Центробежный очиститель Советский патент 1992 года по МПК B04C5/08 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для качественной очистки воды от взвешенных примесей и тяжелых фракций в гидротехнике и химической промышленности.

Известен отстойник-нефтеловушка для очистки жидкостей, содержащий емкость с полупогружной перегородкой, наклонными тонкослойными пластинами и патрубками подачи исходной жидкости, отвода очищенной жидкости и осевших взвешенных веществ, причем, с целью увеличения производительности и компактности отстойника и повышения степени очистки жидкости от взвешенных веществ и нефтепродуктов, тонкослойные пластины выполнены нерав- нополочного У-образного профиля и установлены по направлению потока очищаемой жидкости, а полупогружная перегородка опущена до уровня перегиба тонкослойных пластин; угол наклона тонкослойных пластин относительно горизонтальной плоскости составляет 50-70°, при этом угол наклона одной из полок равен 0,7-1,4 угла наклона другой полки, а длина одной из полок тонкослойных пластин составляет 0,5-2,0 длины другой полки.

Известное устройство напрямую не может быть использовано для очистки поливной воды от наносов, потому что. при высоких концентрациях скопления наносов в коническом днище 8 забьется трубка 9 для удаления взвешенных веществ, работающая по принципу сифона, т.е. требуется оры ю ю

|0

io о

ганизация технологического цикла промыва емкости отстойника от наносных отложений.

К недостаткам отстойника-нефтеловушки для очистки жидкостей относится также то, что патрубок 5 - отвода чистой воды и патрубок 7 - отвода нефтепродуктов расположены в одной горизонтальной плоскости, такое расположение патрубков затрудняет отделение нефтепродуктов от чистой воды.

Кроме того, на У-образных тонкослойных пластинах 2 (в режиме отстойника) будут скапливаться отложения механических включений, что вызывает нарушения функционирования отстойника, Также не предусмотрена очистка этих тонкослоййых пластин.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является рыбоза- щитное устройство, включающее цилиндрическую в плане камеру с отводящим водоводом, в которой концентрично установлена кольцевая стенка с сетчатой верхней частью, подводящий водовод, размещенный касательно к внутренней поверхности стенки,и рыбоотвод, подключенный к центру камеры, причем, с целью повышения эффективности рыбозащиты, кольцевая с-тенка имеет ломаное очертание, образованное поочередно расположенными радиальными и спиралеобразными участками.

Основной недостаток известного устройства заключается в том, что применение в цилиндрической камере 1 сетки 3 неправильной формы и очертаний - ломанность очертания сетки 3 с попеременным чередованием криволинейных 5 и радиальных 4 форм - способствует срыву совершенной воронки, а тем самым - уменьшению эффективности достигаемой цели. Кроме того, будет наблюдаться забивка ячеек сетки 3 частицами, хотя бы один из размеров которых превышает линейный размер ячейки, особенно учитывая, что основная идея работы рассматриваемого устройства заключается в продавливании осветляемой воды через сетчатую 3 кольцевую стенку.

В углублениях ломаных очертаний скорости вращения воды снижаются, в результате чего образуются зоны застоя, отложения и накопления осадков, способствующих нарушению функционирования устройства.

Молодь рыбы смешивается и травмируется при соприкосновении с влекомыми примесями и мусором, направленными к центру, и при транспортировке в водоисточник по рыбоотводу.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки и уменьшение уноса взвешенных наносов.

Поставленная цель достигается тем, что

центробежный очиститель для создания более активной воронки закручивания снабжен конусной крышкой с центральным отверстием и кольцом, а камера закручивания состоит из профилированных ступенчатых колец, установленных с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, образующих в зонах сопряжений кольцевые горизонтальные и регулируемые щели для истечения чистой воды с изменением ее направления снизу вверх и регулирования расхода при помощи регуляторов с пазами и фиксаторов-прижимов. Ступенчатые кольца устанавливаются последовательно снизу вверх, при этом каждое вышестоящее кольцо входит в нижестоящее с зазором-щелью, регулирующей расход при помощи регуляторов с фиксаторами-зажимами.

Такая конструкция обеспечивает более интенсивное закручивание воды при помощи конусной крыши с центральным отверстием, в результате чего взвешенные примеси, мусор и тяжелые фракции быстрей перемещаются к центру, в зону углубления образующейся воронки,

Отбор чистой воды производится через регулирующие расход кольцевые щели, образованные между ступенчатыми кольцами. Чистая вода из камеры закручивания проходит снизу вверх через лабиринтные щели,

сливается в корпус-сборник и отводится по каналу к потребителю, таким образом регулируется расход и качество очищенной воды.

Ориентирование винтовой полки к внутренней поверхности ступенчатых колец под углом

а, рад 1,57-А,

где Л- значения поправки, выбираемые из ряда

0,05 А 0,23,обеспечивает условия перпендикулярности результирующей скорости Vpea. частиц взвешенных наносов к поверхности винтовой полки и эффективности отражения их внутрь

камеры, что способствует отвлечению частиц взвешенных наносов от формирующихся слоев изливания осветленного потока воды через щели истечения осветленной воды. Выбор ширины винтовой полки из ряда

0,,5R,

где R - радиус цилиндрической камеры, м, способствует стабильному функционированию совершенной вихревой воронки, гарантирующей стабильное разделение поступающей воды на промывной поток воды с придонными и подавляющей частью взвешенных наносов и поток осветленной воды с незначительной частью взвешенных наносов.

Использование в центробежном очистителе конусной крышки с центральным отверстием, направляющим атмосферное давление в центр образующейся воронки, способствует быстрому закручиванию воды и более эффективному сбору мусора в центре.

Применение ступенчатых колец, составляющих камеру закручивания и образующих лабиринтные щели, регулирующие расход, обеспечивает получение более качественного фильтрата.

Такая конструкция центробежного очистителя ранее не была известна.

Исходя из изложенного, авторы считают, что предложенное техническое решение отвечает критерию существенные отличия.

На фиг. 1 изображено устройство, план; на фиг.2 - продольный разрез А-А на фиг. 1; на фиг.З - развертка винтовой полки;, на фиг.4 - вид В на фиг.2 (регулятор с фиксатором).

Центробежный очиститель содержит скоростной водоток 1, корпус-сборник 2 с входным окном 3 и отводящим каналом 4 - чистой воды, конусную крышку 5 с центральным отверстием б и кольцом 7, образующим со ступенчатым кольцом 8 и в сопряжении между собой кольцевые регулируемые щели 9, при этом регулировка зазора щелей 9 осуществляется при помощи регуляторов 10 с фиксаторами 11. Ступенчатые кольца 8 образуют камеру закручивания 12, которая заканчивается конусным дном 13, в центре которого закреплен мусороотводящий канал 14.и винтовую полку 15, закрепленную одним концом к кольцу 7, а другим концом - к конусному дну 13.

Винтовая полка 15 ориентирована к внутренней поверхности системы ступенчатых колец 8, образующих камеру закручивания 12, под углом, назначаемым по формуле:

а, рад 1,57-А,

где А- значения поправки, выбираемые из ряда

0,05 А 0,23.

Ширину винтовой полки 15 назначают из ряда

0,,5R,

где R - внутренний радиус камеры закручивания 12, м.

Центробежный очиститель работает следующим образом.

Вода по скоростному водотоку 1 через окно 3 тангенциально проходит в камеру

5 закручивания 12 и контактирует с конусной крышкой 5 и винтовой полкой 1-5, которые способствуют быстрому закручиванию воды и концентрации влекомых примесей и мусора в центре камеры 12. Атмосферное

0 давление воздействует через центральное отверстие 6 на движущийся поток в камере 12 и обеспечивает оформление воронки и влечение к центру примесей, увеличивает завихрение примесей в потоке и направля5 ет их в мусороотводящий канал 14. Вода с меньшим количеством примесей распределяется по внутренней окружности камеры 12 и через сливные щели 9 стекает в корпус- сборник 2 и направляется по каналу 4 к

0 потребителю.

На входе в камеру 12 в потоке преобладает продольная составляющая скорости, а радиальная компонента ее еще не получила своего развития. Следовательно, в пределах

5 камеры закручивания 12 радиальная скорость потока изменяется от нуля на входе в камеру 12 и до максимального своего значения на радиусе промывного отверстия. Поток воды с придонными и взвешенными

0 наносами прижимается под действием центробежной силы к внутренней стенке, образованной системой ступ.енчатых колец 8, камеры 12 и к потолку винтовой полки 15 и, участвуя во вращательном движении вокруг

5 оси совершенной вихревой воронки, способствует образованию внутри себя зон статического и динамического вращений.

При этом часть воды вместе с придонными и основной частью взвешенных нано- 0 сов в зоне статического вращения, попадая под преобладающее влияние увлекающих усилий в сторону промывного отверстия, совершив несколько оборотов вокруг оси совершенной вихревой воронки, увлекается

5 по коническому дну 13 камеры 12 через промывное отверстие в мусороотводящий канал 14 на сброс.

Другая часть, воды вместе с незначительной частью.взвешенных наносов в зоне

0 динамического вращения, попадая под преобладающее влияние увлекающих усилий по направлению к кольцевым регулируемым щелям 9, в процессе вращения вокруг оси совершенной вихревой воронки трансфор5 мируется (преобразуется) в изливающиеся осветленные слои воды через кольцевые регулируемые, с помощью регуляторов 10 и фиксаторов 11, щели 9 в корпус-сборник 2 и далее по каналу 4 осветленной воды к потребителю.

Винтовая полка 15 установлена наклонно к конусному дну 13 камеры закручивания 12 по направлению закрученного потока и служит для создания давления уплотнения потока, с целью направления взвешенных примесей и мусора к центру воронки в камере закручивания 12.

Согласно экспериментальным результатам исследований авторов по движению воды в центробежной камере в составе объекта Капитальная планировка земель в совхозе Ала-Тоо Аламединского района Кирг.ССР, радиус камеры 1 м, высота стенки 1 м, радиус промывного отверстия 0,062 м.существует зона равномерного распределения скорости вращения воды, соответствующая значениям радиальной координаты г 0,5R; учитывая, что эта координата отсчитывается от оси камеры, то зона равномерного распределения скорости отстоит от стенки камеры не более чем на расстояние 0,5R (максимально предельное значение ширины винтовой полки).

Используя результаты исследований А.М.Волынова и М.Ш.Марголина. Вопросы проектирования технически совершенных мелиоративных систем, можно показать, что угол ориентирования винтовой полки равен:

VH

а, рад 1,57 - arcsin-rrVc

VH

/рез

1,57V

рез

1,57-Л

где VH - вертикальная компонента частицы взвешенных наносов, м/с;

Vpea - результирующая скорость динамического вращения жидкости, м/с;

А- поправка, рад.

С учетом максимально предельного значения ширины винтовой полки 0,5R получим максимально предельное значение поправки Дмакс. 0,23 рад.

Используя данные Ф.С.Салахова можно показать, что минимально предельное значение поправки равно Амин. 0,05 рад.

Используя это значение, можно установить минимально предельное значение ширины винтовой полки 0,25R,

Величину сливных щелей 9 для управ- ления расходом и качеством фильтрата, а

0

5

0

5

.0

5

0

5

0

также осуществления промывки устанавливают при помощи регуляторов 10 и фиксаторов 11 путем перемещения колец 8 в вертикальной плоскости и фиксирования их в заданном положении. Камера выполнена по принципу раздвижного стакана с фиксаторами.

Экономический эффект при использовании центробежного очистителя состоит в том, что устройство позволяет выдать заданный расход воды и необходимое качество ее очистки при помощи изменения величины сливных щелей и промывки камеры закручивания посредством регуляторов с фиксаторами; данные условия выполняются одним устройством без затраты дополнительной энергии.

Формула изобретения 1. Центробежный очиститель, содержащий подводную трубу, корпус, камеру, трубы для отвода очищенной жидкости и загрязнений, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки, камера снабжена регуляторами с фиксирующими устройствами и выполнена из ступенчатых колец с зазором между ними. установленных с возможностью перемещения в осевом направлении.

. 2, Очиститель по п. 1, от л и ч а ю щ и й- с я тем, что он снабжен винтовой полкой, конической крышкой с центральным отверстием, кольцом, винтовая полка установлена во внутренней полости камеры, кольцо размещено коаксиально конической крышке, угол конусности которой равен углу конусности днища камеры, винтовая полка закреплена на кольце и днище камеры,

3.Очиститель по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью уменьшения уноса взвешенных наносов, угол ориентирования винтовой полки к внутренней поверхности ступенчатых колец определяют по зависимости

,57-А, : где а- величина угла, рад;

А- величина поправки, выбираемой из рядаО,05 А 0,23.

4.Очиститель по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что ширину винтовой полки В выбирают из ряда 0,25R В 0.5R, где R - радиус камеры.

25

А-А

Фиг.З

Фиг. 4

Изобретение относится к разделению неоднородных сред и позволяет повысить эффективность очистки. Устройство включа-. ет регуляторы 10с фиксаторами 11, камера 12 выполнена из ступенчатых колец 8, установленных с зазором и возможностью перемещения в осевом направлении. Целесообразно снабдить изобретение винтовой полкой 15, конической крышкой 5 с центральным отверстием 6, кольцом 7, винтовую полку 15 установить во внутренней полости камеры 12, кольцо 7 разместить коаксиаль- но крышке 5. Целесообразно выполнить крышку 5 и днище 13с одинаковым углом конусности, а винтовую полку 15 закрепить на кольце 7 и днище 13 камеры 12. Целесообразно угол ориентирования винтовой полки 15 к внутренней поверхности ступенчатых колец 8 определяют по зависимости а 1,57 - Л где а- величина угла в радианах, а А- величина поправки, выбираемой из ряда 0,05 А 0,23. Целесообразно ширину винтовой полки 15 в ыбирать из ряда 0,25R B 0.5R, где В - величина ширины винтовой полки 15, R - радиус камеры 12. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.