренаж, структура дренажно-распределительного устройства в системе фильтрации (фиг.1) представляет единую конструктивную форму, которую можно идентифицировать по следующим элементам: 1 - вертикальная дренажная труба, центральный стояк; 2 - нижняя выходная распределительная линия основания соплового дренажа; 3 - дренажное сопло с щелевым колпачком; 4 - корпус, резервуар фильтра; 5 - фильтрующий материал.
Нижняя выходная распределительная линия основания соплового дренажа 2 выполнена из гибкой трубки с одинаковым внутренним сечением и жестко присоединена к вертикальной трубе центрального стояка.
Нижняя выходная распределительная линия основания соплового дренажа 2 стационарно в рабочем состоянии имеет форму в виде закручивающейся плоской (архимедовой или гиперболической) спирали и располагается в нижнем слое фильтрующего материала 5.
Дренажное устройство фильтрации (фиг. 2) содержит сопла с щелевым колпачком 6, которые расположены на нижней выходной распределительной линии основания соплового дренажа 2 в сопряжении с соответствующими отверстиями.
Режим фильтрации, работа соплового дренажного устройства заключается в том, что неочищенная вода под давлением поступает в фильтр через управляющий клапан, проходит через фильтрующий материал 5 в нижний слой фильтра. Далее очищенная от примесей вода проходит в выходную линию 2 через сопловой дренаж 3. Конструктивно по дренажной трубе центрального стояка 1 очищенная вода поступает потребителям.
Режим обратной промывки заключается в том, что по вертикальной трубе центрального стояка 1 под напором вода в противоположном направлении режима фильтрации через сопла 3 реверсивно поступает в нижний слой фильтрующего материала 5. Создаваемый обратный поток воды снижает уплотнение фильтрующей загрузки, взрыхляет и вздымает накопленные загрязнения в виде взвеси, чтобы вывести их из фильтра активным вымыванием.
Предлагаемое сопловое дренажное устройство фильтрации (фиг. 3) определяет конструктивное исполнение, позволяющее осуществить простой монтаж и демонтаж дренажного устройства в фильтр за счет гибкой трубки нижней выходной линии основания соплового дренажа 2, состоящей из присоединенных к ней дренажных щелевых колпачков сопла 3 (не указаны) в существующем корпусе фильтра 4.
Сопловое дренажное устройство фильтрации, ее нижняя выходная распределительная линия основания соплового дренажа 2 при монтаже изначально имеет линейную или винтовую форму. При установке на место в фильтр с вращением 7 центрального стояка 1 от его перехода и продолжением в нижней части, гибкая трубка выходной линии 2 расправляется в виде закручивающейся плоской спирали, образует распределенное основание соплового дренажа и фиксируется в слое фильтрующего материала 5 при его засыпке.
Данный способ монтажа соплового дренажного устройства в резервуар фильтра 4 возможен за счет момента кручения 7 передаваемого трубе центрального стояка 1 и осевого усилия на гибкую трубку выходной линии 2.
Универсальность заключается в том, что монтаж, демонтаж соплового дренажного устройства, замена отработавшего фильтрующего материала проводится без нарушения целостности конструкции и разборки основного корпуса резервуара фильтра.
При проектировании соплового дренажного устройства фильтрации необходимо учитывать требуемый объем, поток для очистки воды и размеры элементов самого фильтра [4].
Расчет разработанного дренажного устройства фильтрации. Мощность дренажного устройства фильтра рассчитывается путем определения расхода заданного объема промывки воды:
ф
2
где F - площадь сечения фильтра, м,
пp
V - скорость промывки, м/ч.
Диаметр трубы d дренажной системы определяется по формуле:
пром
3
где Q - промывной расход, м/с.
С учетом необходимой скорости промывки системы, в зависимости от размеров фильтра и площади его сечения рассчитывается общая площадь дренажных отверстий. Оптимально общая площадь дренажных отверстий должна быть меньше в 200 раз по отношению к площади сечения фильтра.
Общая площадь дренажных отверстий определяется по формуле:
ф
2
где F - площадь сечения фильтра, м.
Необходимое количество сопел 3 (фиг. 1) принимается согласно формуле:
oтв
2
где Σ F - общая площадь дренажных отверстий, см;
c
2
S - площадь отверстий одного сопла, см.
Осуществление полезной модели.
Предлагаемое сопловое дренажное устройство фильтрации изготовлено и прошло проверку на эффективность работы для дальнейшей эксплуатации.
Пример 1. Испытания проводились на опытном образце, состоящего из блока управления, корпуса фильтра со спускным клапаном, соплового дренажа в сборе; засыпки фильтра: гравий кварцевый, фракции 2-5 мм и загрузка обезжелезивания EcoFerox.
В целях проверки возможности закоксовывания в нижних слоях фильтра в систему добавлено 25 кг гашеной извести, с целью создания воды с повышенным известкованием.
Испытания проводились в течение 14 дней. Промывка проводилась один раз по истечению 14 дней. В результате испытаний установлено, что в нижних слоях засыпки фильтра, при постоянном использовании устройства коксования не происходит.
Пример 2. Испытания проводились на опытном образце по методике, описанной в примере 1.
В целях проверки возможности закоксовывания в нижних слоях фильтра в систему добавлено 25 кг гашеной извести, с целью создания воды с повышенным известкованием, а также на 50% уменьшено количество засыпки, с целью увеличения нагрузки на фильтрат. Испытания проходили в течение 14 дней. Промывка проводилась ежедневно.
В результате испытаний прототипа соплового дренажного устройства установлено, что в нижних слоях фильтра, при постоянном использовании и его ежедневной промывке скоксованного фильтрата не обнаружено.