Грязевик инерционно-гравитационный
Изобретение относится к области средств обслуживания трубопроводных сетей. Технический результат изобретения состоит в повышении степени очистки жидкости. В грязевике инерционно-гравитационном труба и выходной патрубок соединены герметично, острый угол между образующей конусообразного элемента и днищем составляет от 50 до 70°, расстояние между нижней границей продольных отверстий в трубе и границей проекции конусообразного элемента на поверхность трубы составляет не менее половины расстояния от нижней границы конусообразного элемента до поверхности трубы, при этом элемент, предназначенный для предотвращения попадания ранее осевших на днище частиц в очищаемую среду, представляет собой перфорированное кольцо, на нижней поверхности которого с возможностью смещения вокруг вертикальной оси установлено второе перфорированное кольцо, снабженное приводом перемещения его вокруг оси, причем в рабочем состоянии отверстия перфорации колец не совпадают. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области средств обслуживания трубопроводных сетей, предназначенных для транспортировки жидких сред, и может быть использовано в качестве вспомогательных устройств, предотвращающих накопление грязи в трубопроводах теплотехнического оборудования котельных, тепловых сетей, центральных тепловых пунктов, тепловых узлов зданий, а также технологических водных потоках, и водооборотных циклах промышленных предприятий.
Известна конструкция магнитно-сеточного грязевика (RU, патент 2193539), предназначенного для удаления ферромагнитного шлама из жидкой диамагнитной среды. Известный грязевик содержит корпус очистки, в котором установлены в горизонтальном направлении трубы, выполненные из диамагнитного материала. Под трубами расположен сеточный фильтр. В трубах установлены магниты, притягивающие ферромагнитный шлам.
Недостатком известной конструкции следует признать пригодность ее в основном для удаления ферромагнитных загрязнений, поскольку диамагнитные загрязнения грязевик указанной конструкции практически не задерживает. Также к недостаткам известной конструкции следует отнести использование сетчатого фильтра, который при загрязнении меняет гидродинамические свойства грязевика.
Также известна конструкция грязевика (RU, патент 2008604). Указанный грязевик содержит корпус с днищем, причем в корпусе расположены на одной оси патрубки ввода и вывода жидкости, фильтр, расположенный между указанными патрубками. В дне корпуса выполнен патрубок вывода грязи.
Недостатком известного устройства следует признать необходимость его периодической очистки, поскольку из-за наличия значительного количества задержанных в корпусе частиц грязевик постепенно теряет фильтрующие свойства.
Наиболее близким аналогом заявленного технического решения можно признать известную конструкцию грязевика (RU, патент 42438). Указанный грязевик содержит вертикально расположенный корпус с днищем, причем в корпусе расположены на одной оси патрубки ввода и вывода жидкости, а также патрубок вывода грязи. Дополнительно грязевик содержит трубу, установленную в корпусе между входным и выходным патрубками, при этом верхний конец трубы закрыт отбойным кожухом, по длине трубы закреплены конусообразные элементы, образующие острый угол с трубой со стороны днища, на участках трубы, расположенных под конусообразными элементами, выполнены продольные отверстия. В нижней части трубы после последнего конусообразного элемента установлена конусообразная поверхность, предназначенная для предотвращения попадания ранее осевших на днище частиц в очищаемую среду.
Недостатком известного устройства следует признать его невысокую эффективность, обусловленную попаданием взвешенных частиц загрязнений в прорези в трубе, а затем и в очищенную среду.
Техническая задача, решаемая посредством предлагаемой конструкции, состоит в разработке усовершенствованного грязевого фильтра.
Технический результат, получаемый при реализации предлагаемой конструкции, состоит в повышении степени очистки жидкости.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать грязевик инерционно-гравитационный (ГИТ), содержащий вертикально расположенный цилиндрический корпус с днищем, причем в корпусе расположены на одной оси патрубки ввода и вывода жидкости, а также патрубок вывода грязи, при этом грязевик содержит трубу, установленную в корпусе между входным и выходным патрубками, верхний конец которой закрыт отбойным кожухом, по длине трубы закреплены конусообразные элементы, образующие острый угол с трубой со стороны днища, на участках трубы, расположенных под конусообразными элементами, выполнены продольные отверстия, а на нижней части трубы после последнего конусообразного элемента и над входом патрубка вывода грязи установлен элемент, предназначенный для предотвращения попадания ранее осевших на днище частиц в очищаемую среду. Труба и выходной патрубок соединены герметично. Острый угол между образующей конусообразного элемента и днищем составляет от 50 до 70°, расстояние между нижней границей продольных отверстий в трубе и границей проекции конусообразного элемента на поверхность трубы составляет не менее половины расстояния от нижней границы конусообразного элемента до поверхности трубы. Элемент, предназначенный для предотвращения попадания ранее осевших на днище частиц в очищаемую среду, представляет собой перфорированное кольцо, на нижней поверхности которого с возможностью смещения вокруг вертикальной оси установлено второе перфорированное кольцо, снабженное приводом перемещения его вокруг оси, причем в рабочем состоянии отверстия перфорации колец не совпадают. В одном из вариантов реализации привод выполнен механическим. При этом желательно, чтобы в корпусе было выполнено отверстие, обеспечивающее визуальное определение толщины осадка на перфорированном диске. Для этой цели может быть использовано водомерное стекло. При достижении толщины осадка, которая, как ранее установлено, мешает эффективной работе грязевика, вручную проворачивают нижнее перфорированное кольцо до совпадения отверстий перфорации. Открывают патрубок вывода грязи и удаляют осадок из корпуса с последующим относительным перемещением перфорированных колец. Привод может быть выполнен электрическим. В этом случае для самоочищения грязевика желательно, чтобы для управления приводом был использован тензодатчик, установленный на верхней поверхности перфорированного диска. Процедура очистки аналогична варианту использования механического привода. Предпочтительно диаметр отверстий в перфорированных кольцах увеличивается по радиусу и на равных расстояниях от геометрического центра колец отверстия имеют одинаковый размер. При их изготовлении оба кольца совмещают и сверлят отверстия одновременно в обеих кольцах.
При разработке конструкции в ходе эксплуатации устройства-прототипа было выявлено, что частицы загрязнений могут налипать на конусообразные элементы, а в продольные отверстия могут попадать взвешенные частицы, что значительно уменьшает эффективность очистки воды. Экспериментально было установлено, что оптимальным с точки зрения скольжения взвешенных частиц по поверхности конусообразных элементов является угол между образующей конусообразного элемента и днищем от 50 до 70°. При указанной величине угла, во-первых, частицы не задерживаются на поверхности конусообразного элемента, а во-вторых, не изменяется ход течения очищаемой воды от входного патрубка к продольным отверстиям, т.е. не возникает турбулентных возмущений потока, приводящих к подъему ранее осевших на дно частиц обратно, в объем корпуса. Также экспериментально было установлено, что для предотвращения засасывания взвешенных частиц в трубу через продольные отверстия необходимо, чтобы расстояние между нижней границей продольных отверстий в трубе и границей проекции конусообразного элемента на поверхность трубы составляет не менее половины расстояния от нижней границы конусообразного элемента до поверхности трубы. Дополнительный эффект, усиливающий очистку воды, получен за счет использования системы удаления загрязнений из корпуса. Использование двух перфорированных дисков обеспечивает полноту удаления без попадания осадка обратно в воду.
В дальнейшем предлагаемая конструкция грязевика инерционно-гравитационного будет раскрыта с использованием чертежа, на котором использованы следующие обозначения: корпус 1, входной патрубок 2, выходной патрубок 3, труба 4, отбойный конус 5, конусообразные поверхности 6, продольные отверстия 7, днище 8, патрубок 9 удаления грязи, перфорированные кольца 10.
Очистку воды с использованием грязевика предлагаемой конструкции осуществляют следующим образом. Через патрубок 2 в корпус 1 подают поток очищаемой жидкости. Поток поступает на отбойный конус 5 трубы 4 и равномерно заполняет весь объем корпуса 1 выше перфорированных колец 10. Через продольные отверстия 7 вода поступает в трубу 4 и затем через патрубок 3 в магистраль чистой воды. Взвешенные в объеме корпуса 1 загрязняющие частицы под действием сил тяжести, инерции и гравитации естественной и принудительной опускаются на верхнее перфорированное кольцо 10. При этом конусообразные элементы 6 препятствуют попаданию взвешенных частиц в продольные отверстия 7. При значительном накоплении осадка на верхнем перфорированном кольце 10, определяемом через водомерное стекло, врезанное в корпус 1 на уровне перфорированных колец 10 (не показано) с использованием механического привода (не показан), выход которого находится на внешней поверхности корпуса 1, смещают нижнее перфорированное кольцо до совпадения отверстий верхнего и нижнего перфорированных колец 10 и открывают патрубок 9 удаления грязи. Под действием вытекающей из корпуса 1 через отверстия перфорации в кольцах 10 воды загрязнения с поверхности колец 10 удаляют через патрубок 9. После удаления осадка производят рассовмещение отверстий в перфорированных кольцах 10, перекрывают патрубок 9 и процесс очистки воды продолжается.
При использовании грязевика инерционно-гравитационного предложенной конструкции за счет введенных конструктивных признаков повышается степень очистки воды, что выражается в уменьшении массы сухого остатка при выпаривании пробы очищенной воды на 26% относительно использования устройства-прототипа.
1. Грязевик инерционно-гравитационный, содержащий вертикально расположенный цилиндрический корпус с днищем, причем в корпусе расположены на одной оси патрубки ввода и вывода жидкости, а также патрубок вывода грязи, при этом грязевик содержит трубу, установленную в корпусе между входным и выходным патрубками, верхний конец которой закрыт отбойным кожухом, по длине трубы закреплены конусообразные элементы, образующие острый угол с трубой со стороны днища, на участках трубы, расположенных под конусообразными элементами, выполнены продольные отверстия, а на нижней части трубы после последнего конусообразного элемента и над входом патрубка вывода грязи установлен элемент, предназначенный для предотвращения попадания ранее осевших на днище частиц в очищаемую среду, отличающийся тем, что труба и выходной патрубок соединены герметично, острый угол между образующей конусообразного элемента и днищем составляет от 50 до 70°, расстояние между нижней границей продольных отверстий в трубе и границей проекцией конусообразного элемента на поверхность трубы составляет не менее половины расстояния от нижней границы конусообразного элемента до поверхности трубы, при этом элемент, предназначенный для предотвращения попадания ранее осевших на днище частиц в очищаемую среду, представляет собой перфорированное кольцо, на нижней поверхности которого с возможностью смещения вокруг вертикальной оси установлено второе перфорированное кольцо, снабженное приводом перемещения его вокруг оси, причем в рабочем состоянии отверстия перфорации колец не совпадают.
2. Грязевик по п.1, отличающийся тем, что привод выполнен механическим.
3. Грязевик по п.2, отличающийся тем, что в корпусе выполнено отверстие, обеспечивающее визуальное определение толщины осадка на перфорированном диске.
4. Грязевик по п.1, отличающийся тем, что привод выполнен электрическим.
5. Грязевик по п.4, отличающийся тем, что для управления приводом использован тензодатчик, установленный на верхней поверхности перфорированного диска.
