Многоразовый секционный фильтр
REUSABLE CELLULAR FILTER

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для фильтрации газов и рабочих жидкостей с целью их очистки от твердых загрязнений.
Известен фильтроэлемент, предназначенный для очистки углеводородных жидкостей (а.с. SU №1804887), состоящий из перфорированного трубчатого каркаса, крышек и фильтрующей набивки из дисков большего и меньшего диаметра, выполненного из деформируемого пористого материала, набранных попеременно и обжатых в осевом (продольном) направлении до взаимного контакта больших дисков. Недостатком является то, что эта конструкция, по сути, представляет собой двухступенчатую, которая не обеспечивает постепенного закупоривания пор по сечению фильтроэлемента, то есть используется не весь объем фильтроматериала, что приводит к снижению грязеемкости и ресурса фильтроэлемента. Перфорированный трубчатый каркас имеет повышенное гидравлическое сопротивление и повышает стоимость фильтроэлемента.
Известен также фильтрующий элемент (патент RU 2458727), который содержит внутренний жесткий проницаемый цилиндрический каркас, например, в виде цилиндрической витой пружины из упругого материала. На каркасе размещен пакет фильтрующих секций из эластичного пористого материала. Пакет собран из продольных фильтрующих секций, имеющих в поперечном сечении трапециевидную форму в поперечном направлении и склеенных между собой боковыми гранями. Степень обжатия секций увеличивается от наружного диаметра к внутреннему диаметру и соответствует требуемой номинальной тонкости фильтрации. К торцевым поверхностям фильтрующих секций приклеены крышки. Наружный и внутренний диаметры пакета из обжатых фильтрующих элементов выбраны исходя из требуемой номинальной тонкости фильтрации.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков относится секционный фильтр (патент RU 191630), который включает цилиндрический корпус с пакетом из 8 продольных обжатых пористых фильтрующих элементов, имеющих в поперечном сечении трапециевидную форму. Торцевые поверхности фильтрующих секций снабжены верхней и нижней навинчивающимися крышками, имеющих перфорацию. Внутри корпуса помещен цилиндр, на наружной поверхности которого имеются 8 вертикальных радиальных направляющих перегородок, образующих между корпусом и внутренним цилиндром 8 продольных трапециевидных секций. В продольные трапециевидные секции устанавливается 8 пористых фильтрующих элементов, при этом трапециевидные секции со стороны наружного корпуса и внутреннего цилиндра имеют вертикальную перфорацию.
Основной недостаток известного секционного фильтра заключается в том, что он гарантирует показатели фильтрации - минимальная тонкость очистки, давление, грязеемкость, ресурс и пр. относительно в небольшом диапазоне.
Из анализа известных аналогичных технических решений выявлено, что технической проблемой в данной области является необходимость расширения арсенала средств, используемых для фильтрации газов и рабочих жидкостей с целью их очистки от твердых загрязнений.
Технический результат предлагаемого изобретения - обеспечение качества очистки широкого диапазона рабочих жидкостей с различной загрязненностью и вязкостью, при одновременном увеличении ресурса секционного фильтра.
Для решения указанной проблемы и получения заявленного технического результата предлагается многоразовый секционный фильтр, выполненный в виде жесткого цилиндрического корпуса с продольными трапециевидными секциями для обжатых фильтрующих элементов, образованными вертикальными направляющими перегородками с нижней и верхней крышками, при этом корпус фильтра снабжен, по меньшей мере, двумя направляющими перегородками, выполненными в виде крыльчатки, один торец которой, жестко смонтирован, путем запрессовки, на внутренней цилиндрической трубе, а другой торец установлен в вертикальных направляющих, выполненных на внутренней стороне корпуса по числу вертикальных направляющих перегородок, при этом нижняя и верхняя крышки выполнены сплошными, а торцы фильтрующих элементов снабжены пористыми металлическими вставками. Указанная комбинация отличительных признаков предотвращает радиальное перемещение трапециевидных пористых фильтрующих элементов относительно вертикальных прорезей на корпусе.
Детали многоразового секционного фильтра могут изготавливаться из различных конструкционных материалов или комбинации конструкционных материалов (металлов, пластмасс, картонов и др.) в зависимости от свойств очищаемых рабочих жидкостей (воздух, вода, технические и др.).
При этом в зависимости от свойств очищаемой жидкости многоразовый секционный фильтр по меньшей мере содержит две перегородки и представляет собой:
2-х секционный фильтр с 2-мя пористыми элементами с углом 180°;
3-х секционный фильтр с 3-мя пористыми элементами с углом 120°;
4-х секционного фильтра с 4-мя пористыми элементами с углом 90°;
5-ти секционного фильтра с 5-ю пористыми элементами с углом 72°;
6-ти секционного фильтра с 6-ю пористыми элементами с углом 60°;
8-ми секционного фильтра с 8-ю пористыми элементами с углом 45°;
10-ти секционного фильтра с 10-ю пористыми элементами с углом 36°; 12-ти секционного фильтра с 12-ю пористыми элементами с углом 30°. Многоразовый секционный фильтр иллюстрирован на чертеже: фиг.1 - корпус многоразового секционного фильтра; фиг.2 - внутренняя труба;
фиг.3 - сменный фильтрующий элемент до и после обжатия пористого материала; фиг.4 - нижняя крышка корпуса; фиг.5 - верхняя крышка корпуса с патрубком.
Многоразовый секционный фильтр состоит из цилиндрического корпуса 1, на поверхности которого имеются максимально возможные по площади вертикальные прорези 2 для снижения гидравлического сопротивления проходу загрязненной рабочей жидкости в сменные фильтрующие элементы 3. Количество вертикальных прорезей 2 равно количеству (или в два раза больше количества) сменных фильтрующих элементов 3, устанавливаемых в корпусе 1. Кроме того, внутри корпуса 1 имеется определенное количество вертикальных направляющих 4, равное количеству фильтрующих элементов 3, в которые запрессоваются торцы вертикальных перегородок 5 для предотвращения радиального перемещения фильтрующих элементов 3 относительно вертикальных прорезей 2 на корпусе 1.
Внутренняя труба 6, устанавливаемая внутри цилиндрического корпуса 1, также имеет максимально возможные по площади вертикальные прорези 7 для снижения гидравлического сопротивления проходу очищенной рабочей жидкости в соответствии с количеством (или в два раза больше количества) сменных фильтрующих элементов 3. Кроме того, снаружи внутренней трубы 6 имеется определенное количество вертикальных перегородок 5, равное количеству фильтрующих элементов 3.
Сменные фильтрующие элементы 3, изготовленные путем обжатия из различных пористых материалов или комбинации с наружной и/или внутренней вставками из пористых металлов с различными размерами пор, устанавливаются в трапециевидное пространство, образованное между цилиндрическим корпусом 1, внутренней трубой 6, вертикальными перегородками 5 и нижней 8 и верхней 9 крышками.
Верхняя крышка 9 с патрубком 10 и нижняя крышка 8 навинчиваются на цилиндрический корпус 1 при помощи резьбы 11. Таким
образом, обеспечивается конструктивное единство многоразового секционного фильтра и реализуется устройством общее функциональное назначение - посекционная фильтрация рабочих жидкостей с целью их очистки от твердых загрязнений, а также многократное использование фильтра с заменой сменных фильтрующих элементов 3 или комбинации с наружной и/или внутренней вставками из пористых металлов с различными размерами пор по мере необходимости.
Однако при одном и том же типоразмере многоразовый секционный фильтр может иметь различное количество сменных фильтрующих элементов 3, которые в свою очередь имеют различные геометрические размеры и объемы, а следовательно, различные показатели фильтрации рабочих жидкостей.
Таким образом, получение необходимых показателей чистоты для различных рабочих жидкостей с различной вязкостью и загрязненностью, возможен подбором многоразового секционного фильтра из имеющегося ряда фильтров одинакового типоразмера, а также подбором фильтрующего материала.
Корпусные детали многосекционного фильтра и сменные фильтрующие элементы могут изготавливаться из различных конструкционных материалов или комбинации конструкционных материалов (металлов, пластмасс, картонов и др.) в зависимости от свойств и загрязнения очищаемых рабочих жидкостей (воздух, вода, пищевые, углеводородные, технические и др.).
Работает устройство следующим образом: Загрязненная рабочая жидкость находится на периферии цилиндрического корпуса 1 под определенным давлением. Под действием давления через прорези 2 корпуса 1 загрязненная рабочая жидкость поступает в сменные фильтрующие элементы 3.
Сменные фильтрующие элементы 3 из пористого материала (имеющие уменьшающийся размер пор по ходу движения загрязненной рабочей
жидкости от периферии к центру) на периферии задерживают частицы загрязнений больше размеров пор. Частицы загрязнений меньших размеров проходят далее в направлении потока загрязненной рабочей жидкости и задерживаются внутри фильтрующего элемента 3 порами меньшего размера. Таким образом, идет поэтапное повышение степени очистки загрязненной рабочей жидкости в направлении потока, на выходе из сменного фильтрующего элемента 3 получаем очищенную рабочую жидкость требуемой тонкости.
Далее очищенная рабочая жидкость проходит через вертикальные прорези 7 внутренней трубы 6 и на выход через патрубок 10 верхней крышки 9.
По окончании определенного срока работы, в зависимости от уровня загрязнения рабочей жидкости, сменные фильтрующие элементы 3 устройства забиваются механическими загрязнениями.
Для их замены необходимо отвернуть верхнюю 9 и нижнюю 8 крышки, вынуть использованные сменные фильтрующие элементы 3, после этого промыть цилиндрический корпус 1, внутреннюю трубу 6 с вертикальными перегородками 5, верхнюю крышку 9, нижнюю крышку 8 и вставить новые сменные фильтрующие элементы 3.
По сравнению с прототипом, предложенный многоразовый секционный фильтр обеспечивает более широкий диапазон фильтрации различных рабочих жидкостей с различной загрязненностью и вязкостью без образования осадка и закупоривания пор на верхней и нижней крышках.