ФИЛЬТР ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ
FLUID TREATMENT FILTER

Изобретение относится к фильтрованию, а именно к фильтрам, предназначенным для очистки жидкости от примесей, и может быть использовано в системах производственного и бытового водоснабжения, в пищевой и химической технологии.
Известен патронный фильтр (патент 3920553 США B01D 27/08, заявл. 27.06.74, опубл. 18.11.75, аналог), содержащий крышку, в которой выполнены патрубки для подвода и отвода жидкости, съемный цилиндрический корпус, соединенный с крышкой посредством резьбы, фильтровальный элемент, стягивающий стержень с прижимным устройством. Очищаемая жидкость подается в патрубок подвода жидкости, просачивается, очищаясь, через стенки фильтрующего элемента и отводится через соответствующий патрубок из его полости. Известный фильтр отличают простота и надежность конструкции. Однако для очистки горячей воды или агрессивных жидкостей части фильтра должны быть изготовлены из нержавеющей стали. В частности крышка известной конструкции может быть получена только литьем тугоплавких коррозионно-стойких сталей, что значительно повышает ее материалоемкость, трудоемкость изготовления и ведет к удорожанию фильтра в целом.
Известен патронный фильтр (патент 2040306 РФ B01D 27/08, авт. Алферов М.Я., Барсуков И.Б., Куликов Л.Б., приоритет от 29.08.91, опубл. 27.07.95, Бюл. № 21, прототип), содержащий днище с жестко закрепленными патрубками подвода и отвода жидкости, съемный цилиндрический корпус, в котором концентрично расположены фильтровальные элементы, разделительную перегородку, соединенную стягивающим стержнем с прижимным устройством, воздействующим на фильтровальные элементы, запорное устройство. Перечисленные детали фильтра изготовлены из стали, что значительно расширяет область его применения при очистке жидкостей.
Корпус фильтра, а также его днище изготовлены штамповкой из листа, что способствует снижению материалоемкости конструкции фильтра. В то же время жесткое крепление патрубков подвода и отвода жидкости к днищу посредством лишь кольцевых сварных швов снижает надежность фильтра. Кроме того, сварка сопровождается возникновением температурных напряжений, из-за которых искривляется поверхность днища, что приводит к большим трудностям при выставлении торцов патрубков в одну линию в процессе сборки крышки.
Технический результат: повышение надежности фильтра при одновременном снижении материалоемкости конструкции и трудоемкости изготовления.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в известном фильтре очистки жидкости, содержащем крышку, на которой жестко закреплены патрубки для подвода и отвода жидкости, съемный цилиндрический корпус, фильтровальный элемент, разделительную перегородку, стягивающие стержни с прижимным устройством, запорное устройство, крышка имеет штампованную сферическую поверхность с седлом, в котором установлен патрубок для подвода и отвода жидкости, выполненный в виде трубы с разделительной перегородкой и боковыми отверстиями, причем патрубок подвода и отвода жидкости жестко скреплен с седлом крышки наружными продольными сварными швами и внутренними кольцевыми сварными швами, выполненными по кромкам боковых отверстий патрубка для подвода и отвода жидкости.
Штампованная конструкция крышки фильтра способствует снижению материалоемкости, а конструктивное выполнение ее в виде участка сферы снижает меридиональные и окружные напряжения в процессе эксплуатации фильтра. Патрубок подвода и отвода жидкости представляет собой единое целое, что упрощает сборку крышки, исключая необходимость выравнивания патрубков по одной осевой линии. Патрубок подвода и отвода жидкости установлен в седле крышки, что, на первый взгляд, размыкает ее сферический контур и не способствует долговечности фильтра. Однако наложение продольных и кольцевых сварных швов восстанавливает целостность крышки и замыкает силовую схему нагружения. В седле отсутствуют изгибающие нагрузки, что увеличивает ресурс фильтра в целом. При этом разделительная перегородка не только препятствует смешиванию очищенной и неочищенной жидкости, но и передает меридиональные усилия с одной половины сферической крышки на другую, повышая тем самым ее жесткость. Кроме того, разделительная перегородка предотвращает эллипсообразование в патрубке подвода и отвода жидкости. Таким образом предлагаемая конструкция крышки фильтра отличается низкой материалоемкостью, высокой надежностью. Трудоемкость ее изготовления в сравнении с прототипом значительно ниже.
На фиг.1 изображен общий вид фильтра очистки жидкости;
на фиг.2 - продольный разрез А-А фиг.1;
на фиг.3 - крышка фильтра очистки жидкости;
на фиг.4 - продольный разрез Б-Б фиг.3.
Фильтр очистки жидкости содержит крышку 1, на которой жестко закреплены патрубок 2 для подвода и отвода жидкости, съемный цилиндрический корпус 3, фильтровальный элемент 4, разделительную перегородку 5, стягивающие стержни 6, 7 с прижимным устройством 8, запорное устройство 9 в виде хомута 10 с уплотняющей прокладной 11. Крышка 1 имеет штампованную сферическую поверхность 12 с седлом 13, в котором установлен патрубок для подвода и отвода жидкости 2, выполненный в виде трубы 14 с разделительной перегородкой 5 и боковыми отверстиями 15, 16, причем патрубок 2 подвода и отвода жидкости жестко скреплен с седлом 13 крышки 1 наружными продольными сварными швами 17, 18 и внутренними кольцевыми сварными швами 19, 20, выполненными по кромкам 21, 22 боковых отверстий 15, 16 патрубка 2 для подвода и отвода жидкости. К боковому отверстию 15 приварена чашка 23 для установки и центрирования фильтровального элемента 4.
Пример конкретного применения. В начале эксплуатации фильтра на чашку 23 крышки 1 устанавливают фильтровальный элемент 4 в виде пустотелого цилиндра из полипропилена и прижимают его к чашке 23 посредством прижимного устройства 8 и стягивающих стержней 6, 7. Крышку 1 соединяют со съемным цилиндрическим корпусом 3 запорным устройством 9 в виде хомута 10 через уплотняющую прокладку 11. В боковое отверстие 16 патрубка 2 для подвода и отвода жидкости подают воду из магистрали (на чертеже не показано) под давлением 0,34 МПа. Вода проходит через фильтровальный элемент 4, очищается до требований ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая» и поступает через боковое отверстие 15 патрубка 2 для подвода и отвода жидкости к потребителю. Смешиванию очищенной и неочищенной воды препятствует разделительная перегородка 5.
Испытания фильтра очистки жидкости, проведенные по методике NSF, показали, что конструкция фильтра выдержала более 200 000 циклов нагружения внутренним давлением от 0 до 1 МПа без разрушения (при нормативе в 100000 циклов). Повышению циклической долговечности фильтра способствовало жесткое закрепление в седле 13 крышки 1 патрубка 2 подвода и отвода жидкости посредством наружных продольных сварных швов 17, 18 и внутренних кольцевых сварных швов 19, 20, выполненных ручной аргонодуговой сваркой. Указанные швы замыкали силовую схему фильтра в процессе нагружения, а в седле 13 крышки 1 отсутствовали изгибающие нагрузки, что позволило увеличить циклическую долговечность фильтра в сравнении с международными стандартами более чем в 2 раза. Масса фильтра без фильтровального элемента 4 составила 1,3 кг при диаметре съемного цилиндрического корпуса 3 90 мм. Данные весовые характеристики достигнуты благодаря штампосварной конструкции крышки 1, выполненной из сплава 12Х18Н10Т.