ГРЯЗЕВИК

Полезная модель предназначена для удаления из транспортируемой по трубопроводу водно-дисперсионной среды механических загрязнений, в том числе в виде взвешенных частиц, в частности, может быть использована в водооборотных системах, в теплотехническом оборудовании котельных, тепловых сетей, центральных тепловых пунктов и тепловых центров зданий.
Известно использование для очистки воды, протекающей по трубопроводу, магнитно-сеточного грязевика (RU Патент №2193539). Устройство состоит из корпуса очистки, в котором установлены в горизонтальном направлении трубы, выполненные из немагнитного материала. В трубах расположены магниты, которые притягивают шлам. Недостатком магнитно-сеточного грязевика является узкий диапазон видов загрязнений, на которые воздействует сила притяжения магнита. Другим недостатком является использование сеточного фильтра, который при загрязнении меняет гидродинамические свойства устройства и, следовательно, гидродинамические свойства всей системы, в которую включен грязевик. Для удаления осевшего шлама, необходимо разбирать грязевик.
Известен грязевик (RU Патент №2008604), в котором диапазон видов загрязнений, от которых очищается вода, более широкий. Он содержит корпус с днищем, с расположенными на одной оси патрубками ввода и вывода жидкости, патрубок вывода грязи и фильтр, расположенный на пути прохождения потока жидкости. Недостатком известного устройства является необходимость периодической очистки фильтра, поскольку при загрязнении он, во-первых, постепенно теряет свои фильтрующие свойства, а, следовательно, и уровень очистки, а во-вторых, изменяет гидродинамические свойства устройства и, следовательно, гидродинамические свойства всей системы, в которую включен грязевик.
Известен грязевик (RU Патент №54318), в котором диапазон видов загрязнений, от которых очищается вода, более широкий. Также его достоинством является то, что для удаления осевшего шлама его не нужно разбирать, так как его конструкция не содержит фильтров. Указанный грязевик наиболее близок к предлагаемому по совокупности существенных признаков и выбран в качестве прототипа.
Конструкция известного грязевика содержит в своем составе корпус с днищем с входным и выходным патрубками, расположенными на одной оси и с патрубками для
вывода грязи, по меньшей мере один из которых установлен в верхней части корпуса, трубу, установленную 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 отбойной водонаправляющей поверхностью, форма которой позволяет воде скатываться по ней в сторону дна, на трубе, вокруг нее, по ее длине установлены водонаправляющие поверхности, форма которых позволяет воде скатываться по ним в сторону дна, также на частях трубы, перекрытых водонаправляющими поверхностями, выполнены продольные прорези.
В известном грязевике загрязняющие воду тяжелые механические частицы под действием гравитационных сил скапливаются в днище корпуса и могут быть удалены через патрубки для вывода грязи. Но легкие механические частицы, удельный вес которых меньше удельного веса воды, на днище не попадают, а остаются плавать в верхней части или уносятся потоком воды. Для очистки от такого вида загрязнений предназначен верхний патрубок. Но поскольку вода в грязевик поступает под м напором, легкие частицы постоянно перемешиваются с поступающей массой воды.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является разработка конструкции грязевика, которая позволяет эффективно отделять легкие фракции загрязнителей и удалять их, которая не требует периодической разборки устройства для восстановления фильтрующих свойств, а постоянно обеспечивает высокий уровень очистки.
Техническим результатом является увеличение эффективности очистки водно-дисперсионной среды.
Технический результат достигается за счет того, что предлагаемый грязевик, также как и известный, содержит корпус с днищем, с входным и выходным патрубками, расположенными на одной оси, и с патрубками для вывода грязи, по меньшей мере один из которых установлен в верхней части корпуса, трубу, установленную 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 отбойной водонаправляющей поверхностью, форма которой позволяет воде скатываться по ней в сторону дна, на трубе, вокруг нее, по ее длине установлены водонаправляющие поверхности, форма которых позволяет воде скатываться по ним в сторону дна, также на частях трубы, перекрытых водонаправляющими поверхностями, выполнены продольные прорези. Но, в отличие от известного, в предлагаемом грязевике выходной конец входного патрубка заглублен во внутрь корпуса, а его край, расширяется в сторону дна.
При таком выполнении грязевика очищаемый поток жидкости подается через входной патрубок в корпус и поступает под напором на отбойную поверхность. Тяжелые фракции загрязнений продолжают движение вниз, а легкие фракции всплывают наверх. Расширяющаяся поверхность края патрубка образует в верхней части корпуса камеру, в которой накапливаются всплывающие в воде загрязнения и ограничивает инжектирование всплывших в верхнюю часть корпуса загрязнений к поступающему в корпус потоку воды. Поэтому легкие фракции загрязнений не перемешиваются с остальной массой воды, находящейся в грязевике. Скопившуюся наверху грязь периодически удаляют через патрубок для вывода грязи, расположенный в верхней части.
Совокупность признаков, изложенная в пункте 2 формулы полезной модели, характеризует грязевик, в котором длины прорезей, перекрытых водонаправляющими повнрхностями уменьшается последовательно в направлении от входного патрубка ко входному.
Уменьшающиеся длины прорезей, перекрытых водонаравляющими поверхностями, в направлении от входного патрубка к выходному обеспечивают выравнивание гидравлического давления по длине трубы, что повышает эффективность очистки грязевиком.
Совокупность признаков, изложенная в пункте 3 формулы полезной модели, характеризует грязевик, в котором днище выполнено конусообразным.
Такой вариант выполнения днища обеспечивает более полное удаление грязи через специальные патрубки для ее удаления.
Совокупность признаков, изложенная в пункте 4 формулы полезной модели, характеризует грязевик, в котором днище выполнено плоским.
Такой вариант выполнения днища упрощает монтаж устройства.
Совокупность признаков, изложенная в пункте 5 формулы полезной модели, включающий признаки пункта 4, характеризует грязевик, в котором ниже последней водонаправляющей 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 водонаправляющей поверхностью, установленной на трубе.
Дополнительная конусообразная поверхность как воронка направляет грязь к месту расположения патрубка для вывода грязи, для того, чтобы она не растекалась по плоскому дну.
Совокупность признаков, изложенная в пункте 6 формулы полезной модели, характеризует грязевик, в котором верхняя часть корпуса выполнена конусообразной.
Для удаления легких частиц грязи, конусообразная поверхность позволяет концентрировать их в определенном, наиболее узком месте конусообразной поверхности, откуда они удаляются через патрубок для вывода грязи.
Совокупность признаков, изложенная в пункте 7, характеризует устройство, в котором каждая водонаправляющая поверхность имеет конусообразную форму.
Достоинством водонаправляющих поверхностей конусообразной формы является простота их изготовления.
Совокупность признаков, изложенная в пункте 8, включающая признаки пункта 7, характеризует устройство, в котором каждая водонаправляющая поверхность своей широкой частью соединена с цилиндрической обечайкой.
Технический результат - повышение степени очистки достигается за счет того, что в предложенной конструкции грязевика не образуется завихрений воды, которые могли бы увлечь легкие частицы в поток очищенной воды за счет того, что обечайки обеспечивают равномерное распределение потока воды в пространстве между стенкой корпуса и обечайкой и гасят завихрения потока.
Совокупность признаков, изложенная в пункте 9, характеризует устройство, в котором образующая линия каждой водонаправляющей поверхности имеет дугообразную форму.
Использование водонаправляющих поверхностей округлой формы, приводит к улучшению их гидродинамических свойств за счет уменьшения их гидравлического сопротивления, и, как следствие, уменьшения гидравлического сопротивления всего грязевика. При этом происходит выравнивание поля скоростей, увеличение ламинарности потока за счет улучшения гидравлической обтекаемости округлых поверхностей водой и снижения турбулентности. Следствием этого является увеличение степени очистки.
Совокупность признаков, изложенная в пункте 10, включающая признаки пункта 9, характеризует устройство, в котором каждая водонаправляющая поверхность своей широкой частью соединена с цилиндрической обечайкой.
Совокупность признаков, изложенная в пункте 11 формулы полезной модели, характеризует грязевик, в котором в стенке корпуса выполнен лаз.
Лаз используется в нерабочем состоянии устройства и позволяет доставать из грязевика крупные элементы загрязнений, например, камни.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором показано сечение предлагаемого устройства.
Грязевик содержит корпус 1, на одной оси которого установлены входной 2 и выходной 3 патрубки. На этой же оси в корпусе установлена труба 4, жестко соединенная с выходным патрубком 3. Со стороны входного патрубка 2 труба 4 закрыта отбойной водонаправляющей поверхностью 5. Вокруг трубы 4, вдоль нее, установлены водонаправляющие поверхности 6. В рассматриваемом примере выполнения грязевика образующая линия каждой водонаправляющей поверхности имеет форму дуги, и каждая водонаправляющая поверхность своей широкой частью соединена с цилиндрической обечайкой 7. На частях трубы, перекрытых, например, округлыми поверхностями, т.е. поверхностями, образующая линия которых имеет форму дуги, выполнены продольные прорези 8. Днище 9 корпуса может быть выполнено плоским. Перед днищем по ходу движения воды установлена конусообразная поверхность 10, жестко соединенная со стенкой корпуса, образующая с ней острый угол со стороны днища 9, а ее размер больше зазора между стенкой корпуса и последней водонаправляющей поверхностью, установленной на трубе.
В днище 9, установлены патрубки 11 для удаления грязи. В корпусе между днищем и конусообразной поверхностью 10, установленной на корпусе, может быть выполнен лаз 12, который используют для устранения больших инородных включений, например, камней. Длина продольных разрезов 8 уменьшается в направлении от входного патрубка к выходному, так как поток по мере протекания по грязевику теряет напор и для попадания в трубу требуются уже меньшие отверстия по сравнению с расположенными выше. Верхняя часть корпуса может быть выполнена конусообразной, а для вывода легких частиц грязи в ней устанавливаются один или более патрубков 13. Для более эффективного вывода легких частиц входной патрубок заглублен во внутрь корпуса, а его край имеет расширяющуюся в сторону дна форму, например конусообразную, отделяя верхний, загрязненный легкими включениями слой воды от остальной части воды.
Очистка с помощью грязевика осуществляется следующим образом. Через патрубок 2 в корпус 1 поступает поток жидкости, подлежащий очистке. Он опускается на отбойную водообтекаемую поверхность 5 трубы 4 и плавно растекается по всему поперечному сечению корпуса 1. Поток обтекает первую водонаправляющую поверхность, и из-за разницы действия сил по разные стороны от нее совершает поворот на 180°, в результате чего тяжелые частицы загрязнений отделяются и оседают на дно
грязевика, а поток проходит в пространстве между внутренней частью водонаправляющей поверхности 6 и трубой 4, попадает через прорези 7 в трубу 4, а затем в выходной патрубок 3. Частицы загрязнений выпадают в процессе поворота потока на 180° вокруг водонаправляющей поверхности под действием гравитационной и выталкивающей сил. Этой разности сил противодействует сила сопротивления среды, которая значительно уменьшается под водонаправляющими поверхностями 6 вследствие создания ламинарного режима течения прорезями 8 в трубе. Пространство между внутренней частью водонаправляющейповерхности 6 и трубой 4 обеспечивает ламинарный режим течения среды со скоростью 0,05 м/сек и менее. Такая скорость обеспечивает высокую степень очистки от загрязнения. Расход среды для второй и последующих конусообразных поверхностей существенно уменьшается и степень очистки среды от загрязнений повышается.
Частицы загрязнений, удельная плотность которых больше удельной плотности воды попадают на дно, огибая конусообразную поверхность 10 сопряженную со стенками корпуса 1. Благодаря ей на днище корпуса образуется отстойник, из которого частицы грязи не могут уноситься потоком среды из корпуса при резких изменениях расхода среды.
Частицы загрязнений, удельная плотность которых меньше удельной плотности воды остаются в верхней части грязевика. За счет того, что конусообразная поверхность края входного патрубка 2 отделяет верхний слой от активно перемещающейся части воды, легкие фракции (листья, кусочки дерева) периодически удаляются через патрубок 13. Но конусообразный край входного патрубка не только разделяет слой воды, но и уменьшает паразитные вихри на входе воды в корпусе грязевика, которые захватывают частицы легко всплывающих загрязнений и не позволяют им собираться в верхней части аппарата.
Таким образом, описание конструкции грязевика и его работы свидетельствуют о достижении технического результата - увеличение эффективности очистки жидкой среды за счет более эффективного удаления легких фракций загрязнений.