Грязевик

Грязевик предназначен для устранения из транспортируемой по трубопроводу водной среды механических загрязнений в виде взвешенных частиц, в частности, он может быть использован в водооборотных системах, в теплотехническом оборудовании котельных, тепловых сетей, центральных тепловых пунктов и тепловых центров зданий. При его использовании достигается увеличение эффективности очистки среды за счет улавливания мелких металлических частиц и частиц окислов металлов. Очистка самого грязевика не требует его разборки - грязь вытекает из него через специальный патрубок. В состав грязевика входят корпус 1, на одной оси которого установлены входной 2 и выходной 3 патрубки. На этой же оси в корпусе установлена труба 4, жестко соединенная с выходным патрубком 3. Со стороны входного патрубка 2 труба 4 закрыта отбойной, водонаправляющей поверхностью 5, форма которой позволяет воде скатываться по ней. Отбойная поверхность снабжена одинаковыми асимметричными ребрами 13, форма, которых обеспечивает появление составляющей движения воды, направленной по касательной к обечайке. На пути движения воды, в пространстве между стенками корпуса и линией расположения внешних краев водонаправляющих поверхностей установлены постоянные магниты 14, изолированные от воды кожухами 15, выполненными из немагнитного металла, установленными в стенках корпуса, внешние концы которых, расположенные вне корпуса и выполнены с возможностью доступа к магнитам.

Полезная модель предназначена для удаления из транспортируемой по трубопроводу воды механических загрязнений, в том числе в виде взвешенных частиц, в частности, может быть использована в водооборотных системах, в теплотехническом оборудовании котельных, тепловых сетей, центральных тепловых пунктов и тепловых центров зданий.

Известно использование для очистки воды, протекающей по трубопроводу, магнитно-сеточного грязевика (RU Патент №2193539). Устройство состоит из корпуса очистки, в котором установлены в горизонтальном направлении трубы, выполненные из немагнитного материала. В трубах расположены магниты, которые притягивают шлам. Недостатком магнитно-сеточного грязевика является узкий диапазон видов загрязнений, на которые воздействует сила притяжения магнита. Другим недостатком является использование сеточного фильтра, который при загрязнении меняет гидродинамические свойства устройства и, следовательно, гидродинамические свойства всей системы, в которую включен грязевик. Для удаления осевшего шлама, необходимо разбирать грязевик.

Известен грязевик (RU Патент №2008604), в котором диапазон видов загрязнений, от которых очищается вода, более широкий. Он содержит корпус с днищем, с расположенными на одной оси патрубками ввода и вывода жидкости, патрубок вывода грязи и фильтр, расположенный на пути прохождения потока жидкости. Недостатком известного устройства является необходимость периодической очистки фильтра, поскольку при загрязнении он, во-первых, постепенно теряет свои фильтрующие свойства, а, следовательно, и уровень очистки, а во-вторых, изменяет гидродинамические свойства устройства и, следовательно, гидродинамические свойства всей системы, в которую включен грязевик.

Известен грязевик (RU Патент №54318), в котором диапазон видов загрязнений, от которых очищается вода, более широкий. Также его достоинством является то, что для удаления осевшего шлама его не нужно разбирать, так как его конструкция не содержит фильтров. Указанный грязевик наиболее близок к предлагаемому по совокупности существенных признаков и выбран в качестве прототипа.

Конструкция известного грязевика содержит в своем составе корпус с днищем с входным и выходным патрубками и с патрубками для вывода грязи, трубу,

установленную в корпусе на одной оси с входным и выходным патрубками и жестко соединенную с выходным патрубком, установленным в днище корпуса, а противоположный конец трубы закрыт отбойной водонаправляющей поверхностью, форма которой позволяет воде скатываться по ней, а на трубе, вокруг нее, по ее длине установлены водонаправляющие поверхности, форма которых позволяет воде скатываться по ним в сторону дна, также на частях трубы, перекрытых водонаправляющими поверхностями, выполнены продольные прорези.

В известном грязевике очищаемый поток жидкости поступает через входной патрубок в корпус и течет вдоль стенок корпуса. Разность давлений, которая возникает по разные стороны каждой водонаправляющей поверхности, направляет воду через прорези в трубу и далее к выходному патрубку. При этом тяжелые механические частицы под действием гравитационных сил продолжают движение вдоль стенок корпуса и оседают на дне, откуда грязь может быть удалена через патрубок удаления грязи.

Но при большом напоре воды разность давлений, которая создается по разные стороны от отбойной поверхности, может достигнуть такой величины, при которой в прорези, предназначенные для отвода очищенной воды, будут попадать мельчайшие механические частицы, в частности, частицы ржавчины, являющиеся продуктами окисления материала трубопровода. Это снижает качество очистки воды.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является разработка такой конструкции, при которой грязевик будет улавливать большее количество мелких металлических частиц и частиц окислов металлов загрязнений.

Техническим результатом является увеличение эффективности очистки жидкости.

Технический результат достигается за счет того, что предлагаемый грязевик, также как и известный, содержит корпус с днищем, с входным и выходным патрубками, с патрубками для вывода грязи, трубу, установленную в корпусе на одной оси с входным и выходным патрубками и жестко соединенную с выходным патрубком, установленным в днище корпуса, а противоположный конец трубы закрыт отбойной водонаправляющей поверхностью, форма которой позволяет воде скатываться по ней, а на трубе, вокруг нее, по ее длине установлены водонаправляющие поверхности, форма которых позволяет воде скатываться по ним в сторону дна, также на частях трубы, перекрытых водонаправляющими поверхностями, выполнены продольные прорези, размер которых последовательно уменьшается по длине трубы в направлении ко дну. Но, в отличие от известного, в предлагаемом грязевике в пространстве между стенками корпуса и линией расположения внешних краев водонаправляющих поверхностей установлены постоянные

магниты, изолированные от воды кожухами, выполненными из немагнитного металла, установленными в стенках корпуса, внешние концы которых, расположенные вне корпуса, выполнены с возможностью доступа к магнитам.

При таком выполнении грязевика очищаемый поток жидкости подается через входной патрубок в корпус и поступает под напором на отбойную поверхность и скатывается с нее. Вода, двигаясь вдоль стенок корпуса, может увлекать своим потоком мелкие частицы металлов и их окислов. Эти частицы будут оседать на кожухе постоянных магнитов и, таким образом, не будут попадать в очищенную воду. В результате возрастает эффективность очистки жидкости.

Совокупность признаков, изложенная в пункте 2 полезной модели, характеризует грязевик, в котором постоянные магниты выполнены в форме стержней.

Постоянные магниты, имеющую форму стержней, наименьшим образом изменяют гидродинамические свойства потока.

Совокупность признаков, изложенная в пункте 3 полезной модели, характеризует грязевик, в котором каждый кожух расположен на прямой, являющейся хордой между стенками корпуса.

Такое расположение кожуха с магнитом не будет ощутимо изменять величину затягивающей силы, которая действует на механические частицы и которая возникает из-за разности давлений по разные стороны водонаправляющих поверхностей.

Совокупность признаков, изложенная в пункте 4 формулы полезной модели, характеризует грязевик, в котором каждая водонаправляющая поверхность имеет конусообразную форму с обечайкой.

Достоинством выполнения водонаправляющих поверхностей конусообразной формы является простота их изготовления.

Совокупность признаков, изложенная в пункте 5 формулы полезной модели, характеризует грязевик, в котором образующая каждой водонаправляющей поверхности имеет дугообразную форму, переходящую в прямую, которая образует обечайку.

Использование водонаправляющих поверхностей сферической формы, приводит к улучшению их гидродинамических свойств за счет уменьшения их гидравлического сопротивления, и, как следствие, уменьшения гидравлического сопротивления всего грязевика. При этом происходит выравнивание поля скоростей, увеличение ламинарности потока за счет улучшения гидравлической обтекаемости округлых поверхностей водой и снижение турбулентности. Следствием этого является увеличение степени очистки.

Совокупность признаков, изложенных в пункте 6 формулы полезной модели, характеризует грязевик, в котором отбойная поверхность снабжена ребрами, форма которых обеспечивает появление составляющей движения воды, направленной по касательной к обечайке.

Ребра, установленные на отбойной поверхности формируют направление движения жидкости. Выполнение требований, которые предъявляются к их форме, например, выполнение их в форме ассиметричных клиньев, обеспечивает отклонение движения потока воды от вертикального в сторону боковых стенок корпуса, где на механические частицы меньше будет действовать затягивающая сила разности давлений, существующая по разные стороны от отбойной поверхности. В этом случае частицы загрязнений будут смещаться к стенке корпуса и затем оседать вдоль нее на дно, а металлические частицы - на кожухах магнитных стержней.

Совокупность признаков, изложенных в пункте 7 формулы полезной модели, характеризует грязевик, в котором ребра расположены на обечайке.

Расположение ребер на обечайке упрощает изготовление отбойной поверхности, дает возможность экономии металла и, соответственно, приводит к уменьшению веса конструкции.

Совокупность признаков, изложенных в пункте 8 формулы полезной модели, характеризует грязевик, в котором днище имеет конусообразную форму.

Такой вариант выполнения днища обеспечивает более полное удаление грязи из грязевика через специальные патрубки для ее удаления.

Совокупность признаков, изложенная в пункте 9 формулы полезной модели, характеризует грязевик, в котором днище имеет плоскую форму.

Такой вариант выполнения днища упрощает монтаж устройства.

Совокупность признаков, изложенная в пункте 10 формулы полезной модели, включающим признаки пункта 9, характеризует грязевик, в котором ниже последней водонаправляющей поверхности расположена конусообразная поверхность, жестко соединенная со стенкой корпуса, образующая с ней острый угол со стороны днища, а ее размер больше зазора между стенкой корпуса и последней водонаправляющей поверхностью, установленной на трубе.

Дополнительная конусообразная поверхность в сочетании с выполнением днища плоской формы позволяет направлять грязь к выходным патрубкам для удаления грязи.

Совокупность признаков, изложенная в пункте 11 формулы полезной модели, характеризует грязевик, в котором верхняя часть корпуса выполнена конусообразной.

Для удаления легко всплывающих частиц грязи, конусообразная поверхность позволяет концентрировать их в определенном, наиболее узком месте конусообразной поверхности, откуда они удаляются через патрубок для вывода грязи.

Совокупность признаков, изложенная в пункте 12 формулы полезной модели, характеризует грязевик, в котором выходной конец входного патрубка заглублен во внутрь корпуса, а его край расширяется в сторону дна.

При таком выполнении входного патрубка очищаемый поток жидкости подается через него в корпус и поступает под напором на отбойную поверхность. Тяжелые фракции загрязнений продолжают движение вниз, а легкие фракции всплывают наверх. Расширяющаяся поверхность края патрубка образует в верхней части корпуса камеру, в которой накапливаются всплывающие в воде загрязнения, и ограничивает инжектирование всплывших в верхнюю часть корпуса загрязнений к поступающему в корпус потоку воды. Поэтому легкие фракции загрязнений не перемешиваются с остальной массой воды, находящейся в грязевике. Скопившуюся наверху грязь периодически удаляют через патрубок для вывода грязи, расположенный в верхней части.

Совокупность признаков, изложенная в пункте 13 формулы полезной модели, характеризует грязевик, в котором в стенке корпуса выполнен хотя бы один лаз.

Лаз используется в нерабочем состоянии устройства и позволяет доставать из грязевика крупные элементы загрязнений, например, камни.

Полезная модель поясняется чертежами, где:

на фиг.1 схематично показано сечение предлагаемого устройства;

на фиг.2 - вариант расположения постоянных магнитов в кожухах.

Грязевик (фиг.1) содержит корпус 1, на одной оси которого установлены входной 2 и выходной 3 патрубки. На этой же оси в корпусе установлена труба 4, жестко соединенная с выходным патрубком 3. Со стороны входного патрубка 2 труба 4 закрыта отбойной водонаправляющей поверхностью 5. Вокруг трубы 4, вдоль нее, установлены водонаправляющие поверхности 6. В рассматриваемом примере выполнения грязевика образующая линия каждой водонаправляющей поверхности имеет форму дуги, переходящей в прямую, которая образует обечайку 7. На частях трубы, перекрытых,

например, округлыми поверхностями, выполнены продольные прорези 8. Днище 9 корпуса может быть выполнено плоским. В этом случае перед днищем по ходу движения воды установлена конусообразная поверхность 10, жестко соединенная со стенкой корпуса 1, образующая с ней острый угол со стороны днища 9, а ее размер больше зазора между стенкой корпуса и последней водонаправляющей поверхностью, установленной на трубе.

В днище 9 и в верхней части корпуса, которая может быть выполнена конусообразной, установлены патрубки 11 для удаления грязи. В корпусе между днищем и конусообразной поверхностью 10, установленной на корпусе, может быть выполнен лаз 12, который используют для удаления больших инородных включений, например, камней. Длина продольных разрезов 8 уменьшается в направлении от входного патрубка к выходному, так как поток по мере протекания по грязевику теряет напор и для попадания в трубу требуются уже меньшие отверстия по сравнению с отверстиями, расположенными выше. Для более эффективного вывода легких частиц входной патрубок 2 заглублен во внутрь корпуса, а его край имеет расширяющуюся в сторону дна форму, например конусообразную, отделяя верхний, загрязненный легко всплывающими частицами слой от остальной части жидкости.

Отбойная поверхность снабжена ассиметричными ребрами 13, которые обеспечивают отклонение движения потока воды от вертикального в сторону боковых стенок корпуса, где на механические частицы меньше будет действовать затягивающая сила разности давлений, существующая по разные стороны от отбойной поверхности.

В корпусе установлены постоянные магниты 14, изолированные от воды кожухами 15, выполненными из немагнитного металла, причем они установлены в пространстве между стенками корпуса 1 и линией расположения внешних краев водонаправляющих поверхностей 5. Каждый кожух вварен в отверстие в стенке корпуса. Внешний конец кожуха 15, расположенный вне корпуса, выполнен с возможностью доступа к магнитам, т.е. может быть открыт или может быть закрыт заслонкой.

Очистка с помощью грязевика осуществляется следующим образом. Через патрубок 2 в корпус 1 поступает поток жидкости, подлежащий очистке. Он падает на отбойную водонаправляющую поверхность 5 трубы 4. Жидкость, обтекая водонаправляющую поверхность, из-за разницы давлений, возникающей по разные ее стороны, совершает поворот на 180°, в результате чего частицы загрязнений отделяются и оседают на дне грязевика, а поток проходит в пространстве между внутренней частью водонаправляющей поверхности 6 и трубой 4, попадает через прорези 7 в трубу 4, а затем

в выходной патрубок 3. Частицы загрязнений выпадают под действием гравитационной сил. Но из-за того, что отбойная поверхность снабжена ассиметричными ребрами, вода не просто скатывается с нее под действием силы тяжести, но изменяет направление своего движения и падает с внешнего края обечайки не вертикально вниз, а под некоторым углом к боковой стенке корпуса. При отклонении направления движения потока от вертикального на частицы грязи будет меньше действовать захватывающая сила разности давлений, которая возникает по разные стороны от отбойной поверхности и поэтому большее количество частиц грязи будет отброшено к стенке корпуса и упадет на дно.

Чтобы предотвратить затягивание мельчайших металлических частиц в трубу с чистой водой, на пути потока установлены постоянные магниты 14. Они притягивают к себе частицы металла, окислов металлов, в частности частицы ржавчины. Но, благодаря тому, что каждый постоянный магнит установлен в кожухе, выполненном из немагнитного металла, частицы ржавчины скапливаются на кожухе. Если вынуть магнит из кожуха с внешней стороны корпуса 1, слипшиеся частицы ржавчины будут смыты потоком воды с немагнитного кожуха и упадут на дно, откуда они будут удалены через патрубки 11.

Таким образом, описание конструкции грязевика и его работы свидетельствуют о достижении технического результата - увеличение эффективности очистки жидкой среды за счет более эффективного удаления мелких частиц металлов и их окислов.

1. Грязевик, содержащий корпус с днищем, с входным и выходным патрубками, с патрубками для вывода грязи, трубу, установленную в корпусе на одной оси с входным и выходным патрубками, жестко соединенную с выходным патрубком, установленным в днище корпуса, а противоположный конец трубы закрыт отбойной водонаправляющей поверхностью, форма которой позволяет воде скатываться по ней, на трубе, вокруг нее, по ее длине установлены водонаправляющие поверхности, форма которых позволяет воде скатываться по ним в сторону дна, также на частях трубы, перекрытых водонаправляющими поверхностями, выполнены продольные прорези, размер которых последовательно уменьшается по длине трубы в направлении от входного патрубка к выходному, отличающийся тем, что в пространстве между стенками корпуса и линией расположения внешних краев водонаправляющих поверхностей установлены постоянные магниты, изолированные от воды кожухами, выполненными из немагнитного металла, установленными в стенках корпуса, внешние концы которых, расположенные вне корпуса, выполнены с возможностью доступа к магнитам.

2. Грязевик по п.1, отличающийся тем, что постоянные магниты выполнены в форме стержней.

3. Грязевик по п. 2, отличающийся тем, что кожух с магнитом расположен на прямой, являющейся хордой между стенками корпуса.

4. Грязевик по п.1, отличающийся тем, что каждая водонаправляющая поверхность имеет конусообразную форму с обечайкой.

5. Грязевик по п.1, отличающийся тем, что образующая каждой водонаправляющей поверхности имеет дугообразную форму, переходящую в прямую, которая образует обечайку.

6. Грязевик по п.1, отличающийся тем, что отбойная поверхность снабжена ребрами, форма которых обеспечивает появление составляющей движения воды, направленной по касательной к обечайке

7. Грязевик по п.1, отличающийся тем, что обечайка отбойной поверхности снабжена ребрами, форма которых обеспечивает появление составляющей движения воды в направлении по касательной к обечайке.

8. Грязевик по п.1, отличающийся тем, что днище выполнено конусообразным.

9. Грязевик по п.1, отличающийся тем, что днище выполнено плоским.

10. Грязевик по п.9, отличающийся тем, что ниже последней водонаправляющей поверхности, расположена конусообразная поверхность, жестко соединенная со стенкой корпуса, образующая с ней острый угол со стороны днища, а ее размер больше зазора между стенкой корпуса и последней водонаправляющей поверхностью, установленной на трубе.

11. Грязевик по п.1, отличающийся тем, что верхняя часть корпуса имеет конусообразную форму.

12. Грязевик по п.1, отличающийся тем, что выходной конец входного патрубка заглублен во внутрь корпуса, а его край выполнен расширяющимся в сторону дна.

13. Грязевик по п.1, отличающийся тем, что в стенке корпуса выполнен хотя бы один лаз.