ДРЕНАЖНО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2009 года по МПК B01D24/38 

Изобретение относится к области очистки жидкостей путем фильтрации через насыпные материалы и может быть использовано для всех типов фильтров систем химической водоподготовки в энергетике и других отраслях промышленности.

Известно дренажно-распределительное устройство водоподготовительного фильтра, которое содержит коллектор и присоединенные к нему трубы с заглушками на концах с отверстиями по образующей и щелевым элементом, присоединенным к трубам над отверстиями, причем отверстия выполнены в виде сопряженных большими основаниями усеченных конусов, а щели в элементе выполнены в виде жалюзи (см. а.с. СССР N 1681889, МПК5 В01D 24/38,1991 г.).

К недостаткам данного технического решения можно отнести сложность изготовления трубы с профилированными отверстиями, неэффективное выполнение геометрии каждой щели, которая забивается фракциями загрузки, поэтому уменьшается производительность фильтрации, а следовательно, и надежность его работы. Кроме того, недостатком данного решения является низкая эффективность охвата засыпного материала и, как следствие, появление застойных зон и снижение эффективность очистки жидкости.

Известно дренажно-распределительное устройство водоподготовительного фильтра, которое содержит коллектор, присоединенные к нему трубы с отверстиями, расположенными по верхней образующей, и заглушками на концах и герметично присоединенный к трубам над отверстиями желобок со щелями, в котором над щелями методом выштамповки выполнены козырьки, кромка которых расположена параллельно образующей трубы под козырьком. Полость, образованная дренажной трубой и желобком, герметизируется с торцов компаудными пробками (см. патент РФ N 2119373, В01D 24/38, 1998).

К недостаткам данного решения можно отнести сложность изготовления трубы с дополнительными элементами - компаудными пробками, кроме того, усложняется герметичное соединение желобка с трубой. Также недостаточна производительность фильтрации, так как щели выполнены с одной стороны козырька. Ненадежным элементом конструкции является выступающий над поверхностью трубы желобок, который подвержен различного рода повреждениям при транспортировке, складировании, монтаже и т.д.

Известно дренажно-распределительное устройство водоподготовительного фильтра, содержащее коллектор, присоединенные к нему трубы с отверстиями и заглушками на концах, и герметично присоединенный к трубам над отверстиями желобок со щелями, причем над щелями выполнены козырьки, кромка которых расположена параллельно образующей трубы. Желобок выполнен параллельно образующей трубы с более чем двумя опорами на трубу в поперечном ее сечении, а козырьки в желобке выполнены с двумя щелями (см. патент РФ №2147456, МПК7 B01D 24/38, 2000 г.).

Недостатком данного решения является выполнение на желобке двухсторонней щели у каждого козырька. Образующийся зазор каждой щели имеет прямоугольную форму, при этом ширина и глубина соизмеримы. Такое решение щели создает повышенное сопротивление при истечении жидкостей, в результате образуются завихрения потока, что неизбежно ведет к забиванию частицами загрузки, соизмеримыми с размерами зазора. При этом производительность дренажного устройства резко уменьшается и возникает необходимость его промывки.

Известно дренажно-распределительное устройство для насыпных фильтров, содержащее перфорированную трубу с размещенным над ней перфорированным элементом, выполненным в виде цилиндрических кассет, боковая поверхность которых состоит из продольных зубьев таврового сечения, концы которых в сечении имеют прямоугольную форму (см. а.с. СССР №486758, МПК В01D 23/24, 1976 г.).

Недостатком данного решения является сложность конструкции, неэффективность использования вплотную установленных перфорированных элементов, что ведет к удорожанию конструкции.

Наиболее близким является решение дренажно-распределительного устройства ионитного фильтра, содержащее перфорированные трубы и расположенные на них соединенные один с другим щелевые элементы, выполненные в виде цилиндров. На одном торце цилиндров выполнен прилив в виде кольца на внутренней цилиндрической поверхности, а на другом торце выполнен прилив в виде кольца на внешней цилиндрической поверхности. Щели выполнены калиброванными по образующим цилиндра между приливами (см. а.с. СССР №1456183, МПК4 B01D 23/20, 1989 г.). Данное решение принято за прототип.

Недостатком прототипа является сложность конструкции, сложность выполнения калиброванных отверстий, приводящая к удорожанию конструкции. Кроме того, недостатком является неэффективность использования вплотную установленных перфорированных элементов, что ведет к удорожанию конструкции.

Задача, решаемая изобретением, - упрощение конструкции дренажно-распределительного устройства фильтра, повышение прочности и надежности конструкции, снижение стоимости его изготовления и использования.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном дренажно-распределительном устройстве, содержащем перфорированные трубы и расположенные на них щелевые элементы, выполненные в виде цилиндров, в соответствии с изобретением щелевые элементы расположены на трубах на расстоянии друг от друга, перфорация на трубах выполнена на участках, расположенных в местах установки щелевых элементов, причем щелевые элементы состоят из ребер, жестко соединенных с рядами проволоки треугольного сечения, установленными с зазором между соседними рядами проволоки.

Образующиеся за счет зазора щели имеют профиль, расширяющийся от поверхности щелевого элемента к его центру.

Трубы дренажно-распределительного устройства выполнены из пластика.

Технический результат от использования изобретения заключается в том, что выполнение дренажно-распределительного устройства, содержащего перфорированные трубы и расположенные на них на расстоянии друг от друга щелевые элементы, выполненные в виде цилиндров, причем перфорация на трубах выполнена на участках, расположенных в местах установки щелевых элементов, а щелевые элементы состоят из ребер, жестко соединенных с рядами проволоки треугольного сечения, установленными с зазором между соседними рядами проволоки, позволяет упростить конструкцию дренажно-распределительного устройства, повысить прочность и надежность конструкции, снизить стоимость его изготовления и использования.

Установка щелевых элементов на расстоянии друг от друга позволяет оптимизировать соотношение качества фильтрации и стоимость устройства.

Выполнение щелевых элементов в виде ребер, жестко соединенных с рядами проволоки треугольного сечения, установленными с зазором между соседними рядами проволоки, обеспечивающим наличие щелей, расширяющихся от поверхности щелевого элемента к его центру, исключает возникновение завихрений при истечении жидкости, из-за чего сопротивление потоку становится малым и при гидравлических расчетах устройства может не учитываться. Кроме того, попадающие в зазор частицы соизмеримых размеров не будут застревать в нем, т.к. зазор имеет расширение, что увеличивает производительность и обеспечивает равномерность распределения скоростей фильтрации жидкости.

Ребра жесткости обеспечивают достаточную прочность и надежность конструкции щелевых элементов.

Выполнение труб из пластика, а щелевых элементов с использованием проволоки треугольного сечения позволяет уменьшить стоимость такого устройства и обеспечить большую долговечность, оптимально сочетая качества пластика и нержавеющего металла проволоки.

Фиг.1 - элемент дренажно-распределительного устройства.

Фиг.2 - сечение А-А фиг.1.

Фиг.3 - вид В фиг.1.

Дренажно-распределительное устройство содержит перфорированные трубы 1 и расположенные на них щелевые элементы 2. Щелевые элементы 2 выполнены в виде цилиндров и расположены на трубах на расстоянии друг от друга. Перфорация на трубах 1 образована за счет выполнения на трубах отверстий 3. Перфорация выполнена на участках 4, расположенных в местах установки щелевых элементов 2.

Щелевые элементы 2 состоят из ребер 5, жестко соединенных с рядами 6 проволоки 7 треугольного сечения. Ряды 6 проволоки 7 установлены с зазором t между соседними рядами проволоки.

Щелевые элементы 2 могут быть выполнены в двух вариантах:

1) ребра 5 расположены вдоль щелевого элемента 2 и к ним присоединены расположенные поперечно с зазором друг от друга ряды 6 проволоки 7 (см. фиг.1);

2) ребра 5 щелевого элемента расположены поперечно, к ним прикреплены продольно расположенные ряды 6 проволоки 7 (условно не показано).

3) ребра 5 щелевого элемента расположены поперечно, к ним прикреплены продольно расположенные ряды 6 проволоки 7 (условно не показано).

Образующийся зазор t обеспечивает наличие щелей 8, расширяющихся от поверхности цилиндра (щелевого элемента) к его центру. В первом случае исполнения щелевого элемента щели расположены поперек (по радиусу), а во втором случае щели ориентированы по образующим цилиндра.

Трубы 1 дренажно-распределительного устройства могут быть выполнены как из металла, так и из пластика.

Щелевые элементы 2 могут быть закреплены на трубе различными способами - сваркой, фиксацией с помощью привариваемых холодной сваркой втулок, фиксацией с помощью хомутов в пазах трубы.

Устройство работает следующим образом.

Жидкость после прохождения засыпки фильтра дренируется через щели 8, отверстия 3 и поступает в полость труб 1. За счет выполнения щелевого элемента с использованием проволоки треугольного сечения щели 8 имеют расширяющийся профиль, таким образом щели получают подобие сопла. Наличие расширения исключает возникновение завихрений при истечении жидкости, из-за чего увеличивается скорость истечения жидкости, сопротивление потоку становится малым и при гидравлических расчетах устройства может не учитываться. Кроме того, попадающие в щели 8 частицы соизмеримых размеров не будут застревать в нем, т.к. щели 8 имеют расширение, увеличивающее скорость истечения жидкости и увлекающее частицы засыпки фильтра совместно с жидкостью.

Это особенно важно при регенерации фильтра, так как под давлением подается обратный поток жидкости. При вышеизложенном условии давление в зоне щелей уменьшается, а скорость прохода жидкости увеличивается за счет сужения щели при проходе жидкости в обратном направлении (появляется эффект трубки Вентури), поэтому все щели промываются равномерно, а следовательно, равномерно промывается и засыпка. После этого фильтр работает снова с большой производительностью и равномерно распределенной скоростью фильтрации.

Дренажно-распределительное устройство может быть изготовлено с использованием известного технологического оборудования.

Изобретение относится к области очистки жидкости путем фильтрации через насыпные материалы и может быть использовано для всех типов фильтров систем химической водоподготовки в различных отраслях промышленности. Устройство содержит перфорированные трубы и расположенные на них щелевые элементы, выполненные в виде цилиндров. Щелевые элементы расположены на трубах на расстоянии друг от друга и состоят из ребер, жестко соединенных с рядами проволоки треугольного сечения, установленными с зазором между соседними рядами проволоки. Перфорация на трубах выполнена на участках, расположенных в местах установки щелевых элементов. Технический результат изобретения заключается в упрощении конструкции, повышении ее прочности и надежности, снижении стоимости ее изготовления и использования. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Дренажно-распределительное устройство, содержащее перфорированные трубы и расположенные на них щелевые элементы, выполненные в виде цилиндров, отличающееся тем, что щелевые элементы расположены на трубах на расстоянии друг от друга, перфорация на трубах выполнена на участках, расположенных в местах установки щелевых элементов, причем щелевые элементы состоят из ребер, жестко соединенных с рядами проволоки треугольного сечения, установленными с зазором между соседними рядами проволоки.

2. Дренажно-распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что образующийся зазор обеспечивает наличие щелей, расширяющихся от поверхности щелевого элемента к его центру.

3. Дренажно-распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что трубы дренажно-распределительного устройства выполнены из пластика.