ФИЛЬТР

Изобретение относится к фильтрующим устройствам и может быть использовано в различных отраслях промышленности для отделения твердых частиц от жидкостей и газов.
Известны фильтры, представляющие собой систему элементов со щелевыми, сетчатыми, перфорированными, пористыми поверхностями, через которые проходит поток загрязненной жидкости или газа. Фильтрующий элемент задерживает частицы механических примесей, размер которых больше размера отверстий в фильтре (Гаврилко В.М. Фильтры буровых скважин. М., «Недра», 1985, с.7-9).
По мере загрязнения фильтрующей поверхности пропускная способность фильтра снижается и увеличивается его гидравлическое сопротивление. Со временем фильтр забивается полностью и требуется его замена или очистка.
Также известен фильтр, содержащий фильтрующий элемент из проволочного нетканого материала или металлорезины, установленный на поверхности несущего перфорированного каркаса. В зазор между каркасом и фильтрующим элементом установлен дренажный слой из пружинной проволоки, обеспечивающий возможность перемещений фильтрующего элемента в перпендикулярном потоку направлении. Площадь поверхности фильтрующего элемента равна площади поверхности несущего каркаса и не изменяется в процессе эксплуатации (патент на полезную модель №51664, МПК У21И 43/08, 2005 г.).
Фильтрующий элемент в такой конструкции совершает колебательные движения под действием потока жидкости, что способствует самоочищению фильтра. Однако в процессе самоочищения задержанные частицы примесей проходят сквозь фильтрующий элемент. Таким образом, фильтр перестает выполнять свою непосредственную функцию - очистку потока жидкости от загрязнений. В других условиях эксплуатации колебания фильтрующего элемента могут быть несущественны и щели на его поверхности заполнят частицы примесей, т.е. конструкция будет работать как обычный сетчатый фильтр.
Задачей изобретения является обеспечение высокой степени очистки жидкости или газа и повышение ресурса эксплуатации фильтра до его регенерации или замены.
Поставленная задача решена тем, что фильтрующий элемент из металлорезины, закрепляют по периметру несущего перфорированного каркаса, при этом площадь поверхности несущего каркаса значительно превышает площадь поверхности
фильтрующего элемента, а поверхность фильтрующего элемента возрастает по мере загрязнения фильтра. Фильтрующий элемент может быть выполнен плоским или объемным, например цилиндрическим, коническим и др.
На фиг.1 показана конструкция фильтра с несущим каркасом в виде полусферы и плоским фильтрующим элементом, на фиг.2 - с несущим каркасом в виде шара и цилиндрическим фильтрующим элементом.
Фильтр состоит из фильтрующего элемента 1, выполненного из металлорезины, и несущего перфорированного каркаса 2, имеющего высокую степень перфорации, обеспечивающую минимальное гидравлическое сопротивление.
Фильтрующий элемент 1 из металлорезины устанавливают по периметру поперечного сечения несущего перфорированного каркаса 2. В процессе эксплуатации фильтра частицы, осаждаемые на его рабочей поверхности, забивают промежутки между спиральками фильтрующего элемента, что приводит к росту гидравлического сопротивления фильтра. При этом увеличивается перепад давления на входе и выходе фильтрующего элемента. В результате фильтрующий элемент растягивается, образуя сферическую поверхность (на фиг.1 и 2 промежуточное положение фильтрующего элемента - позиция 3). Таким образом, площадь поверхности фильтрующего элемента в процессе эксплуатации фильтра растет от минимальной величины, равной площади поперечного сечения несущего каркаса (фиг.1), до величины, равной площади поверхности несущего каркаса. При этом увеличивается площадь фильтрации, и раскрываются новые межпроволочные промежутки. Попавшие в материал фильтра посторонние частицы не допускают закрытия старых щелей и не проходят сквозь фильтр из-за его многослойности, т.е. не загрязняют поток очищенной жидкости или газа. Так продолжается до тех пор, пока фильтрующий элемент не достигнет поверхности несущего каркаса. После соприкосновения гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента существенно возрастает, т.к. каркас закрывает часть его поверхности. При этом снижается пропускная способность фильтра. Для определения этого момента может быть использован, например, конечный выключатель, который подаст сигнал, оповещающий о необходимости очистки фильтрующего элемента. Тем не менее, и после подачи сигнала фильтр может работать еще некоторое время за счет расширения поверхности фильтрующего элемента через отверстия несущего каркаса.
Плотность материала фильтрующего элемента и его толщина выбираются с учетом требуемой степени очистки и условий работы фильтра: расхода жидкости или газа, их вязкости, допустимого перепада давления на фильтре. Плотность и толщина
фильтрующего элемента должны обеспечивать его эластичность при максимальном перепаде давления на фильтре. Возникающие напряжения приводят к растяжению фильтрующего элемента и увеличению площади его поверхности. При этом раскрываются новые межпроволочные промежутки, гидравлическое сопротивление фильтра снижается и уменьшается перепад давления на фильтре. Таким образом, происходит саморегулирование фильтра.
После извлечения фильтра он легко может быть очищен, например, продувкой растянутого фильтрующего элемента струей сжатого воздуха. Металлорезина допускает высокие упругие деформации (до 100-150%), поэтому после очистки фильтрующий элемент восстанавливает первоначальные размеры, фильтрующую способность и гидравлическое сопротивление.
Предлагаемая конструкция фильтра может быть использована для очистки от примесей жидкостей и газов, транспортируемых по трубопроводам. Фильтр обеспечивает высокую степень очистки и имеет длительный период эксплуатации.