Процеживающий элемент фильтра для очистки воды от механических загрязнений

 

Использование: очистка воды от механических загрязнений в трубопроводах. Сущность изобретения: процеживающий элемент фильтра, установленный в высоконапорном трубопроводе, выполнен в виде решетки из набора полос одной толщины, скрепленных концами внахлест с образованием узких щелевых отверстий, при этом длина и ширина полос выбраны такими, чтобы обеспечить частоту собственных колебаний полос выше максимальной возмущающей частоты колебаний потока воды в трубопроводе. 4 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области фильтрования воды в трубопроводах в различных отраслях техники, а более конкретно для очистки воды от механических загрязнений в высоконапорных трубопроводах с большим секундным расходом, например в трубопроводах контура циркуляции теплоносителя в энергетическом ядерном реакторе, имеющих диаметры от 300 до 900 мм и скорости потока до 10 м/сек.

Известен фильтр для очистки воды от механических загрязнений в трубопроводах, в котором процеживающий элемент выполнен в виде несущей решетки с крупными ячейками, выполненной на пересекающихся стержней, и натянутой на решетку мелкой металлической сетки с просветами между проволоками меньше предельно допустимого размера механической частицы загрязнения (патент США N 4678559, B 01 D 35/02, опубл. 1987).

Недостатком известного фильтра является относительно быстрая потеря фильтром процеживающих свойств за счет перетирания проволочек сетки в местах, где она соприкасается со стержнями несущей решетки. Перетирание проволочек происходит за счет вибрации сетки, которая возникает от пульсации потока перекачиваемой воды. Пульсация, в свою очередь, возникает в потоке от перекачивающего устройства, например, от ударов о воду лопаток центробежного насоса или толчков от работы поршневого насоса.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является фильтр для очистки воды от механических загрязнений в трубопроводах, у которого процеживающий элемент фильтра выполнен в виде перфорированной конусной обечайки с перфорированным дном (патент США N 4582605, B 01 D 35/02).

Недостатком известного процеживающего элемента фильтра является то, что на практике фильтры с такой конструкцией процеживающего элемента могут применяться преимущественно для крупных твердых частиц, например, диаметром более 3-х мм, т.к. в толстостенной основе процеживающего элемента выполнить отверстия менее 3-х мм трудоемко. При этом отверстия около 1-го мм, выполненные в толстостенной основе, будут быстро забиваться частицами загрязнений из-за протяженности этих отверстий и их шероховатости.

Для высоконапорных трубопроводов, например, таких как трубопроводы для теплоносителя в ядерных реакторах, несущая основа процеживающего элемента должна выдержать высокий перепад давлений и для трубопроводов диаметров 300 мм и выше должна иметь стенку толщиной 10-15 мм. Выполнение более ста тысяч отверстий диаметром 1 мм в такой толщине металла технологически сложно и очень трудоемко, что удорожает стоимость изготовления такого процеживающего элемента и его эксплуатацию из-за трудности периодической очистки его отверстий от частиц загрязнений.

Кроме этого процеживающие элементы такой конструкции применительно к высоконапорным трубопроводам будут иметь большой вес, что в свою очередь затруднит их эксплуатацию при профилактических осмотрах и очистке.

Задачей настоящего изобретения является создание процеживающего элемента для очистки воды от механических загрязнений в фильтрах, устанавливаемых в высоконапорных трубопроводах, например, в циркуляционных системах теплоносителя ядерных реакторов, в которых максимально допускаемый размер частицы механического загрязнения по условиям эксплуатации не должен превышать 1 мм.

При этом отверстия для процеживания не должны полностью перекрываться частицами загрязнения, а при профилактических осмотрах легко очищаться от застрявших частиц.

Конструкция процеживающего элемента должна обладать высокой пропускной способностью за счет максимального снижения суммарной площади перегородок между отверстиями и выдерживать при этом перепад давления потока не менее 2,5 кг/кв. см.

Кроме этого детали, выходящие в процеживающий элемент и сам элемент должны легко отстраиваться от возмущающей частоты потока, быть простыми в изготовлении и эксплуатации, а также иметь малый вес, позволяющий вручную извлекать и обратно устанавливать процеживающий элемент при профилактических осмотрах фильтра.

Техническим результатом настоящего изобретения является то, что заявляемая конструкция процеживающего элемента обеспечивает создание фильтров для очистки воды от механических загрязнений в высоконапорных трубопроводах с задерживанием частиц загрязнений любой величины, начиная от 0,1 мм и более, путем выбора полос, толщина которых должна быть равна или меньше максимально допустимого размера частицы загрязнения.

Кроме того, конструкция процеживающего элемента не допускает полного перекрытия процеживающих отверстий задержанными частицами загрязнения, т.к. процеживающие отверстия выполнены в виде равномерных щелей между полосами, длиной на несколько порядков больше размера задерживаемой частицы, при этом соблюдается условие, что ширина самих щелей равна толщине пластины и в то же время меньше максимально допустимого размера частицы загрязнения.

Кроме того, процеживающие отверстия в виде щелей легко очищаются от застрявших частиц загрязнений в процессе профилактического осмотра фильтра.

Кроме того, процеживающий элемент и входящие в него пластины легко отстраиваются от возмущающей частоты потока, т.к. собственная частота колебаний полос выбирается выше максимально возможной частоты колебаний потока, что достигается расчетом, по результатам которого выбираются длина и ширина пластины.

Кроме того, процеживающий элемент заявляемой конструкции обладает минимальным гидравлическим сопротивлением и малым весом из-за минимальной площади перемычек между процеживающими отверстиями.

Кроме того, конструкция фильтрующего элемента позволяет придавать ему любую прочность без потери пропускной способности путем выбора расчетной ширины и длины полос, что, в свою очередь, позволяет выдерживать процеживающему элементу практически любой перепад давления протока, возникающий перед фильтром.

Кроме того, конструкция процеживающего элемента проста в изготовлении, т.к. состоит из набора однотипных полос, изготавливаемых вырубкой из обычного листа необходимой толщины, которая должна быть равна или меньше максимально допустимого размера частицы загрязнения. При этом каждая полоса на концах имеет отверстия для спиц-стяжек, на которые полосы нанизываются ступенчато через одну в разные стороны, образуя щели шириной, равной толщине полосы. Устанавливая дополнительные спицы-стяжки, набирают необходимую длину процеживающего элемента, а ширина элемента определяется длиной спиц-стяжек.

Вышеуказанная совокупность известных и отличительных признаков позволяет создавать высоконадежную конструкцию процеживающего фильтра для очистки воды от механических загрязнений в высоконапорных трубопроводах с большим секундным расходом, которая обладает высокой прочностью и не подвержена вибрации от пульсации потока, например, в трубопроводах контура циркуляции теплоносителя в энергетическом ядерном реакторе.

Заявляемая конструкция процеживающего элемента кроме этого проста в изготовлении и имеет небольшой вес, что облегчает обслуживающему персоналу профилактические осмотры и очистку фильтра от задержанных им механических загрязнений.

На фиг. 1 показан общий вид процеживающего элемента, вид спереди и сбоку: на фиг. 2 - место А на фиг. 1 в виде вырова в увеличенном масштабе.

Процеживающий элемент содержит полосы 1, образующие процеживающие отверстия в виде узких щелей 2, спицы-стяжки 3, шайбы 4, расположенные по краям процеживающего элемента, и окантовку 5, расположенную параллельно полосам 1 на краях элемента с двух противоположных его сторон.

Процеживающий элемент работает следующим образом.

Из плоских полос 1 набирают панели требуемых размеров. Для придания панели жесткости в местах спиц-стяжек провариваются, например, аргоно-дуговой сваркой. Панели устанавливаются в раму для фильтра и закрепляются в ней. В работающем фильтре процеживающий элемент задерживает все механические частицы загрязнений, превышающие толщину пластины (щели). Например, в трубопроводах контура циркуляции теплоносителя в энергетическом ядерном реакторе твердые частицы загрязнений не должны превышать 1 мм, поэтому толщину пластин выбирают в пределах 1 мм. Процеживающие элементы фильтра периодически очищают от застрявших частиц загрязнений во время профилактических осмотров трубопроводов. Очистка осуществляется стальной "линейкой", толщиной 0,8 мм. Для облегчения веса панелей фильтра пластины процеживающего элемента выполняют из титанового сплава.

Формула изобретения

1. Процеживающий элемент фильтра для очистки воды от механических загрязнений в высоконапорных трубопроводах, содержащий несущую основу с отверстиями в ней для процеживания воды, отличающийся тем, что несущая основа выполнена в виде решетки из набора полос одной толщины, скрепленных концами внахлест с образованием узких щелевых отверстий, при этом длина и ширина полос выбрана такими, чтобы обеспечить частоту собственных колебаний полос выше максимальной возмущающей частоты колебаний потока воды в трубопроводе.

2. Процеживающий элемент по п.1, отличающийся тем, что на концах полос выполнены отверстия, через которые пропущены спицы-стяжки.

3. Процеживающий элемент по пп.1 и 2, отличающийся тем, что между концами крайних полос решетки установлены шайбы толщиной, равной толщине полос.

4. Процеживающий элемент по пп.1 и 2, отличающийся тем, что концы полос в местах нахлестки соединены сваркой.

5. Процеживающий элемент по пп.1 - 4, отличающийся тем, что параллельно полосам с двух сторон процеживающего элемента выполнена окантовка, скрепленная с полосами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2