ПАТРОННЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к устройствам для очистки нейтральных и агрессивных жидких и газовых сред, содержащих коллоидные и взвешенные вещества, от механических примесей фильтрованием, в частности, к патронным фильтрам, и может быть использована для микрофильтрации во всех отраслях промышленности, где требуется тонкая высокоэффективная очистка жидких и газовых сред от дисперсных частиц.
Известен патронный фильтр (авторское свидетельство СССР №1274724, B01D 27/06, 05.07.1984) [1], содержащий корпус, разделенный по высоте патронной решеткой на камеру исходной жидкости, имеющую тангенциально расположенный входной патрубок, и камеру очищенной жидкости, с размещенными в ней на патронной решетке фильтрующими элементами, при этом фильтр снабжен размещенным в камере исходной жидкости направляющим элементом, выполненным в виде обратного усеченного конуса со спиралью, примыкающей верхней кромкой к наружной поверхности усеченного конуса, соединенного с патронной решеткой, а спираль соединена с корпусом посредством разъемного соединения.
Недостатком аналога является невысокая эффективность работы фильтра, значительное гидравлическое сопротивление, связанное с ограничением рабочей поверхности фильтрующих элементов и конструкцией фильтров.
Известен также патронный фильтр (патент РФ №2040306, B01D 27/08, 1995.07.25) [2], содержащий днище с жестко закрепленными патрубками для подвода и отвода жидкости, съемный цилиндрический корпус, в котором концентрично расположены фильтрующие элементы, разделительную перегородку, соединенную стягивающим стержнем с прижимным устройством, воздействующим на фильтрующие элементы, запорное устройство и кольцевые уплотнительные прокладки, при этом разделительная перегородка содержит сходящиеся под углом навстречу друг другу конусные скосы, в которых концентрично выполнены канавки и установлены в них кольцевые уплотнительные прокладки, съемный цилиндрический корпус и днище содержат конусные отбортовки, выполненные с одинаковым углом наклона, равным углу наклона скосов разделительной перегородки, а фильтровальные элементы выполнены с увеличивающимися от центра к периферии размерами пор.
Недостатком аналога является невысокая эффективность фильтра, так как из-за отсутствия гидродинамического эффекта он забивается крупными и мелкими частицами, что сокращает срок эксплуатации фильтрующих элементов, а очистка фильтрующих элементов требует его разборки.
Известен также патронный фильтр (патент РФ №2050928, B01D 27/04, 1995.12.27) [3] для очистки жидкостей, содержащий вертикальный корпус с днищем и съемной крышкой, подводящий и отводящий патрубки и установленный по оси корпуса цилиндрический фильтрующий элемент, выполненный, например, из поливинилформаля, снабженный распределительным элементом, выполненным в виде цилиндрического перфорированного кольца, герметично присоединенного к днищу и нижней части фильтрующего элемента, и гофрированной трубкой из эластичного материала, герметично прикрепленной к крышке и к верхней части фильтрующего элемента, при этом подающий патрубок присоединен к днищу, а отводящий к крышке.
Недостатком аналога является невысокая эффективность фильтра, так как вектор скорости потока жидкости направлен перпендикулярно поверхности фильтрующих элементов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является патронный фильтр (патент RU №2396103 B01D 27/00, 2006.) [4], содержащий корпус, разделенный трубной доской на верхнюю и нижнюю камеры, фильтрующие патроны с защитными футлярами, закрепленные открытыми концами в трубной доске и установленные вертикально, патрубки с задвижками, защитные футляры расположены в верхней камере, являющейся камерой исходной жидкости, выполнены из герметичного материала с открытыми концами, как нижними, скрепленными с трубной доской, так и верхними, скрепленными с верхними открытыми концами фильтрующих патронов, нижние открытые концы которых соединены со второй трубной доской, выполненной из проницаемого материала, расположенной ниже выходного патрубка и отделяющей нижнюю камеру, являющуюся камерой очищенной жидкости, от нижней части верхней камеры исходной жидкости, которая соединена с ее нижней частью с помощью внутренних полых цилиндрических каналов фильтрующих патронов.
Недостатком прототипа является невысокая эффективность работы фильтра, связанная с ограничением рабочей поверхности, неравномерным загрязнением фильтрующих элементов и сложностью их регенерации. В то же время осложняющие факторы в виде большого содержания глинистых составляющих, асфальтенов, солей существенно увеличивают скорость кольматации фильтра, тем самым снижая ресурс работы насоса. Для предотвращения отказов в таких скважинах приходится применять реагенты, что существенно снижает преимущество конструкции.
Цель полезной модели - повышение эффективности работы фильтра за счет снижения концентрации и разрушения илистых и парафинистых загрязнений на боковой поверхности фильтроэлементов, увеличения рабочей поверхности фильтрующих элементов (объемная фильтрация), повышение тонкости фильтрации и повышение технологичности изготовления патронного фильтра.
Поставленная задача достигается тем, что в патронном фильтре, содержащем корпус, входной фланец с фильтруемой жидкостью и заглушенную снизу перфорированную трубу, в которой поочередно расположены щеточные диски и проставочные кольца, перфорированная труба в ее верхней части через патрубок с фланцем соединена с трубопроводом очищенной жидкости. Форма канала щеточных дисков представляет собой щель сужающего сечения между соседними проволочными витками и обеспечивает необходимую тонкость фильтрации. Тонкость фильтрации задается и выдерживается процессом производства и сборки (изменением количества дисков и значением внутреннего диаметра проставочного диска), развитая профильная рифленая поверхность щеточного диска исключает заиливание, накопление на ней кольматанта и способствует его разрушению.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид патронного фильтра представлен на рисунке. Патронный фильтр содержит входной 1 и выходной 2 патрубки с задвижками (условно не показаны), корпус 3, закрепленный в нем фильтропатрон, представляющий собой перфорированную трубу 4, на которой вертикально размещены фильтроэлементы в виде щеточных дисков 5 и проставочных колец 6, патрубок 7 для выхода осадка.
Преимущества конструкции фильтра: использование в конструкции радиального входа фильтруемой жидкости, унифицированных фильтрующих элементов, с возможностью использования различных значений величин, как абсолютной тонкости фильтрации, так и объемности фильтрующей поверхности; пакет из фильтрующих элементов (дисков) позволяют обеспечить тонкую (до 0,1 мкм) очистку коррозионно активной фильтруемой среды при температуре до 1400С. Изменение конструкции входа позволяет снизить кинетику частиц мехпримесей на входе в фильтр, что положительно сказывается на качестве фильтрации, нечувствительности к ударным нагрузкам и общем ресурсе фильтра. Поскольку именно фильтроэлемент определяет характеристики фильтра, при его производстве в обязательном порядке выполняется контроль всех его свойств, таких как расходно-перепадные характеристики (РПХ), тонкость фильтрации, способность к регенерации и сопротивление к деформации. Стендовые испытания конструкции проводились в 2013 г. в специализированной лаборатории РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина (г. Москва).
Таким образом, достоинствами предлагаемой конструкции фильтра являются:
- Объемная фильтрация.
- Возможность организации реанимации щеточных дисков
- Коррозионная стойкость.
- Повышенный ресурс,
- Механическая прочность.
- Возможность обратной промывки.