САМООЧИЩАЮЩИЙСЯ ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ МУСОРА, ПОВОРОТНАЯ РАМА САМООЧИЩАЮЩЕГОСЯ ФИЛЬТРА, ПРИВОД ПОВОРОТНОЙ РАМЫ САМООЧИЩАЮЩЕГОСЯ ФИЛЬТРА, МУСОРОПРИЕМНАЯ КАМЕРА САМООЧИЩАЮЩЕГОСЯ ФИЛЬТРА, НАПОРНЫЙ УЧАСТОК ВОДОВОДА С УСТАНОВЛЕННЫМ НА НЕМ САМООЧИЩАЮЩИМСЯ ФИЛЬТРОМ И АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ САМООЧИСТКИ САМООЧИЩАЮЩЕГОСЯ ФИЛЬТРА

Полезная модель относится к средствам очистки воды и может быть использована для очистки воды от мусора в крупных водоводах, например, в напорных водоводах циркуляционной воды систем охлаждения конденсаторов паровых турбин.
Известен ближайший к заявляемой полезной модели по назначению и достигаемому результату самоочищающийся фильтр для очистки воды от мусора, содержащий устанавливаемый врассечку на напорном участке водовода неподвижный цилиндрический корпус, внутри которого соосно установлена поворотная рама с закрепленной внутри нее фильтрующей поверхностью, а также привод поворотной рамы, и расположенную неподвижно со стороны входного по ходу воды торца рамы мусороприемную камеру, соединенную с линией отвода мусора [1]. При этом самоочистка фильтра обеспечивается обратным током воды через фильтрующую поверхность вращающейся поворотной рамы. К недостаткам этого фильтра можно отнести возможность прохода мусора через кольцевой зазор между корпусом и торцом обода поворотной рамы со стороны входа в нее загрязненной воды с вероятностью остановки вращения поворотной рамы вследствие ее заклинивания мусором, попавшим в указанный зазор.
Достигаемым техническим результатом полезной модели является повышение эффективности очистки воды от мусора, а также повышение надежности работы фильтра.
Указанный результат обеспечивается тем, что самоочищающийся фильтр для очистки воды от мусора, содержащий устанавливаемый врассечку на напорном участке водовода неподвижный цилиндрический корпус, внутри которого соосно установлена поворотная рама с закрепленной внутри нее фильтрующей поверхностью, а также привод поворотной рамы, и расположенную неподвижно со стороны входного по ходу воды торца рамы мусороприемную камеру, соединенную с линией отвода мусора, согласно полезной модели дополнительно содержит средство уплотнения зазора между корпусом и торцом обода поворотной рамы со стороны входа в нее воды, выполненное в виде прикрепленного к внутренней поверхности корпуса кольцевого уплотнительного элемента, и систему автоматического управления процессом самоочистки фильтра. При этом на внутренней поверхности обода рамы может быть предусмотрена ответная по отношению к кольцевому уплотнительному элементу ступенчатая кольцевая выемка.
Известна поворотная рама фильтра для очистки воды от мусора, выполненная в виде поворотной оси с закрепленной на ней ступицей, цевочного обода, соединенного со ступицей продольными пластинчатыми спицами, разделяющими раму на одинаковые секторы, и секционированную по указанным секторам фильтрующую поверхность, каждая секция которой выполнена в виде закрепленной по периметру сектора между спицами, ободом и ступицей пирамидальной корзины из проволочной сетки или перфорированных листов, причем пирамидальные корзины всех секций обращены основаниями пирамид к потоку очищаемой воды [1]. К недостаткам такой рамы можно отнести то, что при обычном выполнении пластинчатой спицы в виде прямоугольника с шириной, по всей своей длине равной ширине ступицы, вода на промывку обратным током пирамидальной фильтрующей корзины очищаемой секции поступает, только пройдя всю ширину этой спицы с последующим поворотом водяного потока на 180°, что затрудняет боковую промывку сторон фильтрующей пирамидальной корзины.
Еще одним достигаемым техническим результатом полезной модели является повышение эффективности отмывки фильтрующих пирамидальных корзин поворотной рамы в процессе самоочистки фильтра.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в поворотной раме самоочищающегося фильтра для очистки воды от мусора, выполненной в виде поворотной оси с закрепленной на ней ступицей, цевочного обода, соединенного со ступицей продольными пластинчатыми спицами, разделяющими раму на одинаковые секторы, и секционированной по указанным секторам фильтрующей поверхности, каждая секция которой выполнена в виде закрепленной по периметру секции между спицами, ободом и ступицей пирамидальной корзины из проволочной сетки или перфорированных листов, причем пирамидальные корзины всех секций обращены основаниями пирамид к потоку очищаемой воды, согласно полезной модели каждая пластинчатая спица поворотной рамы имеет форму геометрической фигуры с двумя прямыми углами и с по меньшей мере частично скошенной в сторону обода выходной по ходу воды стороной. При этом каждая пластинчатая спица может быть по меньшей мере частично перфорирована со стороны обода.
Известен привод поворотной рамы самоочищающегося фильтра для очистки воды от мусора, содержащий электродвигатель, редуктор и ведущую звездочку, взаимодействующую с цевочным ободом указанной поворотной рамы [1]. Недостатком такого привода является возможность выхода из строя электродвигателя при заклинивании поворотной рамы.
Еще одним достигаемым результатом полезной модели является повышение эффективности очистки фильтрующей поверхности и повышение надежности работы самоочищающегося фильтра, связанные с работой привода поворотной рамы фильтра.
Указанный результат обеспечивается тем, что в указанном приводе, содержащем электродвигатель, редуктор и ведущую звездочку, взаимодействующую с цевочным ободом указанной поворотной рамы, согласно полезной модели электродвигатель привода выполнен реверсивным.
Известна мусороприемная камера самоочищающегося фильтра для очистки воды, снабженного секционированной по секторам поворотной рамы фильтрующей поверхностью, выполненная с радиальными боковыми стенками и повторяющая во входном сечении сектор указанной рамы [1]. Недостатком такой камеры является наличие зазора между ее входным сечением и очищаемым сектором с секцией фильтрующей поверхности, что уменьшает скорость проходящего через очищаемую фильтрующую секцию обратного тока воды за счет паразитных утечек воды через указанный зазор из других фильтрующих секций. Кроме того, в указанный зазор может попасть крупногабаритный мусор, застопорив вращение поворотной рамы. Возобновить ее вращение можно при помощи реверса электродвигателя (см. предыдущий достигаемый результат).
Еще одним достигаемым результатом полезной модели является повышение эффективности отмывки фильтрующей поверхности обратным током воды и повышение надежности работы фильтра.
Это обеспечивается тем, что мусороприемная камера самоочищающегося фильтра для очистки воды, снабженного секционированной по секторам поворотной рамы фильтрующей поверхностью, выполненная с радиальными боковыми стенками и повторяющая во входном сечении сектор указанной рамы, согласно полезной модели содержит средство уплотнения зазора между входным торцом мусороприемной камеры и сектором с секцией фильтрующей поверхности во время его совмещения с указанным входным торцом, выполненное в виде двух радиальных уплотнительных элементов, прикрепленных соответственно к двум радиальным стенкам мусороприемной камеры. При этом толщина каждого из ее радиальных уплотнительных элементов составляет 1÷4 толщины пластинчатой спицы поворотной рамы.
Известен напорный участок водовода с установленным на нем врассечку самоочищающимся фильтром для очистки воды от мусора [1]. Недостатком такого участка водовода является отсутствие доступа к внутренним устройствам фильтра после установки его на указанном участке, что затрудняет обслуживание и ремонт фильтра.
Еще одним достигаемым результатом полезной модели является улучшение условий для обслуживания и ремонта самоочищающегося фильтра.
Указанный результат обеспечивается тем, что на напорном участке водовода с установленным на нем врассечку самоочищающимся фильтром для очистки воды от мусора, согласно полезной модели с каждой его стороны относительно фильтра выполнен люк для осмотра состояния фильтра, обслуживания и производства на нем ремонтных работ.
Еще одним достигаемым результатом полезной модели является повышение эффективности управления процессом самоочистки самоочищающегося фильтра [1].
Это обеспечивается тем, что самоочищающийся фильтр согласно полезной модели оборудован автоматической системой управления процессом самоочистки фильтра, характеризующейся тем, что она содержит датчик текущего значения перепада давления между двумя сторонами фильтра на напорном участке водовода, задатчик значений перепада давления на фильтре, определяющих включение и отключение процесса отмывки, а также предельно допустимого перепада давления, датчик текущего значения величины электрического тока питания электродвигателя привода поворотной рамы, задатчик предельно допустимой величины указанного тока, пусковое устройство электродвигателя, устройство включения реверса электродвигателя, электропривод запорной арматуры на линии отвода мусора из фильтра, реле времени, а также первый и второй контроллеры, причем входы первого контроллера соединены с указанными датчиком текущего значения и задатчиком указанных заданных значений перепада давления, выходы - с электроприводом запорной арматуры на линии отвода мусора из фильтра и с пусковым устройством электродвигателя, входы второго контроллера - с датчиком текущего значения величины электрического тока питания электродвигателя и с задатчиком предельно допустимой величины указанного тока, а выходы - с устройством включения реверса электродвигателя и через реле времени с пусковым устройством электродвигателя.
На фиг.1 изображен самоочищающийся фильтр согласно полезной модели в продольном разрезе; на фиг.2 - то же, вид сбоку по стрелке А фиг.1; на фиг.3 - узел Б фиг.1; на фиг.4 - разрез по В-В фиг.1 с поворотом на 90° против часовой стрелки; на фиг.5 - схема установки самоочищающегося фильтра на участке напорного водовода и принципиальная схема системы управления процессом самоочистки фильтра.
Самоочищающийся фильтр для очистки воды от мусора согласно полезной модели содержит устанавливаемый врассечку на напорном участке водовода 1 (фиг.5) неподвижный цилиндрический корпус 2 (фиг.1, 2, 6), внутри которого соосно установлена поворотная рама 3 (фиг.1), выполненная в виде поворотной оси 4 (фиг.1, 2) с закрепленной на ней ступицей 5, цевочного обода 6 с цевками 7 (фиг.1), соединенного со ступицей 5 продольными пластинчатыми спицами 8 (фиг.1-4), разделяющими раму 3 на одинаковые секторы, и секционированную по указанным секторам фильтрующую поверхность, каждая секция которой выполнена в виде закрепленной по периметру сектора между спицами 8, ободом 6 и ступицей 5 пирамидальной корзины 9 (фиг.1, 2, 4) из проволочной сетки или перфорированных листов, причем пирамидальные корзины 9 всех секций обращены основаниями пирамид к потоку загрязненной воды. Пластинчатые спицы 8 поворотной рамы 3 могут иметь прямоугольную форму (нижняя часть фиг.1 и левая часть фиг.4) или форму геометрической фигуры с двумя прямыми углами и с по меньшей мере частично скошенной в сторону обода 6 выходной по ходу воды стороной (верхняя часть фиг.1 и правая часть фиг.4) При этом на верхней части фиг.1 в варианте с полностью скошенной в сторону обода 6 выходной стороной пластинчатой спицы 8 (форма прямоугольной трапеции) эта сторона показана линией 10, а в варианте с частично скощенной выходной стороной (форма пятиугольника с тремя прямыми углами) - линией 11. Каждая пластинчатая спица 8 по меньшей мере частично может быть перфорирована со стороны обода (на чертеже не показано). Ось 4 поворотной рамы 3 установлена в двух подшипниках 12 и 13 скольжения, жестко соединенных с корпусом 2 при помощи радиальных пластинчатых спиц 14. Самоочищающийся фильтр содержит средство уплотнения зазора между корпусом 2 и торцом обода 6 поворотной рамы 3 со стороны входа в нее загрязненной воды, выполненное в виде прикрепленного к внутренней поверхности корпуса 2 кольцевого уплотнительного элемента 15 (фиг.3). При этом на внутренней поверхности обода 6 поворотной рамы 3 (фиг.3) предусмотрена ответная по отношению к кольцевому уплотнительному элементу 15 ступенчатая кольцевая выемка 16. Поворотная рама 3 фильтра снабжена приводом, который содержит электродвигатель 17, редуктор 18 (фиг.1, 2, 5) и ведущую звездочку 19 (фиг.1), взаимодействующую с цевочным ободом 6 указанной поворотной рамы 3, При этом электродвигатель 17 привода выполнен реверсивным.
Самоочищающийся фильтр содержит также мусороприемную камеру 20 (фиг.1, 2), выполненную с радиальными боковыми стенками 21, 22 (фиг.2, 4) и повторяющую во входном сечении сектор указанной поворотной рамы 3. Мусороприемная камера 20 содержит средство уплотнения зазора между ее входным торцом и сектором с секцией (пирамидальной корзиной) 9 фильтрующей поверхности во время его совмещения с указанным входным торцом камеры 20. Указанное средство выполнено в виде двух радиальных уплотнительных элементов 23, 24 (фиг.4), прикрепленных соответственно к двум радиальным стенкам 21, 22 мусороприемной камеры 20. При этом толщина δ (фиг.4) каждого из указанных радиальных уплотнительных элементов 23, 24 составляет 1÷4 толщины b пластинчатой спицы 8 поворотной рамы 3. Выходная часть мусороприемной камеры 20 соединена с линией 25 (фиг.1, 2, 5) отвода мусора, на которой установлена запорная арматура 26 (фиг.5).
На напорном участке водовода 1 с установленным на нем врассечку самоочищающимся фильтром для очистки воды от мусора (фиг.5) с каждой его стороны относительно фильтра выполнены люки соответственно 27, 28 для осмотра состояния самоочищающегося фильтра, обслуживания и производства на нем ремонтных работ. Смотровой люк 29 (фиг.2) предусмотрен и на корпусе 2 самоочищающегося фильтра.
Автоматическая система управления процессом самоочистки самоочищающегося фильтра (фиг.5) содержит датчик 30 текущего значения перепада давления между двумя сторонами фильтра на напорном участке водовода 1, задатчик 31 значений перепада давления на фильтре, определяющих включение и отключение процесса отмывки, а также предельно допустимого перепада давления, датчик 32 текущего значения величины электрического тока питания с сетевых клемм 33, 34 электродвигателя 17, задатчик 35 предельно допустимой величины указанного тока, пусковое устройство 36 электродвигателя 17, устройство 37 включения реверса электродвигателя 17, электропривод (на чертеже не показан) запорной арматуры 26 на линии 25 отвода мусора из самоочищающегося фильтра, реле 38 времени, а также первый и второй контроллеры соответственно 39 и 40, причем входы первого контроллера 39 соединены с указанными датчиком 30 текущего значения и задатчиком 31 указанных заданных значений перепада давления, выходы - с электроприводом запорной арматуры 26 на линии 25 отвода мусора из самоочищающегося фильтра и с пусковым устройством 36 электродвигателя 17, входы второго контроллера 40 - с датчиком 32 текущего значения величины электрического тока питания электродвигателя 17 и с задатчиком 35 предельно допустимой величины указанного тока, а выходы - с устройством 37 включения реверса электродвигателя 17 и через реле 38 времени с пусковым устройством 36 электродвигателя 17.
Работа самоочищающегося фильтра согласно полезной модели осуществляется следующим образом. При движении загрязненной волы по напорному участку водовода 1 находящийся в нем мусор задерживается в пирамидальных корзинах 9 фильтрующей поверхности. По мере загрязнения фильтрующей поверхности мусором растет гидравлическое сопротивление фильтра, сопровождающееся соответствующим увеличением перепада давления между его входом и выходом. Когда измеряемое с помощью датчика 30 текущее значение указанного перепада давления достигнет установленной задатчиком 31 значения, определяющего включение процесса отмывки, первый контроллер 39 вырабатывает управляющие сигналы на срабатывание пускового устройства 36 электродвигателя 17 привода поворотной рамы 3 и на открытие запорной арматуры 26 на линии 25 отвода мусора. При этом под действием возникающего на линии 25 перепада давления часть очищенной воды мощным обратным потоком вымывает мусор из пирамидальной корзины 9 секции фильтрующей поверхности, совместившейся со входной частью мусороприемной камеры 20. При вращении поворотной рамы 3 таким же образом происходит поочередная отмывка корзин 9 всех ее секций. После снижения гидравлического сопротивления фильтра до допустимого уровня первый контроллер 39 подает команду пусковому устройству 36 на отключение электродвигателя 17. В случае неправильной работы автоматики по поддержанию периодического режима работы фильтра, например, при неправильно заданных значениях перепада давления на прекращение отмывки, задается максимальное время непрерывной работы фильтра, после которого производится прекращение процесса отмывки. Если по прошествии заданного максимального времени отмывки по тем или иным причинам не произошло снижение перепада давления на фильтре до заданной величины, включается сигнализация об аварийном состоянии фильтра. В любом случае при остановке вращения поворотной рамы 3 в результате ее заклинивания резко возрастает текущее значение величины электрического тока, проходящего через датчик 32. При превышении предельного значения тока, установленного с помощью задатчика 33, второй контроллер 40 посылает команду на устройство 37 включения реверса электродвигателя 17. При этом происходит освобождение рамы 3, которая начинает вращаться в обратную сторону до нового ее возможного заклинивания, после чего происходит повторное включение реверса. Если после включения реверса величина тока не уменьшается, через заданное время включается реле 38 времени с подачей команды пусковому устройству 36 на аварийное отключение электродвигателя 17.
Уплотнение стыка между отмываемой секцией фильтрующей поверхности и мусороприемной камерой 20 во время их совмещения повышает эффективность отмывки за счет увеличения скорости обратного потока воды через фильтрующую поверхность. Выбор толщины δ радиальных уплотнительных элементов 23, 24 равной 1÷4 толщины b пластинчатой спицы 8 поворотной рамы 3 (фиг.4) обеспечивает длительность прохождения стыковочной фазы промываемой секции фильтрующей поверхности с мусороприемной камерой 20, достаточную для эффективной отмывки мусора из ее пирамидальной корзины 9. Проникновение мусора в зазор между корпусом 2 и поворотной рамой 3 со стороны входа в нее загрязненной воды предотвращается благодаря наличию кольцевого уплотнительного элемента 15 (фиг.3). Ступенчатая кольцевая выемка 16 на внутренней поверхности обода 6 обеспечивает организацию при ее взаимодействии с кольцевым уплотнительным элементом 15 последовательно работающих двух видов уплотнения - торцевого и радиального, что повышает эффективность работы уплотнения. Вариант выполнения пластинчатых спиц 8 в форме прямоугольника с по меньшей мере частично скошенной в сторону обода 6 выходной по воде стороной 10 или 11 (фиг.1) и с дополнительной перфорацией примыкающего ободу 6 участка такой спицы позволяет повысить эффективность отмывки фильтрующей поверхности от мусора за счет уменьшения гидравлического сопротивления движению обратному смывному потоку воды в сторону отмываемой пирамидальной корзины 9 (фиг.4).
Источники информации:
1. Патент RU 49458, 7 В01D 35/02, 2005.