ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ И ФИЛЬТР, СОДЕРЖАЩИЙ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ДВА ФИЛЬТРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТА
FILTER ELEMENT AND FILTER COMPRISING AT LEAST TWO FILTER ELEMENTS

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к фильтрующему элементу, имеющему фильтрующую сетку, проходящую между двух концентрических круговых кромок, к паре таких фильтрующих элементов, расположенных напротив друг друга, и к фильтру, содержащему множество таких фильтрующих элементов, уложенных в стопу вдоль оси. Более конкретно, изобретение относится к улучшению фильтрующего элемента.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В европейском патенте №1091791 описана конструкция фильтра, использующая кольцевые плоские фильтрующие элементы, каждый из которых имеет внутреннюю поверхность, наружную поверхность и фильтрующую сетку. Фильтрующая сетка выполнена в виде кольца и проходит между двумя концентрическими круговыми кромками, соответственно внутренней кромкой и наружной кромкой. Радиальные перемычки, которые равномерно распределены по окружности и которые проходят вдоль соответствующей оси на противоположных сторонах фильтрующей сетки между упомянутыми концентрическими кромками, служат для образования секторов на внутренней поверхности и на наружной поверхности. Такие фильтрующие элементы выполнены с возможностью установки напротив друг друга таким образом, чтобы их обращенные друг к другу внутренние поверхности образовывали пространство, которое разделяется на отсеки в окружном направлении приведенными в контакт упомянутыми внутренними поверхностями. Для каждого сектора во внутренних и наружных кромках выполнены проходы. Посредством укладывания в стопу выбранного количества пар фильтрующих элементов получают необходимую площадь фильтра, требуемую для конкретного использования. В типичной ситуации фильтруемая текучая среда проникает через проходы, расположенные во внутренней кромке, проходит через фильтрующие сетки и после очистки выходит через проходы, выполненные в наружной кромке. Разумеется, поток текучей среды между фильтрующими сетками может быть направлен в обратном направлении или может быть организован каким-либо другим образом.
Существует постоянная потребность в увеличенных потоках через фильтрующие элементы. Однако увеличение размера фильтрующих элементов увеличивает падение давления до неприемлемого уровня и ослабляет фильтрующий элемент. Кроме того, увеличение высоты фильтрующего элемента или количества фильтрующих элементов приводит к чрезмерно высоким и тяжелым фильтрам.
Поэтому существует потребность в новом типе фильтров.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В связи с этим настоящее изобретение относится к фильтрующему элементу, имеющему внутреннюю поверхность, наружную поверхность, фильтрующую сетку, две концентрические круговые кромки, соответственно внутреннюю кромку и наружную кромку, между которыми проходит упомянутая фильтрующая сетка, и по меньшей мере на внутренней поверхности предусмотрены радиальные перемычки, причем упомянутые радиальные перемычки проходят между упомянутыми концентрическими кромками и распределены по окружности, образуя сектора на упомянутой внутренней поверхности, причем упомянутый фильтрующий элемент выполнен с возможностью установки напротив соответствующего фильтрующего элемента так, что упомянутая внутренняя поверхность обращена к упомянутому соответствующему фильтрующему элементу, и упомянутые радиальные перемычки, ограничивающие сектора, образуют по окружности отсеки в пространстве между упомянутой внутренней поверхностью и упомянутым соответствующим фильтрующим элементом, причем внутренние кромки имеют проходы, соответственно сообщающиеся с соответствующими проходами секторов. По меньшей мере в некоторых из секторов, предпочтительно, в большинстве из секторов или во всех секторах предусмотрена по меньшей мере одна усилительная перемычка, соединяющая радиальную перемычку с наружной кромкой, и упомянутая усилительная перемычка имеет наклонную часть, которая, если смотреть в радиальной плоскости, образует ненулевой угол с радиальной перемычкой и с наружной кромкой.
Концентрические круговые кромки расположены вокруг центральной оси, далее упоминаемой, как ось, определяющая осевое направление. Радиальные перемычки по выбору равномерно распределены по окружности для образования секторов на упомянутой внутренней поверхности. Радиальное направление является направлением, перпендикулярным к центральной оси и пересекающимся с центральной осью. Осевая плоскость является плоскостью, включающей в себя центральную ось. Радиальная плоскость является плоскостью, перпендикулярной к центральной оси. Окружность является кругом, включенным в радиальную плоскость и имеющим свой центр на центральной оси. Тангенциальное направление или направление вдоль окружности является направлением, которое проходит по касательной к окружности. Оно перпендикулярно к центральной оси, но не пересекает центральную ось. Соответствующий фильтрующий элемент, как упоминалось в настоящем документе, может быть фильтрующим элементом по существу подобным или идентичным фильтрующему элементу, или фильтрующему элементу, имеющему не подобную, но комплементарную форму и, в особенности, имеющему фильтрующую сетку, проходящую между концентрическими внутренней и наружной кромками. Такой соответствующий фильтрующий элемент может иметь радиальные перемычки, выполненные с возможностью вхождения в контакт с радиальными перемычками внутренней поверхности фильтрующего элемента так, чтобы образовывать отсеки, когда фильтрующий элемент и соответствующий фильтрующий элемент соединяют друг с другом.
Таким образом, радиальные перемычки являются перемычками, которые проходят в радиальном направлении.
Поскольку наружная кромка расположена вокруг центральной оси, плоскость, в которой проходит наружная кромка, является радиальной плоскостью.
Благодаря такой конструкции фильтрующего элемента поверхность фильтрующей сетки, предназначенной для фильтрования, увеличивается по сравнению с устройствами предшествующего уровня техники, так как размер фильтрующего элемента может быть увеличен и усилительные перемычки могут быть выполнены с меньшим размером и требовать меньше материала, чем радиальные перемычки. Потеря давления уменьшатся из-за увеличения поверхности используемой фильтрующей сетки. Поэтому такой фильтрующий элемент пригоден для использования в фильтрах для обработки увеличенных потоков текучей среды. К тому же такая конструкция делает возможным конструирование фильтрующего элемента, имеющего такую же механическую прочность, как и прочность фильтрующего элемента предшествующего уровня техники (то есть: без усилительных перемычек) при изготовлении из материала, имеющего в действительности меньшую механическую прочность. В особенности, фильтрующая сетка сама по себе может быть менее стойкой, достигая при этом, благодаря усилительным перемычкам, требуемой механической прочности. Аналогично, перемычки, включающие в себя радиальные перемычки и/или усилительные перемычки, могут быть выполнены из такого материала, как полимер, хотя, конечно, можно использовать более традиционный материал для выполнения перемычек на фильтрующих элементах, такой как алюминий.
В некоторых вариантах изобретения расстояние между радиальной перемычкой и наклонной частью усилительной перемычки, измеряемое по направлению вдоль окружности, увеличивается по направлению к наружной кромке.
В некоторых вариантах изобретения, если смотреть в радиальной плоскости, в которой проходит наружная кромка, наклонная часть и радиальная перемычка образуют угол, составляющий более 5°, предпочтительно, более 10°, предпочтительно, более 15°, и/или менее 85°, предпочтительно, менее 70°, предпочтительно, менее 60°.
Таким образом, если смотреть в радиальной плоскости, в которой проходит наружная кромка, наклонная часть и радиальная перемычка могут образовывать угол, составляющую величину, находящуюся в диапазоне от 5° до 85°, предпочтительно, от 10° до 70°, предпочтительно, от 15° до 60°.
В некоторых вариантах изобретения, если смотреть в радиальной плоскости, в которой проходит наружная кромка, наклонная часть и радиальная перемычка образуют угол, составляющий приблизительно 30°, например 30°+/-10°.
В некоторых вариантах изобретения наклонная часть является прямолинейной. В случае, если наклонная часть не является прямолинейной, угол предпочтительно измеряют между радиальной перемычкой и касательной к наклонной части на пересечении радиальной перемычки и наклонной части.
В некоторых вариантах изобретения усилительная перемычка содержит соединительную часть, соединяющую две последовательно расположенные радиальные перемычки, ограничивающие сектор, в котором выполнена упомянутая усилительная перемычка, причем упомянутая соединительная часть имеет два ответвления, каждое соединенное с одной из упомянутых двух последовательно расположенных радиальных перемычек в зоне соединения, причем упомянутые ответвления объединяются в зоне объединения.
Изобретатели обнаружили, что такая соединительная часть, имеющая два ответвления, проста для изготовления, обеспечивая при этом эффективное усиление большого сектора фильтрующей сетки.
По выбору, зоны соединения радиально ближе к внутренней кромке, чем зона объединения.
Таким образом, ответвления открыты к внутренней кромке, то есть, в общем, к входному потоку текучей среды, предназначенной для фильтрования. Это улучшает распределение потока по фильтрующей сетке.
По выбору, соединительная часть имеет общую форму в виде V или U. Эта форма была найдена изобретателями для оптимизации процессов производства, например, процесса производства посредством инжекционного формования. Улучшенное впрыскивание предотвращает возникновение холодных фронтов во время процесса формования, уменьшая тем самым количество бракованных деталей и улучшая механическое состояние фильтрующего элемента.
Соединительная часть может включать в себя вышеупомянутую наклонную часть. Более точно, ответвления соединительных частей могут образовывать такие вышеупомянутые наклонные части.
В некоторых вариантах осуществления усилительная перемычка имеет общую форму в виде Y. Например, верхняя часть формы в виде Y может быть образована соединительной частью, имеющей форму в виде V, возможно, с наклонными ответвлениями формы в виде V, обращенными к потоку фильтруемой текучей среды. Эта форма была найдена изобретателями для оптимизации механических свойств и уменьшения потерь давления фильтрующего элемента.
В некоторых вариантах осуществления изобретения усилительная перемычка содержит первую и вторую соединительные части, каждая из которых имеет два ответвления, каждое соединенное с одной из упомянутых двух последовательно расположенных радиальных перемычек, и две радиальные части, первую радиальную часть, проходящую между наружной кромкой и зоной объединения ответвлений первых соединительных частей, и вторую радиальную часть, проходящую между упомянутой зоной объединения ответвлений первой соединительной части и зоной объединения ответвлений второй соединительной части.
В некоторых вариантах осуществления усилительная перемычка соединена с наружной кромкой рядом с одним из проходов в направлении вдоль окружности. Это облегчает протекание потока текучей среды к выходным проходам и, таким образом, уменьшает потери давления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения усилительные перемычки, проходящие с обеих сторон радиальной перемычки, соединены с упомянутой одной радиальной перемычкой в различных местоположениях в радиальном направлении. Напряжения в радиальных перемычках, таким образом, распределяются по различным местоположениям. Кроме того, когда фильтрующие элементы соединяют один напротив другого, усилительные перемычки соответствующих фильтрующих элементов, по меньшей мере, частично, сдвигаются относительно друг друга, что оставляет больше пространства для текучей среды и уменьшает потери давления фильтрующих элементов.
В некоторых вариантах осуществления изобретения фильтрующая сетка имеет коническую форму. Это уменьшает потери давления и обеспечивает упрочнение соединения между кромками и фильтрующей сеткой вблизи проходов. Таким образом, через фильтр могут быть отфильтрованы увеличенные потоки.
В некоторых вариантах осуществления изобретения фильтрующую сетку прикрепляют к внутренней кромке в местоположении, расположенном на расстоянии, составляющем от 40% до 60% от осевой толщины внутренней кромки у прохода. Это обеспечивает лучшее механическое сопротивление соединения между фильтрующей сеткой и внутренней кромкой. Таким образом, расход потока в фильтрующем элементе может быть увеличен без повреждения фильтрующего элемента. Это увеличивает максимальную производительность фильтрующего элемента.
В некоторых вариантах осуществления изобретения фильтрующую сетку прикрепляют к наружной кромке в местоположении, расположенном на расстоянии, составляющем от 40% до 60% от осевой толщины наружной кромки у прохода. Это обеспечивает лучшее механическое сопротивление соединения между фильтрующей сеткой и наружной кромкой. Таким образом, расходы потока в фильтрующем элементе могут быть увеличены без повреждения фильтрующего элемента. Это увеличивает максимальную производительность фильтрующего элемента.
В некоторых вариантах осуществления изобретения упомянутая усилительная перемычка разделяет поверхность фильтрующей сетки сектора по существу на равные площади. В настоящем раскрытии по существу равные площади являются площадями, которые отличаются друг от друга не больше, чем на 50%. Таким образом, в этих вариантах осуществления изобретения напряжения в фильтрующей сетке сбалансированы между всеми площадями.
В некоторых вариантах осуществления изобретения отношение площади поверхности фильтрующей сетки, доступной для фильтрования, к общей площади поверхности фильтрующей сетки составляет не менее 70%, предпочтительно, по меньшей мере 75%. Специальная конструкция усилительных перемычек обеспечивает увеличение отношения площади поверхности фильтрующей сетки, доступной для фильтрования, к общей площади поверхности фильтрующей сетки для улучшения пропускной способности фильтрующего элемента.
В некоторых вариантах осуществления изобретения диаметр наружной кромки может составлять приблизительно 300 миллиметров. Усилительные перемычки, как описано выше, являются в особенности преимущественными для крупных фильтрующих элементов, для которых они существенно увеличивают механическую прочность фильтрующих элементов.
В некоторых вариантах осуществления изобретения радиальные перемычки дополнительно предусмотрены на наружной поверхности, причем упомянутые радиальные перемычки проходят между упомянутыми концентрическими кромками и равномерно распределены по окружности для образования секторов на упомянутой наружной поверхности, и причем радиальные перемычки на внутренней поверхности соосны с радиальными перемычками на наружной поверхности.
В некоторых вариантах осуществления изобретения радиальные перемычки и/или усилительные перемычки выполнены из полимера.
В вариантах осуществления некоторое количество фильтрующих элементов выполнены с возможностью укладывания в стопу для образования стопы из фильтрующих элементов. Для облегчения такого укладывания в стопу в фильтрующих элементах может быть предусмотрено множество отверстий, соответственно, для позиционирования и выравнивания фильтрующих элементов. Отверстия выполнены с возможностью установки монтажных стержней, таких как резьбовые стержни. Отверстия предпочтительно могут быть расположены около наружной радиальной кромки каждого фильтрующего элемента, хотя могут быть предусмотрены другие, радиально более центральные местоположения. Кроме того, отверстия могут быть предусмотрены в некоторых упомянутых радиальных перемычках. Тогда фильтрующий элемент будет подходящим образом включать в себя некоторое количество радиальных перемычек без отверстий и некоторое количество радиальных перемычек, в которых предусмотрены отверстия. Альтернативно, отверстия предусматриваются между упомянутыми радиальными перемычками. Кроме того, вокруг таких отверстий могут быть соответственно расположены охватываемая и охватывающая втулки для фиксации положениядвух смежных фильтрующих элементов относительно друг друга.
В дополнительных вариантах осуществления, включающих в себя фильтрующие элементы, в которых предусмотрены отверстия, одна или более усилительных перемычек фильтрующего элемента могут быть присоединены между радиальной перемычкой и смежной радиальной перемычкой, в которой предусмотрено отверстие. Таким образом, в этих вариантах осуществления одна или более усилительных перемычек не будут соединены с наружной кромкой фильтрующего элемента. Тогда радиально наружный конец усилительной перемычки может быть соединен вблизи отверстия, например у его радиального положения, с упомянутой радиальной перемычкой, содержащей отверстие. Такой вариант осуществления может быть преимущественным для фильтрующих элементов меньшего диаметра.
Как упоминалось, наличие усилительных перемычек увеличивает механическую прочность фильтрующего элемента и усиливает фильтрующую сетку. В некоторых применениях, в особенности с более мелкими отверстиями сетки, обычные фильтрующие элементы имеют опорную сетку, на которой расположена фильтрующая сетка, образуя, таким образом, двухслойную или трехслойную сеточную структуру. Такая опорная сетка имеет значительно больший размер отверстий, чем фильтрующая сетка, но обладает более высокой устойчивостью к механическим напряжениям. Это происходит потому что фильтрующая сетка, имеющая маленький размер отверстий, сама по себе может не иметь требуемой механической прочности. Опорная сетка более устойчива к механическим напряжениям и обеспечивает требуемую механическую прочность. Применение усилительных перемычек в соответствии с настоящим раскрытием может обеспечивать отказ от использования опорной сетки в некоторых вариантах осуществления. В соответствии с идеей настоящего раскрытия «размер отверстий сетки» является самым большим диаметром единичного отверстия фильтрующей сетки, измеренным в плоскости, в которой расположено упомянутое единичное отверстие.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение и его преимущества очевидны из следующего ниже подробного описания, причем варианты осуществления изобретения описаны на не ограничивающих примерах. В данном описании делается ссылка на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - вид в перспективе внутренней поверхности фильтрующего элемента в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
Фиг.2 - вид в перспективе наружной поверхности фильтрующего элемента из Фиг.1;
Фиг.3 - детальный вид в перспективе и III на Фиг.1.
Фиг.4A - частичный вид в перспективе фильтра, содержащего два фильтрующих элемента, установленных один на другим;
Фиг.4B - частичный вид сверху Фиг.4A;
Фиг.5 - частичный разрез фильтрующего элемента в плоскости V-V на Фиг.2;
Фиг.6 - частичный разрез фильтрующего элемента в плоскости VI-VI на Фиг.2;
Фиг.7 - частичный вид в перспективе фильтрующего элемента в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения;
Фиг.8 - частичный вид в перспективе фильтрующего элемента в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения;
Фиг.9 - развернутый вид в перспективе стопы из фильтрующих элементов;
Фиг.10 - вид в перспективе фильтра, содержащего множество фильтрующих элементов; и
Фиг.11A и 11B включают в себя вид сверху и частичный вид сверху фильтрующего элемента в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Вариант осуществления изобретения фильтра 100, содержащего фильтрующий элемент 10, описан со ссылкой на фиг.1-6.
Фильтрующий элемент 10 в соответствии с вариантом осуществления изобретения, показанный на фиг.1 и 2, имеет внутреннюю поверхность 20, наружную поверхность 21, фильтрующую сетку 22, две концентрические кольцевые кромки, соответственно внутреннюю кромку 24 и наружную кромку 26, между которыми проходит упомянутая фильтрующая сетка 22. Концентрические кольцевые кромки 24, 26 проходят по кругу вокруг центральной оси X, которая упоминается далее как ось, определяющая осевое направление. Внутренняя кромка 24 проходит в основном в плоскости, которая перпендикулярна к осевому направлению X, то есть в радиальной плоскости. Наружная кромка 26 проходит в основном в плоскости, которая перпендикулярна к осевому направлению X, то есть в радиальной плоскости.
В этом варианте осуществления изобретения диаметр наружной кромки 26 составляет приблизительно 300 мм. Разумеется, существует возможность использования других диаметров, включающих в себя, например, диаметры в диапазоне от приблизительно 100 мм до приблизительно 600 мм.
Фильтрующий элемент 10 содержит радиальные перемычки 28, предусмотренные по меньшей мере на внутренней поверхности 20. Как видно на фиг.2, в этом варианте осуществления изобретения радиальные перемычки 28 предусмотрены также на наружной поверхности 21. Таким образом, если три одинаковых фильтрующих элемента 10 уложены в стопу, обе поверхности фильтрующего элемента в середине стопы обращены к соответствующим внутренним поверхностям двух других фильтрующих элементов, и радиальные перемычки, предусмотренные на этих соответствующих поверхностях, взаимодействуют друг с другом для образования отсеков.
Между внутренней кромкой 24 и наружной кромкой 26 в радиальном направлении проходят радиальные перемычки 28. Радиальные перемычки 28 равномерно распределены по окружности, образуя сектора на упомянутой внутренней поверхности 20, как показано на фиг.1. В этом варианте осуществления изобретения дополнительные радиальные перемычки 28 равномерно распределены по окружности, образуя сектора на упомянутой наружной поверхности 21, как показано на фиг.2. Радиальные перемычки 28 на внутренней поверхности 20 и на наружной поверхности 21 обращены друг к другу на противоположных сторонах фильтрующей сетки 22. Другими словами, радиальные перемычки 28 на внутренней поверхности 20 и на наружной поверхности 21 соосны друг с другом.
Внутренняя кромка 24 имеет проходы 30, соответственно взаимодействующие с соответствующими секторами. Проходы 30 предусмотрены в виде выемок или вырезов во внутренней кромке 24. Проходы 30 предусмотрены между последовательно расположенными радиальными перемычками 28. Проходы 30 предусмотрены на внутренней поверхности 20.
Как показано на фиг.2, наружная кромка 26 имеет проходы 32, соответственно взаимодействующие с соответствующими секторами. Проходы 32 предусмотрены в качестве выемок или вырезов в наружной кромке 26. Проходы 32 предусмотрены между последовательно расположенными радиальными перемычками 28. Проходы 32 предусмотрены на наружной поверхности 20.
Вблизи наружной кромки 26 каждого фильтрующего элемента расположены отверстия 34 для прохода монтажных стержней, обычно резьбовых стержней, и они выполнены посредством формования из того же материала, из которого выполнены кольцевые кромки 24, 26 и радиальные перемычки 28. Вокруг этих отверстий 34 выполнены охватываемые и охватывающие втулки 36, например, в радиальной перемычке 28, для фиксации положения двух фильтрующих элементов 10 относительно друг друга.
В приведенном примере, не имеющем ограничивающего характера, каждый фильтрующий элемент 10 разделен на шестнадцать секторов и имеет четыре отверстия 34 с втулками, равномерно распределенными по окружности. В зависимости, в частности, от размера своего диаметра, фильтрующий элемент может иметь меньше или больше секторов. Например, фильтрующий элемент, имеющий наружный диаметр, составляющий от 100 до 150 мм, может иметь от 8 до 12 секторов, а фильтрующий элемент, имеющий наружный диаметр, составляющий от 500 до 600 мм, может иметь от 20 до 24 секторов.
Фильтрующие элементы 10 могут быть изготовлены посредством формования вокруг фильтрующей сетки 22. Другими словами, они могут быть выполнены посредством инжекционного формования или тому подобного, при котором фильтрующая сетка образует вставку в пресс-форме. Отлитые части могут быть выполнены из металла (например, из алюминиевого сплава) или из пластикового материала, в особенности, из полимеров. Для предотвращения утечек между фильтрующими элементами 10 предусматривается возможность эластомерного покрытия радиальных перемычек 28 и внутренних и наружных кромок 24, 26.
Например, фильтруемая жидкость, например, масло или вода, может поступать в фильтр 100 через проход 30 во внутренней кромке 24 фильтрующего элемента 10, пересекать фильтрующую сетку 22 для прохождения от внутренней поверхности 20 к наружной поверхности 21, в результате чего жидкость фильтруется и выходит из фильтрующего элемента 10 через проход 32 в наружной кромке 26. Так же существует возможность прохождения потока жидкости в противоположном направлении.
Как упоминалось выше, в каждом из секторов предусмотрена по меньшей мере одна усилительная перемычка 40, соединяющая радиальную перемычку 28 с наружной кромкой 26. Упомянутая усилительная перемычка 40 имеет часть, которая наклонена относительно радиальной перемычки 28 и наружной кромки 26, если смотреть в радиальной плоскости, в которой проходит наружная кромка 26.
В этом варианте осуществления изобретения усилительная перемычка 40 имеет первую и вторую наклонные части 42a, 42b и радиальную часть 44. Первая и вторая наклонные части 42a, 42b соединены соответственно с радиальными перемычками 28, образующими сектор, и с радиальной частью 44. Радиальная часть 44 соединена с наружной кромкой 26. Радиальная часть 44 проходит в радиальном направлении.
Далее будет описана только первая наклонная часть 42a. Если не указано иное, вторая наклонная часть 42b может обладать всеми или частью отличительных признаков первой наклонной части 42a. В этом варианте осуществления изобретения первая и вторая наклонные части 42a 42b симметричны относительно радиальной части 44, с которой они соединены. Альтернативно, первая и вторая наклонные части могут быть не симметричны относительно такой радиальной части.
Как показано на фиг.2, усилительные перемычки 40 также предусмотрены на наружной поверхности 21. Усилительные перемычки 40 на внутренней поверхности 20 и на наружной поверхности 21 обращены друг к другу на противоположных сторонах фильтрующей сетки 22 для того, чтобы уменьшать потери давления. Отличительные признаки, подробно описываемые далее относительно первой наклонной части 42a на внутренней поверхности 20, могут быть применены к наклонным частям на наружной поверхности 21.
Первая наклонная часть 42a является прямолинейной частью, но она также может быть искривлена при условии, что она включает в себя часть, которая наклонена относительно радиальной перемычки 28 и наружной кромки 26, если смотреть в плоскости, в которой проходит наружная кромка 26.
Как показано на фиг.1 и 2, расстояние D между радиальной перемычкой 28 и первой наклонной частью 42a усилительной перемычки 40, измеряемое в окружном направлении, увеличивается по направлению к наружной кромке 26. Первая наклонная часть 42a и радиальная перемычка 28, с которой она соединена, образуют острый угол, который открыт к наружной кромке 26.
В этом варианте осуществления изобретения радиальная часть 44 усилительной перемычки 40 является прямолинейной. Следует отметить, что хотя прямолинейная радиальная часть является предпочтительной, другие альтернативы также возможны. Радиальная часть 44 и первая наклонная часть 42a соединены с образованием тупого угла.
Если смотреть в плоскости, в которой проходит наружная кромка, наклонная часть и радиальная перемычка образуют угол, составляющий от 5° до 85°. В настоящем варианте осуществления изобретения угол составляет приблизительно 30°.
Первая и вторая наклонные части 42a, 42b соединены друг с другом так, что образуется соединительная часть 42, соединяющая две следующие друг за другом радиальные перемычки 28, между которыми образован сектор. Фактически, первая и вторая наклонные части 42a, 42b образуют соответствующие ответвления соединительной части 42, причем каждое ответвление соединяется с радиальной перемычкой 28 в зоне соединения (соответственно 42a' и 42b') и два ответвления объединяются в зоне 42' объединения, где они также соединяются с радиальной частью 44. В этом варианте осуществления изобретения упомянутая соединительная часть 42 имеет общую форму в виде V.
С учетом радиальной части 44 усилительной перемычки 40, в настоящем варианте осуществления изобретения усилительная перемычка имеет общую форму в виде Y. Два наклонных ответвления формы в виде Y образованы первой и второй наклонными частями 42a, 42b, образующими соединительную часть 42.
Ответвления формы в виде V или в виде Y открыты к внутренней кромке 24, то есть, в большинстве случаев, в направлении, от которого поток текучей среды проходит к сектору. Фактически, зоны 42a' и 42b' соединения расположены ближе к внутренней кромке 24 в радиальном направлении, чем зона 42' объединения.
Соединительная часть, образованная первой и второй наклонными частями, может иметь форму, отличающуюся от формы в виде V, например форму в виде U. Это показано на фиг.8, на которой фильтрующий элемент может иметь одну или более соединительных частей 142, имеющих первую и вторую наклонные части 142a и 142b, которые искривляются от их зоны 142' объединения до их соответствующих зон 142a' и 142b' соединения. На этой фигуре также показан фильтрующий элемент, имеющий первую и вторую наклонные части 242a и 242b, имеющие прямолинейные части, расположенные ближе к их зонам 242a' и 242b' соединения, но имеющие искривленные части ближе к их зоне 242' объединения. В обоих случаях соединительная часть имеет вогнутую форму, в которой вогнутость повернута к внутренней кромке, из которой обычно поступает поток текучей среды.
Как показано на фиг.2, радиальная часть 44 усилительной перемычки 40 соединена с наружной кромкой 26 рядом с одним из проходов 32 в окружном направлении. В этом варианте осуществления изобретения каждый сектор содержит два прохода 32 в наружной кромке 26. Радиальная часть 44 может быть соединена с наружной кромкой 26 между упомянутыми двумя проходами 32. Однако каждый сектор может содержать только один проход 32 в наружной кромке 26 или более двух проходов 32.
Усилительная перемычка 40 может содержать расширенную часть 46, например, на пересечении радиальной части 44 и первой и второй наклонных частей 42a, 42b. Расширенная часть 46 может быть использована с целью маркировки.
Как показано на фиг.1 и 2, усилительная перемычка 40 разделяет поверхность фильтрующей сетки сектора по существу на равные площади.
На фиг.3 показана деталь из фиг.1. Хотя усилительные перемычки для некоторых вариантов осуществления изобретения могут быть соединены с радиальными перемычками в одинаковых радиальных местоположениях, то есть на одинаковом расстоянии от осевого центра фильтрующего элемента, в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.3, усилительные перемычки 40, проходящие с любой стороны одной из радиальных перемычек 28, соединены с упомянутой одной радиальной перемычкой 28 в различных местоположениях в радиальном направлении. Более конкретно, на фиг.3 показана радиальная перемычка 28 разделяющая на отсеки два смежных сектора на внутренней поверхности 20. Первая наклонная часть 42a одного из секторов и вторая наклонная часть 42b другого из секторов соединены с радиальной перемычкой 28. Первая наклонная часть 42a и вторая наклонная часть 42b соединены с радиальной перемычкой 28 в различных местоположениях в радиальном направлении. Здесь, зона 42a' соединения между первой наклонной частью 42a и радиальной перемычкой 28 ближе к наружной кромке 26 и дальше от внутренней кромки 24, чем зона 42b' соединения между второй наклонной частью 42b и радиальной перемычкой 28. Это упрощает инжекционное формование фильтрующего элемента 10, увеличивает его механическую прочность и обеспечивает преимущества по отношению к потоку текучей среды, как будет подробно описано ниже со ссылкой на фиг.4A и 4B.
Как показано на фиг.4A и 4B, фильтрующие элементы 10 выполнены с возможностью соединения друг с другом так, что их соответствующие внутренние поверхности 20 обращены друг к другу для образования между ними пространства. Упомянутое пространство разделено в окружном направлении на отсеки посредством радиальных перемычек 28 внутренних поверхностей. С другой стороны, радиальные перемычки 28, предусмотренные на наружной поверхности 21, не должны входить в контакт друг с другом. Разделение на отсеки секторов на стороне фильтрующей сетки 22, на которую подается не отфильтрованная жидкость, обеспечивает защиту от засорения фильтрующей сетки 22 посредством промывки обратным потоком воды, как известно в данном уровне техники.
Фильтр 100 выполнен посредством соединения вместе по меньшей мере двух фильтрующих элементов 10, как показано на фиг.4A. Для получения фильтра с требуемой пропускной способностью достаточно укладывать в стопу и соединять вместе необходимое количество отдельных фильтров 100, подобных фильтру, показанному на фиг.4A.
Как было подробно описано выше со ссылкой на фиг.3, усилительные перемычки 40, проходящие по любой стороне одной из радиальных перемычек 28, соединены с упомянутой одной радиальной перемычкой 28 в различных местоположениях в радиальном направлении. Благодаря этому свойству, когда два фильтрующих элемента 10 установлены напротив друг друга так, что их соответствующие внутренние поверхности 20 обращены друг к другу, усилительные перемычки 40 соответствующих фильтрующих элементов 10 не полностью обращены друг к другу в осевом направлении. То есть, когда два фильтрующих элемента 10 установлены напротив друг друга так, что их соответствующие внутренние поверхности 20 обращены друг к другу, усилительные перемычки 40 обращенных друг к другу секторов соответствующих фильтрующих элементов 10, сдвинуты относительно друг друга в радиальной плоскости. Этот сдвиг в особенности виден на фиг.4B. Таким образом, усилительные перемычки смежных фильтрующих элементов могут иметь по меньшей мере части, которые не пересекаются в осевом направлении, что способствует прохождению потока текучей среды.
Кроме того, в каждом втором секторе радиальная длина радиальной части 44 усилительной перемычки 40 может быть длиннее, чем радиальная часть 44 усилительной перемычки 40 смежного сектора (смотри, например, фиг.1). Таким образом, когда два фильтрующих элемента 10 установлены напротив друг друга так, что соответствующие внутренние поверхности 20 обращены друг к другу, более короткая радиальная часть 44 обращена к более длинной радиальной части 44 в осевом направлении.
Эти свойства способствуют прохождению потока фильтруемой жидкости и уменьшают потери давления.
В общем, усилительные перемычки 40 помогают фильтрующей сетке 22 выдерживать давление фильтруемой текучей среды. Оптимальное расположение усилительных перемычек 40 обеспечивает увеличение потока текучей среды, проходящего через фильтр. Усилительные перемычки 40 вносят свой вклад в повышение жесткости фильтрующего элемента 10.
Фиг.5 представляет собой частичный разрез фильтрующего элемента 10 в плоскости V-V на фиг.2, то есть разрез, проходящий через радиальную перемычку 28 фильтрующего элемента 10. Внутренняя поверхность 20 и наружная поверхность 21 разделены фильтрующей сеткой 22. Как видно на фиг.5, толщина радиальной перемычки 28 в осевом направлении постоянна на наружной поверхности 21. Толщина радиальной перемычки 28 в осевом направлении уменьшается от внутренней кромки 24 до наружной кромки 26 на наружной поверхности 21. Таким образом, когда несколько фильтрующих элементов 10 соединяют друг с другом, как описано выше, смежные секторы сообщаются друг с другом на стороне наружной поверхности, в то время как они отделены друг от друга на стороне внутренней поверхности.
Внутренние кромки 24 и наружные кромки 26 ограничены в осевом направлении двумя параллельными радиальными плоскостями.
Как показано на фиг.5, фильтрующая сетка 22, расположенная вокруг осевого направления X фильтрующего элемента 10, имеет коническую форму или форму усеченного конуса. Преимущество этого будет объяснено со ссылкой на фиг.6, которая представляет собой частичный разрез фильтрующего элемента 10 в плоскости VI-VI на фиг.2, то есть через проход 30 внутренней кромки 24 и проход 32 наружной кромки 26.
Как показано на фиг.3, на внутренней поверхности 20 толщина усилительной перемычки 40, измеренная в осевом направлении, меньше, чем толщина радиальной перемычки 28. Толщина зон 42a', 42b' соединения первой и второй наклонных частей 42a, 42b, уменьшается от толщины радиальной перемычки 28. Помимо зоны 42a' соединения (соответственно, 42b'), толщина первой наклонной части 42a (соответственно, второй наклонной части 42b) является постоянной.
С другой стороны, на фиг.6 показано, что на наружной поверхности 21 толщина усилительной перемычки 40 (из которой на фиг.6 показана только первая наклонная часть 42a), измеренная в осевом направлении, равна толщине радиальной перемычки 28.
На фиг.6 ссылочная позиция EI обозначает осевую толщину внутренней кромки 24 у прохода 30, ссылочная позиция EO обозначает осевую толщину наружной кромки 26 у прохода 32, ссылочная позиция PI обозначает осевое расстояние между концевой частью фильтрующей сетки 22, которая расположена ближе к центральной оси X, и ближайшей кромкой прохода 30 внутренней кромки 24, и ссылочная позиция PO обозначает осевое расстояние между концевой частью фильтрующей сети 22, которая является самой дальней от центральной оси X, и ближайшей кромкой прохода 32 наружной кромки 26.
Поскольку фильтрующая сетка 22 имеет коническую форму, соответствующие расстояния PI и PO между фильтрующей сеткой 22 и проходами 30, 32 увеличивается по сравнению с расстояниями в фильтрующих элементах, в которых фильтрующая сетка является плоской. Таким образом, фильтрующая сетка 22 лучше удерживается внутренней и наружной кромками 24, 26. Это также может позволить увеличение осевого размера проходов 30, 32 при создании фильтрующего элемента 10 для фильтрации увеличенных расходов потока.
В настоящем варианте осуществления изобретения фильтрующая сетка 22 вставлена во внутреннюю кромку 24 в местоположении, расположенном на расстоянии, составляющем величину, находящуюся в диапазоне от 40% до 60% осевой толщины EI внутренней кромки 24 у прохода 30. Другими словами, отношение PI/EI находится в диапазоне от 40% до 60%.
Таким же образом, фильтрующая сетка 22 вставлена в наружную кромку 26 в местоположении на расстоянии, составляющем величину, находящуюся в диапазоне от 40% до 60% от осевой толщины EO наружной кромки 26 у прохода 32. Другими словами, отношение PO/EO находится в диапазоне от 40% до 60%.
Поскольку фильтрующая сетка 22 плотно удерживается внутренней и наружной кромками 24, 26, существует возможность выполнения радиальных перемычек 28 и усилительных перемычек 40 более тонкими, по сравнению с перемычками предшествующего уровня техники, и не соединять усилительную перемычку 40 с внутренней кромкой 24. Кроме того, предлагаемая конструкция усилительной перемычки 40, включающая в себя наклонные части 42a, 42b, сводит к минимуму площадь поверхности фильтрующей сетки 22, которая не используется для фильтрации. Таким образом, в фильтре 100 в соответствии с вариантом осуществления изобретения отношение площади поверхности фильтрующей сетки, доступной для фильтрации, к общей площади поверхности фильтрующей сетки составляет по меньше мере 75%.
Другой вариант осуществления изобретения фильтрующего элемента 10 будет описан со ссылкой на фиг.7. На этой фигуре элементы, соответствующие или идентичные элементам первого варианта осуществления изобретения, имеют такие же ссылочные позиции и не будут снова описаны. Усилительная перемычка 40 содержит две первые наклонные части 42a, две вторые наклонные части 42b и две радиальные части 44. Одна первая наклонная часть 42a и одна вторая наклонная часть 42b соединены с одной радиальной частью 44, как описано выше, например, в общей форме в виде Y. Другая первая наклонная часть 42a и другая вторая наклонная часть 42b соединены для образования формы Y. Две радиальные части 44 соединены друг с другом так, что они выровнены в радиальном направлении. Другими словами, усилительная перемычка содержит две соединительные части, каждая из которых имеет два ответвления, образованные соответственно первой и второй наклонными частями 42a и 42b, и две радиальные части 44, проходящие соответственно от наружной кромки до зоны 42' объединения ответвлений радиально наружной соединительной части, и от упомянутой зоны объединения и зоны ответвлений радиально внутренней соединительной части. Соответственно, усилительная перемычка 40 по существу имеет общую форму в виде двух Y, расположенных один над другим, или общую форму в виде рыбьего скелета.
Две первые наклонные части 42a не имеют одинакового угла наклона относительно наружной кромки 26 и радиальной перемычки 8. Их соответствующие наклоны определяются так, чтобы усилительные перемычки 40 разделяли поверхность фильтрующей сетки сектора по существу на равные площади.
На фиг.11A и 11B показан дополнительный вариант осуществления фильтрующего элемента 10'. В этом варианте осуществления фильтрующий элемент 10' содержит некоторое количество секторов, в которых предусмотрена по меньшей мере одна усилительная перемычка 40, соединяющая радиальную перемычку 28 с наружной кромкой 26. Упомянутая усилительная перемычка 40 имеет часть, которая наклонена относительно радиальной перемычки 28' и наружной кромки 26, если смотреть в радиальной плоскости, в которой проходит наружная кромка 26. Как и в варианте осуществления изобретения, описанном выше относительно фиг.1 и 2, усилительная перемычка 40 имеет первую и вторую наклонные части 42a, 42b и радиальную часть 44. Первая и вторая наклонные части 42a, 42b соответственно соединены с радиальными перемычками 28, образующими сектор, и с радиальной частью 44. Радиальная часть 44 соединена с наружной кромкой 26. Таким образом, эти сектора и их усилительные перемычки подобны тем, которые были описаны выше и ссылка на них дается для дальнейшего описания.
Однако вариант осуществления изобретения из фиг.11A и 11B также содержит некоторое количество секторов, в которых усилительные перемычки 50, 52 не соединены с наружной кромкой 26. Вместо этого усилительные перемычки 50, 52 присоединены между двумя радиальными перемычками 28 и промежуточной радиальной перемычкой 28', в которой предусмотрено отверстие 34 для прохождения через него монтажного стержня. Здесь усилительные перемычки 50, 52 соединены с противоположными сторонами радиальной перемычки 28' у места расположения отверстия 34.
На фиг.9 показана стопа 102, содержащая множество фильтрующих элементов, уложенных в стопу вдоль оси X, и расположенная между верхней крышкой 106 и нижней крышкой 108. Фильтрующие элементы 10 соединены в пары из соответствующих идентичных, подобных или комплементарных фильтрующих элементов 10, как было описано выше. В каждой паре фильтрующие элементы 10 расположены один напротив другого, так что их соответствующие внутренние поверхности 20 обращены друг к другу и входят в контакт с радиальными перемычками 28 упомянутых соответствующих внутренних поверхностей 20, разделяющими пространство между упомянутыми внутренними поверхностями 20.
Монтажные стержни 104 вставлены в отверстия 34 фильтрующих элементов 10, обеспечивая тем самым выравнивание и осевое соответствие фильтрующих элементов 10.
На фиг.10 показан в перспективе фильтр 100. Фильтр 100 содержит кожух 110, и стопа 102 фильтрующих элементов расположена внутри кожуха 110. Таким образом, фильтр 100 содержит множество фильтрующих элементов 10, причем упомянутые фильтрующие элементы уложены в стопу вдоль оси X.
Фильтр 100 содержит две входные части 112 и две выходные части 114. Фильтр 100 может содержать одну или более входных частей 112, и/или одну или более выходных частей 114. В этом варианте осуществления изобретения входные части 112 сообщаются по текучей среде с проходами 30 внутренних кромок 24 фильтрующих элементов 10, в то время как выходные части 114 сообщаются по текучей среде с проходами 32 наружных кромок 26. Однако направление потока внутри кожуха 110 и стопы 102 может быть изменено на обратное направление.
Стопа 102 из фильтрующих элементов прикреплена к кожуху 110 обычным образом.
Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на конкретные иллюстративные варианты осуществления, для таких примеров предусматриваются модификации, не выходящие из общего объема изобретения, определяемого формулой изобретения. В особенности, отдельные характеристики различных иллюстрируемых/упоминаемых вариантов осуществления могут быть объединены с дополнительными вариантами осуществления. Следовательно, описание и чертежи должны рассматриваться в качестве иллюстративных, а не ограничивающих.