СЕПАРАТОР ВОДЫ И ГРЯЗИ
WATER AND MUD SEPARATOR

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к сепаратору, выполненному с возможностью сепарации частиц из потока текучей среды и, в частности, но не только, к сепаратору для сепарации частиц из воды системы центрального отопления.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Уже известно использование магнитного сепаратора для выделения магнитных частиц из воды системы центрального отопления, как описано в выданном патенте Великобритании GB2402894. Хорошо понятна проблема, что с течением времени кислород, содержащийся в воде систем домашнего и производственного отопления, вызывает коррозию на внутренних поверхностях труб, радиаторов, теплообменных котлов и т.п. Результатом коррозии является вода системы, несущая железистые частицы, иногда называемые магнетит. Другие немагнитные частицы также переносятся в воде системы. Магнитные и немагнитные частицы, если остаются в воде системы, имеют тенденцию с течением времени скапливаться в виде осадка и уменьшать эффективность системы. Они могут скапливаться в котле, уменьшая таким образом теплопередачу, в нижних углах радиаторов, вызывая создание непрогретых мест, или сказываться в работе трубы, вызывая уменьшение скорости потока воды в системе и повышая потребность в насосе для системы.
Известно добавление ингибиторов для попыток предупредить коррозию, но часто ингибиторы только замедляют или откладывают на время появление коррозионных проблем, нежели их устраняют. Хотя магнитный сепаратор эффективен в удалении магнетита, он только частично успешно удаляет немагнитные частицы. Преимуществом, например, магнитного сепаратора по GB2402894 является то, что поток воды системы через сепаратор совсем не ограничен, и потери в сепараторе являются минимальными. Вихрь создается в сепараторе вокруг магнита с кожухом, при этом магнетит в воде системы притягивается из потока за счет магнитного притяжения.
Однако чтобы эффективно удалять немагнитные частицы, содержащиеся в суспензии, необходимо значительно замедлить скорость потока воды системы. Однако нежелательно замедлять скорость потока, потому что это оказывает губительный эффект на эффективность нагрева системы. Кроме того, нежелательно пропускать воду системы через фильтр, такой как сетка или проволочная ткань, потому что это значительно нарушает поток, сокращает эффективность, фильтр может легко забиваться и требует относительно частой очистки.
Задачей изобретения является создание сепаратора, который выполнен с возможностью сепарации частиц из воды, циркулирующей в закрытой системе, и который значительно смягчает или сокращает эти проблемы.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно настоящему изобретению предложен сепаратор, содержащий корпус и камеру сепаратора внутри корпуса, впуск и выпуск в камере сепаратора, разделяющий элемент, по существу разделяющий камеру сепаратора на первую камеру и вторую камеру, проток, предусмотренный между первой и второй камерами для обеспечения циркуляции потока между первой и второй камерами, и преграждающее средство, предусмотренное во второй камере, для замедления потока через вторую камеру.
Предпочтительно, поток в первой камере сепаратора по существу не ограничен, но часть потока проходит во вторую камеру, где он в значительной степени замедляется посредством преграждающего средства, чтобы позволить частицам, переносимым в воде системы, выпадать из суспензии и скапливаться во второй камере.
Корпус может содержать участок корпуса и участок съемной крышки, которая может быть привинчена к участку корпуса, чтобы обеспечить доступ к камере сепаратора для обслуживания и очистки.
Вторая камера может содрежать поддон, имеющий основание и по меньшей мере одну боковую стенку для сбора осадка. Поддон может быть выполнен с возможностью съема для очистки.
Разделяющий элемент может прилегать к поддону и быть съемно соединенным с поддоном, например, посредством байонетного крепления.
Возможность отсоединения разделяющего элемента от верхней части поддона обеспечивает доступ к поддону для очистки.
Магнит может быть предусмотрен в первой камере, при этом и трубчатый стакан может быть предусмотрен вокруг магнита. Магнитные частицы, например магнетит, притягиваются к магниту и удерживаются на наружной стенке трубчатого стакана. При съеме магнита из стакана магнетит выпадает для удаления.
Трубчатый стакан может быть установлен на разделяющем элементе и может продолжаться продольно вдоль центральной оси первой камеры.
Конический дефлектор может быть установлен на верхнем конце первой камеры для ускорения потока в верхней части камеры. Это ускорение потока по существу предотвращает кавитацию на выпуске.
Конический дефлектор может быть установлен на трубчатом стакане. Поддон, разделяющий элемент, трубчатый стакан и по существу конический дефлектор могут быть выполнены с возможностью съема для очистки.
Спускной клапан может быть предусмотрен для спуска воздуха из сепаратора, а также дозирующий наконечник может быть предусмотрен для добавления жидкости в сепаратор. Спускной клапан и дозирующий наконечник могут быть выполнены в отдельном фитинге.
Преграждающее средство может содержать множество штырей. По меньшей мере один из штырей может продолжаться через отверстие в разделяющем элементе в первую камеру. Это замедляет поток непосредственно над разделяющим элементом.
Штыри могут продолжаться перпендикулярно от основания поддона и могут быть цилиндрическими или по существу коническими. По меньшей мере один из штырей может быть обрезан с одной стороны для представления плоской поверхности потоку через впуск. Входной поток может быть касательным для создания вихря в первой камере, при этом плоские поверхности предпочтительно обращены к потоку, чтобы создать торможение и замедлить поток.
Преграждающее средство может также включать множество радиальных стенок, предусмотренных на разделяющем элементе, которые могут продолжаться в первую камеру.
Через разделяющий элемент может быть предусмотрено отверстие в основании по меньшей мере одной из радиальных стенок, причем радиальная стенка направляет поток через отверстие.
Предпочтительно, радиальные стенки способствуют замедлению потока непосредственно над разделяющим элементом и направляют поток во вторую камеру, где находящиеся в суспензии частицы отделяются.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания настоящего изобретения и чтобы более четко показать, как оно может быть приведено к результату, посредством примера будет сделана ссылка на сопровождающие чертежи, на которых:
на фиг.1 показан общий вид сепаратора согласно настоящему изобретению;
на фиг.2 показан общий вид в разрезе сепаратора по фиг.1;
на фиг.3 показан общий вид удаляемого элемента для сбора частиц сепаратора по фиг.1;
на фиг.4 показан общий вид собирающего поддона для элемента сбора частиц по фиг.3;
на фиг.5 показан увеличенный вид сепарационного элемента сепаратора по фиг.1; и
на фиг.6 показан вид снизу сепарационного элемента сепаратора по фиг.1, на котором показан поддон, зафиксированный на разделяющем элементе.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как видно, во-первых, на фиг.1 и 2 сепаратор для отделения, например, частиц в суспензии в воде системы центрального отопления обозначен в целом 10. Сепаратор 10 содержит по существу цилиндрический корпус 12 и камеру 14 сепаратора внутри корпуса 12. Впуск 16 и выпуск 18 предусмотрены для потока, циркулирующего через камеру 14 сепаратора. Камера 14 сепаратора разделена на две более маленькие камеры посредством разделяющего элемента 20. Разделяющий элемент 20 представляет собой по существу плоскую круглую пластину. Первая камера 22 предусмотрена над разделяющим элементом 20, а вторая камера 24 предусмотрена под разделяющим элементом 20. Как будет подробно описано ниже, поток способен циркулировать между камерами 22, 24, хотя впуск 16 и выпуск 18 оба открыты в первую камеру 22.
Корпус 12 содержит участок 25 корпуса и участок 26 съемной крышки. Верхний конец участка 25 корпуса выполнен с наружной резьбой 28, при этом участок крышки выполнен в виде навинчиваемого колпачка с взаимодействующей внутренней резьбой 29. Уплотнение 30 предусмотрено в круговой выемке 32 на нижней стороне участка 26 крышки, при этом когда участок 26 крышки полностью привинчен к концу участка 25 корпуса, уплотнение зажимается между концом участка корпуса и круговой выемкой 32, образуя таким образом водонепроницаемое уплотнение.
Как видно, в частности, на фиг.2, отверстие 36 предусмотрено через центр конца участка 26 крышки для приема фитинга 38. Фитинг 38 завинчивают в отверстие 36, и фитинг садится на седло из нержавеющей стали или шайбу 40. Плоские площадки 39 предусмотрены на боковой стороне фитинга 38, обеспечивая его захват посредством гаечного ключа или т.п. для затягивания, замены или обслуживания. Кольцевое уплотнение 41 предусмотрено между фитингом 38 и герметично уплотненным магнитным блоком 98, подробно описанным ниже. Второе кольцевое уплотнение (не показано для ясности) посажено в окружную канавку между концом герметично уплотненного магнита и нижней стороной участка 26 крышки. Фитинг 38 представляет собой комбинированный воздушный спускной клапан и дозирующий наконечник сосуда, как описано в выданном патенте GB2402894, содержание которого полностью включено в настоящее описание ссылкой.
Фитинг 38 имеет продолжающееся через него осевое отверстие 42, которое уплотнено на своем внешнем конце посредством ввинчиваемой пробки 44. Седло 46 клапана предусмотрено частично вдоль осевого отверстия, в котором закреплен по существу сферический клапанный элемент 48. Клапанный элемент 48 поджат посредством пружины 50 до соприкосновения с клапанным седлом.
Когда требуется добавить в качестве ингредиента к сепаратору, например, ингибитор, тогда ввинчиваемая пробка 44 может быть снята, при этом сферический клапанный элемент 48 поджимается до соприкосновения с клапанным седлом 46, посредством этого герметизируя осевое отверстие 42 и предотвращая вытекание текучей среды из сепаратора 10. Дозирующее текучую среду выдачное устройство затем может быть прикреплено к резьбовому осевому отверстию 42 и запрессовано, посредством этого нагнетая текучую среду через осевое отверстие 42 в сепаратор 10 путем подъема сферического клапанного элемента 48 с клапанного седла 46. Как только текучая среда закачана в сепаратор 10, тогда сферический клапанный элемент 48 возвращается к своему исходному положению на клапанном седле 46 и уплотняет осевое отверстие 42. С другой стороны, если требуется спустить воздух из сепаратора 10, тогда завинчиваемая пробка 44 может быть завинчена в фитинг 38, так что выступ конца пробки 44 контактирует со сферическим клапанным элементом 48 и поднимает его с клапанного седла 46 к поджатию пружины 50. Любой воздух, содержащийся в верхней части сепаратора, может затем свободно вытекать через осевое отверстие 42 и мимо пробки 44 в атмосферу. Когда жидкость начинает появляться из осевого отверстия 42, тогда завинченная пробка 44 может быть затянута, чтобы предотвратить дополнительный поток жидкости из сепаратора 10.
Как видно на фиг.3, сепарационный элемент, который установлен внутри камеры 14 сепаратора, в целом обозначен 52. Сепарационный элемент 52 содрежит по существу круглый элемент основания или поддона 54 для улавливания и содержания частиц, выделенных из суспензии, что также видно на фиг.4. Разделяющий элемент 20 находится сверху поддона 54 и выполнен за одно целое с трубчатой колонной или стаканом 56, который содержит один или более магнитов 58, показанных на фиг.2. По существу конический дефлектор 60 расположен на верхнем конце стакана 56 для усиления вихря текучей среды вокруг стакана 56.
Поддон 54 имеет круглое основание 62 и продолжающуюся из него круглую боковую стенку 64. Верхний конец боковой стенки 64 снабжен аксиально продолжающимся периферийным выступом 66. Вырезы 68, двенадцать из которых можно видеть на фиг.4, предусмотрены в выступе 66 на расположенных на расстоянии интервалах в целях расположения, как описано дополнительно ниже. Круглая или цилиндрическая втулка 70 предусмотрена в центре поддона 54, при этом четыре радиальные стенки 72 продолжаются от периферии втулки к внутренней стороне боковой стенки 64. Радиальные стенки 72 по существу разделяют поддон 54 на квадранты. В каждом квадранте предусмотрено множество преграждающих средств или задерживающих элементов, обычно выполненных в форме штырей. Три задерживающих элемента 74 по существу конической формы предусмотрены в каждом квадранте и обрезаны, чтобы представлять по существу плоскую угловую поверхность для перемещения против часовой стрелки вокруг поддона 54, как видно на фиг.4. Задерживающие элементы 74 продолжаются выше высоты выступа 66, и когда сепарационный элемент 52 собран, как показано на фиг.3, задерживающие элементы 74 продолжаются через отверстия 76 в разделяющем элементе 20. Шесть дополнительных более маленьких задерживающих элементов 78 предусмотрены в каждом квадранте и расположены внутри задерживающих элементов 74. Все задерживающие элементы 74, 78 продолжаются по существу перпендикулярно от основания 62 поддона 54. Верхние края радиальных стенок 72 частично обрезаны или выполнены с выемкой, чтобы обеспечить поток через поддон 54 под разделяющим элементом 20.
Дополнительный штырь или втулка 80 предусмотрена внутри круглой втулки 70 в центре поддона 54 и снабжен двумя по существу Г-образной формы пазами 83 на каждой его стороне. Как видно, в частности на фиг.5, пара противолежащих штырей 84 предусмотрены на цилиндрическом выступе 86, который предусмотрен на нижней стороне разделяющего элемента 20, при этом штыри 84 и пазы 82 вместе образуют байонетное соединение для удержания вместе поддона 54 и сепарационного элемента 52. Периферийный выступ 88 предусмотрен вокруг периферии с нижней стороны разделяющего элемента 20 и имеет 12 расположенных на равных расстояния внутренних фланцев или фиксирующих элементов 90 для размещения в вырезах 68 в выступе 66 поддона 52. Центральная втулка 80 в основании поддона 54 установлена для вращения относительно поддона и снабжена пальцевым захватом 92, как видно на фиг.6.
Возвращаясь назад к фиг.3, четыре радиальных фланца 94 предусмотрено на сочленении стакана 56 с разделяющим элементом 20 и сужаются от стакана 56 к наружному краю разделяющего элемента 20. Два из противоположных радиальных фланцев 94 снабжены пазами 96, расположенными в них, которые продолжаются непосредственно через разделяющий элемент 20 к его нижней стороне, как показано на фиг.5. Пазы 96 расположены на сторонах радиальных фланцев 94, которые обращены в направлении движения против часовой стрелки, как указано на фиг.3. Другими словами, пазы 96 обращены в том же самом направлении, что и плоские площадки задерживающих элементов 74.
Как видно в частности, на фиг.2, множество цилиндрических магнитов 58, три из которых показаны, предусмотрено внутри герметично уплотненного блока 98, который посажен с зазором внутри стакана 56. Сепарационный элемент 52 и стакан 56 выполнены из пластмассового материала, который является немагнитным материалом.
Теперь будет описана работа сепаратора 10. Сепаратор выполнен с возможностью использования со всеми системами центрального отопления и может быть установлен в основном контуре в любом месте. Однако для того чтобы достичь лучшей защиты котла, рекомендуется, чтобы сепаратор был установлен после последнего радиатора в контуре, перед котлом. Труба обратного потока к котлу должна быть соединена с впуском 16, при этом выпуск 18 затем соединяют назад к обратной трубе для соединения с котлом. Впуск 16 и выпуск 18 не ограничены, и поэтому поток должен быть минимально ограничен посредством установки сепаратора. Впуск 16 выполнен по существу по касательной к стенке первой камеры 22, непосредственно над разделяющим элементом 20. Выпуск 18 расположен также по касательной на верхнем конце первой камеры 22, сразу ниже положения конического дефлектора 60.
После установки поддон 54 соединяют с сепарационным элементом 52 посредством байонетного соединения 82, 84. Пальцевой захват 92 поворачивают для взаимодействия противоположных штырей 84 с Г-образными пазами 82, чтобы зафиксировать поддон 54 на разделяющем элементе 20 и выполненном за одно целое стакане 56. Герметично уплотненный магнитный узел располагается внутри стакана 56. Традиционно он может перемещаться в трубчатый стакан и из него посредством скольжения. Собранный сепарационный элемент 52 может быть затем опущен в камеру 14 сепаратора, а участок 26 крышки привинчен к концу корпуса 12. Любой воздух в сепараторе 10 может быть удален, используя фитинг 38, как описано ранее.
Поскольку вода системы протекает через впуск 16, вихрь создают в первой камере 22 вокруг магнитов 58, при этом любой магнетит притягивается к внешней стенке стакана 56, где он собирается. Поскольку поток проходит через верхнюю часть разделяющего элемента 20, поток замедляется посредством вершин задерживающих элементов 74 и радиальных фланцев 94. Порция потока направляется также посредством радиальных фланцев вниз, через отверстия или пазы 96 во вторую камеру 24. Поток во второй камере дополнительно замедляется посредством задерживающих элементов 74 и стенок 72, до такой степени, что частицы выпадают из суспензии и собираются в поддоне 54. Скопление частиц имеет тенденцию возникать рядом с задерживающими элементами и стенками, где поток является самым медленным.
Поток способен выходить из второй камеры 24 назад в первую камеру через отверстия 76 и также через отверстия 96. Для очистки впуск 16 и выпуск 18 сепаратора могут быть изолированы, давление внутри корпуса спускают посредством спускного клапана, при этом участок 26 крышки удаляют. Затем может быть удален сепарационный элемент 52. Поворот пальцевого захвата 92 в направлении против часовой стрелки, как указано на фиг.6, высвобождает байонетное крепление, и поддон 54 может быть удален для очистки. Магнитный герметизированный блок 98 может быть удален из трубчатого стакана, как требуется для очистки.
Сепаратор может быть заново укомплектован после очистки, путем повторной сборки, соединения с системой и удаления любого воздуха через спускной клапан. Сепаратор является высокоэффективным в удалении магнитных и немагнитных загрязняющих частиц, находящихся в суспензии и способствует поддержанию оптимальных характеристик нагревательной системы.