Погружной водозаборный фильтр

Изобретение относится к гидротехническому строительству и предназначено для защиты водозаборного сооружения от попадания механических примесей, например шуги, а также защиты молоди рыб от попадания в водозаборное сооружение. Фильтр содержит цилиндрический корпус, ось которого расположена горизонтально и параллельно потоку очищаемой жидкости, представляющий собой обечайку, фильтрующие элементы и распределительное устройство. Внутри корпуса расположен коллектор с приваренными к нему перфорированными трубами. Снаружи корпуса по внешнему периметру фильтра ниже фильтрующего элемента, расположенного между корпусом и обечайкой с обтекателем, со стороны движения потока очищаемой жидкости установлен клиновидный перфорированный коллектор. На обечайке корпуса установлен вибратор. Фильтрующие элементы выполнены 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, и неподвижно закреплены с двух сторон корпуса. Повышается надежность работы устройства, эффективность его очистки от шуги и мусора и обеспечивается защита молоди рыб от попадания в водозабор. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, 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 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).

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 фильтр водозаборного сооружения с рыбозащитным устройством, включающий водозаборную трубу с всасывающим отверстием, расположенную горизонтально в водотоке, соосно с ней расположенный всасывающий оголовок, выполненный из нескольких коаксиально установленных колец разного диаметра, при этом каждое кольцо меньшего диаметра расположено внутри кольца большего диаметра со смещением его торцевой части вдоль оси водозаборной трубы, имеющие всасывающие отверстия, образованные в пространстве между внешней поверхностью колец меньшего диаметра и внутренней поверхностью колец большего диаметра, средство для предварительного задержания молоди рыбы и мусора (патент US 6051131, МПК E02B 5/08, опубликовано 18.04.2000).

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, представляющем собой обечайку, фильтрующие элементы, распределительное устройство, внутри корпуса расположен коллектор с приваренными к нему перфорированными трубами, снаружи корпуса по внешнему периметру фильтра ниже фильтрующего элемента, расположенного между корпусом и обечайкой с обтекателем, со стороны движения потока очищаемой жидкости установлен клиновидный перфорированный коллектор, на обечайке корпуса установлен вибратор, фильтрующие элементы выполнены трубчатой формы с наружной поверхностью фильтрования, представляют собой щелевые решетки, выполнены в форме цилиндрической спирали из высокоточного профиля V-образной формы с антиадгезионным биологически инертным покрытием и неподвижно закреплены с двух сторон корпуса.

Кроме того, длина перфорированных труб коллектора не менее суммы длины двух фильтрующих элементов и корпуса.

Кроме того, клиновидный перфорированный коллектор снабжен крестообразным распределительным устройством, состоящим из двух перпендикулярно расположенных труб, проходящих через переднюю дополнительную опору.

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 имеют параметры, при которых выполняется условие

L=0,8-1,2 D,

где

D - диаметр фильтрующего элемента;

L - длина фильтрующего элемента.

Кроме того, распределительное устройство состоит из двух концентрических труб, при этом труба меньшего диаметра расположена внутри трубы большего диаметра со смещением его торцевой части вдоль оси водозаборной трубы, имеет два всасывающих отверстия - одно, образованное в пространстве между внешней поверхностью трубы меньшего диаметра и внутренней поверхностью трубы большего диаметра, и второе, равное диаметру трубы меньшего диаметра. При этом выполняются условия

d₁=(0.5-0.6)_*D;

d₂=(0.6-0.8)_*d₁;

I₁=(0.14-0.2)_*L;

I₂=(0.6-0.8)_*L,

где

d₁ - диаметр внешней трубы распределительного устройства,

d₂ - диаметр внутренней трубы распределительного устройства,

l₁ - длина внешней трубы распределительного устройства,

l₂ - сумма длины внешней трубы и выступающей части внутренней трубы распределительного устройства.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг.1 - общий вид погружного водозаборного фильтра.

Фиг.2 - погружной водозаборный фильтр, вид снизу.

Фиг.3 - погружной водозаборный фильтр, фронтальный разрез.

Фиг.4 - сечение фильтрующего элемента

Погружной водозаборный фильтр включает в себя цилиндрический корпус 1, ось которого расположена горизонтально и параллельно потоку очищаемой жидкости, представляет 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.

При этом выполняется условие L=0,8-1,2 D,

где

D - диаметр фильтрующего элемента;

L - длина фильтрующего элемента.

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, а для монтажных работ - к обечайкам 4 дополнительные ушки 10.

Для формирования равномерного потока по всей длине фильтра внутри фильтрующих элементов установлено распределительное устройство 11, состоящее из двух концентрических труб, при этом труба меньшего диаметра расположена внутри трубы большего диаметра со смещением его торцевой части вдоль оси водозаборной трубы, имеющее два всасывающих отверстия - одно, образованное в пространстве между внешней поверхностью трубы меньшего диаметра и внутренней поверхностью трубы большего диаметра, и второе, равное диаметру трубы меньшего диаметра. При этом выполняются условия

d₁=(0.5-0.6)_*D;

d₂=(0.6-0.8)_*d₁;

l₁=(0.14-0.2)_*L;

l₂=(0.6-0.8)_*L,

где

d₁ - диаметр внешней трубы распределительного устройства,

d₂ - диаметр внутренней трубы распределительного устройства,

l₁ - длина внешней трубы распределительного устройства,

l₂ - сумма длины внешней трубы и выступающей части внутренней трубы распределительного устройства.

Внутри корпуса 1 расположен коллектор 12 с приваренными к нему перфорированными трубами 13, длина которых не менее суммы длины двух фильтрующих элементов и корпуса, обеспечивающими очистку фильтрующих элементов сжатым воздухом, подаваемым через штуцер 14, установленный внутри патрубка 2.

Ниже фильтрующего элемента 3, расположенного между корпусом 1 и обечайкой 4 с обтекателем 7, снаружи корпуса 1 по внешнему периметру фильтра со стороны движения потока очищаемой жидкости установлен клиновидный перфорированный коллектор 15 с крестообразным распределительным устройством 16, состоящим из двух перпендикулярно расположенных труб, проходящих через переднюю дополнительную опору 5, что обеспечивает жесткость контура перфорированного коллектора 15. Для подачи сжатого воздуха в клиновидный перфорированный коллектор 15 установлен штуцер 17. На обечайке корпуса 1 установлен вибратор 18.

Работа погружного водозаборного фильтра с динамическим модулем 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, где распределительное устройство 11 обеспечивает равномерное движение потока жидкости.

В штуцер 17 подается сжатый воздух, затем поступающий через крестообразное распределительное устройство 16 в клиновидный перфорированный коллектор 15. Выходящие из коллектора пузырьки воздуха создают воздушную завесу и способствуют рассечению снежно-ледяного сгустка.

Кроме того, для предотвращения образования ледяной корки предусмотрено антиадгезионное биологически инертное безвредное для организма покрытие и установлен периодически включаемый вибратор 18.

Молодь рыбы не может проникнуть внутрь устройства через фильтрующие элементы 3, размеры щелей которых принимаются меньше поперечных размеров мальков.

При засорении щелей фильтрующих элементов 3 периодически подается сжатый воздух в коллектор 12.

Предлагаемые соотношения параметров устройства подобраны расчетным путем, подтверждены при испытании модели устройства, округлены до целых чисел и являются оптимальными для выполнения поставленной задачи.

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.

Периодический режим очистки устройства является более экономичным по затратам энергии.

При эксплуатации погружного водозаборного фильтра обеспечивается экологическая безопасность.

Фильтры данной конструкции можно использовать в широком диапазоне по производительности.

1. Погружной водозаборный фильтр, содержащий цилиндрический корпус, ось которого расположена горизонтально и параллельно потоку очищаемой жидкости, представляющий собой обечайку, фильтрующие элементы, распределительное устройство, отличающийся тем, что внутри корпуса расположен коллектор с приваренными к нему перфорированными трубами, снаружи корпуса по внешнему периметру фильтра ниже фильтрующего элемента, расположенного между корпусом и обечайкой с обтекателем, со стороны движения потока очищаемой жидкости установлен клиновидный перфорированный коллектор, на обечайке корпуса установлен вибратор, фильтрующие элементы выполнены 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 и неподвижно закреплены с двух сторон корпуса.

2. Погружной водозаборный фильтр по п.1, отличающийся тем, что длина перфорированных труб коллектора не менее суммы длины двух фильтрующих элементов и корпуса.

3. Погружной водозаборный фильтр по п.1, отличающийся тем, что клиновидный перфорированный коллектор снабжен крестообразным распределительным устройством, состоящим из двух перпендикулярно расположенных труб, проходящих через переднюю дополнительную опору.

4. Погружной водозаборный фильтр по п.1, отличающийся тем, что 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.

5. Погружной водозаборный фильтр по п.1, отличающийся тем, что фильтрующие элементы имеют параметры, при которых выполняется условие
Д=0,8-1,20,
где D - диаметр фильтрующего элемента;
L - длина фильтрующего элемента.

6. Погружной водозаборный фильтр по п.1, отличающийся тем, что распределительное устройство состоит из двух концентрических труб, при этом труба меньшего диаметра расположена внутри трубы большего диаметра со смещением его торцевой части вдоль оси водозаборной трубы, имеющее два всасывающих отверстия - одно, образованное в пространстве между внешней поверхностью трубы меньшего диаметра и внутренней поверхностью трубы большего диаметра, и второе, равное диаметру трубы меньшего диаметра, при этом выполняются условия
d₁=(0,5-0,6)·D;
d₂=(0,6-0,8)·d₁;
l₁=(0,14-0,2)·L;
l₂=(0,6-0,8)·L,
где d₁ - диаметр внешней трубы распределительного устройства;
d₂ - диаметр внутренней трубы распределительного устройства;
l₁ - длина внешней трубы распределительного устройства;
l₂ - сумма длины внешней трубы и выступающей части внутренней трубы распределительного устройства.