ФИЛЬТР-ГРЯЗЕВИК ИНЕРЦИОННЫЙ ЩЕЛЕВОЙ
INERTIAL EDGE MUD FILTER

Изобретение относится к области средств обслуживания трубопроводных сетей, предназначенных для транспортировки жидких сред, и может быть использовано 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.
Разработанная конструкция фильтра-грязевика может быть использована для очистки природных, сточных, оборотных и технических вод, очистки сетевой и подпиточной воды систем центрального отопления и горячего водоснабжения, предварительной очистки воды перед насыпными фильтрами на водопроводных станциях и т.д.
Известна конструкция фильтра для трубопроводов (SU, авторское свидетельство 286968), предназначенного для удаления посторонних включений из воды. Известный фильтр содержит закрытый цилиндрический корпус, фильтрующие решетки и шлюзовой затвор, причем объем корпуса разделен не менее чем на три изолированных сектора фильтрующими решетками, радикально закрепленными на валу, установленном по оси корпуса.
Недостатком известной конструкции следует признать слабую задерживающую загрязнения способность, а также использование постепенно забивающихся грязью фильтрующих элементов - сеток.
Также известна конструкция фильтра-грязевика (RU, патент 2008604). Указанный грязевик содержит корпус с днищем, причем в корпусе расположены на одной оси патрубки ввода и вывода жидкости, фильтрующий элемент, расположенный между указанными патрубками. В дне корпуса выполнен патрубок вывода грязи.
Недостатком известного устройства следует признать 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.
Наиболее близким аналогом разработанного технического решения можно признать известную конструкцию (SU, авторское свидетельство 1319367) фильтра для предварительной очистки воды. Известный фильтр содержит цилиндрический вертикальный корпус, дренажное и распределительное средства, последнее из которых включает горизонтально расположенные в верхней части корпуса, по меньшей мере, 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.
Недостатком известного устройства следует признать его невысокую эффективность, обусловленную использованием зернистого фильтрующего материала, склонного к адсорбированию загрязнений, а также вымыванию в очищенную воду.
Техническая задача, решаемая посредством предлагаемой конструкции, состоит в разработке усовершенствованного грязевика инерционно-гравитационного для трубопроводов подачи воды.
Технический результат, получаемый при реализации предлагаемой конструкции, состоит в резком увеличении продолжительности межремонтного цикла, при одновременном снижении количества химических очисток котлов, потребляющих очищенную фильтром воду, уменьшении расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя через котлы и увеличении коэффициента теплопередачи.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный фильтр-грязевик инерционный щелевой. Разработанный фильтр-грязевик инерционный щелевой содержит корпус, в который вмонтированы патрубок подачи очищаемой воды, патрубок отвода очищенной воды и дренажная система, при этом внутри корпуса расположен частично перфорированный трубопровод. Корпус выполнен в виде горизонтально или наклонно расположенного цилиндра, в одну из боковых сторон которого вмонтирован люк-лаз для осмотра и ремонта грязевика, ниже люка-лаза в корпусе установлена успокоительная тарелка, в ту же боковую сторону вмонтированы выше оси корпуса патрубок отвода чистой воды и ниже оси корпуса - первый патрубок дренажной системы, в противоположную боковую сторону корпуса вмонтированы ниже оси корпуса патрубок подвода очищаемой воды на очистку и выше оси корпуса - второй дренажный патрубок, предназначенный для удаления из корпуса плавающих загрязнений. На указанном трубопроводе в корпусе выполнено не менее одного перфорированного участка, закрытого эллиптическим козырьком, расположенным в трубе. В нижнюю часть корпуса в зоне расположения успокоительной тарелки вмонтирован дополнительный дренаж, а против патрубка подвода очищаемой воды установлен, по меньшей мере, один отбойник эллиптической формы. В случае использования более одного отбойника их устанавливают последовательно. Предпочтительно, корпус установлен на опоры, обеспечивающие наклон грязевика для создания эффекта «скатывания» механических примесей в застойную зону под успокоительную тарелку.
Фильтр-грязевик инерционный щелевой разработанной конструкции предназначен для эффективной очистки различных технологических потоков воды от механических примесей без использования фильтрующих материалов, что значительно увеличивает срок его межремонтного ресурса.
Разработанная конструкция фильтра-грязевика обладает следующими преимуществами относительно известного уровня техники:
1. Простота конструкции.
2. Отсутствие фильтрующих материалов.
3. Высокая степень очистки от механических примесей.
4. Широкая область применения.
5. Отсутствие загрязнения окружающей среды.
6. Малое гидравлическое сопротивление.
7. Невысокая стоимость.
8. Простота в обслуживании.
9. Конструкция грязевика позволяет решить глобальную проблему промывки любых трубопроводов от загрязнений с использованием максимальных скоростей промывки и минимальным сбросом самой загрязненной части промывочной воды.
10. Обеспечение надежной защиты насосов при попадании посторонних предметов в потоки воды.
Ниже приведена конструкция разработанного фильтра-грязевика в базовом варианте. Фильтр-грязевик представляет собой напорный горизонтальный цилиндрический аппарат, содержащий цилиндрический корпус. В корпус вварен люк-лаз для осмотра и ремонта грязевика. Над ним вмонтирован патрубок для отвода очищенной воды. В правую боковину корпуса фильтра-грязевика вмонтирован патрубок для подвода воды на очистку. Также в правую боковину корпуса в верхнюю часть вмонтирован второй дренажный патрубок, который удаляет из фильтра-грязевика плавающие вещества, такие как листву, щепу, нефтепродукты и т.п., и который выполняет роль воздушника при запуске аппарата.
Внутри корпуса грязевика жестко смонтирован трубопровод для отвода очищенной воды, подключенный к патрубку. На трубопроводе выполнены несколько перфорированных участков, которые закрыты эллиптическими козырьками. Суммарную площадь щелевых прорезей каждого участка рассчитывают таким образом, чтобы получить максимальный эффект улавливания загрязнений. Аналогично рассчитывают величину зазора между эллиптическими козырьками и корпусом фильтра-грязевика, обеспечивающий указанное изменение направления потока, приводящее к эффективной очистке воды.
В левой боковине внизу вмонтирован первый дренажный патрубок, который удаляет из корпуса фильтра-грязевика накопившуюся грязь. Также на левой боковине устанавливается успокоительная тарелка для создания застойной зоны в нижней части корпуса грязевика, чтобы исключить взмучивание осадка потоком воды при переменной гидравлической нагрузке. Дополнительный дренажный патрубок также вмонтирован в нижнюю часть корпуса фильтра-грязевика. Против входного патрубка установлен отбойник в форме эллипса.
Корпус фильтра-грязевика установлен на опоры, обеспечивающие наклон корпуса фильтра-грязевика для создания эффекта «скатывания» механических примесей в застойную зону.
Принцип действия фильтра-грязевика основан на сочетании двух процессов: инерции и гравитации. Обрабатываемую воду по патрубку подают в корпус фильтра-грязевика, затем вода поступает на эллиптический отбойник и плавно растекается по эллиптическому сечению.
Плавно обтекая первый эллиптический козырек, вода теряет скорость, и совершает поворот на 150°, и через первый перфорированный участок попадает в трубопровод. Остальная часть потока воды последовательно, резко меняя направление движения на эллиптических козырьках и теряя скорость, также попадает в трубопровод через остальные перфорированные участки, затем очищенная вода отводится к потребителю через патрубок. Пространство между образующими эллиптических козырьков и трубой обеспечивает ламинарный режим движения среды, в результате чего осуществляется высокая степень очистки воды.
Осевшие в нижней левой части грязевика примеси периодически удаляются путем открытия кранов на дренажных патрубках, и плавающие загрязнения периодически удаляют через патрубок.
При работе грязевика отделение загрязнений происходит в результате сочетания двух процессов гравитации: естественной и за счет принудительного движения потока воды снизу вверх от первого до последнего 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 увеличить степень очистки воды от механических примесей по сравнению с существующими стандартными сетчатыми грязевиками и получить существенный экономический эффект от внедрения данного аппарата.
Разработанная конструкция фильтра-грязевика обеспечивает:
Размер задерживаемых частиц
≥10 мкн
Производительность
0-8000 м<sup>3</sup>/ч
Потери напора
<0.2 кг·с/см<sup>2</sup>
Рабочее давление
10 кгс/см<sup>2</sup>
Температура среды
до 150°С
Установка грязевика данной конструкции на линиях водоснабжения, в частности применительно к теплосетям позволяет резко увеличить продолжительность межремонтного цикла, снизить количество химических очисток котлов, уменьшить расход электроэнергии на перекачку теплоносителя через котлы и увеличить коэффициент теплопередачи.