Гідродинамічний очисник потоку рідини від твердих забруднень

1. Гідродинамічний очисник потоку рідини, який утримує кульовий корпус з впускним і зливним патрубками з засувками, установлений у корпусі з зазором до його кульової внутрішньої поверхні перфорований кульовий фільтроелемент з випускним патрубком і засувкою знизу, який відрізняється тим, що випускний патрубок фільтроелемента додатково обладнаний скидним патрубком з засувкою, розташованим безпосередньо перед його засувкою, які сполучають порожнини фільтроелемента і випускного парубка з атмосферою або зворотним трубопроводом забрудненої рідини. 3 рідини у серпоподібних зазорах щонайменше у 3,5 рази більша за швидкість проникнення рідини крізь перфорації циліндричної поверхні фільтроелементу /Патент України № 64598, МПК7 B01D37/00, опубл. у журналі "Промислова власність", № 2, 16.02.2004/. Очевидно, що вище згадані очисники передбачають отримання фільтрату за рахунок виведення рідини крізь перфоровану поверхню, діаметр перфорацій яких у декілька і навіть у десятки разів більший, ніж максимальний діаметр твердих частинок, що забруднюють фільтрат. Це компенсується тим, що найменша швидкість рідини у зазорах мінімум у 3,5 рази більша швидкості проникнення рідини крізь перфорації поверхні фільтроелементу, і забезпечує підвищення продуктивності або зменшення габаритів та безперервне очищення від забруднень очисника. Поряд з позитивними якостями цього факту має місце і негатив. Недолік цих очисників полягає у тому, що при запуску і, особливо, при налагодженні їх роботи, деякий час швидкість рідини над перфорованою поверхнею значно менше потрібної. Тому, в цей час, разом з фільтратом через перфоровану поверхню фільтроелемента проникають і тверді забруднення з розмірами, більшими ніж передбачено способом очищення, що може призвести до аварійних ситуацій у споживача. Це зменшує надійність використання фільтрату і стримує можливості використання очисника або потребує застосування перфорованих матеріалів з меншими за розміром перфораціями, що в свою чергу знижує міжремонтний період, зменшує продуктивність очисника або збільшує його габарити. Особливо це важливо, коли має місце циклічна потреба у фільтраті з зупинкою роботи очисника і послідуючим через певний час її поновленням. Не менш це актуально і при запуску очисника після заміни або обслуговування перфорованої поверхні його фільтроелемента. Крім того, вони мають ще значні габарити. Найбільш близьким до запропонованого винаходу по технічній суті та досягнутому результату є гідродинамічний очисник потоку рідини від твердих забруднень, який утримує кульовий корпус з впускним і зливним патрубками з засувками, установлений у корпусі з зазором до його кульової внутрішньої поверхні перфорований кульовий фільтроелемент з випускним патрубком і засувкою знизу /Патент України № 83407, МПК6 B01D 29/11, 35/30, опубл. 10.07.2008/. Відомий очисник має незначні габарити у порівнянні з вище описаними або більшу продуктивність і пояснюється це тим, що при однакових об'ємі і діаметрі у циліндра і кулі, остання має площу бокової поверхні у 1,5 рази більшу, ніж циліндр. Але, не зважаючи на це, він теж відноситься до гідродинамічних очисників і йому теж властивий їх недолік - можливість подання забрудненого фільтрату споживачеві на початку його роботи. Технічним завданням корисної моделі є удосконалення гідродинамічного очисника потоку рідини від твердих забруднень, у якому, завдяки наявності додаткових конструктивних рішень, досягається розширення можливостей і надійності 52418 4 використання очисника і підвищення його продуктивності. Поставлене завдання досягається тим, що у гідродинамічному очиснику потоку рідини від твердих забруднень, який утримує кульовий корпус з впускним і зливним патрубками з засувками, установлений у корпусі з зазором до його кульової внутрішньої поверхні перфорований кульовий фільтроелемент з випускним парубком і засувкою знизу, згідно корисної моделі, випускний патрубок фільтроелемента додатково обладнаний скидним патрубком з засувкою, розташованим безпосередньо перед його засувкою, які сполучають порожнини фільтроелемента і випускного парубка з атмосферою або зворотним трубопроводом забрудненої рідини, крім того очисник обладнаний обвідним трубопроводом змивного фільтрату з засувками і насосом, які сполучають порожнину скидного патрубка фільтроелемента з порожниною впускного патрубка корпусу і обвідним трубопроводом зливної забрудненої рідини з засувками і ежектором, які сполучають порожнини зливного і впускного патрубків корпусу, а обвідні трубопроводи змивного фільтрату і зливної забрудненої рідини виконані у вигляді спільного циркуляційного колектору, при цьому порожнина циркуляційного колектора сполучена з порожниною впускного патрубка корпусу через ежектор або насос і ежектор. На фіг. 1 показаний запропонований гідродинамічний очисник потоку рідини від твердих забруднень. Очисник містить кульовий корпус 1 з впускним 2 і зливним 3 патрубками з засувками 4 і 5 відповідно, установлений у корпусі 1 з зазором 6 до його кульової внутрішньої поверхні фільтроелемент 7 з кульовою перфорованою поверхнею і випускним патрубком 8 з засувкою 9 знизу фільтроелементу, обладнаним скидним патрубком 10 з засувкою 11 безпосередньо перед засувкою 9. Очисник обладнаний циркуляційним колектором 12 з витратоміром 13, засувками 14, 15, 16, 17, насосом 18 і ежектором 19 і зливним колектором 20 з засувками 21 і 22. Порожнини фільтроелемента 7, випускного 8 і скидного 10 патрубків, циркуляційного колектора 12, витратоміра 13, засувок 11, 16 і 17, насоса 18, ежектора 19, впускного патрубка 2 і зазор 6 утворюють циркуляційний канал для змивного фільтрату, а зазор 6 і порожнини зливного патрубка 3, циркуляційного колектора 12, витратоміра 13, засувок 5, 14 і 15, ежектора 19, впускного патрубка 2 утворюють циркуляційний канал для зливної забрудненої рідини. Такий ж канал утворюють зазор 6, порожнини зливного патрубка 3, циркуляційного колектора 12, витратоміра 13, засувок 5, 14, 16 і 17, насоса 18, ежектора 19 і впускного патрубка 2. Очисник обладнаний і зливним колектором 20 з засувками 21 і 22 з'єднаним з циркуляційним колектором 12 і призначений для налагодження роботи очисника, а їх наявність зменшує кількість витратомірів і насосів, при цьому вони сполучають порожнини зливного 3 і скидного 10 патрубків через засувки 5 і 11 відповідно з атмосферою або зворотним трубопроводом. У вихідному положенні очисника засувки 5 і 22 відкриті, а всі інші закриті. За допомогою засувки 4 5 забруднену рідину під тиском по трубопроводу 23, що підводить цю рідину, з витратоміром 24 поступово подають через ежектор 19 у впускний патрубок 2, при цьому засувку 4 відкривають майже повністю. З патрубка 2 вона поступає у корпус 1 і поступово заповнює його порожнину, після чого через зливний патрубок 3, відкриті засувки 5 і 22, зливний колектор 20 залишає очисник і попадає у каналізацію або зворотний трубопровід. Злив частки забрудненої рідини з очисника відіграє найважливішу роль в роботі гідродинамічного очисника. Тому відразу ж встановлюється її проектна кількість, для чого спочатку відкриваються засувки 14 та 21 і лише потім закривається засувка 22. Забруднена рідина починає рухатись по колекторам 12 і 20 через засувки 5, 14 і 21 та витратомір 13. За допомогою засувки 5 по витратоміру 13 встановлюється проектна кількість зливу забрудненої рідини з корпусу 1 очисника. Наприклад, для технічної води з концентрацією твердих забруднень до 10 г/л вона складає 8-20 % від кількості рідини, що підлягає очищенню, в залежності від розмірів забруднень. Далі, відразу ж відкривається засувка 22 і закривається засувка 14, і частка забрудненої рідини продовжує зливатися з корпусу 1 очисника через засувку 22, але тепер вже в проектній кількості. За цей час, коли витримати умови гідродинамічного очищення рідини не можливо, а розмір перфорацій поверхні фільтроелемента у декілька разів більший за допустимий діаметр твердих забруднень у фільтраті, разом з фільтратом у порожнину фільтроелемента 7 попадають і частинки твердих речовин більшого діаметру, котрі ще забруднюють фільтрат. Щоб цей фільтрат не потрапив до споживачів, а забруднення не накопичувалися у фільтроелементі 7 і на дні корпусу 1 або і в випускному патрубку 8, вони у вигляді змивного фільтрату видаляються через скидний патрубок 10. Для цього відкривається засувка 11 і змивний фільтрат з забрудненнями з очисника попадають у колектори 12 і 20, по яким через витратомір 13 і відкриту засувку 21 разом з забрудненою рідиною, що скидається з засувки 22, видаляються у каналізацію або подаються у зворотний трубопровід. При цьому за допомогою засувки 11 по витратоміру 13 встановлюється проектна кількість змивного фільтрату з порожнини фільтроелемента 7. З метою спрощення процесу налагодження роботи очисника кількість змивного фільтрату і кількість зливу забрудненої рідини з корпусу 1 доцільно приймати однаковими. Відома особливість гідродинамічних очисників, яка полягає у тому, що при зменшенні кількості фільтрату, що подається споживачеві, без зміни кількості зливальної частки забрудненої рідини,призводить до покращення якості фільтрату. Тому, після досягнення проектної кількості зливу забрудненої рідини, у порожнину фільтроелемента буде потрапляти вже якісний фільтрат, тобто без твердих забруднень, що до цього його забруднювали, і він буде змивати ті забруднення, що потрапили у порожнину фільтроелементу 7 і у випускний патрубок 8 до цього. Термін циклу їх промивання визначається практичним досвідом але, наприклад, для води він не перевищує 15 хвилин. Після закінчення циклу 52418 6 промивання, очисник готовий до очищення проектної кількості забрудненої рідини, для чого засувки 11 і 21 закриваються, скид фільтрату зупиняється. Такий фільтрат вже можна подавати споживачеві, для чого поступово відкривається засувка 9 і по витратоміру 24 за допомогою засувок 4 і 9 встановлюється проектна кількість забрудненої рідини, що повинна підлягати очищенню. Далі по витратоміру 13 перевіряється кількість зливної її частки. Проектна кількість фільтрату визначається по різниці між проектною кількістю забрудненої рідини, що підлягає очищенню, і проектною кількістю зливної рідини, значення яких встановленні вище. Отриманий в проектній кількості фільтрат з патрубка 8 через засувку 9 і по трубопроводу 25 подається споживачам, а проектна частка забрудненої рідини зливається з очисника з зливного патрубка 3 через засувки 5 і 22 в каналізацію або зворотний трубопровід. При цьому отримання фільтрату досягається наступним чином. Після входу у корпус 1 з впускного патрубка 2, забруднена рідина направляється у зазор 6. Рухаючись в ньому навколо кульової перфорованої поверхні фільтроелемента 7, проектна частка рідини проникає крізь перфорації у його порожнину і у вигляді якісного фільтрату через випускний патрубок 8 і засувку 9 по трубопроводу 25 подається споживачеві. В зв'язку з тим, що робота очисника ввійшла в режим очищення проектної кількості забрудненої рідини, почалась нормальна робота ежектора 19, тому настала можливість зменшення кількості зливної забрудненої рідини через засувку 22, але залишаючи її кількість через засувку 5. Решту забрудненої рідини піддати циркуляції по вище описаному каналу. Для цього засувки 14 і 15 відкриваються і за допомогою засувки 22 і ежектора 19 більша частка зливної рідини, що визначається по витратоміру 13, разом з проектною кількістю забрудненої рідини, що підлягає очищенню, повертається у очисник, утворюючи циркуляційний потік частки забрудненої рідини, а менша частка, яка визначається по різниці між кількістю зливної рідини до її циркуляції і кількістю циркулюючої забрудненої рідини, продовжує зливатися через засувку 22. Розмір цієї частки залежить від ступеню забрудненості рідини твердими речовинами, їх розмірів та здатності рідини до очищення. Наявність в очиснику тільки ежектора 19 дає можливість зменшувати втрати рідини при її очищенні і не може впливати на кількість змивного фільтрату, який до цього скидався у каналізацію або зворотний трубопровід. Це пов'язано з тим, що на початку роботи очисника ежектор 19 непрацездатний, так як він розраховується на основний режим очищення. Тому, якщо є потреба і можливості в економії рідини і при промиванні фільтроелемента, то для цієї мети краще використовувати насос 18. Тоді при промиванні забруднений фільтрат не скидається з очисника в каналізацію через засувки 11 і 21, а насосом 18, при закритій засувці 21 і відкритих засувках 11, 16 і 17, подається в ежектор 19 і разом з основним потоком забрудненої рідини поступає через впускний патрубок 2 у корпус 1, утворюючи циркуляцію змивного фільтрату, що дозволяє проводити режим промивання 7 52418 фільтроелемента 7 і випускного патрубка 8 та отримання якісного фільтрату без втрат рідини. За допомогою ж насоса 18 як разом з циркуляцією змивного фільтрату, так і далі без неї може здійснюватись також і циркуляція частки забрудненої рідини, як це мало місце при використанні ежектора 19. Для цього засувка 9 відкривається, засувка 11 закривається, а засувка 14 відкривається. Починається циркуляція частки зливної рідини через засувку 5 забрудненої рідини. Але при використанні насоса для циркуляції як змивного фільтрату так і частки забрудненої рідини матимуть вже місце витрати електроенергії, хоч і без зміни тиску рідини. Тому можливий і варіант використання насоса 18 тільки для циркуляції змивного фільтрату, а циркуляцію частки забрудненої рідини вести за допомогою ежектора 19, що дасть можливість знизити втрати електричної енергії, але збільшити втрати тиску рідини. Якщо зупинка очисника відбувається надто рідко, то замість стаціонарно установленого насоса можна застосовувати пересувний насос, який буде використовуватись тільки на час промивання очисника, а далі буде працювати ежектор 19. Запропонована конструкція очисника дає можливість йому працювати у багатьох режимах скиду змивного фільтрату і зливу забрудненої рідини, а їх наявність розширює можливість його використання. Для зупинки роботи очисника, з метою зменшення забрудненості тракту фільтрату, спочатку закривають засувку 9 і лише потім засувку 4. Наявність скидного патрубка 10 забезпечує тимчасове, від початку подання забрудненої рідини на вхід очисника, використання фільтрату для Комп’ютерна верстка І.Скворцова 8 промивання тракту його отримання і випуску з очисника, виключає можливість подання на час запуску в роботу очисника забрудненого фільтрату споживачеві, забезпечує високу якість фільтрату від початку подання його у трубопровід, що підвищує надійність використання фільтрату і розширює можливість використання очисника, а прилаштування його до випускного патрубка 8 безпосередньо перед його засувкою 9 покращує умови промивання від забруднень. Наявність обвідного трубопроводу з насосом забезпечує повернення змивного фільтрату знову на вхід очисника, що дозволяє здійснювати промивання фільтроелемента і корпуса без втрат рідини. Наявність обвідного трубопроводу з ежектором забезпечує повернення частки зливної забрудненої рідини на вхід очисника, що дозволяє зменшити втрати рідини та покращити умови її очищення за рахунок збільшення швидкості потоку забрудненої рідини у зазорі 6 навколо перфорованої поверхні фільтроелемента 7, що спонукає підвищенню продуктивності очисника і якості фільтрату. Виконання обвідних трубопроводів у вигляді спільного циркуляційного колектору 12 дозволяє зменшити кількість витратомірів і насосів і забезпечити режими циркуляції як змивного фільтрату, так і зливної забрудненої рідини почергово або одночасно. Таким чином, запропоновані відмітні ознаки разом з відомими підвищують якість фільтрату, розширюють можливості використання очисника, підвищують надійність використання і продуктивність очисника, тобто підвищують ефективність роботи гідродинамічного очисника. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601