Фильтр очистки жидкости

Полезная модель относится к нефтяной промышленности и может найти применение на нефтепромысле при очистке, контроле и удалении загрязнений, содержащих большое количество мелких и крупных твердых включений, остатки нефти и нефтепродуктов в жидкости, в частности в пластовой воде и прочих технологических жидкостях в процессе транспортировки.
Известен фильтр механической очистки косой, который состоит из корпуса с седлом под фильтроэлемент, отвод, фильтроэлемент в отводе, пробку на отводе и прокладку. Фильтр применяется для очистки потока от нерастворимых механических примесей в системах трубопроводов горячей и холодной воды, сжатого воздуха, масла и жидких углеводородов при температуре транспортируемой среды до 150°C (https://valtec.ru/catalog/filtry/filtry_kosye/filtr_mehanicheskoj_ochistki_kosoj_vt192n.html).
Недостатками являются сложность изготовления корпуса (литая конструкция), отсутствие возможности контроля за чистотой фильтрующего элемента, необходимость частой очистки фильтрующего элемента, невозможность применения на трубопроводах, транспортирующих пластовую воду, несущую остатки нефти и большое количество крупных механических частиц, соединенных между собой остатками нефти. Известные фильтры быстро засоряются, остатки нефти делают непроницаемыми сетки фильтров.
Известно применение сетки из нержавеющей стали (https://valtec.ru/catalog/filtry/filtry_kosye/filtruyushij_lement_dlya_kosyh_filtrov.html).
Недостатками являются сложность изготовления (просечно-вытяжной метод), применение дорогостоящей нержавеющей стали AISI 304, применение сварки сетчатого полотна электроконтактным методом.
Известен фильтр грубой очистки косой, который предназначен для очистки потока от механических примесей в системах подачи горячей и холодной воды, нефтепродуктов, газов и сжатого воздуха. Фильтр включает корпус с седлом под сетку, отвод, сетку в отводе, крышку на отводе, уплотнение крышки (http://www.itap-duim.ru/produkciya/filtry/).
Известен фильтр сетчатый (https://aurora-oil.ru/sku/filtry/filtr-setchatyj-fs-i/?gclid=EAIaIQobChMIrqTUp4SJ9AIVfQWiAx0XiQ6TEAAYAyAAEgKVTvD_BwE), который устанавливается на всасывающих линиях насосов для защиты от попадания в них грязи, окалины, других посторонних предметов, появляющихся после монтажных работ или ремонта трубопровода. Конструкцией фильтра предусмотрена возможность производить замену фильтрующей корзины после процессов очистки, не прибегая к демонтажу трубопровода.
Недостатками фильтра являются отсутствие уплотнительных манжет на корпусе (на входе и выходе), делающих невозможным процесс монтажа/демонтажа на «временную» линию подачи жидкости, наличие фланцевых соединений, усложняющих процесс монтажа/демонтажа фильтрующего элемента, отсутствие индикации загрязнения фильтрующего элемента, сложность изготовления корпуса (литая конструкция).
Известен поточный сетчатый фильтр трубопровода (патент GB №2158364), содержащий корпус с центральной камерой и расположенные на одной оси впускное и выпускное отверстия, и боковое отверстие, закрытое съемной крышкой для возможности удаления и замены фильтрующего элемента, установленного в камере. Фильтр включает в себя первую и вторую перфорированные конические листовые металлические стенки, причем внешняя стенка сужается от впускного отверстия к выпускному отверстию, а внутренняя стенка сужается от выпускного отверстия к верхушке конуса у впускного отверстия. Сетчатый фильтр располагается на кольцеобразной реборде на изоляции впускного отверстия корпуса и подгоняется к кольцеобразному желобу, сформированному в корпусе и крышке. Сетчатый фильтр поддерживается на выпускном отверстии радиально расходящимися выступами, соприкасающимися с сетчатым фильтром в точке соприкосновения внешней и внутренней стенок.
Известен фильтр для очистки жидкостей (патент SU №1443936), содержащий корпус в виде участка трубы с отверстиями входа и выхода, присоединенную к корпусу гильзу и фильтрующий элемент, при этом фильтр снабжен запирающим конусным стаканом с отверстиями входа и выхода жидкости, расположенным в гильзе вершиной к отверстию входа, и втулкой с защитным стаканом, расположенным с наружной стороны гильзы и соединенным с конусным стаканом через втулку, причем конусный стакан установлен в гильзе с возможностью поворота, а фильтрующий элемент расположен внутри него и соединен с защитным стаканом.
Известен сетчатый фильтр (заявка JP №2004275958), имеющий корпус, оснащенный проходом, имеющим впускное и выпускное отверстие; чашевидный экран, расположенный внутри прохода в корпусе и имеющий отверстие и дно; впускное/выпускное отверстие, расположенное на боковой стене корпуса для установки и удаления экрана; съемную крышку для закрывания впускного/выпускного отверстия. На внутренней периферической поверхности, формирующей проход для потока на впускной стороне корпуса, сформирована секция, поддерживающая грани, позволяющая вставлять открытую грань экрана и имеющая область с уступом, позволяющую соприкасаться с открытой конечной поверхностью экрана. Кроме того, предусмотрены средства для надавливания на экран для получения тесного контакта с областью с уступом секции, поддерживающей грани.
Известен фильтр для жидкостей (патент GB №958148), включающий корпус, сформированный с подвижным герметизирующим элементом для обеспечения доступа к его внутренней части, отворачивающийся винт, установленный с возможностью съема внутри корпуса между двумя концевыми опорами и между двумя или более торцами, подогнанными так, чтобы соприкасаться с внешней частью резьбы винта для предотвращения ее искривления. Корпус сформирован с отверстием на каждом конце, причем опора одного конца обеспечивает прямой поток из одного отверстия во внутреннюю часть винта, винт с другого конца закрыт, а другое отверстие связано с внутренней частью корпуса, находящейся снаружи винта.
Общим недостатком известных фильтров является их сложная конструкция, трудоемкость изготовления и сборки, сложность визуального контроля и доступности при замене фильтра, неспособность очищать попутную пластовую воду, несущую остатки нефти и большое количество крупных механических частиц, соединенных между собой остатками нефти. Известные фильтры быстро засоряются, остатки нефти делают непроницаемыми сетки фильтров.
Наиболее близким по технической сущности является фильтр очистки пластовой воды, содержащий цилиндрический корпус, цилиндрический отвод, вваренный в цилиндрический корпус под углом к оси цилиндрического корпуса со стороны, обратной потоку очищаемой жидкости, сетку в отводе, свернутую в цилиндр с нахлестом до четверти поверхности цилиндра, с наружным диаметром, соответствующим внутреннему диаметру отвода, и длиной по верхней образующей, равной длине от крышки до внутренней поверхности корпуса, дальней от крышки (патент RU №2610463, опубл. 13.02.2017). Отвод вварен в цилиндрический корпус под углом 40-50 градусов. В качестве сетки использована сетка рабица из пружинной проволоки, свернутая в цилиндр с нахлестом от четверти до половины поверхности цилиндра, длиной, равной длине от крышки до внутренней поверхности корпуса, дальней от крышки, с образованием части сетки, касающейся дальней стенки корпуса, и частично выступающей из отвода части сетки, расположенной первой по направлению потока очищаемой пластовой воды. Фильтр предназначен для очистки потока от механических примесей в системах подачи технических жидкостей и нефтепродуктов.
Недостатками известного фильтра очистки пластовой воды являются отсутствие ограничителя сетки, препятствующего изгибу верхнего конца сетки, находящегося внутри корпуса, потоком транспортируемой жидкости и деформации в процессе монтажа и работы, отсутствие уплотнительных манжет на входе и выходе корпуса, обеспечивающих герметичность и исключение утечек прокачиваемой жидкости в процессе выполнения работ, узкий диапазон габаритных размеров при установке в стесненных условиях, а также ограничения площади фильтрующего экрана в зависимости от степени загрязнения и скорости прокачиваемых агентов, частично выступающая из отвода часть сетки, расположенная первой по направлению потока очищаемой жидкости, способствует образованию бугорка в виде песка, механических частиц и т.д. перед сеткой, снижающего проходное сечение корпуса, отсутствие возможности визуального контроля за процессом накопления осадка, что приводит к необходимости частой остановки, замене сетки и очистки корпуса, что соответственно снижает работоспособность, производительность устройства и качество фильтрации жидкости.
Техническими задачами полезной модели являются повышение производительности фильтра очистки жидкости, повышение качества очистки жидкости, работоспособности фильтра и расширение технологических возможностей применения фильтра.
Технические задачи решаются фильтром очистки жидкости, содержащим цилиндрический корпус, цилиндрический отвод, вваренный в цилиндрический корпус под углом к оси цилиндрического корпуса со стороны, обратной потоку очищаемой жидкости, сетку в отводе, свернутую в цилиндр с нахлестом до четверти поверхности цилиндра, с наружным диаметром, соответствующим внутреннему диаметру отвода, и длиной по верхней образующей, равной длине от крышки отвода до внутренней поверхности корпуса, дальней от крышки отвода.
Новым является то, что к внутренней поверхности цилиндрического корпуса, дальней от крышки, приварен ограничитель сетки, выполненный длиной не более половины диаметра корпуса, размещенный на одной линии с верхней образующей цилиндрического отвода, причем сетка размещена стороной с нахлестом вдоль нижней образующей цилиндрического отвода, по направлению потока жидкости, длина сетки по нижней образующей равна длине от крышки до внутренней поверхности корпуса, ближней от крышки, крышка выполнена в форме стакана из прозрачного композитного материала и закреплена к отводу одним крепежным элементом, на концах корпуса фильтра установлены по два герметизирующих кольца, выполненных из резины.
Также новым является то, что сетка выполнена из коррозионно-стойкого материала, или пластмассы, или полипропилена.
Также новым является то, что металлический ограничитель выполнен в виде пластины в форме полукруга, толщиной не менее 1 мм, размером перекрытия не более 1/2 внутреннего диаметра корпуса.
Также новым является то, что цилиндрический отвод вварен в цилиндрический корпус под углом 30-60 градусов к оси цилиндрического корпуса со стороны, обратной потоку очищаемой жидкости.
На фигуре изображен общий вид фильтра очистки жидкости.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Существующие фильтры для очистки жидкости успешно работают при фильтрации слабо загрязненных вод. На нефтепромысле при очистке жидкости, контроле и удалении загрязнений, содержащих большое количество мелких и крупных твердых включений, например окалина от коррозии внутренних поверхностей металлических емкостей и труб, шлака от сварных соединений, остатки нефти и нефтепродуктов в жидкости, в частности, в пластовой воде и прочих технологических жидкостях в процессе транспортировки используют метод грубой очистки и очистку от нерастворимых твердых взвешенных частиц неконтролируемого состава и дисперсности. Жидкости могут быть основаны на нефти и производных нефти, таких как, например, дистиллят, широкая фракция легких углеводородов и т.п.
При попытке фильтрации классические фильтры быстро засоряются. Наличие в жидкости остатков нефти приводит к слипанию и укрупнению твердых нерастворимых частиц, их смачиванию нефтью и превращению в клейкие комочки, забивающие отверстия сетки фильтра.
Фильтр очистки жидкости содержит цилиндрический корпус 1, цилиндрический отвод 2, вваренный в цилиндрический корпус 1 под углом к оси цилиндрического корпуса со стороны, обратной потоку очищаемой жидкости, сетку 3 в отводе 2, свернутую в цилиндр с нахлестом до четверти поверхности цилиндра, с наружным диаметром, соответствующим внутреннему диаметру отвода 2, и длиной по верхней образующей, равной длине от крышки отвода 4 до внутренней поверхности корпуса, дальней от крышки отвода. К внутренней поверхности цилиндрического корпуса, дальней от крышки 4, приварен металлический ограничитель 5 сетки 3, выполненный длиной не более половины диаметра корпуса, например равной 1/2-1/4 диаметра, размещенный на одной линии с верхней образующей цилиндрического отвода, создающий препятствие изгибу верхнего конца сетки 3, находящегося внутри корпуса 1, потоком транспортируемой жидкости и деформации в процессе монтажа и работы, исключающий свободное прохождение жидкости без очистки. Ограничитель 5 сетки расположен под углом, равным углу установки косого отвода 2 по направлению потока жидкости. Ограничитель 5 выполнен из металлической пластины толщиной не менее 1 мм в форме полукруга, радиусом, соответствующим радиусу корпуса. Сетка размещена стороной с нахлестом вдоль нижней образующей цилиндрического отвода, по направлению потока жидкости с целью исключения уменьшения проходного сечения ячеек сетки и, как следствие, их преждевременного засорения. Длина сетки по верхней образующей равна длине от крышки до внутренней поверхности корпуса, дальней от крышки, а длина сетки по нижней образующей равна длине от крышки до внутренней поверхности корпуса, ближней от крышки без выступа сетки из отвода, что исключает образование бугорка в виде песка, механических частиц и примесей перед сеткой, т.е. верхний торец сетки обрезан под углом таким образом, чтобы край части сетки, расположенной первой по направлению потока очищаемой жидкости, был вровень с внутренней горизонтальной частью корпуса. Параметры сетки, размер и форму ячеек выбирают в зависимости от загрязненности очищаемой жидкости. Цилиндрический отвод 2 вварен в цилиндрический корпус 1 под углом 30-60 градусов к оси цилиндрического корпуса со стороны, обратной потоку очищаемой жидкости, что обеспечивает расширение технологических возможностей за счет расширения диапазона габаритных размеров при установке фильтра в стесненных условиях, а также позволяет выбирать площадь фильтрующего экрана в зависимости от степени загрязнения и скорости прокачиваемых агентов. Крышка 4 выполнена в форме стакана из прозрачного композитного материала и закреплена к отводу одним крепежным элементом 6. Стеклянный стакан на отводе позволяет контролировать степень загрязнения фильтра и своевременно очищать фильтр. Внутренний диаметр прозрачного стакана выбирается в зависимости от наружного диаметра отвода (обеспечивающего плотное прилегание к наружной стенке отвода) с допуском не менее 0,5 мм. Толщина стенки прозрачного стакана составляет не менее 0,25 мм. В качестве композитного материала используют, например, мягкий прозрачный пластик. В качестве крепежного элемента 6 используют, например, хомут, выполненный из металла или пластмассы. На концах корпуса фильтра установлены по два герметизирующих кольца 7, выполненных из резины. Сетка 3 выполнена из коррозионно-стойкого материала, или пластмассы, или полипропилена. В процессе проведения работ на скважине, промывке глубинно-насосного оборудования, реанимационных мероприятий и т.п. данный фильтр устанавливается в промежутке между автоцистерной с жидкостью и приемным шлангом насосного агрегата. Для обеспечения герметичного прилегания надеваемых шлангов к корпусу фильтра на удалении не менее 5 мм от концов корпуса фильтра установлены в кольцевые проточки шириной не менее 1 мм и глубиной не более 1/2 толщины стенки корпуса по два герметизирующего кольца 7, выполненных из резины с толщиной, обеспечивающей герметичность шланга и корпуса фильтра.
Конструкция фильтра очистки жидкости обеспечивает повышение производительности фильтра очистки жидкости за счет повышения качества очистки жидкости, работоспособности фильтра и расширение технологических возможностей применения фильтра.
При подготовке фильтра к работе размещают металлический ограничитель 5 длиной не более половины диаметра корпуса на одной линии с верхней образующей цилиндрического отвода, приваривают ограничитель 5 к внутренней поверхности корпуса 1 под углом, равным углу установки косого отвода по направлению потока жидкости. Приваривают отвод 2 в цилиндрический корпус 1 под углом 30-60 градусов к оси цилиндрического корпуса со стороны, обратной потоку очищаемой жидкости. На концах корпуса 1 выполняют кольцевые проточки, размещают по два герметизирующих кольца, выполненных из резины. Сетку 3 сворачивают в цилиндр с нахлестом до четверти поверхности цилиндра. Верхний торец свернутого цилиндра сетки обрезают под углом таким образом, чтобы край части сетки, расположенной первой по направлению потока очищаемой жидкости, был вровень с внутренней горизонтальной частью корпуса. Сетку размещают стороной с нахлестом вдоль нижней образующей цилиндрического отвода 2, по направлению потока жидкости. Вставляют прозрачный стакан 4 цилиндрической формы на цилиндрический отвод 2. Сетка плотно прижимается к поверхности корпуса, дальней от прозрачного стакана 4, прозрачный стакан фиксируют к отводу 2 хомутом 6. Собранный фильтр устанавливают в промежутке между автоцистерной, например, с технологической жидкостью и приемным шлангом насосного агрегата.
При протекании жидкости через фильтр в направлении потока сетка 3 задерживает загрязнения внутренней частью сетки, выступающей из отвода и касающейся дальней стенки корпуса. Основная масса фильтруемых частиц ударяется о внутреннюю часть сетки, выступающую из отвода, и скапливается на дне прозрачного стакана 4. Ограничитель 5 сетки выполняет также роль отклонителя потока жидкости и способствует увеличению фильтрующей способности фильтра, позволяет задерживать увеличенное количество твердых взвешенных частиц.
В качестве сетки используют сетку с ромбовидными, прямоугольными или цилиндрическими ячейками. Наружный диаметр цилиндрического отвода и корпуса составляет величину порядка от 48 до 89 мм, длина цилиндрического корпуса составляет величину порядка от 250 до 1000 мм. Скорость потока фильтруемой жидкости составляет от 0,5 до 18 л/с. Параметры сетки выбирают в зависимости от загрязненности очищаемой жидкости.
3
Конструкция фильтра позволяет исключить деформацию сетки, расширить диапазон габаритных размеров при установке в стесненных условиях и площадь фильтрующего экрана в зависимости от степени загрязнения и скорости прокачиваемой жидкости, повысить герметичность и исключить утечки прокачиваемой жидкости, не допускать снижения проходного сечения корпуса, позволяет визуально контролировать процесс накопления осадка, что позволяет снизить остановку работы фильтра для замены или ремонта сетки и очистки корпуса, что соответственно повышает работоспособность фильтра, качество фильтрации жидкости в объеме от 0,1 м и более, снижает межремонтный период фильтра и, как следствие, повышает производительность фильтра и расширяет технологические возможности применения фильтра.