ФИЛЬТР-ГРЯЗЕУЛОВИТЕЛЬ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ

Фильтр - грязеуловитель горизонтальный для очистки жидкости от механических включений относится к предохранительным устройствам, устанавливаемым в технологических и магистральных трубопроводах для защиты рабочих органов насосов и другого оборудования от влияния механических примесей и других загрязнений, и может быть использован в нефтяной, газовой, химической и прочих отраслях промышленности
Известен горизонтальный фильтр - грязеуловитель (патент RU №2314141, от 04.03.2003 г., МПК B01D 29/11, опубл. 10.01.2008), содержащий камеру с входным и выходным патрубками, внутри которой расположено фильтрующее устройство в виде перфорированной трубы с днищем и отсоединяющимся фильтрующим элементом в виде сетки. Фильтрующее устройство соединено с камерой посредством кронштейнов с болтами, установленными по периметру внутренней полости камеры и роликовых опор с направляющими для его выдвижения, закрепленных в нижней части полости камеры, а также концевой затвор. Концевой затвор снабжен стягивающим и поворотным устройствами, а днище фильтрующего устройства выполнено сплошным с углублениями. Противоположный днищу конец изготовлен в виде срезанного конуса и размещен во входном патрубке. Фильтрующий элемент расположен внутри перфорированной трубы. Площадь проходной ячейки сетки меньше площади проходного отверстия перфорации трубы, кроме того, в торцах направляющих выполнены углубления.
Недостаток заключается в том, что фильтр снабжен хомутовым затвором, который ненадежен из-за отсутствия элемента, компенсирующего износ зубьев в ходе эксплуатации. Кроме того, у затворов диаметром более 700 мм используется двухвинтовой привод хомутов, который не обеспечивает равномерность стягивания хомутов, что приводит к неодинаковым усилиям, прилагаемым к диаметрально противопоожным сторонам фланцев корпуса и крышки и, как следствие, аварийным ситуациям. Кроме того, очищаемая среда подается внутрь фильтрующего устройства, что крайне осложняет его периодическую очистку от уловленной грязи и потому фильтры, практически, не нашли применения.
Известен горизонтальный фильтр - грязеуловитель (патент RU, №2290249, от 29.07.2005 г., МПК B01D 29/11, опубл. 27.12.2006 г), содержащий камеру с концевым затвором, входным и выходным патрубками, расположенный в камере фильтрующий элемент, выполненный в виде перфорированной трубы, торец которой, обращенный к затвору, закрыт перфорированной пластиной, соединенной с камерой деталями фиксации фильтрующего элемента. Открытый торец фильтрующего элемента надет на входной патрубок. Роликовые опоры закреплены в нижней части камеры, концевого затвора и промывочного лотка. Роликовые опоры в концевом затворе и промывочном лотке установлены на одном уровне с роликовыми опорами камеры.
Недостаток конструкции заключается в том, что крышка затвора задумана открывающейся внутрь корпуса фильтра, где, по назначению фильтра, скапливается грязь и поэтому представляется проблематичным открыть крышку фильтра, если эксплуатировать его по назначению, поскольку внутри скапливаются механические примеси, осевшие из транспортируемой жидкости. Кроме того сложна сборка и регулировка крышки затвора, которые выполняются внутри аппарата, что делает работу небезопасной. Особенно трудно представить ситуацию, когда фильтр забился пожаро-взрывобезопасной грязью и необходимо открыть крышку, которая не откроется без огневых работ. Поэтому практическое применение фильтра с такой крышкой невозможно.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является горизонтальный фильтр - грязеуловитель (патент RU №2088302, от 24.07.1995 г., МПК B01D 29/11, опубл. 27.08.1997 г.), содержащий камеру с фильтрующим элементом, выполненным в виде перфорированной трубы со съемной фильтрующей сеткой, затвором и лотком - грязеуловителем с роликовыми опорами, установленным в нижней части камеры и жестко соединенным с фильтрующим элементом, при этом диаметр перфорации трубы меньше диаметра ячеек сетки, один конец фильтрующего элемента размещен в выходном патрубке, а другой снабжен торцевой перфорированной пластиной и соединен с камерой посредством кронштейнов и упорных болтов. Фильтр широко применяется в системе магистральных нефтепроводов.
Недостатком фильтра, является несовершенство конструкции концевого затвора, поскольку для затворов больших диаметров приходится использовать двухвинтовую систему привода хомутов. Из-за крайней сложности синхронного вращения двух маховиков винтовых пар и, в результате, неравномерности прилагаемых к концам хомутов усилий, сложно надежно закрыть затвор. Кроме того, изготовление хомутов с приварными щеками так же делает их менее надежными, а выполнение хомутов бугельными крайне усложняет конструкцию и удорожает затвор. В устройстве уплотнения не предусмотрена компенсация износа хомутов и зубьев, которая обязательна, поскольку эксплуатация фильтра требует регулярного открытия и закрытия затвора для очистки фильтрующего элемента, что приводит к истиранию зубьев и, со временем, разгерметизации фильтра.
Задачей полезной модели является разработка горизонтального фильтра - грязеуловителя для очистки жидкости от механических включений с затвором повышенной надежности при работе в условиях как высоких, так и низких давлений, удобным и безопасным при регулярном открытии и закрытии затвора для очистки фильтрующего элемента при любых диаметрах фильтров и свойствах фильтруемой среды, а также и в условиях холодного климата.
В результате решения данной задачи появляется возможность получения технических результатов, состоящих в том, что описываемая конструкция повышает надежность фиксации крышки затвора фильтра в закрытом положении, обеспечивая требуемую герметичность, при регулярном открытии и закрытии затвора, удобство и безопасность его в работе, а также возможность эксплуатации фильтра в условиях холодного климата.
Указанная совокупность технических результатов достигается тем, что в горизонтальном фильтре - грязеуловителе, включающем корпус с входным и выходным патрубками, концевой затвор с патрубком и крышкой с поворотным устройством, фильтрующий элемент, выполненный в виде перфорированной трубы, и лоток - грязеуловитель, установленный в нижней части корпуса на роликовых опорах и жестко соединенный с фильтрующим элементом, один конец фильтрующего элемента размещен в выходном патрубке, а другой снабжен торцевой пластиной и соединен с корпусом посредством кронштейнов и упорных болтов, согласно полезной модели, концевой затвор выполнен с открывающейся наружу крышкой с вогнутым внутрь патрубка затвора днищем для удобства расположения секторов стопорения крышки и их привода, блокирующим устройством секторов, защитным кожухом с поворотным устройством, установленным на цилиндрической поверхности патрубка, снаружи фильтр - грязеуловитель может быть утеплен, например, пеностеклом, закрепленным любым известным способом, например, тонкостенной обечайкой с хомутами, бандажами и т.п.
Привод секторов крышки представляет собой пару «винт-гайка с пазами», которая управляет секторами. При этом, с целью обеспечения радиальной и осевой жесткости конструкции и точности установки секторов, приводной винт со стороны соединения с днищем крышки выполнен с упором и установлен, например, в радиально-упорных подшипниках качения в стакане, закрепленном на днище крышки.
Для предварительного поджима крышки к уплотнительной поверхности патрубка, что особенно важно при низких температурах, когда уплотнительные элементы приобретают повышенную жесткость, и установки секторов крышки в круговой расточке последнего, на корпусе патрубка предусмотрен прижим, конструкция которого может быть выполнена любым образом, однозначно вытекающим из его назначения, например, в виде струбцины.
Для контроля полноты захода секторов в круговую расточку патрубка на секторах нанесены риски.
Для предупреждения самопроизвольного выхода секторов из круговой расточки патрубка, например, в результате вибрации, на крышке затвора установлено блокирующее устройство для фиксации секторов при закрытом положении затвора. Блокирующее устройство представляет собой рычаг, установленный на кронштейне, приваренном к ребру днища крышки и приводимый в движение через механизм управления движения рычагом, который, в свою очередь, работает под воздействием давления рабочей среды внутри патрубка, на котором установлен затвор.
Для ограничения хода расклинивающей пластины рычага над поверхностью секторов в нерабочем положении, исключения постоянного контакта рычага блокирующего устройства со штоком механизма управления движением рычага и износа контактных поверхностей рычага и торца штока в нерабочем положении от вибрации фильтра, на двух смежных секторах установлено предохранительное устройство любой конструкции, однозначно отвечающей назначению, например в виде задвижки.
Для герметизация затвора установлены уплотнительные элементы в расточках, например, фланца крышки или патрубка.
Поворотное устройство крышки выполнено в виде шарнира с вертикальной осью вращения со штурвалом и (или) приводом в виде, например, червячного редуктора, вал которого соединен с валом поворотного устройства, например, посредством жесткой муфты (на малых диаметрах затворов редуктор может не устанавливаться). Это делает крышку самотормозящей, позволяет легко открывать и фиксировать ее положение в пространстве в любой отрезок времени при открытии или закрытии крышки, предупреждает ее несанкционированное закрытие во время проведения работ на фильтре и повышает безопасность труда обслуживающего персонала, что важно для фильтров больших диаметров и давлений.
На фиг.1 схематично изображен общий вид горизонтального фильтра, совмещенный с продольным разрезом в варианте со съемной сеткой и тепловой изоляцией; на фиг.2 - концевой затвор без кожуха, вид с торца; на фиг.3 - вид Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - упор приводного винта на примере использования подшипников качения; на фиг.5 - блокирующее устройство для фиксации секторов; на фиг.6 - механизм управления движением рычага блокирующего устройства; на фиг.7 - уплотнения крышки затвора.
Фильтр состоит из корпуса 1 с входным (или выходным) патрубком 2, и выходным (или входным) патрубком 3 и концевого затвора 4. В корпусе 1 установлен фильтрующий элемент, конструктивно выполненный в виде перфорированной трубы 5 со съемной сеткой 6 на ее поверхности (или без сетки). Один конец фильтрующего элемента расположен в патрубке 3, а другой снабжен торцевой перфорированной или глухой пластиной со съемной сеткой (или без нее) - на фиг. не показаны; пластина жестко связана при помощи кронштейнов (на фиг. не показаны) с корпусом 1, (фиксирующими перфорированную трубу 5 от перемещения относительно корпуса 1.
Фильтрующий элемент жестко соединен с лотком - грязеуловителем 7, на котором выполнены роликовые опоры 8, при этом лоток - грязеуловитель 7 размещен в нижней части корпуса 1. Предусмотрена возможность выдвижения лотка-грязеуловителя 7 вместе с фильтрующим элементом по направляющим (на фиг. не показаны) через концевой затвор 4 для установки на подставку 9. Возможно выполнение роликовых опор 8 не на лотке-грязеуловителе 7, а в нижней части внутренней поверхности корпуса 1 и расположенных на горизонтальной плоскости, проходящей ниже горизонтальной оси фильтра.
Корпус 1 фильтра и кожух 10 затвора 4 снабжены утеплителем 11, тип и толщина которого определяются расчетом, применительно конкретных климатических условий и реологических свойств фильтруемой среды.
Затвор содержит патрубок 12 (фиг.3) с расточкой, крышку 13 с вогнутым внутрь патрубка 12 затвора днищем (и с расточками под уплотнительные элементы 14 (фиг.5, 7), элементы стопорения крышки 13, выполненные в виде секторов 15 (фиг.2), привод движения секторов, содержащий винт 16, выполненный с упором и установленный подшипниках 17 в стакане 18, закрепленном на днище крышки 13 (фиг.3, 4), гайку 19 и съемный штурвал 20 (фиг.3), поворотное устройство 21 крышки 13 блокирующее устройство 22, не допускающее случайного выхода секторов 15 из расточки патрубка 12 (фиг.2).
На цилиндрической поверхности патрубка 12 затвора установлен откидной прижим 23 для предварительного поджатия крышки 13 к уплотнительным поверхностям патрубка 12 (фиг.2).
На поворотном устройстве 21 установлен редуктор 24 с ручным управлением при помощи штурвала 25 (фиг.2). Подобная конструкция поворотного устройства 21 крышки 13 выводит обслуживающий персонал из зоны возможного опасного несанкционированного закрытия - открытия крышки 13 во время проведения регламентных работ и позволяет легко открывать и фиксировать ее в нужном положении, что существенно улучшает безопасность труда.
Блокирующее устройство 22 (фиг.2) секторов 15 (фиг.5) представляет собой рычаг 26 с пластиной 27, установленный на кронштейне 28, который жестко соединен с ребром жесткости крышки 13. Блокирующее устройство 22 приводится в действие давлением рабочей среды на механизм управления движением рычага 26. Механизм управления движением рычага 26 (фиг.6) выполнен в виде цилиндра 29, установленного на резьбе во втулке 30 (фиг.5), расположенной в днище крышки 13. Внутри цилиндра 29 и втулки 30 движется стержень 31, один конец которого, расположенный в цилиндре 29, оканчивается штоком 32, а другой конец, расположенный во втулке 30, представляет собой ерш из шайб 33, выполненных на некотором расстоянии друг от друга и имеющих вертикальные пазы на их цилиндрической поверхности. Этот конец стержня 31 при открытом состоянии затвора слегка выступает из втулки 30 в пространство между днищем крышки 13 и внутренней стенкой патрубка 12 (фиг.2, 5).
Для ограничения хода расклинивающей пластины 27 над поверхностью секторов 15 в нерабочем положении, исключения постоянного контакта рычага 26 со штоком 32 и износа контактных поверхностей рычага 26 и торца штока 32 в нерабочем положении от вибрации фильтра, на двух смежных секторах 15 установлено предохранительное устройство любой конструкции, однозначно отвечающей назначению, например в виде задвижки 34 (фиг.2).
Контроль полноты захода секторов 15 в расточку патрубка 12 осуществляют по насечкам 35, нанесенным на поверхности секторов 15.
Плотно закрывающийся кожух 10 (фиг.1) предохраняет затвор 4 от попадания в него грязи и атмосферных осадков, позволяет закрыть затвор на замок (на фиг. не показан) от несанкционированного вмешательства.
Фильтр работает следующим образом.
Закрытие затвора. Вращая штурвал 25 редуктора 24, установленного на поворотном устройстве 21, поворачивают крышку 13 до ее соприкосновения с уплотнительной поверхностью патрубка 12.
Прижимом 23 производят предварительное поджатие крышки 13 так, чтобы сектора 15 вошли в расточку патрубка 12. При помощи штурвала 20 приводят в движение винт 16 и гайку 19, которые окончательно устанавливают сектора 15 в расточку патрубка 12 и прижимают уплотнительные элементы 14 к патрубку 12, тем самым, закрывают затвор.
По насечкам 35 убеждаются в том, что сектора 15 вошли в расточку патрубка 12 на необходимую глубину.
Затем отводят прижим 23 в сторону и устанавливают защитный кожух 10.
Подают на вход фильтра - грязеуловителя продукт, который давит на торец стержня 31 и шайбы 33 блокирующего устройства 22, перемещая стержень 31 в цилиндре 29 и втулке 30 до тех пор, пока шток 32 стержня 31 не войдет в соприкосновение с рычагом 26. Под воздействием штока 32 рычаг 26 поворачивается, при этом пластина 27 входит в зазор между секторами 15, расклинивая их, и не допуская самопроизвольного выхода секторов 15 из расточки патрубка 12..
Продукт проходит через фильтрующую сетку 6, а затем через отверстия перфорированной трубы 5 внутрь последней и отфильтрованный поступает в выходной патрубок.
Открытие затвора. После сброса давления в фильтре рычаг 26 вручную возвращают в исходное положение, стержень 31 занимает первоначальное положение в цилиндре 29 и втулке 30, при этом шайбы 33 прочищают канал в цилиндре 29 и втулке 30 от механических включений, осевших из транспортируемого продукта.
Вращают винт 16 штурвалом 20, перемещая гайку 19, тем самым, выводят секторы 15 из зацепления с патрубком 12 затвора 4. Крышку 13 поворачивают вокруг оси поворотного устройства 21 и открывают ее. Затем проводятся необходимые работы для извлечения фильтрующего элемента, установки его на подставку 9 и отправки на очистку.
Такое усовершенствование фильтра повышает надежность, удобство и безопасность его работы при регулярной очистке фильтрующего элемента в условиях как высоких, так и низких давлений при любых диаметрах перекрываемых трубопроводов и в условиях холодного климата, в том числе, при работе с высокозастывающими жидкостями.