ГИДРОЦИКЛОННЫЙ ЗАБОРНЫЙ ФИЛЬТР Российский патент 1994 года по МПК E03B3/00 

Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано на станциях водозабора из открытых водоемов в качестве заборного фильтра всасывающего трубопровода насоса.

Задача повышения качества очистки питьевой и технической воды, используемой в быту и промышленности, в последние годы становится все более актуальной. Наличие в воде, забираемой из открытых водоемов, механических примесей, особенно песка, приводит к интенсивному износу деталей насосов и выходу их из строя. Эти проблемы могут быть решены установкой на всасывающих трубопроводах фильтров, задерживающих поступление песка к насосу и далее к потребителю. Менее требовательными к техническому обслуживанию являются заборные фильтры гидроциклонного типа, в которых отделение песка и других механических примесей от воды производится за счет их сепарации под действием центробежных сил, а не за счет фильтрации сетчатыми элементами, которые необходимо периодически чистить.

Известно устройство для улавливания осадка, способное выполнять функцию гидроциклонного заборного фильтра, содержащее корпус с соосно расположенной в нем всасывающей трубой с входным отверстием и песковый канал, сообщающийся с гидроциклоном [1] .

Недостатком этого устройства является невысокое качество очистки забираемой воды, обусловленное тем, что песковый канал пересекает входное отверстие заборной всасывающей трубы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является гидроциклонный заборный фильтр для всасывающего трубопровода насоса, содержащий корпус, в котором соосно размещены всасывающая труба с входными отверстиями и пассивный завихритель забираемой воды, выполненной в виде сообщающих внутреннюю полость корпуса с окружающей водой тангенциальных каналов, а также сообщающий полость корпуса с окружающей водой песковый канал [2] .

В устройстве поток забираемой воды приводится во вращательное движение только за счет действия пассивного завихрителя, что способствует резкому снижению тангенциальной составляющей скорости закрученного потока по мере приближения его к входным отверстиям во всасывающей трубе и снижению качества очистки забираемой воды от механических примесей. Отклонение траектории движения воды на участке от пассивного завихрителя (тангенциальных каналов) до входных отверстий во всасывающей трубе засоряет полость корпуса механическими примесями, что также снижает качество очистки забираемой воды.

Целью изобретения является повышение качества очистки забираемой воды от механических примесей.

Поставленная цель достигается тем, что в известном гидроциклонном заборном фильтре, содержащем корпус, в котором соосно размещены всасывающая труба с входными отверстиями и пассивный завихритель забираемой воды, а также сообщающий полость корпуса с окружающей водой песковый канал, вокруг корпуса 1 расположен активный завихритель, образующий с корпусом направленное в сторону пескового канала кольцевое сопло, что позволяет увеличить тангенциальную составляющую скорости потока воды и создать в песковом канале скоростной напор, препятствующий засасыванию воды через него, в результате чего повышается качество очистки забираемой воды. Напротив корпуса, охватывая входные отверстия, размещен стаканообразный элемент, внутренний диаметр которого равен внутреннему диаметру корпуса и определяется соотношением d₃= , где d₁ и d₂ - внутренний и наружный диаметры всасывающий трубы, что, обеспечивая линейно направленное движение воды от пассивного завихрителя к входным отверстиям без поворотов потока, повышает качество очистки забираемой воды. Песковый канал образован кромками кольцевого сопла и стаканообразного элемента, принадлежащими поверхностям конусов, направленных в сторону пассивного завихрителя, что, обеспечивая отвод механических примесей с периферии вращательного потока воды по кратчайшей траектории, также повышает качество очистки забираемой воды от механических примесей.

При оценке соответствия новых признаков гидроциклонного заборного фильтра критерию "существенные отличия" по доступным авторам и заявителю информационным источникам в известных технических решениях признаков, сходных с заявляемыми, обнаружить не удалось.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого гидроциклонного заборного фильтра; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Гидроциклонный заборный фильтр содержит корпус 1, в котором соосно размещены всасывающая труба 2 с входными отверстиями 3, выполненными, например, в виде прямоугольных окон в стенке всасывающей трубы, и пассивный завихритель 4 забираемой воды, выполненный, например, в виде тангенциальных каналов в корпусе 1. Полость корпуса 1, ограниченная его внутренними стенками, одним торцом и всасывающей трубой 2, сообщена песковым каналом 5 с окружающей водой. Вокруг корпуса расположен активный завихритель 14, образующий с корпусом 1 направленное в сторону пескового канала 5 кольцевое сопло 7. Активный завихритель 14 может быть выполнен в виде вихревой камеры 6 с тангенциальными питающими соплами 13, связанными с источником 8 воды под давлением, как это показано на фиг. 2. Напротив корпуса 1, охватывая входные отверстия 3, размещен стаканообразный элемент 9, внутренний диаметр которого равен внутреннему диаметру корпуса 1 и определяется соотношением d₃= , где d₁ и d₂ - соответственно внутренний и наружный диаметры всасывающей трубы 2. Песковый канал образован кромками кольцевого сопла 7 (кромки 10 и 11) и стаканообразного элемента 9 (кромка 12), принадлежащими поверхностям конусов, направленных в сторону пассивного завихрителя 4. Фильтр соединен с насосом (не показан) и затоплен.

Гидроциклонный заборный фильтр работает следующим образом.

При работе насоса давление воды во всасывающей трубе, на срезе входных отверстий 3, становится меньше, чем давление воды в окружающем фильтр пространстве. Вследствие этого вода вместе с механическими примесями засасывается через пассивный завихритель 4 в корпус 1 и, приобретая вращательное движение, устремляется по кратчайшей траектории в виде кольцевого потока к входным отверстиям 3 и далее по всасывающей трубе к насосу, а затем к потребителю. При этом присутствующие во вращающемся потоке воды механические примеси в виде песка под действием центробежных сил перемещаются на периферию потока и по конусообразной стенке корпуса 1 выходят через песковый канал 5 в окружающую воду или специальный сборник. Эффективность отделения примесей находится в прямой зависимости от скорости потока воды в корпусе фильтра. Выполнив площадь кольцевых зазоров между стенками корпуса 1, стаканообразного элемента 9 и всасывающей трубой, равную площади внутреннего сечения всасывающей трубы по указанному соотношению, обеспечиваются максимальные осевая и тангенциальная скорости потока без увеличения сопротивления. Принудительно подводя в вихревую камеру 6 активного завихрителя 14 через тангенциальные сопла 13 воду под давлением, удается получить на выходе кольцевого сопла 7 вихревой поток воды, движущийся в направлении пескового канала 5. Этот вихревой поток, вращаясь в том же направлении, что и поток забираемой воды, позволяет увеличить тангенциальную составляющую последнего и повысить таким образом эффективность очистки забираемой воды. Ввиду того, что выходя из кольцевого сопла 7 поток воды имеет и осевую скорость, он препятствует засасыванию воды из окружающего пространства, что повышает эффективность очистки воды.

Таким образом, предлагаемый гидроциклонный заборный фильтр позволяет повысить качество очистки забираемой воды от механических примесей - в первую очередь от песка, приводящего к интенсивному износу деталей насосов. Применение устройства позволяет сократить затраты на обслуживание и ремонт насосных установок водозаборных сооружений и повысить качество воды, поступающей к потребителю.

Использование: в водоснабжении. Сущность изобретения: фильтр содержит основной и дополнительный завихрители воды. Дополнительный завихритель расположен на корпусе и образует с ним кольцевое сопло. Песковый канал образован кромками кольцевого сопла и стакана, расположенного на всасывающей трубе с возможностью охвата ее отверстий, при этом кромки выполнены конусными с вершиной, направленной в сторону основного завихрителя. 2 ил.

ГИДРОЦИКЛОННЫЙ ЗАБОРНЫЙ ФИЛЬТР, содержащий корпус, размещенную в корпусе соосно с ним всасывающую трубу с отверстиями для входа воды, завихритель воды и песковый канал, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным завихрителем, расположенным на корпусе и образующим с ним кольцевое сопло, направленное к песковому каналу, и установленным на всасывающей трубе с возможностью охвата ее отверстий стаканом, противолежащим корпусу, при этом песковый канал образован кромками кольцевого сопла и стакана, выполненными конусными с вершиной, направленной в сторону завихрителя, а внутренний диаметр стакана равен внутреннему диаметру корпуса и составляет
d₃ = ,
где d₁ - внутренний диаметр всасывающей трубы;
d₂ - наружный диаметр всасывающей трубы;
d₃ - внутренний диаметр стакана.