RU2011765C1

RU2011765C1 - Hydrocyclone diversion filter

Info

Publication number: RU2011765C1
Authority: RU
Inventors: Б.А. Сентяков; В.Е. Кулаков; Л.Ф. Толстов; Р.М. Бакиров; А.В. Сазанов
Original assignee: Государственное производственное объединение "Воткинский завод"
Priority date: 1991-05-30
Filing date: 1991-05-30
Publication date: 1994-04-30

Abstract

FIELD: water supplying. SUBSTANCE: filter has main and additional water flow swirler. The additional swirler is positioned on a case and form ring nozzle with them. Sand passage is formed by edges of the ring nozzle and sleeve mounted on suction pipe for enclosing its openings. The edges are conical with top pointed to the side of the main swirler. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано на станциях водозабора из открытых водоемов в качестве заборного фильтра всасывающего трубопровода насоса. The invention relates to water supply and can be used at water intake stations from open reservoirs as a intake filter of a pump suction pipe.

Задача повышения качества очистки питьевой и технической воды, используемой в быту и промышленности, в последние годы становится все более актуальной. Наличие в воде, забираемой из открытых водоемов, механических примесей, особенно песка, приводит к интенсивному износу деталей насосов и выходу их из строя. Эти проблемы могут быть решены установкой на всасывающих трубопроводах фильтров, задерживающих поступление песка к насосу и далее к потребителю. Менее требовательными к техническому обслуживанию являются заборные фильтры гидроциклонного типа, в которых отделение песка и других механических примесей от воды производится за счет их сепарации под действием центробежных сил, а не за счет фильтрации сетчатыми элементами, которые необходимо периодически чистить. The task of improving the quality of treatment of drinking and industrial water used in everyday life and industry has become more and more urgent in recent years. The presence in the water taken from open reservoirs of mechanical impurities, especially sand, leads to intensive wear of pump parts and their failure. These problems can be solved by installing filters on the suction pipelines that delay the flow of sand to the pump and further to the consumer. Less demanding for maintenance are hydrocyclone-type intake filters, in which sand and other mechanical impurities are separated from water by their separation by centrifugal forces, and not by filtering with mesh elements that need to be cleaned periodically.

Известно устройство для улавливания осадка, способное выполнять функцию гидроциклонного заборного фильтра, содержащее корпус с соосно расположенной в нем всасывающей трубой с входным отверстием и песковый канал, сообщающийся с гидроциклоном [1] . A device for collecting sediment, capable of performing the function of a hydrocyclone intake filter, comprising a housing with a coaxially located suction pipe with an inlet and a sand channel in communication with the hydrocyclone [1].

Недостатком этого устройства является невысокое качество очистки забираемой воды, обусловленное тем, что песковый канал пересекает входное отверстие заборной всасывающей трубы. The disadvantage of this device is the low quality of treatment of the withdrawn water, due to the fact that the sand channel crosses the inlet of the intake suction pipe.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является гидроциклонный заборный фильтр для всасывающего трубопровода насоса, содержащий корпус, в котором соосно размещены всасывающая труба с входными отверстиями и пассивный завихритель забираемой воды, выполненной в виде сообщающих внутреннюю полость корпуса с окружающей водой тангенциальных каналов, а также сообщающий полость корпуса с окружающей водой песковый канал [2] . The closest to the proposed technical essence is a hydrocyclone intake filter for the suction pipe of the pump, comprising a housing in which the suction pipe with inlet openings and a passive swirl of intake water are arranged coaxially, made in the form of tangential channels communicating the internal cavity of the housing with the surrounding water, and also communicating the cavity of the casing with the surrounding water is a sand channel [2].

В устройстве поток забираемой воды приводится во вращательное движение только за счет действия пассивного завихрителя, что способствует резкому снижению тангенциальной составляющей скорости закрученного потока по мере приближения его к входным отверстиям во всасывающей трубе и снижению качества очистки забираемой воды от механических примесей. Отклонение траектории движения воды на участке от пассивного завихрителя (тангенциальных каналов) до входных отверстий во всасывающей трубе засоряет полость корпуса механическими примесями, что также снижает качество очистки забираемой воды. In the device, the flow of withdrawn water is brought into rotational motion only due to the action of a passive swirler, which contributes to a sharp decrease in the tangential component of the velocity of the swirling flow as it approaches the inlets in the suction pipe and the quality of cleaning the withdrawn water from mechanical impurities decreases. Deviation of the trajectory of water in the area from the passive swirl (tangential channels) to the inlet openings in the suction pipe clogs the body cavity with mechanical impurities, which also reduces the quality of the water being cleaned.

Целью изобретения является повышение качества очистки забираемой воды от механических примесей. The aim of the invention is to improve the quality of purification of withdrawn water from mechanical impurities.

Поставленная цель достигается тем, что в известном гидроциклонном заборном фильтре, содержащем корпус, в котором соосно размещены всасывающая труба с входными отверстиями и пассивный завихритель забираемой воды, а также сообщающий полость корпуса с окружающей водой песковый канал, вокруг корпуса 1 расположен активный завихритель, образующий с корпусом направленное в сторону пескового канала кольцевое сопло, что позволяет увеличить тангенциальную составляющую скорости потока воды и создать в песковом канале скоростной напор, препятствующий засасыванию воды через него, в результате чего повышается качество очистки забираемой воды. Напротив корпуса, охватывая входные отверстия, размещен стаканообразный элемент, внутренний диаметр которого равен внутреннему диаметру корпуса и определяется соотношением d₃=

, где d₁ и d₂ - внутренний и наружный диаметры всасывающий трубы, что, обеспечивая линейно направленное движение воды от пассивного завихрителя к входным отверстиям без поворотов потока, повышает качество очистки забираемой воды. Песковый канал образован кромками кольцевого сопла и стаканообразного элемента, принадлежащими поверхностям конусов, направленных в сторону пассивного завихрителя, что, обеспечивая отвод механических примесей с периферии вращательного потока воды по кратчайшей траектории, также повышает качество очистки забираемой воды от механических примесей.This goal is achieved by the fact that in the known hydrocyclone intake filter containing a housing in which a suction pipe with inlet openings and a passive swirl of intake water are coaxially located, as well as a sand channel communicating the housing cavity with surrounding water, an active swirl is arranged around the housing 1, forming an annular nozzle directed towards the sand channel, which makes it possible to increase the tangential component of the water flow rate and create a pressure head in the sand channel, an obstacle which sucks the suction of water through it, as a result of which the quality of purification of the taken water increases. Opposite the housing, covering the inlet openings, a cup-shaped element is placed, the inner diameter of which is equal to the inner diameter of the housing and is determined by the ratio d ₃ =

, where d ₁ and d ₂ are the inner and outer diameters of the suction pipe, which, providing a linearly directed movement of water from the passive swirler to the inlet without flow turns, improves the quality of cleaning the water taken. The sand channel is formed by the edges of the annular nozzle and the glass-like element belonging to the surfaces of the cones directed towards the passive swirler, which, by providing the removal of mechanical impurities from the periphery of the rotational flow of water along the shortest path, also improves the quality of cleaning the taken water from mechanical impurities.

При оценке соответствия новых признаков гидроциклонного заборного фильтра критерию "существенные отличия" по доступным авторам и заявителю информационным источникам в известных технических решениях признаков, сходных с заявляемыми, обнаружить не удалось. When assessing the compliance of the new features of the hydrocyclone intake filter with the criterion of "significant differences" according to the available authors and the applicant, information sources in the known technical solutions of signs similar to those claimed were not found.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого гидроциклонного заборного фильтра; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed hydrocyclone intake filter; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Гидроциклонный заборный фильтр содержит корпус 1, в котором соосно размещены всасывающая труба 2 с входными отверстиями 3, выполненными, например, в виде прямоугольных окон в стенке всасывающей трубы, и пассивный завихритель 4 забираемой воды, выполненный, например, в виде тангенциальных каналов в корпусе 1. Полость корпуса 1, ограниченная его внутренними стенками, одним торцом и всасывающей трубой 2, сообщена песковым каналом 5 с окружающей водой. Вокруг корпуса расположен активный завихритель 14, образующий с корпусом 1 направленное в сторону пескового канала 5 кольцевое сопло 7. Активный завихритель 14 может быть выполнен в виде вихревой камеры 6 с тангенциальными питающими соплами 13, связанными с источником 8 воды под давлением, как это показано на фиг. 2. Напротив корпуса 1, охватывая входные отверстия 3, размещен стаканообразный элемент 9, внутренний диаметр которого равен внутреннему диаметру корпуса 1 и определяется соотношением d₃=

, где d₁ и d₂ - соответственно внутренний и наружный диаметры всасывающей трубы 2. Песковый канал образован кромками кольцевого сопла 7 (кромки 10 и 11) и стаканообразного элемента 9 (кромка 12), принадлежащими поверхностям конусов, направленных в сторону пассивного завихрителя 4. Фильтр соединен с насосом (не показан) и затоплен.The hydrocyclone intake filter comprises a housing 1 in which a suction pipe 2 with inlet openings 3 coaxially arranged, for example, in the form of rectangular windows in the wall of the suction pipe, and a passive swirl 4 of intake water, made, for example, in the form of tangential channels in the housing 1, are coaxially placed. The cavity of the housing 1, limited by its inner walls, one end and the suction pipe 2, is communicated by the sand channel 5 with the surrounding water. Around the casing is an active swirl 14, forming with the casing 1 an annular nozzle 7 directed towards the sand channel 5. The active swirl 14 can be made in the form of a vortex chamber 6 with tangential feed nozzles 13 connected to a pressure source 8, as shown in FIG. 2. Opposite the housing 1, covering the inlet openings 3, a glass-like element 9 is placed, the inner diameter of which is equal to the inner diameter of the housing 1 and is determined by the ratio d ₃ =

where d ₁ and d ₂ are respectively the inner and outer diameters of the suction pipe 2. The sand channel is formed by the edges of the annular nozzle 7 (edges 10 and 11) and the glass-like element 9 (edge 12) belonging to the surfaces of the cones directed towards the passive swirler 4. The filter is connected to a pump (not shown) and is flooded.

Гидроциклонный заборный фильтр работает следующим образом. Hydrocyclone intake filter operates as follows.

При работе насоса давление воды во всасывающей трубе, на срезе входных отверстий 3, становится меньше, чем давление воды в окружающем фильтр пространстве. Вследствие этого вода вместе с механическими примесями засасывается через пассивный завихритель 4 в корпус 1 и, приобретая вращательное движение, устремляется по кратчайшей траектории в виде кольцевого потока к входным отверстиям 3 и далее по всасывающей трубе к насосу, а затем к потребителю. При этом присутствующие во вращающемся потоке воды механические примеси в виде песка под действием центробежных сил перемещаются на периферию потока и по конусообразной стенке корпуса 1 выходят через песковый канал 5 в окружающую воду или специальный сборник. Эффективность отделения примесей находится в прямой зависимости от скорости потока воды в корпусе фильтра. Выполнив площадь кольцевых зазоров между стенками корпуса 1, стаканообразного элемента 9 и всасывающей трубой, равную площади внутреннего сечения всасывающей трубы по указанному соотношению, обеспечиваются максимальные осевая и тангенциальная скорости потока без увеличения сопротивления. Принудительно подводя в вихревую камеру 6 активного завихрителя 14 через тангенциальные сопла 13 воду под давлением, удается получить на выходе кольцевого сопла 7 вихревой поток воды, движущийся в направлении пескового канала 5. Этот вихревой поток, вращаясь в том же направлении, что и поток забираемой воды, позволяет увеличить тангенциальную составляющую последнего и повысить таким образом эффективность очистки забираемой воды. Ввиду того, что выходя из кольцевого сопла 7 поток воды имеет и осевую скорость, он препятствует засасыванию воды из окружающего пространства, что повышает эффективность очистки воды. When the pump is operating, the water pressure in the suction pipe, at the inlet section 3, becomes less than the water pressure in the space surrounding the filter. As a result, water, along with mechanical impurities, is sucked in through the passive swirler 4 into the housing 1 and, acquiring a rotational motion, rushes along the shortest path in the form of an annular flow to the inlet openings 3 and further along the suction pipe to the pump and then to the consumer. At the same time, mechanical impurities present in the rotating water stream in the form of sand are moved to the periphery of the stream by the action of centrifugal forces and exit through the sand channel 5 through the conical wall 5 into the surrounding water or a special collector. The efficiency of separation of impurities is directly dependent on the flow rate of water in the filter housing. By performing the area of annular gaps between the walls of the housing 1, the glass-like element 9 and the suction pipe equal to the area of the internal section of the suction pipe according to the specified ratio, the maximum axial and tangential flow velocities are provided without increasing the resistance. Forcing water under pressure into the vortex chamber 6 of the active swirl 14 through the tangential nozzle 13, it is possible to obtain a vortex water stream moving in the direction of the sand channel 5 at the output of the annular nozzle 7. This vortex stream, rotating in the same direction as the flow of water being taken , allows to increase the tangential component of the latter and thus increase the efficiency of purification of the water taken. Due to the fact that leaving the annular nozzle 7, the water flow has an axial speed, it prevents the suction of water from the surrounding space, which increases the efficiency of water purification.

Таким образом, предлагаемый гидроциклонный заборный фильтр позволяет повысить качество очистки забираемой воды от механических примесей - в первую очередь от песка, приводящего к интенсивному износу деталей насосов. Применение устройства позволяет сократить затраты на обслуживание и ремонт насосных установок водозаборных сооружений и повысить качество воды, поступающей к потребителю. Thus, the proposed hydrocyclone intake filter allows you to improve the quality of cleaning the withdrawn water from mechanical impurities - primarily from sand, leading to intensive wear of pump parts. The use of the device allows to reduce the cost of maintenance and repair of pumping installations of water intake facilities and to improve the quality of water supplied to the consumer.

Claims

A HYDROCYCLONIC INLET FILTER, comprising a housing, a suction pipe coaxially located with it in the housing and water inlet openings, a water swirler and a sand channel, characterized in that it is provided with an additional swirl located on the body and forming an annular nozzle directed towards the sand channel , and mounted on the suction pipe with the possibility of covering its openings with a glass opposite the casing, while the sand channel is formed by the edges of the annular nozzle and glass made conical with the apex, e.g. turned towards the swirl, and the inner diameter of the glass is equal to the inner diameter of the casing and is
d ₃ =

,
where d ₁ is the inner diameter of the suction pipe;
d ₂ is the outer diameter of the suction pipe;
d ₃ - the inner diameter of the glass.