專(zhuān)利名稱(chēng)：一種分流過(guò)濾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種分流過(guò)濾裝置 本實(shí)用新型涉及一種安裝于進(jìn)水管路內(nèi)，分離水中雜物的分流過(guò)濾裝置。適用于
借助上下游水位落差，而引水工作的各種場(chǎng)合，如水電站、水力式升船機(jī)、灌渠系統(tǒng)等的進(jìn) 水管路，以保證所得到的進(jìn)水水流，其所夾帶雜物的外形尺寸在允許的尺寸以內(nèi)，以滿足使 用工況的要求。 現(xiàn)有的上述使用場(chǎng)合，其對(duì)引水水質(zhì)的處理，通常在管外進(jìn)行。多數(shù)的做法是除設(shè) 置攔污柵阻攔較大尺寸雜物外，是設(shè)置大型的多級(jí)沉淀池和篩網(wǎng)裝置，對(duì)水中雜物進(jìn)行多 級(jí)沉淀、分離和過(guò)濾處理，直至水中夾帶雜物的線性尺寸在允許的尺寸之內(nèi)時(shí)，然后輸入進(jìn) 水管路，送往需要的地方。 這種方法的缺點(diǎn)是1、沉淀池和過(guò)濾篩網(wǎng)占地面積大，基建成本高；2、經(jīng)常性的 維護(hù)、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高。如沉淀池和篩網(wǎng)分離出的大量雜物，需要及時(shí)清除，必須配備勞動(dòng)力和 起重運(yùn)輸設(shè)備。而且沉淀池在清除雜物時(shí)，需要備用池代替工作，否則清理時(shí)就需停止供 水。這將影響主機(jī)連續(xù)工作。 本實(shí)用新型的目的是要提供一種簡(jiǎn)單的裝置，安裝在進(jìn)水管路上，而不需要建大 型沉淀池和篩網(wǎng)設(shè)備，也就無(wú)需配備清除沉淀池中雜物的勞動(dòng)力和起重運(yùn)輸設(shè)備，從而降 低基建成本和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種分流過(guò)濾裝置，其特征是外管(1)為直管，上端與 進(jìn)水管連接，下端與分流管座(3)連接，內(nèi)管(2)也為直管，上端封閉，管身加工有過(guò)濾小 孔，下端管口處帶著大小兩個(gè)法蘭，內(nèi)管(2)置于分流管座(3)和外管(1)的孔內(nèi)，其大法 蘭與分流管座(3)連接，小法蘭則與彎頭(5)、短管(6)順序連接，以上均系法蘭連接，螺釘 螺母緊固，分流管座(3)形似三通，其側(cè)面通孔孔口內(nèi)裝有管嘴(4)，短管(6)的管口內(nèi)裝 有管嘴(7)，內(nèi)管(2)伸入外管(1)孔內(nèi)的相應(yīng)長(zhǎng)度的管壁上，加工的過(guò)濾小孔，沿管壁的 軸線方向和圓周方向，均勻分布，小孔直徑d決定于過(guò)濾精度要求，即過(guò)濾后水流中允許殘 留雜物的最大線性尺寸，小？L孔數(shù)nd則決定于下列四個(gè)過(guò)流面積的比例關(guān)系，其表達(dá)式為 F4 : F7>FH : Fd，式中F4和F7分別為管嘴(4)和管嘴(7)的過(guò)流面積，F(xiàn)H為外管(1)與 內(nèi)管(2)間環(huán)形腔的過(guò)流面積，F(xiàn)d為所有小孔的總過(guò)流面積Fd二n^ Jid74，上述不等式， 保證了環(huán)形腔水流流速VH大于過(guò)濾小孔水流流速Vd，即VH > Vd。 本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的通過(guò)在進(jìn)水管路中設(shè)置的分流過(guò)濾裝置，進(jìn)水
管路的水流通過(guò)它分成兩股不同流速的水流，其中一股快速水流將夾帶著大于和相近于過(guò)
濾小孔直徑的雜物，不經(jīng)過(guò)過(guò)濾孔，直接通過(guò)管道排回下游；而另一股水流，它經(jīng)過(guò)過(guò)濾小
孔并降速，夾帶著部分小于過(guò)濾小孔直徑的雜物，從另一條管路輸往需要的地方。 從而本實(shí)用新型既為大尺寸雜物開(kāi)辟了一條排泄通道，降低了堵塞的機(jī)率，同時(shí)還幫助提高了分離、過(guò)濾雜物的效果，后一點(diǎn)下面實(shí)施例中還將詳細(xì)說(shuō)明。 [
] 圖1是本實(shí)用新型的正視圖(帶有局部剖面) 圖2是圖1沿A-A線的局部剖視圖 圖3是圖1沿B-B線的局部剖面圖
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的原理、內(nèi)容和技術(shù)特點(diǎn)。 參照附圖，圖中外管1、內(nèi)管2、分流管座3、管嘴4、彎頭5、短管6、管嘴7組成一個(gè) 分流過(guò)濾裝置。其特征是外管1為直管，上端與進(jìn)水管連接，下端與分流管座3連接，內(nèi)管 2也為直管，上端封閉，管身加工有過(guò)濾小孔，下端管口處帶著大小兩個(gè)法蘭，內(nèi)管2置于分 流管座3和外管1的孔內(nèi)，其大法蘭與分流管座3連接，小法蘭則與彎頭5、短管6順序連接， 以上均系法蘭連接，螺鈣螺母緊固，分流管座3形似三通，其側(cè)面通孔孔口內(nèi)裝有管嘴4，短 管6的管口內(nèi)裝有管嘴7，內(nèi)管2伸入外管1孔內(nèi)的相應(yīng)長(zhǎng)度的管壁上，加工的過(guò)濾小孔，沿 管壁的軸線方向和圓周方向，均勻?qū)ΨQ(chēng)分布，小孔直徑d決定于過(guò)濾精度要求，即過(guò)濾后水 流中允許殘留雜物的最大線性尺寸，小？L孔數(shù)nd則決定于下列四個(gè)過(guò)流面積的比例關(guān)系， 其表達(dá)式為^ : F7>FH : Fd，式中F4和&分別為管嘴4和管嘴7的過(guò)流面積，F(xiàn)H為外管l 與內(nèi)管2間環(huán)形腔的過(guò)流面積，F(xiàn)d為所有小孔的總過(guò)流面積Fd = nd Ji d2/4，上述不等式， 也保證了環(huán)形腔水流流速VH大于過(guò)濾小孔水流流速Vd。上述兩個(gè)比例關(guān)系如何造成vH > vd，下面列式[0014]分流裝置的幾何參數(shù)如下[0015]外管1的內(nèi)徑巳=Jid//4d2內(nèi)管2的內(nèi)徑內(nèi)管2的外徑d內(nèi)管2壁面上過(guò)濾小孔的直徑nd過(guò)濾小孔d的總數(shù)d4管嘴4的孔徑d7管嘴7的孔徑FH外管1與內(nèi)管2間環(huán)形腔面積FH=Ji "2-D22)/4Fdrid個(gè)小孔的總過(guò)流面積Fd=nd 3i d2/4F4管嘴4的過(guò)流面積 F4 = Ji d42/4[0027]F7管嘴7的過(guò)流面積 F7 = Ji d72/4Q4管嘴4的流量Q7管嘴7的流量vH外管1與內(nèi)管2間環(huán)形腔內(nèi)下行水流流速vd內(nèi)管2壁面上過(guò)濾小孔內(nèi)水流流速[0032] 上述管道水流為連續(xù)流體，故過(guò)流面積應(yīng)隨管道水流的流向，逐級(jí)相互匹配。 即F! > FH+Fd FH > F4 Fd > F7 相對(duì)于幾十公尺的水源水頭高度，管嘴4與管嘴7的位置標(biāo)高差很微小，現(xiàn)近似看 標(biāo)高的兩個(gè)出口，則
(1)
作是水源下面的同 Q4 : Q7 =
f4 : f7 環(huán)形腔水流下行流速VH為 VH = Q4/FH (2) 小孔內(nèi)水流流速Vd為 Vd = Q7/Fd (3) 由式(2)和式(3)得 VH/Vd = [Q4 Fd]/[Q7 FH] (4) 將式(1)代入式(4)得 VH/Vd = [F4 Fd]/[F7 FH] (5) 從式(5)等號(hào)左端，欲使VH > Vd，則式(5)等號(hào)右端必須為 F4 Fd > F7 FH 移項(xiàng)整理得 F4 : F7>FH : Fd (6) 下面進(jìn)一步說(shuō)明為什么要造成VH > Vd : 因?yàn)榄h(huán)形腔下行水流流速快，則其夾帶而行的雜物的慣行能大，環(huán)形腔水流靠
近外環(huán)和中心部分的雜物，隨快速下行的大水流一沖而過(guò)，流向分流管座3的出口，沒(méi)有任 何外力可以推動(dòng)它們改變方向而橫向越過(guò)內(nèi)環(huán)下行水流，向內(nèi)管2壁面上的小孔運(yùn)動(dòng)。只 有在環(huán)腔水流的內(nèi)環(huán)，靠近內(nèi)管2壁面附近的水中雜物，才有可能隨水流質(zhì)點(diǎn)向小孔運(yùn)動(dòng)， 而靠近小孔。但那些尺寸大于或相近于小孔直徑的雜物，由于是在快速下行的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中， 慣性大流速快，很難對(duì)準(zhǔn)小孔，即使靠近小孔，也會(huì)很容易碰到小孔孔口邊緣，瞬間形成的 機(jī)械阻力，將促使其迅速隨著大水流快速下行。所以慢速的近壁水流質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)是無(wú)法克服 大水流快速下行的慣行力、雜物的重力和孔口邊緣的機(jī)械阻力，而夾帶大于或相近于小孔 直徑的雜物強(qiáng)行擠入小孔。 故VH越大，Vd越小則分離雜物的效果越好，但也意味著從管嘴4排回下游的流量 94也越大，而從管嘴7輸出的有用流量97也就越小。故Vh : Vd不宜過(guò)大。 筆者從試驗(yàn)裝置的實(shí)施例中，選用的數(shù)據(jù)為
f4 : f7 = 4 : i ;fh : Fd = 2.5 : i
代入式(5)得VH = 1. 6Vd
實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較滿意。
實(shí)測(cè)5次流量均非常接近理論值
Q4 : Q7 = 4 : i;
分離效果使用專(zhuān)門(mén)的雜物料倉(cāng)，密集投放雜物，檢測(cè)管嘴4和管嘴7排出的雜物
1。從管嘴4排出的雜物中，大于、相近于和小于過(guò)濾孔直徑的雜物均有，而從管 量為9
5嘴7排出的雜物中，均屬小于過(guò)濾孔直徑的雜物，雜物顆粒大小為小孔直徑的1/4到1/2不 等。分離效果很好。上述試驗(yàn)所用雜物比重均接近l左右。 至于用比重遠(yuǎn)大于1的大小砂粒進(jìn)行試驗(yàn)，幾乎全數(shù)從管嘴4中排出。分析其原 因，在如圖示立式安裝的情況，比重大的砂粒其下行的慣性力和重力的影響更大，管2壁面 附近的水流質(zhì)點(diǎn)向小孔的運(yùn)動(dòng)更難影響這些比重大的砂粒變向而靠近小孔或被夾帶進(jìn)入 小孔。 改變過(guò)流面積比例，進(jìn)行試驗(yàn) 如果選擇f4 : f7 = 3 : ifh : fd = 2 : i 則vh = 1. 5vd 兩管嘴排出的流量比為Q4 : Q7 = 3 : 1 分離效果與前相差不多，但有用的流量Q7增加。過(guò)濾小孔無(wú)堵塞現(xiàn)象。
如果選擇F4 : f7 = 4 : i， fh : fd = 2 : i 則vh = 2vd 分離效果管嘴7排出的雜物量比上述第一個(gè)試?yán)郎p少近20%，分離能力提高，但
有用流量Q7只有無(wú)用流量Q4的四分之一 如果取f4 : f7 = 3 : 1， fh : fd = 2. 5 : 1 則vh = 1. 2vd 分離效果管嘴7排出的雜物量比第一試?yán)黾咏?5%，分離能力下降，有用流量 97所占比重上升，未發(fā)生過(guò)濾孔堵塞現(xiàn)象。 如果當(dāng)Vh二 Vd也即是^ : F7 = FH : Fd時(shí)，過(guò)濾小孔堵塞的概率大大增加，最終
發(fā)生堵塞現(xiàn)象。而一旦出現(xiàn)有過(guò)濾孔被堵，則被堵小孔的數(shù)量會(huì)迅速上升，因?yàn)橛羞^(guò)濾孔被
堵，就意味著Fd在下降，它反過(guò)來(lái)也促使Vd上升，因而造成Vd〉V"更多雜物會(huì)涌向小孔，將 引起更多小孔堵塞，造成惡性循環(huán)，裝置的過(guò)濾功能不斷下降，有用流量Q7也在不斷減少，
直至完全喪失。 故在分離效果和取得有用流量Q7以及保證過(guò)濾孔不發(fā)生堵塞這三方面，需綜合考 慮和權(quán)衡，宜在1. 2 2的范圍內(nèi)選擇vh和vd的比值。 在設(shè)計(jì)中首先確定管嘴7的直徑d7和流量97，然后由此可以設(shè)計(jì)計(jì)算得到分流裝 置的其他幾何參數(shù)。d7和Q7決定于項(xiàng)目要求的輸水管道的通徑和能利用的水頭高度。
權(quán)利要求一種分流過(guò)濾裝置，其特征是外管(1)為直管，上端與進(jìn)水管連接，下端與分流管座(3)連接，內(nèi)管(2)也為直管，上端封閉，管身加工有過(guò)濾小孔，下端管口處帶著大小兩個(gè)法蘭，內(nèi)管(2)置于分流管座(3)和外管(1)的孔內(nèi)，其大法蘭與分流管座(3)連接，小法蘭則與彎頭(5)、短管(6)順序連接，以上均系法蘭連接，螺釘螺母緊固，分流管座(3)形似三通，其側(cè)面通孔孔口內(nèi)裝有管嘴(4)，短管(6)的管口內(nèi)裝有管嘴(7)，內(nèi)管(2)伸入外管(1)孔內(nèi)的相應(yīng)長(zhǎng)度的管壁上，加工的過(guò)濾小孔，沿管壁的軸線方向和圓周方向，均勻分布，小孔直徑d決定于過(guò)濾精度要求，即過(guò)濾后水流中允許殘留雜物的最大線性尺寸，小孔孔數(shù)nd則決定于下列四個(gè)過(guò)流面積的比例關(guān)系，其表達(dá)式為F4∶F7＞FH∶Fd，式中F4和F7分別為管嘴(4)和管嘴(7)的過(guò)流面積，F(xiàn)H為外管(1)與內(nèi)管(2)間環(huán)形腔的過(guò)流面積，F(xiàn)d為所有小孔的總過(guò)流面積Fd＝nd·πd2/4，上述不等式，保證了環(huán)形腔水流流速VH大于過(guò)濾小孔水流流速Vd，即Vh＞Vd。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種分流過(guò)濾裝置，適用于利用水位落差而引水工作的進(jìn)水管路，由外管(1)、內(nèi)管(2)、分流管座(3)、管嘴(4)、彎頭(5)、短管(6)、管嘴(7)組成。其特點(diǎn)是將引進(jìn)的水流分成快速和慢速兩股水流輸出。大于過(guò)濾孔直徑的雜物，將不通過(guò)過(guò)濾孔，而直接從外管(1)和內(nèi)管(2)間的環(huán)形腔，以VH速度隨水流下行，進(jìn)入形似三通的分流管座(3)，由其側(cè)面通孔，經(jīng)管嘴(4)排回下游；而小尺寸雜物將經(jīng)過(guò)過(guò)濾小孔隨小孔慢速水流Vd進(jìn)入內(nèi)管(2)的中心空間，下行經(jīng)彎頭(5)，短管(6)，管嘴(7)輸往需要的地方。當(dāng)VH＝1.6Vd時(shí)，管嘴(7)排出雜物數(shù)量為管嘴(4)的1/9，排出的雜物尺寸均小于過(guò)濾孔直徑。
文檔編號(hào)B01D35/02GK201454242SQ20092006502
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者馬凱 申請(qǐng)人:馬凱