Дренажно-распределительное устройство
Полезная модель относится к области очистки жидкостей путем фильтрации через насыпные материалы и может быть использована для всех типов фильтров систем химической водоподготовки в энергетике и других отраслях промышленности. Дренажно-распределительное устройство содержит щелевые элементы, выполненные в виде цилиндров, расположенные на расстоянии друг от друга и соединенные друг с другом посредством цилиндрических металлических вставок в единый (монолитный) блок. Внутри указанного блока расположена перфорированная труба, выполненная из пластика. Фиксация трубы на определенном расстоянии от блока щелевых элементов обеспечена металлическими вставками. Перфорация образована за счет выполнения на трубах отверстий. Перфорация выполнена на участках трубы, расположенных в местах установки щелевых элементов. Щелевые элементы могут состоять из ребер, жестко соединенных с рядами проволоки треугольного сечения. Ряды проволоки установлены с зазором t между соседними рядами проволоки. Цилиндрические вставки 2 выполнены с торцевыми кольцевыми присоединительными элементами, за счет которых может осуществляться соединение вставок и щелевых элементов между собой. Технический результат от использования полезной модели заключается в упрощении и облегчении конструкции дренажно-распределительного устройства фильтра, повышении прочности и надежности конструкции, снижении стоимости его изготовления и использования.
Полезная модель относится к области очистки жидкостей путем фильтрации через насыпные материалы и может быть использована для всех типов фильтров систем химической водоподготовки в энергетике и других отраслях промышленности.
Известно дренажно-распределительное устройство водоподготовительного фильтра, которое содержит коллектор и присоединенные к нему трубы с заглушками на концах с отверстиями по образующей и щелевым элементом, присоединенным к трубам над отверстиями, причем отверстия выполнены в виде сопряженных большими основаниями усеченных конусов, а щели в элементе выполнены в виде жалюзи (см. а.с. СССР N 1681889, МПК 5 В01D 24/38, 1991 г.).
К недостаткам данного технического решения можно отнести сложность изготовления трубы с профилированными отверстиями, неэффективное выполнение геометрии каждой щели, которая забивается фракциями загрузки, поэтому уменьшается производительность фильтрации, а следовательно, и надежность его работы. Кроме того, недостатком данного решения является низкая эффективность охвата засыпного материала и, как следствие, появление застойных зон и снижение эффективности очистки жидкости.
Известно дренажно-распределительное устройство водоподготовительного фильтра, которое содержит коллектор, присоединенные к нему трубы с отверстиями, расположенными по верхней образующей, и заглушками на концах и герметично присоединенный к трубам над отверстиями желобок со щелями, в котором над щелями методом выштамповки выполнены козырьки, кромка которых расположена параллельно образующей трубы под козырьком. Полость, образованная дренажной трубой и желобком, герметизируется с торцов компаудными пробками (см. патент РФ N 2119373, В01D 24/38, 1998).
К недостаткам данного решения можно отнести сложность изготовления трубы с дополнительными элементами - компаудными пробками, кроме того, усложняется герметичное соединение желобка с трубой. Также недостаточна производительность фильтрации, так как щели выполнены с одной стороны козырька. Ненадежным элементом конструкции является выступающий над поверхностью трубы желобок, который подвержен различного рода повреждениям при транспортировке, складировании, монтаже и т.д.
Известно дренажно-распределительное устройство водоподготовительного фильтра, содержащее коллектор, присоединенные к нему трубы с отверстиями и заглушками на концах, и герметично присоединенный к трубам над отверстиями желобок со щелями, причем над щелями выполнены козырьки, кромка которых расположена параллельно образующей трубы. Желобок выполнен параллельно образующей трубы с более чем двумя опорами на трубу в поперечном ее сечении, а козырьки в желобке выполнены с двумя щелями (см. патент РФ 
2147456, МПК 7 B01D 24/38, 2000 г.).
Недостатком данного решения является выполнение на желобке двухсторонней щели у каждого козырька. Образующийся зазор каждой щели имеет прямоугольную форму, при этом ширина и глубина соизмеримы. Такое решение щели создает повышенное сопротивление при истечении жидкостей, в результате образуются завихрения потока, что неизбежно ведет к забиванию частицами загрузки, соизмеримыми с размерами зазора. При этом производительность дренажного устройства резко уменьшается и возникает необходимость его промывки.
Известно дренажно-распределительное устройство для насыпных фильтров, содержащее перфорированную трубу с размещенным над ней перфорированным элементом, выполненным в виде цилиндрических кассет, боковая поверхность которых состоит из продольных зубьев таврового сечения, концы которых в сечении имеют прямоугольную форму (см. а.с. СССР 486758, МПК B01D 23/24, 1976 г).
Недостатком данного решения является сложность конструкции, неэффективность использования вплотную установленных перфорированных элементов, что ведет к удорожанию конструкции.
Наиболее близким является решение дренажно-распределительного устройства ионитного фильтра, содержащее перфорированные трубы и расположенные на них соединенные один с другим щелевые элементы, выполненные в виде цилиндров. На одном торце цилиндров выполнен прилив в виде кольца на внутренней цилиндрической поверхности, а на другом торце выполнен прилив в виде кольца на внешней цилиндрической поверхности. Щели выполнены калиброванными по образующим цилиндра между приливами (см. а.с. СССР 1456183, МПК 4 B01D 23/20, 1989 г.). Данное решение принято за прототип.
Недостатком прототипа является сложность конструкции, сложность выполнения калиброванных отверстий, приводящая к удорожанию конструкции. Кроме того, недостатком является неэффективность использования вплотную установленных перфорированных элементов, что ведет к удорожанию конструкции.
Задача, решаемая полезной моделью - упрощение и облегчение конструкции дренажно-распределительного устройства фильтра, повышение прочности и надежности конструкции, снижение стоимости его изготовления и использования, повышение эффективности распределения потока фильтруемой жидкости и качества ее очистки.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном дренажно-распределительном устройстве, содержащем перфорированную трубу и щелевые элементы, выполненные в виде цилиндров, в соответствии с полезной моделью, щелевые элементы расположены на расстоянии друг от друга и объединены в единый (монолитный) блок посредством цилиндрических вставок, а труба с перфорацией выполнена из пластика и расположена внутри указанного блока.
Труба дренажно-распределительного устройства выполнена из пластика стойкого к агрессивным средам.
Цилиндрические вставки выполнены из металла.
Цилиндрические вставки выполнены с кольцевыми присоединительными элементами, расположенными на торцах вставок.
Технический результат от использования полезной модели заключается в том, что выполнение дренажно-распределительного устройства, содержащего перфорированные трубу и щелевые элементы, выполненные в виде цилиндров, расположенные на расстоянии друг от друга и объединенные в единый (монолитный) блок посредством цилиндрических вставок, а труба с перфорацией выполнена из пластика и расположена внутри указанного блока, позволяет облегчить и упростить конструкцию дренажно-распределительного устройства, повысить прочность и надежность конструкции, снизить стоимость его изготовления и использования, повысить эффективность распределения потока фильтруемой жидкости и качества ее очистки.
Установка щелевых элементов на расстоянии друг от друга и соединенных посредством цилиндрических металлических вставок в единый блок позволяет обеспечить надежность и прочность как самой конструкции, так и ее крепление в фильтре, оптимизировать соотношение качества фильтрации и стоимости устройства.
Выполнение перфорированной трубы из пластика, расположенной внутри блока щелевых элементов, позволяет уменьшить стоимость такого устройства и обеспечить большую долговечность и снизить вес как дренажно-распределительного устройства, так и фильтра в целом, обеспечить повышение равномерности распределения (сбора) потока фильтруемой жидкости.
Фиг.1 - элемент дренажно-распределительного устройства;
Фиг.2 - сечение А-А фиг.1;
Фиг.3- вид В фиг.1;
Фиг.4 - вариант выполнения цилиндрических вставок дренажно-распределительного устройства.
Дренажно-распределительное устройство содержит щелевые элементы 1, выполненные в виде цилиндров, расположенные на расстоянии друг от друга и соединенные друг с другом посредством цилиндрических металлических вставок 2 в единый (монолитный) блок. Внутри указанного блока расположена перфорированная труба 3, выполненная из пластика. Фиксация трубы 3 на определенном расстоянии от блока щелевых элементов 1 обеспечена металлическими вставками 2 (см. фиг.1, 4). Перфорация на трубах 3 образована за счет выполнения на трубах отверстий 4. Перфорация выполнена на участках 5 трубы 3, расположенных в местах установки щелевых элементов 1.
Щелевые элементы 1 могут состоять из ребер 6, жестко соединенных с рядами 7 проволоки 8 треугольного сечения. Ряды 7 проволоки 8 установлены с зазором t между соседними рядами проволоки.
Щелевые элементы 1 могут быть выполнены в двух вариантах:
1. Ребра 6 расположены вдоль щелевого элемента 1 и к ним присоединены расположенные поперечно с зазором друг от друга ряды 7 проволоки 8 (см. фиг.3).
2. Ребра 6 щелевого элемента расположены поперечно, к ним прикреплены продольно расположенные ряды 7 проволоки 8 (условно не показано).
Образующийся между ребрами 6 зазор t обеспечивает наличие щелей 9, расширяющихся от поверхности цилиндра (щелевого элемента) к его центру (см. фиг.3). В первом случае исполнения щелевого элемента щели расположены поперек (по радиусу), а во втором случае щели ориентированы по образующим цилиндра.
Цилиндрические вставки 2 выполнены с торцевыми кольцевыми присоединительными элементами 10, за счет которых может осуществляться соединение вставок 2 и щелевых элементов 1 между собой (см. фиг.4).
Такие же торцевые кольцевые присоединительные элементы 10, за счет которых может осуществляться соединение вставок 2 и щелевых элементов 1 между собой, могут быть выполнены и на торцах щелевых элементов 1 (см. фиг.1).
Соединение щелевых элементов 1 между собой в единый блок посредством цилиндрических металлических вставок 2 обеспечивает жесткость и несущую способность устройства за счет только лишь блока щелевых элементов 1 с вставками 2, что позволяет устанавливать перфорированную трубу 3 внутри блока без натяга. Таким образом, труба 3 выполняет только роль распределяющего (собирающего) поток жидкости (среды) элемента и не несет силовой нагрузки.
Дренажно-распределительное устройство снабжено заглушкой 11, расположенной на периферийном торце устройства.
Устройство работает следующим образом.
Жидкость после прохождения засыпки фильтра дренируется через щели 9 щелевого элемента, отверстия 4 и поступает в полость труб 3. За счет выполнения щелевого элемента с использованием проволоки треугольного сечения, щели 9 имеют расширяющийся профиль, таким образом, щели получают подобие сопла. Наличие расширения исключает возникновение завихрений при истечении жидкости, из-за чего увеличивается скорость истечения жидкости, сопротивление потоку становится малым и при гидравлических расчетах устройства может не учитываться. Кроме того, попадающие в щели 9 частицы соизмеримых размеров не будут застревать в нем, т.к. щели 9 имеют расширение, увеличивающее скорость истечения жидкости и увлекающее частицы засыпки фильтра совместно с жидкостью.
Применение перфорированной трубы позволяет обеспечить равномерность распределения (сбора) потока жидкости (среды).
Это особенно важно при регенерации фильтра, так как под давлением подается обратный поток жидкости. При вышеизложенном условии давление в зоне щелей уменьшается, а скорость прохода жидкости увеличивается за счет сужения щели при проходе жидкости в обратном направлении (появляется эффект трубки Вентури), поэтому все щели промываются равномерно, а следовательно, равномерно промывается и засыпка. После этого фильтр работает снова с большой производительностью и равномерно распределенной скоростью фильтрации.
Дренажно-распределительное устройство может быть изготовлено с использованием известного технологического оборудования.
1. Дренажно-распределительное устройство, содержащее перфорированную трубу и щелевые элементы, выполненные в виде цилиндров, отличающееся тем, что щелевые элементы расположены на расстоянии друг от друга и объединены в единый блок посредством цилиндрических вставок, а труба с перфорацией выполнена из пластика и расположена внутри указанного блока.
2. Дренажно-распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что труба выполнена из пластика, стойкого к агрессивным средам.
3. Дренажно-распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндрические вставки выполнены из металла.
4. Дренажно-распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндрические вставки выполнены с торцевыми кольцевыми присоединительными элементами.
