ДРЕНАЖНО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНОГО ФИЛЬТРА
DRAIN-AND-DISTRIBUTE DEVICE OF WATER PREPARATION FILTER

Изобретение относится к области очистки жидкостей путем фильтрации через насыпные материалы и может быть использовано для всех типов фильтров систем химической водоподготовки в энергетике и других отраслях промышленности.
Известно дренажно-распределительное устройство водоподготовительного фильтра, которое содержит коллектор и присоединенные к нему трубы с заглушками на концах с отверстиями по образующей и щелевым элементом, присоединенным к трубам над отверстиями, причем отверстия выполнены в виде сопряженных большими основаниями усеченных конусов, а щели в элементе выполнены в виде жалюзи (см. а.с. СССР №1681889, МПК 5 В01D 24/38, 1991 г.).
К недостаткам данного технического решения можно отнести сложность изготовления трубы с профилированными отверстиями, неэффективное выполнение геометрии каждой щели, которая забивается фракциями загрузки, поэтому уменьшается производительность фильтрации, а следовательно, и надежность его работы. Кроме того, недостатком данного решения является низкая эффективность охвата засыпного материала и, как следствие, появление застойных зон и снижение эффективности очистки жидкости.
Известно дренажно-распределительное устройство водоподготовительного фильтра, которое содержит коллектор, присоединенные к нему трубы с отверстиями, расположенными по верхней образующей, и заглушками на концах и герметично присоединенный к трубам над отверстиями желобок со щелями, в котором над щелями методом выштамповки выполнены козырьки, кромка которых расположена параллельно образующей трубы под козырьком. Полость, образованная дренажной трубой и желобком, герметизируется с торцов компаудными пробками (см. патент РФ №2119373, В01D 24/38, 1998 г.).
К недостаткам данного решения можно отнести сложность изготовления трубы с дополнительными элементами - компаудными пробками, кроме того, усложняется герметичное соединение желобка с трубой. Также недостаточна производительность фильтрации, так как щели выполнены с одной стороны козырька. Ненадежным элементом конструкции является выступающий над поверхностью трубы желобок, который подвержен различного рода повреждениям при транспортировке, складировании, монтаже и т.д.
Наиболее близким техническим решением является дренажно-распределительное устройство водоподготовительного фильтра, содержащее коллектор, присоединенные к нему трубы с отверстиями и заглушками на концах и герметично присоединенный к трубам над отверстиями желобок со щелями, причем над щелями выполнены козырьки, кромка которых расположена параллельно образующей трубы. Желобок выполнен параллельно образующей трубы с более чем двумя опорами на трубу в поперечном ее сечении, а козырьки в желобке выполнены с двумя щелями (см. патент РФ №2147456, МПК 7 B01D 24/38, 2000 г.). Данное решение принято за прототип.
Недостатком прототипа является выполнение на желобке двухсторонней щели у каждого козырька. Образующийся зазор каждой щели имеет прямоугольную форму, при этом ширина и глубина соизмеримы. Такое решение щели создает повышенное сопротивление при истечении жидкостей, в результате образуются завихрения потока, что неизбежно ведет к забиванию частицами загрузки, соизмеримыми с размерами зазора. При этом производительность дренажного устройства резко уменьшается и возникает необходимость его промывки.
Задача, решаемая изобретением, - повышение надежности, долговечности, увеличение производительности и равномерности распределения скоростей фильтрации жидкости.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном дренажно-распределительном устройстве водоподготовительного фильтра, содержащем коллектор, присоединенные к нему трубы с отверстиями и заглушками на концах и герметично присоединенный к каждой из труб над отверстиями желобок со щелями, выполненный параллельно образующей трубы, в соответствии с изобретением желобок состоит из ребер, к которым прикреплены ряды проволоки треугольного сечения, установленные с зазором.
Образующиеся за счет зазора щели имеют расширяющийся профиль.
Желобок в поперечном сечении выполнен в виде сегмента окружности.
Ребра желобка расположены продольно, к ним прикреплены поперечно расположенные ряды проволоки.
Технический результат от использования изобретения заключается в том, что выполнение дренажно-распределительного устройства водоподготовительного фильтра, содержащего коллектор, присоединенные к нему трубы с отверстиями и заглушками на концах и герметично присоединенный к каждой из труб над отверстиями желобок со щелями, выполненный параллельно образующей трубы и состоящий из ребер, к которым прикреплены ряды проволоки треугольного сечения, установленные с зазором, повышает надежность, долговечность, позволяет увеличить производительность и обеспечить равномерность распределения скоростей фильтрации жидкости.
Выполнение желобка состоящим из ребер, к которым прикреплены ряды проволоки треугольного сечения, установленные с зазором, образующим щели, имеющие расширяющийся профиль за счет треугольного профиля проволоки, увеличивает скорость истечения жидкости, исключает возникновение завихрений при истечении жидкости, из-за чего сопротивление потоку становится малым и при гидравлических расчетах устройства может не учитываться. Кроме того, попадающие в щели частицы соизмеримых размеров не будут застревать в них, т.к. щели имеют диффузное расширение, что увеличивает производительность и обеспечивает равномерность распределения скоростей фильтрации жидкости.
Ребра жесткости обеспечивают прочность и надежность конструкции, причем их размер и количество определяются исходя из заданных требований по качеству фильтрации.
Применение проволоки треугольного сечения позволяет увеличить долговечность устройства в сравнении с прототипом за счет того, что поперечный размер проволоки составляет от 1,5 мм до 2,5 мм. В прототипе толщина листа составляет не более 0,5 мм, данное условие соблюдается для обеспечения требуемого размера щели.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - элемент дренажно-распределительного устройства водоподготовительного фильтра с пластиковой трубой;
Фиг.2 - сечение А-А фиг.1;
Фиг.3 - вид В фиг.1
Фиг.4 - элемент дренажно-распределительного устройства водоподготовительного фильтра с металлической трубой;
Фиг.5 - сечение А-А фиг.4;
Фиг.6 - вид В фиг.4;
Фиг.7 - пример крепления желобка накладкой.
Дренажно-распределительное устройство водоподготовительного фильтра состоит из коллектора (не показан) и присоединенных к коллектору труб 1 (для примера показана только одна труба). В верхней части трубы 1 выполнены отверстия 2, а на свободном торце установлена заглушка 3. К каждой трубе 1 над отверстиями 2 герметично присоединен желобок 4 со щелями 5.
Желобок 4 в поперечном сечении выполнен в виде сегмента окружности и расположен параллельно образующей трубы 1. Желобок 4 состоит из ребер 6, к которым прикреплены ряды проволоки 7 треугольного сечения, установленные с зазором t.
Наличие зазора t между рядами проволоки обеспечивает наличие на желобке 4 щелей 5. Образующиеся за счет зазора t щели 5 имеют расширяющийся профиль, поскольку использована проволока 7 треугольного поперечного сечения (см. фиг.2, 5).
Желобок может быть выполнен в двух вариантах:
1. Ребра 6 расположены вдоль желобка, и к ним присоединены поперечно ряды проволоки 7;
2. Ребра 6 желобка расположены поперечно, к ним прикреплены продольно расположенные ряды проволоки 7. В этом случае желобок является сегментом щелевой трубы, образованной из витого каркаса из силовых ребер 6, к которому присоединены продольно ориентированные ряды проволоки 7.
Труба 1 может быть выполнена как из металла, так и из пластика. Желобок 4 герметично крепится боковыми кромками 8 к поверхности трубы 1, при этом торцы желобка закрыты заглушками 9, выполненными зацело с желобком и также прикрепленными к трубе 1.
Желобок 4 может быть закреплен на трубе с помощью различных средств - хомутов 10, расположенных с определенным шагом вдоль трубы, либо с помощью накладки 11, охватывающей желобок по периметру и неразъемно соединенной с трубой по своему наружному периметру.
Наличие заглушек 9 на желобке 4, выполненных зацело с желобком, обеспечивает надежную герметизацию соединения желобка 4 с трубой 1.
Устройство работает следующим образом.
Жидкость после прохождения засыпки фильтра дренируется через щели 5, отверстия 2 и поступает в полость труб 1. За счет выполнения желобка с использованием проволоки треугольного сечения щели 5 имеют расширяющийся профиль, таким образом, щели получают подобие сопла. Наличие расширения исключает возникновение завихрений при истечении жидкости, из-за чего увеличивается скорость истечения жидкости, сопротивление потоку становится малым и при гидравлических расчетах устройства может не учитываться. Кроме того, попадающие в щели 5 частицы соизмеримых размеров не будут застревать в нем, т.к. щели 5 имеют расширение, увеличивающее скорость истечения жидкости и увлекающее частицы засыпки фильтра совместно с жидкостью.
Это особенно важно при регенерации фильтра, так как под давлением подается обратный поток жидкости. При вышеизложенном условии давление в зоне щелей уменьшается, а скорость прохода жидкости увеличивается за счет сужения щели при проходе жидкости в обратном направлении (появляется эффект трубки Вентури), поэтому все щели промываются равномерно, а следовательно, равномерно промывается и засыпка. После этого фильтр работает снова с большой производительностью и равномерно распределенной скоростью фильтрации.
Дренажно-распределительное устройство может быть изготовлено в производственных условиях с использованием известного технологического оборудования.