ФИЛЬТР
FILTER

Изобретение относится к области фильтрования, а именно к жидкостным фильтрам, предназначенным в основном для очистки углеводородных жидкостей, предпочтительно мазута от механических примесей, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, автомобильной и других отраслях промышленности.
Известен фильтр для очистки топлива (см. RU №2352862, F23K 5/18, F02M 37/22, 2009). Фильтр содержит корпус, снабженный крышкой, фильтрующий элемент, входной штуцер, размещенный в крышке по оси корпуса, выходной патрубок, отстойник, имеющий форму воронки, обращенной вниз узкой частью. Крышка выполнена съемной в форме тарелки, обращенной дном вверх, вдоль стенок отстойника установлен электромагнит в форме усеченного конуса, расширяющегося вверх, входной штуцер соединен с трубкой, установленной по оси корпуса, на конце трубки, ниже фильтрующего элемента, в горизонтальной плоскости расположен распределитель, выполненный в виде трубок, изогнутых в форме полуокружностей, причем трубки установлены симметрично относительно оси корпуса, выходной патрубок установлен в крышке по касательной к корпусу в направлении изгиба трубок относительно оси корпуса, а отстойник снабжен пробкой для слива загрязнений, установленной в его нижней части.
Однако такая конструкция фильтра сложна в изготовлении и применении и поэтому экономически не выгодна.
Известен топливный фильтр-отстойник (см. RU №2118199, B01D 27/00, B01D 36/04, F02M 37/22, 1998). Фильтр содержит стакан с крышкой, с отверстиями для подвода и отвода топлива и сливным отверстием, закрытым пробкой. Внутри стакана на центральном стержне, закрепленном на крышке стакана, расположен сетчатый фильтрующий элемент. Фильтр снабжен цилиндрическим отражателем с коническим успокоителем, выполненными за одно целое с опорной пластиной сетчатого фильтрующего элемента.
Вследствие потери скорости потока топлива под успокоителем крупные частицы примеси и вода оседают на дне стакана. Мелкие частицы примеси фильтруются сетчатым фильтрующим элементом. Однако использование сетчатого фильтрующего элемента не обеспечивает эффективной фильтрации мелких частиц примеси топлива. К тому же конструкция фильтра не предотвращает вымывания осевших крупных частиц примеси.
Известен также фильтр, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с подводящим, выпускным и сливным патрубками, содержащий цилиндрический фильтрующий элемент, установленный в корпусе соосно его вертикальной оси, с зазором к стенке корпуса, опертый на поперечную перегородку, перфорированную в пределах площади зазора (см. RU №155809, F02M 37/22, B01D 36/04, 2013). Фильтр предназначен для очистки топлива. Недостаток этого решения - невозможность его использования на зашламованном мазуте или ожиженных отходах пищевых производств, содержащих горючие компоненты, особенно если фильтруемый материал содержит загрязняющие включения в виде кусков инородных материалов (таких, как ткани, ветошь и т.п.), поскольку при заштыбовке внутреннего пространства элементов фильтра, процедура восстановления его работоспособности очень трудоемка и, зачастую, связана с необходимостью нарушения его целостности. Кроме того, поскольку взаимная ориентация приемного и выпускного патрубков неизменна, монтаж фильтра в помещениях малого объема затруднен. Все это снижает эксплуатационные характеристики фильтра.
Задача изобретения - повышение эксплуатационных характеристик фильтра.
Технический результат, направленный на решение поставленной задачи, выражается в обеспечении возможности использования фильтра на зашламованном мазуте или ожиженных горючих отходах пищевых производств, при наличии загрязняющих включений в виде кусков инородных материалов (таких, как ткани, ветошь и т.п.), при упрощении и ускорении процедуры восстановления работоспособности. Кроме того, повышена способность адаптации фильтра при монтаже в помещениях малого объема.
Для решения поставленной задачи фильтр, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с подводящим, выпускным и сливным патрубками, содержащий цилиндрический фильтрующий элемент, установленный в корпусе соосно его вертикальной оси, с зазором к стенке корпуса, опертый на поперечную перегородку, перфорированную в пределах площади зазора, отличается тем, что корпус выполнен разъемным по высоте, для чего он собран жестко и разъемно, из трех обечаек, торцы верхней и средней из которых снабжены фланцами, при этом верхний торец нижней обечайки снабжен фланцем, а нижний выполнен в виде диска, как поперечная перегородка, содержащая обращенную вверх центрально расположенную цилиндрическую выемку по диаметру фильтрующего элемента, перфорированную на площади зазора между ним и стенкой корпуса, с которой поперечная перегородка жестко и герметично скреплена, при этом снизу поперечная перегородка жестко и герметично скреплена с накопителем шлама, выполненным в виде герметичной емкости, содержащей дополнительную цилиндрическую обечайку, сопряженную со сливным патрубком коническим донным участком, кроме того, фланец нижнего торца средней обечайки аналогичен сопрягаемому с ним фланцу нижней обечайки и выполнен как диск в центре которого выполнено цилиндрическое сквозное отверстие диаметром, большим диаметра фильтрующего элемента на 2-4%, кроме того, фланец содержит два ряда отверстий, расположенных по окружностям, меньшая из которых лежит на площади зазора между фильтрующим элементом и стенкой корпуса, а большая содержит крепежные отверстия и лежит за пределами корпуса фильтра, кроме того, фланец верхнего торца средней обечайки аналогичен по размерам сопрягаемому с ним фланцу верхней обечайки и выполнен как диск, в центре которого выполнено цилиндрическое сквозное отверстие, диаметром, большим диаметра фильтрующего элемента на 2-4%, кроме того, фильтрующий элемент выполнен из двух частей, при этом нижний торец его верхней части вставлен сверху в цилиндрическую втулку, до упора в ее кольцевой выступ, а верхний торец его нижней части вставлен снизу в цилиндрическую втулку, до упора в ее кольцевой выступ, при этом толщина стенок втулки соответствует зазору между кромкой центрального отверстия фланца нижней обечайки и поверхностью фильтрующего элемента, при этом нижний фланец верхней обечайки содержит ряд крепежных отверстий расположенных по окружности, которая лежит за пределами корпуса, кроме того, на нижнем фланце верхней обечайки выполнены снабженные резьбой отверстия, расположенные по окружности, лежащей на площади зазора между фильтрующим элементом и стенкой корпуса, при этом, верхний торец фильтрующего элемента зафиксирован сверху цилиндрической накладкой, снабженной центральным сквозным отверстием и фиксирующими сквозными отверстиями, расположенными по окружности, через которые пропущены фиксирующие болты, концы которых зафиксированы в соответствующих отверстиях нижнего фланца верхней обечайки, кроме того, корпус перекрыт цилиндрической крышкой, по периметру которой, с возможностью ввода крепежных болтов выполнены крепежные отверстия, кроме того, крепежные отверстия всех фланцев расположены на одинаковых расстояниях от вертикальной оси корпуса и равноудалены друг от друга, при этом, в крышке корпуса выполнено сквозное отверстие, снабженное заглушкой, кроме того, подводящий патрубок сообщен с полостью нижней обечайки, а выпускной патрубок сообщен с полостью верхней обечайки. Кроме того, выпускной патрубок сообщен с вертикальным отводом. Кроме того, в стыках фланцев и в стыке фланца и крышки размещены уплотнительные прокладки. Кроме того, торцы подводящего, выпускного, сливного патрубков и вертикального отвода снабжены соединительными фланцами.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".
Совокупность признаков формулы изобретения обеспечивает решение поставленной задачи, при этом признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач. Признаки «корпус выполнен разъемным по высоте, для чего он собран жестко и разъемно, из трех обечаек», обеспечивают возможность оперативного извлечения любых штыбующих предметов, попавших внутрь корпуса фильтра, и, кроме того, вместе с признаками «крепежные отверстия всех фланцев расположены на одинаковых расстояниях от вертикальной оси корпуса и равноудалены друг от друга», обеспечивают возможность произвольного изменения пространственной ориентировки приемного и выпускного патрубков повышена способность адаптации фильтра в помещениях малого объема.
Признаки, указывающие, что «торцы верхней и средней (обечаек) снабжены фланцами», обеспечивают возможность их взаимного скрепления и закрепление крышки корпуса.
Признаки, указывающие, что «верхний торец нижней обечайки снабжен фланцем», обеспечивают возможность скрепления нижней обечайки с верхней. Признаки, указывающие, что нижний торец нижней обечайки «выполнен в виде диска, как поперечная перегородка, содержащая обращенную вверх центрально расположенную цилиндрическую выемку по диаметру фильтрующего элемента, перфорированную на площади зазора между ним и стенкой корпуса, с которой поперечная перегородка жестко и герметично скреплена», обеспечивают опирание и центрирование нижнего конца фильтрующего элемента и возможность сообщения полости этой обечайки с нижележащей емкостью накопителя шлама.
Признаки, указывающие, что «снизу поперечная перегородка жестко и герметично скреплена с накопителем шлама, выполненным в виде герметичной емкости, содержащей дополнительную цилиндрическую обечайку, сопряженную со сливным патрубком коническим донным участком», обеспечивает накопление шлама и полную очистку накопителя при сбросе этого шлама. Признаки, указывающие, что «фланец нижнего торца средней обечайки аналогичен сопрягаемому с ним фланцу нижней обечайки и выполнен как диск, в центре которого выполнено цилиндрическое сквозное отверстие диаметром, большим диаметра фильтрующего элемента на 2-4%, кроме того, фланец содержит два ряда отверстий, расположенных по окружностям, меньшая из которых лежит на площади зазора между фильтрующим элементом и стенкой корпуса, а большая содержит крепежные отверстия и лежит за пределами корпуса», обеспечивают возможность закрепления нижней обечайки на нижнем конце средней, при этом обеспечен беспрепятственный пропуск через их центральное отверстие фильтрующего элемента, сообщение между полостями средней и нижней обечаек.
Признаки. указывающие, что «фланец верхнего торца средней обечайки аналогичен по размерам сопрягаемому с ним фланцу верхней обечайки и выполнен как диск, в центре которого выполнено цилиндрическое сквозное отверстие, диаметром, большим диаметра фильтрующего элемента на 2-4%», обеспечивают возможность закрепления средней обечайки на нижнем конце верхней, при этом обеспечены беспрепятственный пропуск через их центральное отверстие фильтрующего элемента и сообщение между полостями средней и верхней обечаек.
Признаки, указывающие, что «фильтрующий элемент выполнен из двух частей, при этом нижний торец его верхней части вставлен сверху в цилиндрическую втулку, до упора в ее кольцевой выступ, а верхний торец его нижней части вставлен снизу в цилиндрическую втулку, до упора в ее кольцевой выступ, при этом толщина стенки втулки соответствует зазору между кромкой центрального отверстия фланца нижней обечайки и поверхностью фильтрующего элемента», обеспечивают возможность достижения равномерного износа фильтрующего элемента по высоте и упрощают его полную очистку.
Признаки, указывающие, что «нижний фланец верхней обечайки содержит ряд крепежных отверстий, расположенных по окружности, которая лежит за пределами корпуса», обеспечивают скрепление верней и средней обечаек.
Признаки, указывающие, что «на нижнем фланце верхней обечайки выполнены снабженные резьбой отверстия, расположенные по окружности, лежащей на площади зазора между фильтрующим элементом и стенкой корпуса», обеспечивают возможность нетрудоемкой и оперативной фиксации сверху фильтрующего элемента и тем самым (с учетом его упора снизу) возможность его неподвижной фиксации в полости корпуса фильтра.
Признаки, указывающие, что «верхний торец фильтрующего элемента зафиксирован сверху цилиндрической накладкой, снабженной центральным сквозным отверстием и фиксирующими сквозными отверстиями, расположенными по окружности, через которые пропущены фиксирующие болты, концы которых зафиксированы в соответствующих отверстиях нижнего фланца верхней обечайки», обеспечивают его неподвижную фиксацию в полости корпуса фильтра и возможность выхода отфильтрованного материала к выпускному патрубку.
Признаки, указывающие, что «корпус перекрыт цилиндрической крышкой, по периметру которой, с возможностью ввода крепежных болтов выполнены крепежные отверстия», обеспечивают герметизацию полости фильтра, за счет присоединения крышки к верхнему фланцу верхней обечайки.
Признаки, указывающие, что «в крышке корпуса выполнено сквозное отверстие, снабженное заглушкой», обеспечивают отвод воздуха из полости корпуса фильтра.
Признаки, указывающие, что «подводящий патрубок сообщен с полостью нижней обечайки, а выпускной патрубок сообщен с полостью верхней обечайки», обеспечивают сквозное движение фильтруемого материала в одном направлении.
Признаки, указывающие, что «выпускной патрубок сообщен с вертикальным отводом», обеспечивают возможность подвода пара при очистке фильтра.
Признаки, указывающие, что «в стыках фланцев и в стыке фланца и крышки размещены уплотнительные прокладки», повышают герметичность корпуса фильтра.
Признаки, указывающие, что «торцы подводящего, выпускного, сливного патрубков и вертикального отвода снабжены соединительными фланцами», обеспечивают возможность надежной стыковки названных элементов с соответствующими трубопроводами или заглушками.
Изобретение поясняется чертежами, при этом на фиг. 1 показан вертикальный разрез фильтра, на фиг. 2 - объемный вид фильтра с разрезом.
На чертежах показаны фильтр с вертикальным цилиндрическим корпусом, содержащим верхнюю 1, среднюю 2 и нижнюю 3 обечайки, накопитель шлама 4 и крышку 5, также показаны фланец 6 нижней обечайки 3, нижний 7 и верхний 8 фланцы средней обечайки 2, нижний 9 и верхний 10 фланцы верхней обечайки 1, фильтрующий элемент, содержащий верхнюю 11 и нижнюю 12 части, поперечная перегородка 13 нижней обечайки 3, сквозные отверстия 14 фланцев 6-7 и поперечной перегородки 13, крепежные отверстия 15 фланцев 6-10 и крышки 5, центральные цилиндрические сквозные отверстия 16 фланцев 6-9, цилиндрическая выемка 17, подводящий 18, выпускной 19 и сливной 20 патрубки, вертикальный отвод 21, их фланцы 22, конический донный участок 23 накопителя шлама 4, цилиндрическая втулка 24, ее кольцевой выступ 25, цилиндрическая накладка 26, ее центральное сквозное отверстие 27 и фиксирующие сквозные отверстия 28, фиксирующие сквозные отверстия 29 нижнего фланца 9, уплотнительные прокладки 30, вертикальная ось 31 корпуса, отверстие 32 крышки 5, опорные стойки 33, опорная плита 34.
Вертикальный цилиндрический корпус выполнен разъемным по высоте, для чего он собран жестко и разъемно из трех обечаек 1-3, торцы верхней 1 и средней 2 из которых снабжены фланцами, соответственно, 9-10 и 7-8. Верхний торец нижней обечайки 3 снабжен фланцем 6, а нижний торец выполнен в виде диска, как поперечная перегородка 13, содержащая обращенную вверх центрально расположенную цилиндрическую выемку 17, соответствующую по диаметру фильтрующего элемента, перфорированную отверстиями 14 на площади зазора между фильтрующим элементом и стенкой корпуса (в данном случае - стенкой нижней обечайки 3), с которой поперечная перегородка 13 жестко и герметично скреплена, при этом снизу поперечная перегородка 13 жестко и герметично скреплена с накопителем шлама 4, выполненным в виде герметичной емкости, содержащей дополнительную цилиндрическую обечайку, сопряженную со сливным патрубком 20 коническим донным участком 23.
Фланец 7 нижнего торца средней обечайки 2 аналогичен сопрягаемому с ним фланцу 6 нижней обечайки 3 и выполнен как диск, в центре которого выполнено цилиндрическое сквозное отверстие 16 диаметром, большим диаметра фильтрующего элемента на 2-4%, кроме того, фланец 7 содержит два ряда отверстий, расположенных по окружностям, меньшая из которых лежит на площади зазора между фильтрующим элементом и стенкой корпуса (в данном случае - стенкой средней обечайки 2) и содержит отверстия 14, а большая содержит крепежные отверстия 15 и лежит за пределами корпуса фильтра, кроме того, фланец 8 верхнего торца средней обечайки 2 аналогичен по размерам сопрягаемому с ним фланцу 9 верхней обечайки 1 и выполнен как диск, в центре которого выполнено цилиндрическое сквозное отверстие 16 диаметром, большим диаметра фильтрующего элемента на 2-4%, кроме того, фильтрующий элемент выполнен из двух частей, выполненных как щелевые фильтры (тонкость очистки обеспечивается подбором фильтрующих частей с размером щелей в соответствии с заданными в конкретном случае техническими условиями), при этом нижний торец его верхней части 11 вставлен сверху в цилиндрическую втулку 24, до упора в ее кольцевой выступ 25, а верхний торец его нижней части 12 вставлен снизу в цилиндрическую втулку 24, до упора в ее кольцевой выступ 25, при этом толщина втулки соответствует зазору между кромкой центрального отверстия фланца нижней обечайки и поверхностью фильтрующего элемента. При этом нижний фланец 9 верхней обечайки 1 содержит ряд крепежных отверстий 15, расположенных по окружности, которая лежит за пределами корпуса, кроме того, на нижнем фланце 9 верхней обечайки 1 выполнены снабженные резьбой отверстия 29, предпочтительно 4, расположенные по окружности, лежащей на площади зазора между фильтрующим элементом и стенкой корпуса (в данном случае - стенкой верхней обечайки 2), при этом верхний торец фильтрующего элемента зафиксирован сверху цилиндрической накладкой 26, снабженной центральным сквозным отверстием 16 и фиксирующими сквозными отверстиями 28, расположенными по окружности, через которые пропущены фиксирующие болты (на чертежах не обозначены), концы которых зафиксированы в соответствующих отверстиях 29 нижнего фланца 9 верхней обечайки 1. Корпус перекрыт крышкой 5, предпочтительно цилиндрической, по периметру которой с возможностью ввода крепежных болтов выполнены крепежные отверстия 15, при этом крепежные отверстия 15 всех фланцев (6-10) расположены на одинаковых расстояниях от вертикальной оси 31 корпуса и равноудалены друг от друга, при этом в крышке 5 корпуса выполнено сквозное отверстие 32, снабженное заглушкой (на чертежах не показана).
Подводящий патрубок 18 сообщен с полостью нижней обечайки 3, а выпускной патрубок 19 сообщен с полостью верхней обечайки 1. Кроме того, выпускной патрубок 18 сообщен с вертикальным отводом 21. Кроме того, в стыках фланцев 6-9 и в стыке фланца 10 с крышкой 5 размещены уплотнительные прокладки 30. Кроме того, торцы подводящего 18, выпускного 19, сливного 20 патрубков и вертикального отвода 21 снабжены соединительными фланцами 22.
Опорные стойки 33 жестко скреплены с опорной плитой 34 и коническим донным участком 23 накопителя шлама 4.
Заявленный фильтр работает следующим образом.
В процессе сборки фильтра, его нижняя часть, включающая нижнюю обечайку и накопитель шлама 4, является единой сборкой и используется как опорный узел, на который устанавливают остальные узлы и элементы фильтра. При этом вначале в полость нижней обечайки 3 вводят нижнюю часть 12 фильтрующего элемента, так чтобы ее нижний торец оказался в цилиндрической выемке 17 поперечной перегородки 13 нижней обечайки 3, после чего цилиндрическую втулку 24 вводят в зазор между поверхностью фильтрующего элемента и обращенными к нему стенками центрального цилиндрического сквозного отверстия 16 фланца 6 до контакта ее кольцевого выступа 25 с верхним торцом нижней части 12 фильтрующего элемента. Далее сверху опускают среднюю обечайку 2 и скрепляют обращенные друг к другу фланцы 6 и 7 нижней и средней обечаек, после чего, в полость средней обечайки 2 пропускают верхнюю часть 11 фильтрующего элемента до ее опирания сверху на кольцевой выступ 25 цилиндрической втулки 24. Далее сверху опускают верхнюю обечайку 1 и скрепляют обращенные друг к другу фланцы 8 и 9 средней 2 и верхней 1 обечаек. Затем в полость верхней обечайки 1 вводят цилиндрическую накладку 26 до ее опирания сверху на нижний фланец 9 верхней обечайки, совмещают ее фиксирующие сквозные отверстия 28 с фиксирующими сквозными отверстиями 29 нижнего фланца 9 и фиксируют четырьмя винтами (на чертежах не показаны), поджимая ее к поверхности этого фланца и тем самым фиксируя фильтрующий элемент в корпусе фильтра.
Далее надевают крышку 5 и фиксируют ее с верхним фланцем 10 верхней обечайки, ставят заглушки на вертикальном отводе 21, отверстии 32 крышки 5, соединяют (посредством фланцев 22) подводящий 18 и выпускной 19 патрубки через соответствующие запорные узлы с соответствующими трубопроводами системы, которую они обслуживают (на чертежах не показаны). Соединяют трубопровод грязевой ловушки через соответствующий запорный узел (на чертежах не показаны) со сливным патрубком 20. В процессе сборки на обращенных друг к другу стыках фланцев размещают уплотнительные прокладки 30 (из резины и т.п. материалов).
После этого фильтр готов к работе.
В рабочем режиме фильтруемый материал, например мазут, через выпускной патрубок 19 поступает в полость фильтра, при этом не отфильтрованный материал через сквозные отверстия 14 фланцев 6-7 и поперечной перегородки 13 заполняет зазор между фильтрующим элементом и стенками средней 2 и нижней 3 обечаек, и полость накопителя шлама 4, при этом под напором поступающего материала идет фильтрация через щели верхней 11 и нижней 12 части фильтрующего элемента, далее отфильтрованный материал выдавливается в верхнюю обечайку 1 и далее через выпускной патрубок 19 уходит из фильтра. Отфильтрованный шлам через сквозные отверстия 14 поперечной перегородки 13 опускается в накопитель шлама 4, где накапливается, вытесняя из него фильтруемый материал в вышележащий объем фильтра через те же отверстия 14. Отверстие 32 крышки 5 исключает завоздушивание верхней обечайки, обеспечивая при необходимости сброс воздуха.
Слив шлама осуществляется через сливной патрубок 20 в трубопровод грязевой ловушки, по мере его накопления.
Поскольку составляющие части корпуса фильтра соединяются фланцами (6-10), положение крепежных отверстий 15 которых на фланцах совпадает, обеспечивается возможность изменения направления подводящего 18 и выпускного 19 патрубков, в зависимости от требуемых компоновочных решений и технических условий эксплуатации.
При этом разборная конструкция позволяет доступными техническими средствами оперативно разбирать фильтр при профилактических и ремонтных работах, а также при аварийном загрязнении фильтра непосредственно на месте установки.
Производительность фильтра обеспечивается размером (площадью поверхности) фильтрующего элемента.
Прочностные характеристики обеспечиваются в соответствии с существующими нормами и требованиями по изготовлению оборудования (сосудов), работающего под давлением.
Периодическая очистка фильтра производится паром по принципу «обратного тока». Для этого, подводящий 18 и выпускной 19 патрубки глушатся, а сливной патрубок 20 открывается. Пар под давлением через вертикальный отвод 21 проникает во внутреннюю полость фильтрующего элемента и выдавливает шлам (механические загрязнения) из фильтрующих щелей фильтрующего элемента и выносит его через сквозные отверстия 14 поперечной перегородки 13 на конический донный участок 23 накопителя шлама 4, по которому шлам стекает к сливному патрубку 20 и далее в трубопровод грязевой ловушки.
Далее все повторяется.