ФИЛЬТР-СЕПАРАТОР
FILTER-SEPARATOR

Изобретение относится к области фильтрования, а именно к жидкостным фильтрам, предназначенным в основном для очистки углеводородных жидкостей от механических примесей и воды, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, автомобильной и других отраслях промышленности.
Известен фильтр-сепаратор по патенту РФ №2185222, опубл. 20.07.2002, предназначенный для очистки углеводородных жидкостей от свободной (нерастворенной) воды и механических загрязнений в авиации, железнодорожном, автомобильном, водном транспорте, нефтеперерабатывающей и др. отраслях промышленности. Фильтр-сепаратор по указанному патенту содержит горизонтально расположенный корпус, разделенный вертикальной перегородкой, которая жестко связана с крышкой. На перегородке параллельно горизонтальной оси корпуса закреплены сепарирующие элементы (в верхней части корпуса) и фильтрующие коагулирующие элементы (в нижней части корпуса). Нижняя образующая сепарирующих элементов удалена от верхней образующей на расстояние, равное 0,15-0,22 от диаметра корпуса. Диаметр и длина сепарирующих элементов тоже выбраны в зависимости от диаметра корпуса. Фильтр позволяет снизить содержание свободной воды в конечном продукте за счет того, что время нахождения капель воды внутри корпуса увеличивается вследствие оптимизации расстояния между нижней образующей сепарирующего элемента и верхней образующей фильтрующего коагулирующего элемента, где вода также укрупняется в более крупные капли и осаждается в отстойнике, не успевая достичь нижней образующей сепарирующих элементов. Однако такая конструкция фильтра не намного позволяет увеличить путь движения потока очищаемой жидкости, а следовательно, не намного увеличивает время коагуляции микрокапель воды.
Известен фильтр-сепаратор по авторскому свидетельству СССР №1287918, опубл. 07.02.87, предназначенный для очистки углеводородных жидкостей в автомобильной и других отраслях промышленности и позволяющий увеличить ресурс работы фильтра путем увеличения его грязеемкости. Этот известный фильтр, наиболее близкий по технической сущности к заявляемому, и принят за прототип. Фильтр-сепаратор содержит корпус, поделенный перегородкой на две зоны: рабочую и отстойник. В центральной части рабочей зоны установлен каркас в виде усеченного конуса. Меньшее основание конуса размещено в отверстии перегородки, и через него рабочая зона сообщается с отстойником. Фильтрующий слой размещен снаружи каркаса, а второй фильтрующий слой - внутри каркаса. Оба фильтрующих слоя сжаты перфорированными пластинами. В отстойнике для исключения перемешивания механических примесей с водой установлена отражательная пластина. При работе фильтра жидкость очищается от механических примесей при прохождении через фильтрующие слои, а содержащаяся в ней вода укрупняется в более крупные капли, осаждаясь в отстойнике и накапливаясь под отражательной пластиной, откуда периодически выводится через дренажную пробку. Однако такая конструкция фильтра не позволяет эффективно очистить углеводородные жидкости от воды, поскольку путь движения потока очищаемой жидкости небольшой, а следовательно, время коагуляции микрокапель воды тоже недостаточное.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности водоотведения в фильтре с повышенным ресурсом работы.
Технический результат, позволяющий решить задачу, заключается в увеличении длительности процесса коагуляции микрокапель воды в фильтре.
Технический результат, направленный на решение поставленной задачи, достигается следующим образом.
Заявляемый в качестве изобретения фильтр-сепаратор имеет общее с прототипом то, что содержит корпус, разделенный перегородкой на рабочую зону и отстойник. Перегородка имеет в центре отверстие. В рабочей зоне корпуса установлен каркас, выполненный в виде усеченного конуса. Меньшее основание конуса размещено в центральном отверстии перегородки. Фильтрующий элемент состоит из двух слоев, выполненных из коагулирующего пористого материала. Один из фильтрующих слоев размещен снаружи каркаса и сжат перфорированными пластинами. Второй фильтрующий слой размещен внутри каркаса и тоже сжат перфорированными пластинами. Фильтр-сепаратор также, как и прототип, содержит входной и выходной патрубки и дренажную пробку, соединенную с отстойником.
В отличие от прототипа заявляемый фильтр-сепаратор дополнительно содержит многовитковую плоскую пружину, установленную в фильтрующем слое вокруг каркаса между поверхностью последнего и стенкой корпуса, а концы пружины упираются в соответствующие перфорированные пластины.
Для исключения перемешивания механических примесей с водой отстойник снабжен отражательной пластиной.
Таким образом предлагаемое изобретение отличается от прототипа наличием многовитковой плоской спирали, благодаря которой очищаемая жидкость, проходя через фильтрующие слои, обтекает витки спирали и далее через основание каркаса поступает в отстойник, откуда выводится через выходной патрубок. Поскольку движение потока очищаемой жидкости в фильтре-сепараторе идет по виткам плоской спирали, это позволяет увеличить путь движения потока очищаемой жидкости, а следовательно, увеличить время коагуляции микрокапель воды и повысить эффект водоотделения фильтра-сепаратора в целом, не снижая ресурса работы фильтра.
Совокупность существенных признаков, которая характеризует заявляемое изобретение, в известных источниках информации не обнаружена. Это подтверждает новизну изобретения.
В уровне техники не выявлены фильтры, в которых увеличение времени нахождения воды внутри рабочей зоны и, как следствие, улучшение процесса коагуляции микрокапель воды, решалось бы с помощью многовитковой плоской пружины в рабочей зоне фильтра без изменения при этом и оптимизации размеров самого фильтра и входящих в него элементов (как, например, по патенту №2185222). Несмотря на простоту технического решения, изобретение явным образом не следует из уровня техники, а значит, соответствует критерию «изобретательский уровень».
Далее изобретение поясняется чертежом, на котором изображен заявляемый фильтр-сепаратор.
Фильтр состоит из корпуса 1, в котором установлена перегородка 2 с отверстием 3 в центре, разделяющая корпус на рабочую зону 4 и отстойник 5. В рабочей зоне установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде двух пористых коагулирующих слоев 6 и 7, установленных на каркасе 8. Каркас 8 выполнен в виде неперфорированного усеченного конуса, меньшее основание 9 которого размещено в отверстии 3 перегородки 2, и через него рабочая зона сообщается с отстойником. Фильтрующий слой 6 размещен снаружи каркаса и сжат перфорированными пластинами 10 и 11, а фильтрующий слой 7 размещен внутри каркаса и сжат перфорированными пластинами 12 и 13. На корпусе 1 размещены входной 14 и выходной 15 патрубки и дренажная пробка 16. В отстойнике 5 для исключения перемешивания установлена отражательная пластина 17. В фильтрующем слое 6 между корпусом 1 и каркасом 8 установлена плоская многовитковая пружина 18.
Пример работы фильтра-сепаратора.
Очищаемая жидкость через патрубок 14 поступает в рабочую полость 4, последовательно проходит фильтрующие слои 6 и 7, обтекая витки пружины 18, и через основание 9 каркаса 8 поступает в отстойник 5, откуда выводится через патрубок 15. При прохождении через фильтрующие слои 6 и 7 жидкость очищается от механических примесей, а содержащаяся в ней вода укрупняется в более крупные капли, которые в отстойнике 5 осаждаются и накапливаются под отражательной пластиной 17, откуда периодически выводится через дренажную пробку 16. Так как фильтрующие слои 6 и 7 сжаты и их пористость уменьшается по ходу движения очищаемой жидкости, то происходит постепенная равномерная забивка механическими примесями всего объема фильтрующих слоев, что позволяет увеличить грязеемкость фильтра и его ресурс работы. Движение потока очищаемой жидкости по виткам плоской спирали 18 позволяет увеличить путь движения потока очищаемой жидкости, а следовательно, увеличить время коагуляции микрокапель воды и повысить эффект водоотделения фильтра-сепаратора в целом.