ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ФИЛЬТР-СЕПАРАТОР

Полезная модель относится к оборудованию для очистки воды и других жидкостей от механических примесей и может быть использована в энергетической, машиностроительной, нефтяной, горнодобывающей промышленности, при очистке сточных вод и в других областях народного хозяйства. Известен цилиндроконический гидроциклон напорного типа [Очистка производственных сточных вод / Под ред. С.В.Яковлева. - М.: Стройздат, 1985. - С.82-87: ил.], применяемый для разделения сточных вод на жидкую и твердую фазу и предназначенный, в основном, для 1 извлечения из сточных вод грубо-дисперсных примесей.
Известен (RU, Патент на изобретение №2454267, Опубликовано: 27.06.2012) центробежный сепаратор, характеризующийся тем, что он включает вертикальный цилиндрический корпус с верхней крышкой и нижним коническим днищем, образующие внутреннюю полость фильтра - сепаратора, линию тангенциального ввода в эту полость очищаемой жидкости, подсоединенную к корпусу вблизи с верхней крышкой; патрубки вывода очищенной жидкости и осадка; центральную отводящую трубу с закрытым заглушкой нижним торцом, размещенную в центре соосно с корпусом, проходящую через верхнюю крышку и имеющую в нижней части в стенке трубы отверстия, примыкающие к заглушке.
Известные центробежные фильтры - сепараторы характеризуются низкой эффективностью отделения механических примесей, частицы которых имеют небольшую массу, а плотность которых меньше или близка к плотности воды, что связано с тем, что мелкие частицы, обладающие недостаточной для преодоления сопротивления среды центробежной силой, оказываются во внутреннем восходящем потоке, туда же попадают мелкие ракушки, водоросли и т.п. За счет именно центробежной силы вращения жидкости возникает увеличение давления в воде вдоль стенок сосуда и поэтому появляется горизонтальный градиент давления направленный к центру, где давление становится меньше, что и является движущей силой для механических загрязнителей, плотность которых меньше или близка к плотности воды, смещающихся в центр. И при этом формируется восходящий ток в центре, куда и подсасываются эти механические загрязнения, а в известных фильтрах - сепараторах именно из центральной части потока производится отвод очищенной жидкости.
Задачей полезной модели является повышение эффективности очистки жидкости от механических примесей за счет организации отдельных отводов механических примесей с разной массой частиц, причем частицы с большей массой сепарируются под действием центробежных сил на стенке корпуса фильтра - сепаратора, а частицы с небольшой массой отводятся из центральной части.
Техническим результатом, достигаемым использованием полезной модели, является исключение попадания частиц механических примесей с небольшой массой в поток очищенной воды, благодаря организации их отвода по отдельной трубе из центральной части фильтра - сепаратора.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что центробежный фильтр-сепаратор, характеризующийся тем, что он включает вертикальный цилиндрический корпус с верхней крышкой и нижним коническим днищем, образующие внутреннюю полость фильтра - сепаратора, линию тангенциального ввода очищаемой жидкости во внутреннюю полость, подсоединенную к корпусу вблизи с верхней крышкой; патрубки вывода очищенной жидкости и осадка; центральную отводящую трубу с закрытым заглушкой нижним торцом, размещенную в центре соосно с корпусом, проходящую через верхнюю крышку и имеющую в нижней части в стенке трубы отверстия, примыкающие к заглушке, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен соосными с корпусом верхней и нижней цилиндрическими вставками, причем нижняя вставка имеет диаметр больше, чем верхняя; верхняя вставка размещена ниже места тангенциального ввода очищаемой жидкости и образует с центральной отводящей трубой внутренний кольцевой зазор, а со стенкой корпуса - наружный кольцевой зазор; верхняя цилиндрическая вставка соединена с корпусом сплошной кольцевой диафрагмой, размещенной между верхним и нижним торцами этой вставки; снаружи корпуса с примыканием к нему на уровне размещения диафрагмы установлен кольцевой приемник осадка, сообщенный отверстиями с внутренней полостью корпуса над диафрагмой и имеющий, по крайней мере, один патрубок для отвода осадка; верхний торец нижней цилиндрической вставки расположен в наружном кольцевом зазоре ниже диафрагмы, а ее нижний торец размещен ниже нижнего торца верхней цилиндрической вставки и соединен с большим основанием дополнительной вставки в виде усеченного конуса, меньшее основание которой подсоединено к заглушке центральной отводящей трубы; нижнее коническое днище снабжено патрубком вывода очищенной жидкости.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается также тем, что во внутреннем кольцевом зазоре верхней цилиндрической вставки с примыканием к ее верхнему торцу установлены закручивающие лопатки. Поставленная задача решается, а технический результат достигается также тем, что на входе в центральную отводящую трубу с примыканием к нижней заглушке установлены закручивающие лопатки.
На фиг.1 схематически показан центробежный фильтр - сепаратор. Центробежный фильтр - сепаратор включает следующие элементы: центральную трубу 1 вывода осадка, проходящую через верхнюю крышку 2; трубу тангенциального ввода очищаемой жидкости во внутреннюю полость фильтра - сепаратора 3; вертикальный цилиндрический корпус 4, который вместе с верхней крышкой 2 и коническим днищем 11 образует внутреннюю полость фильтра - сепаратора; закручивающие лопатки 5 на входе во внутренний кольцевой зазор, образованный верхней цилиндрической вставкой 6 и центральной трубой 1 вывода осадка; 7 - кольцевой приемник осадка; 8 - патрубок вывода осадка из кольцевого приемника; 9 - диафрагма, размещенная в наружном кольцевом зазоре, образованном верхней цилиндрической вставкой 6 и цилиндрическим корпусом 4; 10 - нижняя цилиндрическая вставка, имеющая диаметр больше, чем верхняя цилиндрическая вставка 6, причем верхний торец нижней цилиндрической вставки 10 расположен в наружном кольцевом зазоре ниже диафрагмы 9, а ее нижний торец размещен ниже нижнего торца верхней цилиндрической вставки 6; 11 - коническое днище; 12 - вставка в виде усеченного конуса, соединенная большим основанием с нижним торцом нижней цилиндрической вставки 10, а меньшим основанием с заглушкой 15 центральной трубы 1; 13 - отверстия в центральной трубе вывода осадка; 14 - закручивающие лопатки на входе в центральную трубу; 15 - заглушка нижнего торца центральной трубы; 16 - патрубок вывода очищенной жидкости.
Полезная модель работает следующим образом. Очищаемая жидкость, содержащая механические примеси, по трубе 3 тангенциально вводится во внутреннюю полость центробежного фильтра - сепаратора, образованную цилиндрическим корпусом 4, верхней крышкой 2 и нижним коническим днищем 11. Под действием центробежных сил часть механических примесей, способных преодолеть сопротивление среды и разность градиента давления, направляется к стенке корпуса 4 и далее попадает во внешний кольцевой зазор, образованный дополнительной верхней цилиндрической вставкой 6 и стенкой корпуса 4. Механические примеси выпадают в виде осадка на диафрагму 9, далее в кольцевой приемник 7 осадка, из которого выводятся через патрубок 8. Оставшаяся жидкость вместе с частицами, которые не были отсепарированы под действием центробежных сил, проходит во внутренний кольцевой зазор, образованный центральной трубой 1 и верхней цилиндрической вставкой 6. Под действием градиента давления, возникающего во вращающемся потоке из-за увеличения давления по мере удаления от центра, оставшиеся частицы, содержащиеся в жидкости, устремляются к центру закрученного потока и затем через отверстия 13 в нижней части центральной трубы 1 вывода осадка, проходящей через верхнюю крышку 2, выводятся из фильтра - сепаратора. Жидкость через канал, образованный верхней цилиндрической вставкой 6 и нижней цилиндрической вставкой 10, а затем через канал, образованный нижней цилиндрической вставкой 10 и корпусом 4 отводится через коническое днище 11 к патрубку 16 вывода очищенной жидкости к потребителю. Поворот потока жидкости на 180 градусов повышает эффективность очистки оставшихся в потоке механических частиц, которые благодаря конической вставке 12 направляются к отверстиям 13 центральной трубы 1 вывода осадка. На входе во внутренний зазор, образованный центральной трубой 1 и верхней цилиндрической вставкой 6, могут быть установлены закручивающие поток лопатки 5, что повысит эффективность работы полезной модели за счет интенсификации крутки потока. На входе в центральную трубу 1 вывода осадка могут быть также установлены закручивающие лопатки 14, что повысит эффективность удаления осадка из нижней части конической вставки 12.