ВОДОЗАБОРНЫЙ ФИЛЬТР
WATER INTAKE FILTER

Изобретение относится к гидротехническому строительству, к устройствам очистки природных вод, и предназначено для забора и фильтрации воды из открытых водоемов.
Известны конструкции водозаборных фильтров, общим признаком которых является наличие фильтрующих воду поверхностей - сетчатых, перфорированных или жалюзийных.
Известен водозаборный фильтр с динамическим модулем, содержащий корпус, установленный в нем ряд колец последовательно уменьшающегося диаметра, размер щелей между кольцами является постоянным, эжектор, штуцер для входа загрязненной жидкости, штуцер для выхода очищенной воды, штуцер для выхода примесей, отличающийся тем, что эжектор соединен с насосом и установлен внутри штуцера для выхода примесей, закрепленного в сквозном отверстии днища корпуса, штуцер для входа загрязненной жидкости представляет собой стабилизатор потока, присоединенный одним концом к корпусу, на другой конец установлено защитное устройство в виде сетчатого цилиндра, на конце которого закреплен обтекатель, представляющий собой конический отбойник, а установленный в корпусе ряд колец последовательно уменьшающегося диаметра образует динамический модуль, при этом кольца соединены между собой с помощью опорных элементов, расположенных снаружи и присоединенных к обечайке в виде усеченного конуса, внутренняя поверхность каждого кольца имеет обтекаемую форму со стороны движения потока очищаемой жидкости.
Патент РФ 2335326, МПК B01D 24/44, опубл. 10.10.2008.
Известен водозаборный фильтр, включающий фильтрующий элемент, который представляет собой совокупность шевронных жалюзийных пластин, образующих набор параллельных коленчатых труб прямоугольного сечения. Коленом каждой трубы служит угловой стык двух отрезков разновеликой длины, короткий из которых обращен навстречу водозабору, а минимальная длина большего из отрезков задается зависимостью.
Патент РФ №2371540, МПК E02B 8/00, опубл. 27.10.2009.
Недостатками устройств является низкая эффективность промывки фильтров.
Известен водозаборный фильтр, представляющий собой неподвижный сетчатый барабан, внутри которого расположено устройство регенерации фильтра в виде смонтированной соосно вращательно водоструйной флейты (средства промывки сетчатого полотна барабана). Во время работы мусор, прижатый потоком воды к внешней стенке барабана, периодически отбивается струями воды высокого давления, истекающими радиально барабану из отверстий флейты.
А.С. СССР 1528853, МПК E02B 8/08, опубл. 15.12.1989 г.
Известен фильтр водозаборного сооружения, включающий водозаборную трубу с всасывающим отверстием, расположенную горизонтально в водотоке, соосно с ней расположенный всасывающий оголовок, выполненный из нескольких коаксиально установленных колец разного диаметра, при этом каждое кольцо меньшего диаметра расположено внутри кольца большего диаметра со смещением его торцевой части вдоль оси водозаборной трубы, имеющие всасывающие отверстия, образованные в пространстве между внешней поверхностью колец меньшего диаметра и внутренней поверхностью колец большего диаметра.
Патент US 6051131, МПК E02B 5/08, опубл. 18.04.2000.
Недостатками этих устройств является сложность конструкции, неравномерная скорость фильтрации и большой расход промывной жидкости при регенерации фильтрующих элементов.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в упрощении конструкции, повышении производительности и срока службы фильтра, сокращение затрат на его изготовление, упрощение изготовления и профилактического обслуживания.
Поставленная задача решается за счет того, что водозаборный фильтр, содержащий корпус с патрубком для присоединения к коллектору системы водозабора, фильтрующие элементы, распределительное устройство, устройство регенерации фильтра, выполнен в виде повернутого на 45 градусов по отношению к горизонту прямоугольного параллелепипеда с квадратными торцами, в центральной части которого расположен прямоугольный корпус с установленным симметрично нижнему ребру корпуса в его нижней части патрубком, фильтрующие элементы образованы установленными на каркасе, сечение которого имеет квадратную форму, прямоугольными решетками, которые представляют собой сварной щелевой экран из проволоки V-образного профиля, устройство регенерации фильтра состоит из коллектора и присоединенных к нему труб, расположенных вдоль фильтрующих элементов, проходящих через периферийные отверстия торца корпуса, охватывающих кольца жесткости и расположенных напротив каждой прямоугольной решетки посередине, при этом на каждой трубе расположен ряд конических форсунок, развернутых к поверхности фильтрующих элементов.
Кроме того, с внешней стороны одного фильтрующего элемента присоединен направленной навстречу потоку очищаемой жидкости обтекатель в виде пирамиды, а торец другого закрыт плоским днищем.
Кроме того, распределительное устройство представляет собой трубу с переменной перфорацией, неподвижно закрепленную в центральном сквозном отверстии торца корпуса, длина трубы составляет 3/4 длины фильтрующего элемента, при этом диаметр всех перфорационных отверстий одинаков, а переменная перфорация обеспечивается за счет увеличения числа перфорационных отверстий от свободного края трубы до конца трубы, неподвижно закрепленного в сквозном отверстии корпуса.
Кроме того, коллектор устройства регенерации обмотан электрическим нагревательным элементом.
Кроме того, прямоугольные решетки закреплены на каркасе неподвижно.
Кроме того, прямоугольные решетки выполнены съемными для доступа к элементам устройства регенерации и распределительного устройства.
Изобретение поясняется чертежами.
Фиг.1 - водозаборный фильтр, общий вид.
Фиг.2 - каркас водозаборного фильтра.
Фиг.3 - распределительное устройство с переменной перфорацией.
Фиг.4 - система трубопроводов промывки.
Водозаборный фильтр выполнен в виде повернутого на 45 градусов по отношению к горизонту прямоугольного параллелепипеда с квадратными торцами, в центральной части которого расположен прямоугольный корпус 1, с установленным симметрично нижнему ребру корпуса в его нижней части патрубком 2, на каждом торце корпуса 1 имеются центральное и периферийные сквозные отверстия, с двух сторон корпуса расположены фильтрующие элементы 3, образованные установленными на каркасе 4, сечение которого имеет квадратную форму, прямоугольными решетками 5. Решетки 5 представляют собой сварной щелевой экран из проволоки V-образного профиля.
С внешней стороны одного фильтрующего элемента 3 присоединен направленной навстречу потоку очищаемой жидкости обтекатель 6 в виде пирамиды, а торец другого закрыт плоским днищем 7.
Внутри каждого фильтрующего элемента 3 расположено распределительное устройство 8, представляющее собой трубу с переменной перфорацией, неподвижно закрепленную в центральном сквозном отверстии торца корпуса, длина трубы составляет 3/4 длины фильтрующего элемента, при этом диаметр всех перфорационных отверстий одинаков, а переменная перфорация обеспечивается за счет увеличения числа перфорационных отверстий от свободного края трубы до конца трубы, неподвижно закрепленного в сквозном отверстии корпуса.
Внутри водозаборного фильтра расположено устройство регенерации фильтра 9, состоящее из коллектора 10 и присоединенных к нему труб 11, расположенных вдоль фильтрующих элементов 3, проходящих через периферийные отверстия торца корпуса, охватывающих кольца жесткости 12 и расположенных напротив каждой прямоугольной решетки 5 посередине. На каждой трубе 10 расположен ряд конических форсунок, развернутых к поверхности фильтрующих элементов. Коллектор 10 устройства регенерации 9 обмотан электрическим нагревательным элементом (не показан).
Решетки 5 могут быть закреплены на каркасе 4 неподвижно или выполнены съемными для доступа к элементам устройства регенерации 9 и распределительного устройства 8.
Работа водозаборного фильтра заключается в следующем.
Поток воды проходит через щели фильтрующих элементов 3 попадает затем через распределительное устройство 8 в корпус 1 и через патрубок 2 поступает в коллектор системы водозабора.
Для недопущения зарастания загрязнениями поверхности фильтрующих элементов 3 в коллектор 10 устройства регенерации фильтра 9, подается промывочная жидкость (вода) или воздух, и через ряды конических форсунок, развернутых к поверхностям фильтрующих решеток, промывочная жидкость или воздух очищают фильтрующие решетки. Промывка водой позволяет скрыть место установки водозабора и обеспечить безопасность судоходства на судоходных водоемах.
Представленная конструкция позволяет гарантировать механическую целостность устройства регенерации, за счет расположения ее внутри прочного каркаса. Для обеспечения эффективной промывки в зимнее время, сначала включается электрообогрев, а затем включается в работу оборудование для обратной промывки поверхности фильтрующего элемента, расположенное на берегу водоема. Система промывки включается периодически по заданному интервалу времени, что помимо самой очистки обеспечивает еще и профилактику борьбы с загрязнениями и, как следствие, эффективное энергосбережение.
Данная конструкция водозаборного фильтра в сравнении с фильтрами овального или круглого сечения позволяет:
- увеличить поверхность фильтрации на 35%;
- уменьшить себестоимость изготовления на 10% при сохранении тех же технических характеристик фильтра;
- уменьшить скорость фильтрования на 20%;
- уменьшить эксплуатационные затраты за счет упрощения конструкции узлов и деталей фильтра;
- уменьшить срок ремонтных работ за счет упрощения технологических операций;
- имеет возможность изменить степень фильтрации, путем замены фильтрующих решеток.