устройство для улавливания осадка в напорных трубопроводах

Формула изобретения

Устройство для улавливания осадка в напорных трубопроводах, включающее гидроциклон с входным патрубком и гидроэлеватор, диафрагму, расположенную под углом к оси напорного трубопровода, в отверстии которой размещен насадок гидроэлеватора, диффузор, следующий за диафрагмой, причем в нижней части трубопровода в месте примыкания диафрагмы присоединен входной патрубок гидроциклона, а сливной патрубок гидроциклона соединен с камерой пониженного давления гидроэлеватора, отличающееся тем, что на наружной поверхности диффузора установлены криволинейные кондукторы, образованные из сжатых циклоид, переходящие в кольцевую полость формой в виде "ласточкина хвоста", с которой соединен дополнительной трубой входной патрубок гидроциклона, а на внутренней поверхности нижней части гидроциклона предусмотрены криволинейные спиралевидные направляющие, переходящие в кольцевую камеру.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области водоснабжения, конкретно к устройствам для очистки воды от механических включений и грязевого осадка.

Известно устройство для улавливания осадка в напорных трубопроводах (см. Информационный листок Казахского НИИ водного хозяйства. Алма-Ата - Ташкент, 1985, С. 11, Рис. 10), включающее гидроциклон с входным патрубком и гидроэлеватором.

Недостатком данного устройства является недостаточно высокая эксплуатационная надежность из-за неполного извлечения абразивных включений из жидкости.

Известно устройство для улавливания осадка в напорных трубопроводах (см. а. с. СССР N 1491976, МКИ Е 03 В 7/07, Е 03 F 5/14, Бюл. 25, 1989), включающее гидроциклон с входным патрубком и гидроэлеватор, диафрагму, расположенную под углом к оси напорного трубопровода, в отверстии которой размещен насадок гидроэлеватора, диффузор, следующий за диафрагмой, причем в нижней части трубопровода в месте примыкания диафрагмы присоединен входной патрубок гидроциклона, а сливной патрубок гидроциклона соединен с камерой пониженного давления гидроэлеватора.

Недостатком данного устройства является возможность снижения эксплуатационной надежности из-за проскока абразивных частиц с малой гидравлической крупностью из камеры смешения гидроэлеватора.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эксплуатационной надежности за счет предотвращения заиления и гидроабразивного износа устройства путем установки на наружной поверхности диффузора криволинейных кондукторов, образованных из сжатых циклоид, переходящих в кольцевую полость формой в виде "ласточкина хвоста", с которой соединен дополнительной трубой входной патрубок гидроэлеватора, а на внутренней поверхности нижней части гидроциклона предусмотрены криволинейные спиралевидные направляющие, переходящие в кольцевую камеру.

Технический результат достигается тем, что устройство для улавливания осадка в напорных трубопроводах, включающее гидроциклон с входным патрубком и гидроэлеватор, диафрагму, расположенную под углом к оси напорного трубопровода, в отверстии которой размещен насадок гидроэлеватора, диффузор, следующий за диафрагмой, причем в нижней части трубопровода в месте примыкания диафрагмы присоединен входной патрубок гидроциклона, а сливной патрубок гидроциклона соединен с камерой пониженного давления гидроэлеватора, имеет на наружной поверхности диффузора криволинейные кондукторы, образованные из сжатых циклоид, переходящие в кольцевую полость формой в виде "ласточкина хвоста", с которой соединен дополнительной трубой входной патрубок гидроциклона, а на внутренней поверхности нижней части гидроциклона предусмотрены криволинейные спиралевидные направляющие, переходящие в кольцевую камеру.

На фиг. 1 изображена схема устройства для улавливания осадка в напорных трубопроводах, продольный разрез, на фиг. 2 - сечение А - А фиг. 1, на фиг. 3 - развертка внутренней поверхности нижней части гидроциклона с криволинейными спиралевидными направляющими, а на фиг. 4 - криволинейные кондукторы, образованные из сжатых циклоид, переходящие в кольцевую полость формой в виде "ласточкина хвоста".

Устройство состоит из диафрагмы 1 с эжектором 2, расположенной в напорном трубопроводе 3 под углом к его оси, которая с камерой 4 смешения, диффузором 5 и камерой 6 пониженного давления образует гидроэлеватор 7. К нижней части трубопровода 7 в месте примыкания диафрагмы 1 присоединен входной патрубок 8 гидроциклона 9, оборудованный задвижкой 10. Сливной патрубок 11 гидроциклона 9 соединен с камерой 6 пониженного давления гидроэлеватора 7. Для выноса сепарирующихся частиц и предотвращения образования воздушного шнура в гидроциклоне 9 предусмотрена водонапорная трубка 13 с задвижкой 14, установленной в пульповом патрубке 15 гидроциклона 9. Водонапорная трубка 13 соединена с напорным трубопроводом 3 перед диафрагмой 1. На наружной поверхности диффузора 5 установлены криволинейные кондукторы 16, образованные из сжатых циклоид 17, переходящие в кольцевую полость 18 формой в виде "ласточкина хвоста" 19, с которой соединен дополнительной трубкой 20 с входным патрубком 8 гидроциклона 9. На внутренней поверхности нижней части 21 гидроциклона 9 предусмотрены спиралевидные направляющие 22, переходящие в кольцевую камеру 23, соединенную при помощи патрубка 24 через задвижку 25 с грязеприемником 26.

Устройство для улавливания осадка в напорных трубопроводах работает следующим образом.

Открытие задвижек 10, 12 и 14 подключает гидроциклон 9 к гидроэлеватору 7 на напорном трубопроводе 3 и позволяет осуществлять улавливание наносов и осадка в нем. Всасывание части расхода воды гидроэлеватором 7 из камеры 6 пониженного давления приводит к забору осветленной воды из сливного патрубка 11 гидроциклона 9 и поступление в него через входной тангенциальный патрубок 8 пульпообразной жидкости из напорного трубопровода 3, которая в гидроциклоне 9 приобретает вращательное движение. Твердые частицы сепарируются под действием центробежной силы, а слипшиеся наносы в пульповом патрубке 15 выносятся напорной струей жидкости из водонапорной трубки 13. Жидкость, несущая наносы или грязевой осадок по напорному трубопроводу 3, перед тем как попасть в гидроциклон 9, взаимодействует с косой диафрагмой 1, возбуждая в напорном трубопроводе 3 поперечную циркуляцию, которая перед диафрагмой 1 образует водяной винт, имеющий поступательно вращательное движение, которое усиливает и отводит наносы в грязевой осадок в сторону бокового отверстия входного патрубка 8 в напорном трубопроводе 3. Так как кроме диафрагмы 1, практически обеспечивающей полное улавливание в напорном трубопроводе 3 накопившихся осадков, но ее зона действия весьма ограничена, то диффузор 5, следующий за диафрагмой 1, имея обтекаемую форму, эффективно способствует дальнейшему перемещению частично взвешенных наносов вдоль длины напорного трубопровода 3. Установленные на наружной поверхности диффузора 5 криволинейные кондукторы 16, образованные из сжатых циклоид 17, заставляют частицы наносов, взвешенных в жидкости, интенсивно закручиваться, сталкиваться, коагулироваться и скатываться в кольцевую полость 16 формой в виде "ласточкина хвоста" 19, попадая в которую, уже обратно они выйти не смогут при любых действующих гидродинамических силах. Наличие на наружной поверхности диффузора 5 криволинейных кондукторов 16, образованных из сжатых циклоид 17, вызывает завихрение массы жидкости по всему живому сечению потока на всем пути движения, обеспечивает взрыхление осевших на лоток трубы твердых и иловых частиц.

Из кольцевой полости 18 наносы поступают во входной патрубок 8 гидроциклона 9 и вместе с осадком, забираемым от диафрагмы 1 в гидроциклон 9. Поступивший осадок в гидроциклон 9 в виде пульпы имеет вязкую, липкую структуру и прилипает к внутренним его стенкам за счет пристенного эффекта пограничного слоя из-за малых скоростей в периферийной части и малой гидравлической крупности. Кроме того, непосредственный выпуск осадка затрудняет эксплуатацию гидроциклона 9, так как при переменных режимах движения требуется манипулировать открытием и закрытием соответствующих задвижек, не позволяет дистанционно управлять и автоматизировать процесс улавливания и утилизации осадка, а также приводит к значительной потере рабочей жидкости, а при нарушении работы устройства вообще к утечке воды, кроме того, происходит ухудшение экологической обстановки в зоне, заболачивание местности и замораживание устройства в зимний период. Для устранения перечисленных недостатков в эксплуатации устройства в нижней части гидроциклона 9 предусмотрены криволинейные спиралевидные направляющие 22, переходящие в кольцевую камеру 23, соединенную при помощи патрубка 24 через задвижку 25 с грязеприемником 26. Криволинейные спиралевидные направляющие 22 закручивают поток жидкости в пограничной зоне за счет центробежных и вибрационных сил, позволяют улавливать твердые и илистые частицы и перемещать их в кольцевую камеру 23 и по мере накопления в ней выводить в грязеприемник 26, а оттуда в отвал.

Применение криволинейных кондукторов, образованных из сжатых циклоид, на наружной поверхности диффузора, способствует взрыхлению осевших частиц на лотке трубы за счет центробежных и вибрационных сил и эффективному транспортированию при их улавливании, а криволинейные спиралевидные направляющие на внутренней поверхности нижней части гидроциклона повышают эффект сепарации частиц и, в конечном итоге, происходит повышение эксплуатационной надежности устройства для улавливания осадка в напорных трубопроводах.

Оригинальность предложенного технического решения заключается в использовании эффекта закрутки потока жидкости для создания центробежных и вибрационных сил при помощи криволинейных кондукторов, образованных из сжатых циклоид, имеющих, кроме того, минимальные энергозатраты при транспортировании твердых частиц, для повышения эксплуатационной надежности за счет предотвращения заиления и гидроабразивного износа устройства для улавливания осадка в напорных трубопроводах.