СЕПАРАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО
SEPARATING DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к сепараторному устройству, которое подходит для отделения частиц от потока текучей среды, в том числе к сепараторному устройству для использования в системе жидкостного отопления.
Уровень техники
В обычной отопительной системе вода циркулирует с помощью насоса через несколько радиаторов, возможно, через теплообменник в баке-аккумуляторе горячей воды и кипятильный котел. Во время циркулирования твердые частицы (например, частицы оксида железа), отделяющиеся от внутренней части радиаторов и трубопровода, в воде могут переходить во взвешенное состояние. Твердые частицы могут также присутствовать в качестве загрязняющих примесей в воде, изначально подаваемой в систему, а также вода может загрязняться сорными примесями в том случае, когда в состав системы входят открытые расширительные емкости. Эти твердые частицы могут вызывать нарушения нормальной работы при накоплении их в отопительном котле или насосе и снижать эффективность отопительной системы вследствие ограничения потока воды и засорения радиаторов. Следовательно, вода в отопительной системе должна постоянно очищаться для удаления твердых частиц насколько это возможно.
Известны различные устройства для удаления частиц из взвеси в потоке воды. Как правило, такие устройства состоят из по существу цилиндрического корпуса с впускным и выпускным патрубками, устанавливаемыми на изогнутой поверхности цилиндра. Таким образом, известные устройства должны быть смонтированы так, чтобы изогнутая поверхность цилиндра была параллельна стенке, при такой ориентации предполагается, что разделительные приспособления внутри корпуса будут работать эффективно. Высота цилиндрического корпуса (т.е. расстояние между двумя плоскими поверхностями цилиндра) обычно намного больше диаметра цилиндра.
При обслуживании отопительной системы сепараторное устройство должно очищаться с целью удаления частиц, которые отделились от текучей среды. У верхнего края цилиндрического корпуса обычно предусмотрена съемная винтовая крышка, которая при снятии обеспечивает доступ во внутреннюю часть цилиндрического корпуса. Внутри корпуса обычно предусмотрена съемная вставка, которая должна сниматься для проведения очистки.
Съемная вставка, как правило, имеет протяженность по долготе, схожую с таковой для цилиндрического корпуса. Поэтому для обеспечения возможности изъятия вставки из корпуса сепараторное устройство должно быть установлено в помещении, в котором вертикальное пространство между двумя горизонтальными поверхностями по меньшей мере в два раза больше высоты корпуса. Данное требование накладывает нежелательное ограничение на установщика в плане выбора места, где можно установить устройство, в частности, места, где проводится модернизация сепараторного устройства под существующую установку. Например, часто бывает недостаточно пространства между нижней частью отопительного котла и столешницей. В некоторых случаях просто невозможно подогнать устройство подходящей емкости, для которого требуется такое большое вертикальное пространство.
Целью данного изобретения является обеспечение сепараторного устройства, которое позволило бы уменьшить или по существу устранить вышеупомянутые проблемы.
Раскрытие изобретения
Согласно первому аспекту изобретения предлагается сепараторное устройство для удаления частиц из взвеси в текучей среде, включающее в себя:
корпус, у которого имеется центральная продольная ось, простирающаяся между первым и вторым противоположными краями;
впускной и выпускной патрубки, обеспеченные у края корпуса и вытягивающиеся от корпуса параллельно центральной продольной оси корпуса; и
разделительная камера для отделения твердых частиц от текучей среды, содержащая преграждающие приспособления для замедления потока текучей среды внутри камеры.
При использовании сепараторное устройство с впускным и выпускным патрубками устанавливается так, чтобы центральная продольная ось корпуса находилась в горизонтальном положении. Преимущество такого расположения состоит в том, что вертикальное пространство, необходимое для установки устройства, значительно меньше пространства, необходимого для устройства при вертикальном расположении центральной оси. Это позволяет проводить установку, например, между нижней частью отопительного котла и столешницей.
Внутри корпуса может быть предусмотрен магнит. Назначение магнита состоит в притяжении частиц двухвалентного железа из потока текучей среды.
Преграждающие приспособления могут включать одну или несколько изогнутых стенок. Изогнутые стенки могут иметь две стороны по существу вогнутой кривизны и могут определять вогнутые области сбора для сбора частиц. Вогнутые области сбора могут быть обращены в различные направления. За счет обеспечения двух вогнутых сторон стенки очерчивают вогнутые области сбора, которые направлены наверх, при такой ориентации разделительную камеру устанавливают внутри камеры.
Разделительная камера может быть извлечена из корпуса, что позволяет с легкостью проводить ее очистку. Разделительная камера может быть обеспечена в составе съемной вставки, а у съемной вставки может быть предусмотрен кожух вокруг магнита. За счет обеспечения кожуха вокруг магнита и разделительной камеры в одной и той же съемной вставке можно с легкостью извлекать магнитные частицы, притягиваемые магнитом, одновременно с немагнитными частицами, которые улавливаются в разделительной камере.
Возле края съемной вставки могут быть предусмотрены отклоняющие пластины (дефлекторы). Дефлекторы отклоняют поток воды по мере поступления его во впускной патрубок, создавая тем самым водоворот внутри корпуса. В случае установки сепараторного устройства с горизонтальным расположением центральной продольной оси, как описано выше, вихревое движение жидкости, создаваемое дефлекторами, включает по существу круговые потоки в практически вертикальных плоскостях.
На конце съемной вставки может быть предусмотрен ключ в виде плоского элемента, при этом на корпусе предусматривается соответствующее гнездо для приема плоского элемента. Плоский элемент и соответствующее гнездо гарантируют установку вставки только в правильном направлении. Расположение преграждающих приспособлений может быть осесимметричным, в этом случае любая из двух ориентаций при повороте на 180° будет правильной.
При вертикальном расположении сепараторного устройства разделительная камера может быть открыта к корпусу у своего верхнего края. На обратной стороне разделительной камеры могут быть предусмотрены впускные патрубки, которые закручены по спирали вверх в разделительную камеру. Впускные патрубки могут быть закручены по спирали в противоположных дугообразных направлениях. Впускные патрубки направляют часть завихряющегося потока внутрь корпуса в разделительную камеру, по существу не препятствуя потоку через устройство.
На стороне разделительной камеры может быть предусмотрена щель. Вода поступает через впускные патрубки в разделительную камеру, затем вытекает из открытой верхней части разделительной камеры и вытекает из щели в тех случаях, где она имеется. Во время протекания через разделительную камеру вода замедляется преграждающими приспособлениями, вызывающими выпадение взвешенных частиц из потока, которые улавливаются внутри вогнутых областей сбора.
Как вариант, разделительная камера может занимать всю внутреннюю часть корпуса. В таком случае преграждающие приспособления могут быть обеспечены в составе съемной вставки и могут включать практически плоские выступы. Плоские выступы могут быть ортогональны друг другу. Преграждающие приспособления могут в качестве альтернативы или дополнения включать выступы, которые по существу имеют форму шеврона.
Корпус может закрываться посредством съемной крышки, например с помощью водонепроницаемого колпака. Крышка, предпочтительно, может быть предусмотрена у края корпуса, противоположного к краю, у которого находятся впускной и выпускной патрубки. Крышка может легко сниматься, обеспечивая доступ в корпус с целью изъятия съемной вставки для очистки, и плотно закрывает корпус при использовании. Для выпуска захваченного воздуха из внутренней части корпуса может быть предусмотрен выпускной клапан.
На корпусе может быть предусмотрен сливной носок. Сливной носок удобен в том случае, когда устройство может быть установлено в горизонтальном положении, при этом впускной и выпускной патрубки находятся напротив стенки, а крышка находится в вертикальной плоскости на конце корпуса, который наиболее отдален от стенки. Таким образом, вода, имеющаяся внутри устройства, вытекает при снятии крышки для проведения технического обслуживания, при этом она должна быть слита в емкость для сбора отходов. Сливной носок позволяет сливать воду с минимальным риском разлива.
Согласно второму аспекту изобретения обеспечивается сепараторное устройство для отделения частиц из взвеси в текучей среде, включающее в себя:
корпус с центральной продольной осью, простирающейся между первым и вторым противоположными краями, при этом корпус прикреплен к трубе так, что центральная продольная ось корпуса перпендикулярна трубе;
впускной и выпускной патрубки у края корпуса для подвижного соединения корпуса с трубой; и
разделительная камера для отделения твердых частиц от текучей среды, содержащая преграждающие приспособления для замедления потока текучей среды,
при этом преграждающие приспособления обеспечены на вставке, которая снимается с корпуса путем перемещения съемной вставки в направлении, параллельном центральной продольной оси корпуса.
Съемная вставка может также включать оболочку для магнита.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания настоящего изобретения и более ясной демонстрации того, как оно может быть приведено в действие, далее, лишь в качестве примера, дается ссылка на прилагаемые чертежи, где:
на Фиг. 1 показано перспективное изображение сепараторного устройства по частям;
на Фиг. 2 показан перспективный вид в разрезе для сепараторного устройства, представленного на Фиг. 1;
на Фиг. 3 показан перспективный вид сепараторного устройства, представленного на Фиг. 1;
на Фиг. 4 показан перспективный вид съемной вставки, являющейся составной частью сепараторного устройства, представленного на Фиг. 1;
на Фиг. 5 показан вид сверху для вставки, представленной на Фиг. 4.
на Фиг. 6 показано перспективное изображение по частям для сепараторного устройства, содержащего альтернативную съемную вставку;
на Фиг. 7 показан перспективный вид съемной вставки, представленной на Фиг. 6;
на Фиг. 8 показан перспективный вид в разрезе для сепараторного устройства, представленного на Фиг. 6; и
на Фиг. 9 показано устройство, представленное на Фиг. 1, которое установлено между отопительным котлом и противоположной верхней частью.
Осуществление изобретения
Во-первых, касательно Фиг. 1-4 сепараторное устройство для отделения частиц от взвеси в текучей среде обычно обозначается числом 10. Предусмотрен корпус 12, содержащий основную часть 14 и съемную закрывающую часть 16. Основная часть 14 представляет собой по существу цилиндрическую оболочку, открытую у верхнего края, как это показано на чертеже, т.е. основная часть 14 включает основание 18 и стенку 20. Верхний край стенки 20 основной части 14 состоит из наружной резьбы 22 и ободка 24 непосредственно под наружной резьбой.
Закрывающая часть 16 имеют форму навинчивающейся крышки, состоящей из круглого плоского свода 26 и стенки 28, которая простирается до края свода. На внутренней поверхности стенки 28 имеется резьба 30 для взаимодействия с наружной резьбой 22 на верхней части стенки 20 основной части 14 корпуса. Вокруг наружной части стенки 28 закрывающей части 16 расположено множество выемок через равные интервалы, что помогает пользователю при захвате закрывающей части 16 во время снятии крышки.
У основания основной части 14 корпуса предусмотрены первая и вторая полые цилиндрические муфты 34, 36, каждая из которых вытянута параллельно друг другу и центральной оси цилиндрического корпуса 12. Внутри муфт 34, 36 предусмотрены быстроразъемные соединители John Guest Speedfit (RTM) 38, обеспечивающие легкую подгонку под отопительное кольцо.
Предусмотрен спускной клапан 102, который проходит через центр навинчивающейся крышки 16 и навинчивается на втулку 76 внутри корпуса 12. Спускной клапан может быть также использован для дозирования ингибитора, как описано в Европейском патенте №1626809, выданном Заявителю. Описание Европейского патента №1626809 включено в данный документ по ссылке.
Сливной носок 40 предусмотрен на ободке 24 для содействия сливу воды из внутренней части корпуса, при этом он снижает или устраняет риск разлива при установке устройства в горизонтальном положении. Сливной носок 40 вытянут наружу от ободка 24, загибаясь назад от изогнутой стенки корпуса 12 при уменьшении скорости и по направлению к верхней части корпуса 12, как это показано на чертеже, при увеличении скорости. Центр сливного носка 40 находится в вертикальной плоскости в проекции от линии А-А, которая проходит через центры как первой, так и второй цилиндрических муфт 34, 36. Предполагается, что устройство устанавливается так, что носок 40 находится на нижней поверхности устройства для направления воды, например воды из системы центрального отопления, в емкость для сбора.
Вставка 42 находится внутри корпуса 12 с возможностью съема. Съемная вставка включает вытянутую центральную секцию 44, имеющую форму полого цилиндра, разделительную камеру 46 у верхнего края вставки 42, первый и второй дефлекторы 48, 50 у нижнего края вставки 42 и плоский элемент, образующий ключ 52 также у нижнего края вставки 42.
Внутри полой центральной секции вставки 42 предусмотрен цилиндрический магнит, так что центральная секция 44 играет роль оболочки вокруг магнита. При использовании магнит будет притягивать частицы железа, которые будут собираться на внешней поверхности центральной оболочечной секции 44 вставки 42. При обслуживании отопительной системы вставка 42 может выниматься из корпуса 12, а магнит вынимается из внутренней части вставки 42. При изъятии магнита частицы железа с легкостью удаляются с внешней поверхности центральной оболочечной секции 44 вставки 42.
Разделительная камера 46 имеет форму прямоугольной тороидальной оболочки с открытым верхним концом, т.е. в виде лотка с основанием, внутренней изогнутой стенкой 57 и внешней изогнутой стенкой 58. Внутри разделительной камеры 46 от основания вытягиваются выступы, длина выступов по падению соответствует длине внутренней и внешней стенок 57, 58 по падению. Таким образом, выступы образуют внутренние стенки, которые определяют проходные каналы внутри разделительной камеры 46.
Первый и второй дефлекторы 48, 50 вытянуты наружу от нижнего края изогнутой поверхности вытянутой центральной секции 44 съемной вставки 42 под углом 180° друг к другу. Дефлекторы 48, 50 по существу плоские и наклонены от горизонтальной плоскости в противоположенных направлениях. При установке вставки 42 внутри корпуса 12 дефлекторы располагаются над впускной и выпускной муфтами 34, 36. Следовательно, центры дефлекторов 48, 50 лежат в вертикальной плоскости в проекции по линии А-А, которая проходит через центры как первой, так и второй цилиндрических муфт 34, 36. Какая бы из двух муфт не использовалась в качестве впускного отверстия, вода будет отклоняться, создавая вихрь, который движется против часовой стрелки от верхней части корпуса, как это показано на чертеже.
Ключ в виде практически плоского элемента 52 вытягивается от нижней поверхности (как показано на чертеже) центральной секции 44 оболочки 42 в вертикальной плоскости, которая пересекает линию А-А под прямым углом. Плоский элемент 52 имеют форму трапеции, при этом более длинная параллельная сторона прилегает к нижней части центральной оболочечной секции 44 вставки 42. Отверстие 53 в плоском элементе 52 имеет схожую форму с плоским элементом 52, но меньшего размера. Плоский элемент 52 вставляется в стыкующееся гнездо 62 у основания 18 основной части 14 корпуса. Плоский элемент 52 входит в гнездо 62 только в том случае, когда вставка 42 находится в правильной ориентации, при которой дефлекторы 48, 50 расположены над муфтами 34, 36.
Поскольку вставка 42 осесимметрична, она может вращаться на 180°, оставаясь при этом в правильной ориентации.
Расположение выступов в разделительной камере 46 лучшего всего показано на Фиг. 5. Первая и вторая плоские стенки 64, 65 простираются от внутренней стенки 57 до наружной стенки 58 тороидальной разделительной камеры 46, эффективно разделяя камеру 46 на две одинаковые секции. Плоские стенки находятся под углом к радиусу разделительной камеры 46. Каждая из двух секций разделительной камеры 46 содержит пять изогнутых стенок 66, 68, 70, 72, 74 и 67, 69, 71, 73, 75.
По отношению к первой плоской стенке 64 и при движении против часовой стрелки, если смотреть в направлении от плоской стенки 64, первая изогнутая стенка 66 вытянута от наружной стенки 58 разделительной камеры 46, изгибаясь от наружной стенки 58 в направлении к центру вставки при увеличении скорости и от первой плоской стенки 64 при уменьшении скорости. После чего концевая часть первой изогнутой стенки 66 изгибается в противоположном направлении, так что загибается назад от наружной стенки при уменьшении скорости и от плоской стенки 64 при увеличении скорости.
Вторая изогнутая стенка 68 вытянута от внутренней стенки 57 разделительной камеры 46, загибаясь назад от внутренней стенки 57 при увеличении скорости и от первой плоской стенки 64 при увеличении скорости. Концевая часть второй изогнутой стенки 68 изгибается в противоположном направлении аналогично концевой части первой изогнутой стенки 66.
Третья изогнутая стенка 70 вытянута от наружной стенки 58 разделительной камеры 46 с изгибом, схожим с первой изогнутой стенкой 66. На конце третьей изогнутой стенки секция на полувысоте 77 загибается обратно к первой плоской стенке 64, так что нижний участок стенки 70 расширяется, образуя по существу вогнутую поверхность, обращенную к первой плоской стенке 64. Противоположная поверхность третьей изогнутой стенки 70 идентична соответствующей поверхности первой изогнутой стенки 66.
Четвертая и пятая изогнутые стенки 72, 74 одинаковые, при этом каждая из них вытянута от внутренней стенки 57 разделительной камеры 46 с изгибами, схожими со второй изогнутой стенкой 68. Концевые части четвертой и пятой изогнутых стенок 72, 74 включают секции на полувысоте, схожие с секцией на полувысоте 77 у конца третьей изогнутой стенки 70.
Продолжая движение против часовой стрелки вокруг тороидальной разделительной камеры 46, следующим выступом является вторая плоская стенка 65, после которой следует шестая, седьмая, восьмая, девятая и десятая изогнутые стенки 67, 69, 71, 73, 75, которые идентичны первой, второй, третьей, четвертой и пятой изогнутым стенкам 66, 68, 70, 72, 74 соответственно. Плоские и изогнутые стенки располагаются на равных интервалах вокруг тороида в следующем порядке в направлении против часовой стрелки 64, 66, 68, 70, 72, 74, 65, 67, 69, 71, 73, 75.
Касательно Фигур 6-7 альтернативный вариант осуществления съемной вставки обозначен числом 80. Альтернативная вставка 80 может быть использована вместо вставки 42. Остальные части сепараторного устройства 10 являются одинаковыми.
Альтернативная вставка 80 содержит полую цилиндрическую часть 82, две плоские крылоподобные секции 84, 86, выступы 88 и плоскую запорную секцию 90. Цилиндрическая часть 82 может содержать магнит так же, как и вставка 42, а плоская ключевая часть 90 имеет такую же конструкцию, как и плоская ключевая часть 52 вставки 42.
Плоские крылоподобные секции 84, 86 вытянуты наружу под углом 180° друг другу от наружной поверхности цилиндрической части 82. Каждая плоская крылоподобная секция 84, 86 перпендикулярна касательной к цилиндрической части 82 в точке, где плоская крылоподобная секция соприкасается с цилиндрической частью 82. Протяженность каждой плоской крылоподобной секции 84, 86 немного меньше протяженности цилиндрической секции 82, а ее ширина составляет примерно одну треть от диаметра цилиндрической секции 82. Плоские крылоподобные секции лежат в одной и той же плоскости, которая находится в вертикальном положении, как это изображено на Фиг. 6, и пересекает линию А-А под прямым углом. Каждая плоская крылоподобная секция 84, 86 является по существу прямоугольной, за исключением того, что верхний и нижний внешние углы 94, 96 скошенные. Верхний угол 94 скошен в большей степени, чем нижний угол 96.
Два выступа 88 вытянуты наружу от поверхности цилиндрической секции 82 под углом 90° к плоским крылоподобным секциям 84, 86. Выступы 88 со стороны, с которой они видны, имеют вид угольника (шеврона), заостряясь книзу, как это показано на Фиг. 1, по направлению к плоскому стопорному элементу 90. Выступы 88 определяют область сбора на внутренней части угольника.
Восемь горизонтальных плоских элементов 92, предназначенных для преграждения потоку, вытянуты от поверхности цилиндрической секции 82 вставки 80, при этом четыре элемента пересекают каждую из плоских крылоподобных секций 84, 86. Горизонтальные плоские элементы 92 равномерно расположены по вертикальной длине каждой плоской крылоподобной секции 84, 86, как это показано на чертеже. Каждый горизонтальный плоский элемент 92 находится под прямым углом как к стыкующейся плоской крылоподобной секции 84 или 86, так и к поверхности цилиндрической секции 82 и по существу имеет форму трапеции, при этом более длинная параллельная сторона прилегает к поверхности цилиндрической секции 82. Горизонтальные плоские элементы 92 имеют равную протяженность с любой стороны стыкующейся плоской крылоподобной секции 84 или 86.
У верхней части вставки 80 находится кольцо, которое тянется от верхнего края полой цилиндрической секции 82, выступая за наружную поверхность цилиндрической секции на расстояние, составляющее примерно одну пятую часть от диаметра цилиндрической секции. Втулка 76 вставляется в верхнюю часть цилиндрической секции 82.
При установке вставки 80 внутрь корпуса 12 вода будет втекать во впускной патрубок, протекать через корпус 14 на одной сторонке вставки 80, затем по верхней части плоских крылоподобных секций 84, 86 там, где скошены углы, через корпус 14 по другой стороне вставке 80 и вытекать из выпускного патрубка. Магнит внутри цилиндрической секции 82 вставки 80 будет притягивать частицы железа из потока, а плоские горизонтальные секции 92 и выступы 88 в виде угольника способствуют замедлению потока текучей среды, так что немагнитные частицы выпадают из взвеси.
При использовании сепараторное устройство 10 может быть установлено в таком положении, при котором центральная ось между первым и вторым противоположными концами корпуса 12 перпендикулярна трубопроводу на стенке 12, как показано на Фиг. 9. Это существенно сокращает вертикальное пространство, которое необходимо для устройства, давая установщику дополнительную свободу действий за счет обеспечения возможности установки внутри ограниченного вертикального пространства, например, между отопительным котлом 130 и столешницой 140.
Варианты осуществления, описанные выше, приведены лишь в качестве примера; специалистам в данной области техники будут очевидны различные изменения и модификации, которые можно провести без отклонения от объема настоящего изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.