ФИЛЬТР-ГРЯЗЕВИК МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ (ФГМО)

Полезная модель относится к области средств обслуживания трубопроводных сетей, предназначенных для транспортировки жидких сред, и может быть использована 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 для эффективной очистки различных технологических потоков воды от механических примесей без использования фильтрующих материалов.
Существующие на котельных, ЦТП и внутридомовых системах отопления типовые средства очистки воды, представляющие собой сетчатые фильтры, не обеспечивают необходимую степень очистки воды от механических примесей, что приводит к заносу отложениями водогрейных котлов, систем отопления и горячего водоснабжения. При этом существенно ухудшается качество горячей воды по содержанию взвешенных веществ.
Известна конструкция фильтра-грязевика, содержащего корпус с днищем, причем в корпусе расположены на одной оси патрубки ввода и вывода жидкости, фильтрующий элемент, расположенный между указанными патрубками. В днище корпуса выполнен патрубок вывода грязи (патент РФ №2008604, МПК F28F 19/00, F28G 15/08, публикация 1994 г.).
Недостатком известного устройства является необходимость периодической очистки фильтрующего элемента, поскольку из-за наличия значительного количества задержанных грязевых частиц фильтрующий элемент и, следовательно, весь фильтр-грязевик постепенно теряет фильтрующие свойства.
Известна конструкция фильтра для предварительной очистки воды, содержащего цилиндрический вертикально расположенный корпус, дренажное и распределительное средства, последнее из которых включает горизонтально расположенные в верхней части корпуса частично перфорированные трубы и центральную вертикальную трубу с отверстиями на боковой поверхности и заглушкой в нижнем торце, а также зернистую загрузку, размещенную между дренажным и распределительным средствами, причем распределительное средство дополнительно снабжено вертикальной трубой, заглушенной сверху и установленной концентрично внутри центральной вертикальной трубы, перфорированные трубы прикреплены радиально к дополнительной трубе, а торец последней расположен на расстоянии от заглушки в центральной трубе (а.с. СССР №1319367, МПК B01D 24/00, публикация 1990 г.).
Недостатком известного устройства является его невысокая эффективность, обусловленная использованием зернистого фильтрующего материала, склонного к адсорбированию загрязнений, а также вымыванию в очищенную воду.
Известен грязевик, содержащий вертикально расположенный корпус с днищем, с входным и выходным патрубками, расположенными на одной оси, и с патрубком для вывода грязи, при этом грязевик снабжен трубой, установленной 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 отбойным конусом, при этом вдоль трубы вокруг нее установлены конусообразные поверхности, образующие острый угол с трубой со стороны днища, на частях трубы, перекрытых конусообразными поверхностями, выполнены продольные прорези, а ниже последней конусообразной 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 конусообразной поверхностью, установленной на трубе. Длины участков трубы, перекрытых конусообразными поверхностями, и длины прорезей, расположенных на этих участках, уменьшаются последовательно в направлении от входного патрубка к выходному (патент РФ №42438, МПК B01D 43/00; F16L 55/24, публикация 2004 г.).
Известен фильтр тонкой очистки, включенный в технологический цикл теплоэнергетической установки, при этом в качестве фильтра использован гравитационно-инерционный грязевик, выполненный в виде вертикального цилиндрического корпуса, верхний конец которого снабжен входным патрубком, а нижний снабжен выходным патрубком, причем верхняя часть патрубка выполнена как отрезок трубы, в стенках которой выполнены горизонтальные ряды сквозных отверстий, а верхний конец снабжен коническим обтекателем, кроме того, каждый ряд сквозных отверстий по периметру отрезка трубы защищен коническим козырьком, открытым снизу, кромка которого расположена ниже сквозных отверстий (патент РФ №101089, МПК F01K 23/04, публикация 2011 г.).
Известно устройство для очистки жидких сред от примесей, содержащее корпус с крышкой и днищем, входной заглубленный в корпус и выходной патрубки, расположенные на одной оси, и трубу, установленную в корпусе на одной оси с входным и выходным патрубками и жестко соединенную с выходным патрубком, установленным в днище корпуса, при этом противоположный конец трубы закрыт отбойной водонаправляющей поверхностью, на трубе установлены водонаправляющие поверхности, а на частях трубы, перекрытых водонаправляющими поверхностями, выполнены продольные прорези (патент РФ №109419, МПК B01D 43/00, публикация 2011 г.).
Известен также грязевик, содержащий корпус с днищем, с входным и выходным патрубками, расположенными на одной оси и с патрубками для вывода грязи, трубу, установленную в корпусе на одной оси, с входным и выходным патрубками и жестко соединенную с выходным патрубком, установленным в днище корпуса, а противоположный конец трубы закрыт отбойным конусом, на трубе, вокруг нее, по ее длине установлены конусообразные поверхности, образующие острый угол с трубой со стороны днища, также на частях трубы, перекрытых конусообразными поверхностями, выполнены продольные прорези, при этом каждая конусообразная поверхность, установленная на трубе в своей широкой части сопряжена с цилиндрической обечайкой (патент РФ №54318, МПК B01D 43/00, публикация 2006 г. - ближайший аналог).
Задачей создания предлагаемой полезной модели является повышение эффективности очищения технологических потоков воды от механических примесей.
Технический результат заключается в повышении качества очистки воды.
Предложенное техническое решение также расширяет арсенал технических средств, предназначенных для эффективной очистки от механических примесей различных технологических потоков воды без использования фильтрующих материалов.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем.
Фильтр-грязевик содержит вертикально расположенный цилиндрический корпус с верхним и нижним днищами, а также с соосно расположенными входным и выходным патрубками. Часть выходного патрубка выполнена как вертикально расположенный внутри корпуса трубопровод, в стенках которого образованы перфорированные участки в виде горизонтально расположенных рядов сквозных отверстий. Между трубопроводом и цилиндрическим корпусом в зонах расположения перфорированных участков размещены конусообразные расширяющиеся книзу элементы. Внутри каждого конусообразного элемента в зоне расположения перфорированного участка трубопровода соосно трубопроводу размещена перфорированная кольцевая обечайка, расположенная с зазором снаружи перфорированного участка трубопровода.
Верхний конусообразный расширяющийся книзу элемент снабжен коническим отбойным козырьком.
Верхнее днище содержит дренажные патрубки для возможности удаления всплывающих загрязнений и воздушной подушки.
В нижнем днище равномерно по периметру установлены патрубки с кранами для периодического удаления задержанных примесей.
Верхнее и нижнее днища могут быть выполнены конусообразными или элипсообразными.
Конусообразные элементы жестко прикреплены к цилиндрическому корпусу или к трубе.
На чертежах схематично представлено предложенное техническое решение, где на фиг.1 изображен фильтр-грязевик; на фиг.2 - то же, вид снизу, на фиг.3 - сечение АА на фиг.1 (в увеличенном масштабе).
Фильтр-грязевик механической очистки представляет собой напорный вертикальный цилиндрический аппарат, включающий цилиндрический корпус 1 с верхним днищем 2 и с нижним днищем 3. Верхнее и нижнее днища могут иметь эллиптическую или конусообразную форму. Аппарат установлен на опорах 4 (на фиг.1 условно изображена одна опора аппарата). В корпус 1 вварен люк-лаз 5, предназначенный для осмотра и ремонта аппарата. В верхнее днище 2 вмонтирован входной патрубок 6 для подвода воды на очистку, а также установлены два дренажных патрубка 7, предназначенных для удаления всплывающих загрязнений и воздушной подушки. В нижнее днище 3 равномерно по периметру вварены патрубки 8 с кранами (на фиг.1 условно показан один патрубок), для периодического удаления через них задержанных примесей.
В нижней части корпуса установлен выходной патрубок 9 для отвода очищенной воды. Верхняя часть выходного патрубка выполнена как трубопровод 10, вертикально расположенный внутри корпуса соосно входному патрубку 6.
В стенках трубопровода 10 образованы перфорированные участки I, II, III, выполненные в виде рядов сквозных отверстий.
Суммарная площадь сквозных отверстий каждого участка рассчитывается таким образом, чтобы получить максимальный эффект улавливания загрязнений.
Верхний конец трубопровода 10 расположен под входным патрубком 6.
Вдоль трубопровода 10 между ним и цилиндрическим корпусом 1 в зонах расположения перфорированных участков I, II, III установлены конусообразные расширяющиеся к низу элементы 11.
Верхний конусообразный элемент 11 снабжен коническим отбойным козырьком 12.
Внутри каждого конусообразного элемента 11 в зоне расположения перфорированных участков I, II, III трубопровода 10 закреплены перфорированные кольцевые обечайки 13, расположенные соосно трубопроводу снаружи перфорированных участков.
2
2
Верхнее и нижнее днище аппарата могут быть выполнены конусообразными (при давлении среды до 12 кгс/см), или элипсообразными (при давлении среды свыше 12 кгс/см).
При необходимости улавливания всплывающих веществ, грязевик может быть снабжен верхней успокоительной камерой, которая формируется из более удлиненного и утопленного в глубь цилиндрического корпуса 1 входного патрубка 6 и верхними дренажными патрубками 7 для удаления всплывающих загрязнений.
Принцип действия грязевика основан на сочетании двух процессов: инерции и гравитации. Исходная обрабатываемая вода по входному патрубку 6 подается в корпус 1 грязевика, попадает на отбойный козырек 12 верхнего конусообразного элемента 11 и плавно растекается по поперечному сечению. Плавно обтекая верхний конусообразный элемент 12, вода теряет скорость и совершает поворот на 180 градусов и через перфорированный участок I попадает в трубопровод 10.
Аналогично через перфорированные участки II, III попадает в трубопровод 10 остальная часть потока воды, а очищенная вода отводится потребителю.
Пространство между образующими конусообразных элементов 11 и центральным трубопроводом 10 обеспечивает ламинарный режим движения среды, в результате чего осуществляется высокая степень очистки воды.
Перфорированные кольцевые обечайки 13 обеспечивают дополнительную гидродинамическую защиту от попадания механических загрязнений в прорези перфорированных участков трубопровода.
Осевшие в нижней части грязевика примеси периодически удаляются путем открытия кранов на патрубках 8.
При работе грязевика отделение загрязнений происходит в результате сочетания двух процессов гравитации: естественной и за счет принудительного движения потока воды сверху вниз от I до III перфорированных участков, и двух процессов инерции: за счет резкого снижения скорости потока воды и за счет резкого изменения направления движения. Комбинирование процессов инерции и гравитации позволило значительно увеличит степень очистки воды от механических примесей по сравнению с существующими стандартными грязевиками и получить существенный экономический эффект от использования данного аппарата.
Грязевик может комплектоваться системой автоматики, которая включает в себя электронное реле времени и электромеханические задвижки на дренажных патрубках.
Программирование электронного реле времени осуществляется эмпирическим путем и исходя из степени загрязнения воды.