Дренажний ковпачок напірного фільтра

Дренажний ковпачок напірного фільтра, що містить корпус з поздовжніми щілинами, глухою кришкою і денцем з отвором та патрубок з отворами, розташованими в його верхній частині рівномірно по колу, і рядом отворів, розташованих в його нижній частині вертикально вздовж осі патрубка, який відрізняється тим, що корпус виконаний у вигляді зрізаного конуса з кутом нахилу 10°-15°, а денце корпусу обладнане штуцером, який сполучений з патрубком, причому внутрішня поверхня штуцера виконана у вигляді дифузора, при цьому співвідношення площі щілин у корпусі та площі внутрішнього перерізу патрубка становить 1,0-1,6, діаметр отворів у верхній і нижній частинах патрубка становить 0,15-0,2 його внутрішнього діаметра, а отвори в нижній частині патрубка розміщені з кроком, який становить 2,0-2,5 діаметра цих отворів. Винахід, що заявляється, відноситься до конструкцій дренажно-розподільних пристроїв напірних фільтрів та може бути використаний в процесі доочищення стічних вод різного складу в системах оборотного водопостачання на підприємствах чорної металургії. Найбільш близьким до об'єкту, що заявляється, за технічною суттю та результатом, який може бути одержаний при його використанні, є обраний як прототип дренажний ковпачок фільтра (Авт. св. СРСР №1215730, МПК В 01 D 23/20), що містить циліндричний корпус із поздовжніми щілинами та патрубок з конічною насадкою, внутрішня поверхня якої виконана у вигляді конфузора, вузька частина якого за напрямом руху потоку промивного середовища звернена до корпусу ковпачка. При цьому корпус у верхній частині обладнаний глухою кришкою, а в нижній частині обладнаний денцем з отвором для з'єднання із патрубком з конічною насадкою. У верхній частині патрубка виконані три отвори для подачі стисненого повітря, які рівномірно розташовані за окружністю патрубка і діаметр яких становить 0,12-0,125 внутрішнього діаметра патрубка, та буртик, розташований на внутрішній поверхні патрубка нижче отворів для подачі стисненого повітря. Крім того, у нижній частині патрубка виконаний ряд отворів, які розташовані вертикально вздовж осі патрубка на відстані не менш 1/3 його довжини та діаметр яких становить 0,120,125 внутрішнього діаметра патрубка, а крок між ними становить 2,5-3 діаметри отворів. Недоліками прототипу є нерівномірний збір фільтрату при його відведенні з фільтра, а також нерівномірний розподіл води або водоповітряної суміші за робочою площею фільтра при його промиванні, засмічення поздовжніх щілин циліндричного корпусу під час фільтрування та промивання. Крім того, ковпачок за прототипом відрізняється низькою ремонтопридатністю та надійністю в експлуатації. Конструкція ковпачка ускладнена наявністю конічної насадки, внутрішня поверхня якої виконана у вигляді конфузора, вузька частина якого за напрямом потоку промивного середовища звернена до корпусу ковпачка, та буртика, розташованого у верхній частині патрубка. Розташування поздовжніх щілин у циліндричному корпусі ковпачка створює умови для виходу промивної води або водоповітряної суміші з ковпачка під час промивання в (19) UA (11) 87937 (13) C2 (21) a200803802 (22) 26.03.2008 (24) 25.08.2009 (46) 25.08.2009, Бюл.№ 16, 2009 р. (72) СТАЛІНСЬКИЙ ДМИТРО ВІТАЛІЙОВИЧ, ЄРОХІН ОЛЕКСАНДР ВАСИЛЬОВИЧ, ПІРОГОВ ОЛЕКСАНДР ЮРІЙОВИЧ, СТАСЕВСЬКИЙ СТАНІСЛАВ ЛЕОНІДОВИЧ, СЕМЕНОВ ДМИТРО ВАДИМОВИЧ, БЕЗПЕЧНИЙ ДМИТРО МИКОЛАЙОВИЧ (73) УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ НАУКОВОТЕХНІЧНИЙ ЦЕНТР З ТЕХНОЛОГІЇ ТА ОБЛАДНАННЯ, ОБРОБКИ МЕТАЛІВ, ЗАХИСТУ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ВИКОРИСТАННЯ ВТОРИННИХ РЕСУРСІВ ДЛЯ МЕТАЛУРГІЇ ТА МАШИНОБУДУВАННЯ "ЕНЕРГОСТАЛЬ" (56) SU 1215730 A, 07.03.1986 SU 1586743 A1, 23.08.1990 US 3081877, 19.03.1963 3 горизонтальній площині, внаслідок чого і потік води, і водоповітряна суміш з зернистим завантаженням впливають на сусідні ковпачки, що призводить до їхнього передчасного механічного спрацьовування. Монтаж і демонтаж ковпачка здійснюється шляхом його обертання за годинниковою або проти годинникової стрілки за допомогою спеціальної оснастки, яка встановлюється на корпус ковпачка. Корпус ковпачка, виготовлений з урахуванням вимог щодо попередження засмічення щілин під час фільтрування та промивання з листової нержавіючої сталі товщиною 1мм, характеризується недостатньою механічною міцністю для забезпечення виконання демонтажу ковпачків під час експлуатації. В основу винаходу, що заявляється, поставлена технічна задача створити новий дренажний ковпачок напірного фільтра, який за рахунок удосконалень дозволить забезпечити досягнення технічного результату, який полягає у поліпшенні гідродинамічних характеристик ковпачка, забезпеченні рівномірного збору фільтрату, рівномірного розподілу води або водоповітряної суміші за робочою площею фільтра, запобіганні засміченню щілин під час фільтрування та промивання, а також у підвищенні ремонтопридатності ковпачка, надійності в експлуатації та спрощенні конструкції при забезпеченні її компактності. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в дренажному ковпачку напірного фільтра, що містить корпус з поздовжніми щілинами, глухою кришкою і денцем з отвором, патрубок з отворами, розташованими в його верхній частині рівномірно за окружністю, і рядом отворів, розташованих в його нижній частині вертикально вздовж осі патрубка, згідно з винаходом, корпус виконаний у вигляді зрізаного конуса з кутом нахилу 10°-15°, а денце корпусу обладнане штуцером, який сполучений з патрубком, причому внутрішня поверхня штуцера виконана у вигляді дифузора, широка частина якого за напрямом руху потоку промивного середовища звернена до корпусу ковпачка, при цьому співвідношення площі щілин у корпусі до площі внутрішнього перерізу патрубка становить 1,0-1,6, діаметр отворів у верхній і нижній частинах патрубка становить 0,15-0,2 його внутрішнього діаметра, а отвори в нижній частині патрубка розміщені з кроком, який становить 2,02,5 діаметра цих отворів. Виконання корпусу ковпачка у вигляді зрізаного конуса з кутом нахилу 10°-15° дозволяє направити потік води або водоповітряної суміші, що виходить з щілин ковпачка під кутом 10°-15° до горизонтальної площини, тобто до поверхні проміжного днища напірного фільтра, на якому встановлюються дренажні ковпачки. При такому витіканні значно зменшується вплив завислого завантаження на сусідні ковпачки та виключається їхнє абразивне спрацьовування. Виконання корпусу ковпачка у вигляді зрізаного конуса з кутом нахилу більше 15° призведе до збільшення кута, під яким потік води або водоповітряної суміші виходить з щілин ковпачка, внаслідок чого фільтруюче зернисте завантаження між ковпачками під час промивань буде перебува 87937 4 ти в нерухомому (независлому) стані, і в його шпаровому просторі будуть накопичуватися забруднення. Виконання корпусу ковпачка у вигляді зрізаного конуса з кутом нахилу менше 10° призведе до того, що потік води або водоповітряної суміші, що виходить з щілин корпусу, буде притискатися до горизонтальної площини, утвореної проміжним днищем напірного фільтра, в результаті чого сусідні ковпачки будуть перебувати в зоні спрямованого руху завислого завантаження. Обладнання ковпачка штуцером дозволяє конструктивно просто, компактно та надійно забезпечити з'єднання корпусу ковпачка з патрубком. При цьому спрощення монтажу та демонтажу ковпачка забезпечується за рахунок виконання верхньої частини зовнішньої поверхні штуцера шестигранної форми під гайковий ключ, а також виконання в нижній частині зовнішньої поверхні штуцера різьблення для встановлення ковпачка в розподільній системі фільтра, що, в свою чергу, виключає можливість пошкодження ковпачка під час монтажу або демонтажу та повною мірою відповідає вимогам до ремонтопридатності виробу. Виконання внутрішньої поверхні штуцера у вигляді дифузора, широка частина якого за напрямом руху потоку промивного середовища звернена до корпусу ковпачка, забезпечує плавне розширення потоку промивного середовища та зниження втрати напору під час промивання. При цьому під час здійснення процесу фільтрування внутрішня поверхня штуцера виконує функцію конфузора, вузька частина якого за напрямом руху потоку відфільтрованої води звернена до патрубка ковпачка, що також сприяє зменшенню коефіцієнта опору ковпачка та дозволяє більш раціонально використовувати конструкцію дренажного ковпачка, що заявляється. Найбільш оптимальна втрата напору при фільтруванні та промиванні (яка обумовлює рівномірний збір відфільтрованої води та рівномірний розподіл промивної води у фільтрі) у ковпачку, що заявляється, забезпечується при співвідношенні площі щілин у корпусі ковпачка до площі внутрішнього перерізу патрубка, яке становить 1,0-1,6. Збільшення співвідношення більш, ніж на 1,6 призводить до нераціонального використання втрати напору в ковпачку, що пов'язане зі збільшенням енерговитрат. Зменшення співвідношення менш, ніж на 1,0 негативно впливає на досягнення рівномірного розподілу води і повітря при експлуатації фільтра. Виконання у верхній частині патрубка отворів, які розташовані рівномірно за його окружністю, з діаметром, який становить 0,15-0,2 внутрішнього діаметра патрубка, забезпечує ефективну подачу повітря в промивну воду, сприяє більш інтенсивному перемішуванню потоку промивної води з повітрям, створюючи тим самим високодисперсну водоповітряну суміш, що забезпечує ефективне відмивання зернистого завантаження. 5 Виконання в нижній частині патрубка отворів, розташованих вертикально вздовж його осі на відстані не менш 1/3 його довжини, з діаметром, який становить 0,15-0,2 внутрішнього діаметра патрубка, та з кроком, який становить 2,0-2,5 діаметра цих отворів, сприяє поліпшенню якості перемішування води з повітрям, створює умови для турбулізації потоку при зниженні рівня води в піддренажному просторі фільтра, сприяє створенню високодисперсного водоповітряного середовища, а після завершення водоповітряного промивання забезпечує швидке видалення повітря з піддренажного простору фільтра. Виконання отворів у верхній і нижній частинах патрубка з діаметром більшим 0,2 його внутрішнього діаметра не дозволяє забезпечити рівномірне перемішування води з повітрям, що призводить до перезбагачення водоповітряної суміші повітряною складовою. Виконання отворів у верхній і нижній частинах патрубка з діаметром меншим 0,15 його внутрішнього діаметра не дозволяє забезпечити рівномірне перемішування води з повітрям, що призводить до недостатнього насичення водоповітряної суміші повітрям. Суть об'єкта, що заявляється, пояснюється графічним матеріалом, де представлене на: - фіг. 1 - загальний вид дренажного ковпачка напірного фільтра; - фіг. 2 - розріз за А-А на фіг. 1; - фіг. 3 - розріз за Б-Б на фіг. 1. У конкретному прикладі виготовлення дренажний ковпачок, що заявляється, містить корпус 1, виконаний у вигляді порожнистого зрізаного конуса з кутом нахилу 10°-15°, наприклад 12,5°, з поздовжніми щілинами 2, глухою кришкою і денцем з отвором. Денце корпусу 1 обладнане штуцером 3 для з'єднання корпусу 1 з патрубком 4. Зовнішня поверхня штуцера 3 у верхній частині має шестигранну форму 5 під гайковий ключ, а в нижній частині має різьблення 6 для встановлення ковпачка в розподільній системі фільтра (на кресленнях не зображений). Внутрішня поверхня шту 87937 6 цера виконана у вигляді дифузора 7, широка частина якого за напрямом руху потоку промивного середовища звернена до корпусу 1 ковпачка. У верхній частині патрубка для подачі стисненого повітря виконані, наприклад, три отвори 8, рівномірно розташовані за його окружністю, з діаметром, який становить 0,15-0,2 внутрішнього діаметра патрубка, наприклад, 0,175. У нижній частині патрубка на 1/3 його довжини виконаний ряд отворів 9, розташованих вертикально вздовж його осі, з діаметром, який становить 0,15-0,2 внутрішнього діаметра патрубка, наприклад, 0,175, та з кроком а між ними, який становить 2,0-2,5 діаметра цих отворів, наприклад, 2,25. Дренажний ковпачок, встановлений на проміжному днищі напірного фільтра, працює в такий спосіб. У режимі фільтрування відфільтрована вода надходить зверху вниз через щілини 2 у корпус 1 ковпачка і далі, проходячи через штуцер 3, внутрішня поверхня якого для потоку відфільтрованої води, що рухається зверху вниз, виконує функцію конфузора, надходить у патрубок 4, після чого з піддренажного простору фільтра відводиться назовні. У режимі промивання промивна вода, а також водоповітряна суміш надходять знизу нагору спочатку в патрубок 4, а потім через штуцер 3, внутрішня поверхня якого виконана у вигляді дифузора 7, широка частина якого за напрямом руху потоку промивного середовища звернена до корпусу 1 ковпачка, у корпус 1, та через щілини 2 надходять у фільтруюче зернисте завантаження фільтра. Водоповітряна суміш утворюється за рахунок надходження в потік води стисненого повітря через, наприклад, три отвори 8, які розташовані у верхній частині патрубка рівномірно за його окружністю, з діаметром, який становить 0,15-0,2 внутрішнього діаметра патрубка 4, наприклад, 0,175, а при зниженні рівня промивної води через отвори 9. 7 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 87937 8 Підписне Тираж 28 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