ПОГРУЖНОЙ ВОДОЗАБОРНЫЙ ФИЛЬТР
SUBMERSIBLE WATER-INTAKE FILTER

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к устройствам очистки природных вод, и предназначено для защиты водозаборного сооружения от попадания механических примесей, например шуги, а также защиты молоди рыб от попадания в водозаборное сооружение.
Задача любого водозаборного сооружения - бесперебойная подача потребителям требуемых расходов воды.
При этом особую роль в успешной эксплуатации систем водоснабжения имеют мероприятия, направленные на предотвращение обмерзания и забивки механическими примесями фильтрующих преград, и мероприятия, предотвращающие попадание молоди рыб в водозаборные сооружения.
Известны конструкции водозаборных фильтров, общим признаком которых является наличие фильтрующих воду поверхностей - сетчатых, перфорированных или жалюзийных, а также средств, препятствующих непосредственному контакту молоди рыб с этими поверхностями.
Известен водозаборный рыбозащитный фильтр, содержащий, по меньшей мере, одну преимущественно съемную кассету, фильтрующая поверхность которой образована наружной и внутренней параллельными жалюзийными поверхностями, у которых составляющие их пластины имеют противоположный угол наклона, шаг установки наружных пластин в два раза больше шага внутренних, а расстояние между наружной и внутренней поверхностями равно шагу внутренних пластин. Патент RU 2313634, МПК E02B 8/08, опубликовано 27.12.1997.
Известен водозаборный фильтр, представляющий собой неподвижный сетчатый барабан, внутри которого соосно вращательно смонтирована водоструйная флейта (средства промывки сетчатого полотна барабана). Во время работы мусор и рыба, прижатые потоком воды к внешней стенке барабана, периодически отбиваются струями воды высокого давления, истекающими радиально барабану из отверстий флейты. А.с. СССР 1528853, МПК E02B 8/08, опубликовано 15.12.1989 г.
Известен водозаборный рыбозащитный фильтр, содержащий вращательно смонтированный главный сетчатый усеченный конус, обращенный вершиной к водозабору, и средства промывки его сетки, при этом внутри главного конуса коаксиально размещены один в другом и встречно направлены второй и третий сетчатые усеченные конусы, объединенные с главным, при этом меньшее открытое основание третьего конуса связано с рыбоотводом, его большее основание соединено с диаметрально равным ему меньшим основанием второго конуса, большее основание которого соединено с меньшим основанием главного конуса рыбонаправляющим кольцевым лотком, соединенным с рыбоотводом пустотелыми спицами. Патент RU 2208096, МПК E02B 8/08, опубликовано 10.07.2003.
Недостатком данных устройств является небольшая производительность и низкая эффективность очистки фильтрующих поверхностей.
Задачей изобретения является создание погружного водозаборного фильтра, позволяющего улучшить его эксплуатационные характеристики, повысить надежность работы и сократить затраты на его профилактическое обслуживание (очистку).
Поставленная задача решается за счет того, что в погружном водозаборном фильтре, содержащем цилиндрический корпус, ось которого расположена горизонтально и параллельно потоку очищаемой жидкости, представляющий собой обечайку, фильтрующие элементы, промывное приспособление, фильтрующие элементы выполнены трубчатой формы с наружной поверхностью фильтрования, представляют собой щелевые решетки, выполненные в форме цилиндрической спирали из высокоточного профиля V-образной формы, и неподвижно закреплены с двух сторон корпуса, промывное приспособление представляет собой Т-образный кронштейн с установленными на нем с возможностью вращения в подшипниковых узлах двумя трубчатыми рамками, на расположенных параллельно фильтрующим элементам участках которых выполнена перфорация.
Кроме того, Т-образный кронштейн представляет собой распределительное устройство, предназначенное для подачи чистой промывочной воды, температура которой может быть выше, чем температура очищаемой жидкости, выполнен из двух перпендикулярных труб, вертикальный участок его закреплен соосно внутри патрубка на кронштейнах, горизонтальный участок расположен соосно с корпусом фильтра, а концы горизонтального участка закреплены на стойках, расположенных в обечайках.
Кроме того, корпус подшипникового узла, имеющий возможность вращения вокруг оси - горизонтального участка Т-образного кронштейна, выполнен в виде ступенчатого стакана, на образующей которого неподвижно закреплены участки труб трубчатой рамки, расположенные перпендикулярно горизонтальному участку Т-образного кронштейна, при этом в месте пересечения их осей на горизонтальном участке выполнены сквозные отверстия, например четыре.
Кроме того, перфорация выполнена в виде двух рядов: один ряд перфорированных отверстий направлен по нормали к образующей поверхности фильтрующих элементов, второй ряд перфорированных отверстий расположен под углом по отношению к первому ряду отверстий и направлен по радиусу вращающейся окружности для создания реактивной силы F, приводящей промывное приспособление во вращение, причем на одной части рамки отверстия расположены слева от оси вращения, а на другой - справа.
Кроме того, перфорация выполнена в виде одного ряда отверстий, при этом оси отверстий выполнены под углом α к нормали, причем на одной части рамки отверстия расположены слева от оси вращения, а на другой - справа.
Кроме того, V-образный профиль создает жесткий экран с продольными щелями строго определенного размера, которые могут быть выполнены размером Δ=100-5000 мкм с допуском на ширину щели до ±15 мкм.
Кроме того, фильтрующие элементы выполнены с антиадгезионным биологически инертным покрытием.
Изобретение поясняется чертежами.
Фиг.1 - общий вид погружного водозаборного фильтра.
Фиг.2 - отложения на поверхности фильтрующего элемента.
Фиг.3 - промывка фильтрующего элемента.
Фиг.4 - сечение погружного водозаборного фильтра.
Фиг.5 - подшипниковый узел.
Фиг.6 - разрез Б-Б фильтрующего элемента.
Фиг.7 - перфорированное отверстие - вариант.
Погружной водозаборный фильтр включает в себя цилиндрический корпус 1, ось которого расположена горизонтально и параллельно потоку очищаемой жидкости, представляющий собой обечайку, к нижней части которой присоединен при помощи сварки патрубок 2 для отвода очищенной воды. С двух сторон корпуса 1 неподвижно закреплены фильтрующие элементы 3 трубчатой формы с наружной поверхностью фильтрования, представляющие собой щелевые решетки, выполненные в форме цилиндрической спирали из высокоточного профиля V-образной формы с антиадгезионным биологически инертным покрытием, закрепленной с помощью сварки на опорных элементах в каждой точке их пересечения, при этом опорные элементы расположены во внутренней полости фильтрующего элемента 3, а V-образный профиль создает жесткий экран с продольными щелями строго определенного размера, которые могут быть выполнены размером Δ=100-5000 мкм с допуском на ширину щели до ±15 мкм.
Другими концами фильтрующие элементы 3 неподвижно присоединены, например, с помощью сварки к обечайкам 4, имеющим дополнительные опоры 5, оканчивающиеся установочными конусами 6. На конце обечайки 4, направленной навстречу потоку очищаемой жидкости, закреплен обтекатель 7, представляющий собой отбойник в виде усеченного конуса, предохраняющий фильтр от попадания в его внутреннюю полость случайных крупных или длинномерных предметов. На конце другой обечайки закреплена заглушка 8, имеющая эллиптическую форму.
Для подъемно-транспортных работ к обечайке корпуса 1 приварены грузовые уши 9.
Внутри корпуса 1 установлено предназначенное для очистки фильтрующего элемента струями воды промывное приспособление 10, представляющее собой Т-образный кронштейн 11 с установленными на нем с возможностью вращения в четырех подшипниковых узлах 12 двумя трубчатыми рамками 13, на расположенных параллельно фильтрующим элементам участках которых выполнена перфорация.
При этом в одном варианте перфорация состоит из двух рядов: один ряд перфорированных отверстий 14 направлен по нормали к образующей поверхности фильтрующих элементов и предназначен для промывки фильтра; второй ряд перфорированных отверстий 15 расположен под углом по отношению к первому ряду отверстий и направлен по радиусу вращающейся окружности для создания реактивной силы F, приводящей трубчатые рамки 13 во вращение, причем на одной части рамки отверстия расположены слева от оси вращения, а на другой - справа.
Во втором варианте, перфорация может быть выполнена в виде одного ряда отверстий, выполненных под углом α к нормали, при этом промывка фильтрующих элементов и создание реактивной силы будут осуществлены одним рядом отверстий, причем на одной части рамки отверстия расположены слева от оси вращения, а на другой - справа.
Т-образный кронштейн представляет собой распределительное устройство, предназначенное для подачи чистой промывочной воды, температура которой может быть выше, чем температура очищаемой жидкости, выполнен из двух перпендикулярных труб, вертикальный участок 16 его закреплен соосно внутри патрубка 2 на кронштейнах 17, горизонтальный участок 18 расположен соосно с корпусом 1, а концы горизонтального участка 18 закреплены на стойках 19, расположенных в обечайках 4.
В состав подшипниковых узлов 12 входят подшипники скольжения 20, уплотнения 21. Корпус 22 подшипникового узла, имеющий возможность вращения вокруг оси - горизонтального участка 18 Т-образного кронштейна, выполнен в виде ступенчатого стакана, на образующей которого неподвижно закреплены участки труб трубчатой рамки 13, расположенные перпендикулярно горизонтальному участку 18 Т-образного кронштейна, при этом в месте пересечения их осей на горизонтальном участке 18 выполнены сквозные отверстия 23, например четыре.
Работа погружного водозаборного фильтра заключается в следующем.
При включении насоса в системе водоснабжения (на чертежах не показан) вода из водного источника поступает через фильтрующие элементы 3 внутрь погружного водозаборного фильтра.
При этом для предотвращения образования ледяной корки предусмотрено антиадгезионное биологически инертное покрытие, безвредное для организма.
Молодь рыбы не может проникнуть внутрь устройства через фильтрующие элементы 3, размеры щелей которых принимаются меньше поперечных размеров мальков.
Через определенное время на наружной поверхности фильтрующих элементов 3 накапливаются различного вида загрязнения. При засорении щелей фильтрующих элементов 3 в вертикальный участок 16 Т-образного кронштейна промывного приспособления, который закреплен соосно внутри патрубка 2 на кронштейнах 17, подается чистая вода, температура которой может быть выше, чем температура очищаемой жидкости, которая поступает затем в горизонтальный участок 18, а затем поступает через сквозные отверстия 23 в трубчатую рамку 13 промывного приспособления, которая начинает вращаться, при этом создается мощный поток струй жидкости, направленных перпендикулярно к поверхности фильтрования, вовлекающий в себя механические частицы и прочие примеси, и осуществляется обратная промывка.
Взвешенные частицы загрязнений уносятся потоками промываемой жидкости и вследствие своей инерционности попадают в поток жидкости, движущийся в осевом направлении.
Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, что позволяет существенно упростить компоновку водозаборного узла, повысить эффективность его очистки от шуги и мусора и обеспечить защиту молоди рыб от попадания в водозабор и высокую эффективность рабочего процесса, основанную на гидродинамике движущегося потока.
Также при эксплуатации погружного водозаборного фильтра обеспечивается экологическая безопасность.
Фильтры данной конструкции можно использовать в широком диапазоне по производительности.