ФИЛЬТР
FILTER

Изобретение относится к области фильтрования, а именно к жидкостным фильтрам, предназначенным в основном для очистки углеводородных жидкостей от механических примесей, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, автомобильной и других отраслях промышленности.
Известен фильтр для очистки жидкости или газа по патенту RU 2254901, МПК B01D 29/62, B01D 29/48, B01D 46/00, опубл. 27.06.2005. Фильтр содержит каркас в виде пружины и пустотелый перфорированный шток, размещенный коаксиально внутри каркаса. К нижней части штока прикреплена неподвижная крышка, а к верхнему торцу пружины прикреплена верхняя крышка, которая установлена на штоке с возможностью осевого перемещения. Фильтрующей поверхностью служит фильтровальное полотно, надетое на витки пружины по всей ее длине. Для обеспечения регенерации пружина выполнена в виде трубки, равномерно перфорированной по всей длине, и снабжена патрубком для подачи промывочной воды или продувочного газа. Такая конструкция уменьшает время регенерации, повышая производительность фильтра. Однако такая конструкция фильтра сложна в изготовлении и применении и поэтому экономически не выгодна.
Известен патронный фильтр по авторскому свидетельству СССР №1722531, МПК B01D 27/00, опубл. 1992, предназначенный для очистки частиц дисперсной фазы. Патронный фильтр содержит каркас в виде пружины, закрепленный торцовыми крышками, устройство для регенерации, выполненное в виде пустотелого перфорированного штока, установленного осесимметрично, и на котором неподвижно закреплена нижняя крышка (днище фильтра), а верхняя установлена с возможностью осевого перемещения. В нижней части штока имеется патрубок для отвода фильтрата и подачи промывочной жидкости или газа. На боковой поверхности каркаса размещен фильтровальный материал из трубчатого эластичного полотна. Сжатие и растяжение пружины с фильтрующим материалом производится принудительно с помощью гайки, навинченной на шток. При работе фильтра материал позволяет при наименьшем расстоянии между верхней и нижней крышками и наибольшем сжатии микропор в фильтровальном материале улавливать частицы, размеры которых меньше размера ячеек фильтровального материала в свободном состоянии. Однако такая конструкция фильтра не позволяет эффективно очистить углеводородные жидкости от механических примесей, поскольку не обеспечивает постепенное уменьшение размера пор по ходу потока фильтруемой жидкости, а исходная пористость фильтровального материала уменьшается по мере накопления загрязнений в фильтре, отчего качество очистки снижается, требуется промывка фильтра. Отсюда повышение производительности такого фильтра происходит за счет регенерации, которую выполняют после распрямления пор за счет поднятия штока.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому фильтру является фильтрующий элемент по патенту на изобретение RU 2458727, МПК B01D 27/04, опубл. 20.08.2012, который содержит жесткий цилиндрический проницаемый каркас и расположенный на нем пакет фильтрующих продольных трапециевидных секций из эластичного пористого материала. Секции склеены между собой боковыми гранями и обжаты в поперечном направлении. Степень обжатия секций увеличивается в соответствии с требуемой тонкостью фильтрации от наружного диаметра к внутреннему, т.е. в направлении движения потока очищаемой жидкости. С торцов фильтрующий элемент закрыт крышками. Постепенное закупоривание пор фильтрующих секций за счет равномерного обжатия в поперечном направлении увеличивает грязеемкость и ресурс работы фильтрующего устройства по прототипу. Однако такой фильтрующий элемент не позволяет регулировать пористую структуру и конструктивно сложен в изготовлении.
Задачей предлагаемого изобретения является качественная очистка жидкости путем регулирования пористой структуры и возможности обеспечения максимальной степени обжатия фильтрующего материала.
Технический результат, позволяющий решить задачу, заключается в изменении тонкости фильтрации путем регулирования степени обжатия фильтрующего материала.
Технический результат, направленный на решение поставленной задачи, достигается следующим образом.
Заявляемый фильтр, как и прототип, содержит закрытые с торцов жесткий цилиндрический каркас и обжатый фильтрующий элемент из эластичного пористого материала, степень обжатия которого увеличивается в направлении движения потока очищаемой жидкости.
В отличие от прототипа каркас заявляемого фильтра выполнен непроницаемым в виде корпуса с днищем, крышкой, входным и выходным патрубками. Фильтр согласно изобретению дополнительно содержит регулировочную втулку с наружной резьбой и перфорированную пластину, установленную в нижней части корпуса и выполненную с центральным резьбовым отверстием. В резьбовое отверстие перфорированной пластины вкручена упомянутая регулировочная втулка. В центре регулировочной втулки выполнено конусное отверстие, обращенное большим основанием к крышке корпуса. Отличием от прототипа является также то, что фильтрующий элемент снабжен обжимающим его каркасом, выполненным из деформируемого листового металла, свернутого в форме усеченного конуса, и верхней перфорированной крышкой. Нижний конец каркаса с фильтрующим элементом плотно установлен внутри конусного отверстия регулировочной втулки.
Таким образом предлагаемое изобретение отличается от прототипа наличием регулировочной втулки, имеющей конусное отверстие в центре для размещения фильтрующего элемента с каркасом из деформируемого листового металла, свернутого в виде усеченного конуса, в котором размещен эластичный фильтрующий материал (например, пенополивинилформаль). В данной конструкции фильтра качество очистки (тонкость фильтрации) может изменяться (уменьшаться или возрастать) путем регулирования степени обжатия фильтрующего материала. Вершина каркаса фильтрующего элемента заужена и опирается на стенки конусного отверстия регулировочной втулки, при перемещении которой по резьбе вверх (вдоль каркаса) усилие обжатия каркаса возрастает и он сжимается, увеличивая угол конусности и степень обжатия фильтрующего материала, а следовательно, изменяя размер пор и повышая тонкость фильтрации.
Совокупность существенных признаков, которая характеризует заявляемое изобретение, в известных источниках информации не обнаружена. Это подтверждает новизну изобретения.
Изобретение явным образом не следует из уровня техники, поскольку в известных источниках информации не обнаружены фильтры, в которых изменение пористости по направлению движения очищаемой жидкости и повышение тонкости фильтрации достигается путем перемещения регулировочной втулки вдоль каркаса фильтрующего элемента.
Далее изобретение поясняется чертежом, на котором изображен заявляемый фильтр.
Фильтр состоит из корпуса 1, впускного 2 и выпускного 3 патрубков, перфорированной пластины 4, регулировочной втулки 5 и фильтрующего элемента. Перфорированная пластина 4 выполнена с резьбовым отверстием в центре, в которое вворачивается регулировочная втулка 5. Втулка 5 имеет конусное отверстие в центре, обращенное при ее установке вершиной к отстойной зоне корпуса 1 фильтра. Фильтрующий элемент состоит из каркаса 6, выполненного из деформируемого листового металла, свернутого в виде усеченного конуса, в котором размещен эластичный фильтрующий материал 7 (например, пенополивинилформаль). Эластичный фильтрующий материал 7 в исходном состоянии имеет форму цилиндра. При его установке в каркасе 6, имеющем форму конуса, фильтрующий материал приобретает форму каркаса 6. При этом степень обжатия фильтрующего материала, а следовательно, и его пористость постепенно изменяются пропорционально изменению внутреннего диаметра каркаса 6. Качество очистки жидкости (тонкость фильтрации) определяется максимальной степенью обжатия фильтрующего материала. При установке фильтрующего элемента в корпус 1 фильтра конусный каркас 6 устанавливается в конусное отверстие регулировочной втулки 5. В верхней части фильтрующего элемента установлена перфорированная пластина 8.
Пример работы фильтра
Очищаемый нефтепродукт через впускной патрубок 2 поступает в корпус 1 фильтра, последовательно проходит через перфорированную пластину 8, фильтрующий материал 7, перфорированную пластину 4 и через выпускной патрубок 3 удаляется из корпуса 1 фильтра. В процессе движения потока очищаемой жидкости задержка частиц загрязнений происходит в поровой структуре фильтрующего материала. Поскольку пористость фильтрующего материала снижается в направлении движения потока жидкости, то в областях фильтрующего материала, прилегающих ко входу жидкости, задерживаются частицы загрязнений большего размера, и по мере движения потока размер задерживаемых частиц загрязнений уменьшается. Поровая структура фильтрующего материала позволяет повысить ресурс фильтрующего элемента за счет равномерного заполнения поровой структуры загрязнениями.
В практике очистки нефтепродуктов от загрязнений требования к их чистоте могут колебаться в широких пределах. В данной конструкции фильтра качество очистки (тонкость фильтрации) может изменяться (уменьшаться или возрастать) путем регулирования степени обжатия фильтрующего материала. Вершина каркаса фильтрующего элемента заужена и опирается на стенки конусного отверстия регулировочной втулки, которая установлена на резьбе в перфорированной пластине. При перемещении регулировочной втулки по резьбе вверх (вдоль каркаса) усилие обжатия каркаса возрастает и он сжимается, увеличивая угол конусности и степень обжатия фильтрующего материала, а следовательно, повышая его пористость и тонкость фильтрации. При перемещении регулировочной втулки вниз степень обжатия каркаса, угол конусности и степень обжатия фильтрующего материала уменьшаются. Тонкость фильтрации при этом также снижается.