Фильтрационное устройство

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для очистки жидкостей, в частности топлива автомобильного, авиационного, и может быть использована, например, в нефтяной промышленности для очистки топлива, закачиваемого из резервуаров-хранилищ.
Известен фильтр осветительный вертикальный (ФОВ) однокамерный производства ООО «Производственное предприятие «ТЭКО-ФИЛЬТР» (http://www.teko-filter.ru/production/filtr-dly-ochistki/fov), принятый за прототип. Данный фильтр (фильтрационное устройство) содержит вертикальный корпус с опорами. Корпус выполнен цилиндрической формы из листовой стали, с приваренными эллиптическими штампованными днищами. Внутри корпуса размещены нижнее дренажно-распределительное устройство и верхнее распределительное устройство (верхнее сборно-распределительное устройство). В качестве засыпного фильтрующего зернистого материала внутри корпуса засыпан кварцевый песок или дробленый гидроантроцит, или керамзит, или др. Снаружи корпуса расположены входной трубопровод с запорной арматурой, манометром и пробоотборным устройством, подключенный к верхнему сборно-распределительному устройству, и выходной трубопровод с запорной арматурой, манометром и пробоотборным устройством, подключенный к нижнему дренажно-распределительному устройству. К верхнему днищу подсоединен трубопровод с запорной арматурой для сброса воздушной пробки, образующейся при заполнении фильтра жидкостью. Для заполнения фильтрующим зернистым материалом и проведения обслуживания внутренних элементов фильтра на боковой части корпуса расположены два люка, герметично закрытые заглушками.
Недостатками прототипа являются:
1. Отсутствие возможности осуществления демонтажа, например для проведения диагностики, очистки или замены, верхнего сборно-распределительного и нижнего дренажно-распределительного устройств в сборе, а не только их частей, ввиду того, что доступ к данным устройствам ограничен сравнительно небольшими размерами люков, расположенных на боковой поверхности корпуса, что приводит к снижению удобства эксплуатации фильтра.
2. Осуществление засыпки фильтрующего зернистого материала через люк, расположенный в боковой части корпуса, приводит к снижению удобства эксплуатации фильтра по сравнению с засыпкой через верхнюю часть фильтра.
3. Отсутствие возможности контролировать в процессе засыпки через люк, расположенный в боковой части корпуса, равномерность слоя засыпаемого фильтрующего зернистого материала, а при эксплуатации отсутствие возможности в полном объеме контролировать наличие загрязнений (шлака, корок, окалины) на поверхности фильтрующего зернистого материала, т.к. при обзоре через данный люк могут присутствовать непросматриваемые зоны, что приводит к снижению удобства эксплуатации фильтра.
4. Отсутствие возможности наблюдения в процессе работы (без вывода из работы и сброса внутреннего давления) за состоянием фильтрующего зернистого материала, в частности равномерностью его поверхности и наличием загрязнений (шлака, корок, окалины) на его поверхности, что приводит к снижению удобства эксплуатации фильтра.
Технической проблемой является создание фильтрационного устройства, обладающего высокой степенью удобства эксплуатации.
Технический результат выражается в повышении удобства эксплуатации фильтрационного устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что фильтрационное устройство содержит вертикальный цилиндрический корпус с приваренным снизу эллиптическим днищем и опорами, размещенные в корпусе слой фильтрующего зернистого материала, верхнее сборно-распределительное устройство и нижнее дренажно-распределительное устройство, расположенные снаружи корпуса входной трубопровод с запорной арматурой, манометром и пробоотборным устройством, соединенный с верхним сборно-распределительным устройством, и выходной трубопровод с запорной арматурой, манометром и пробоотборным устройством, соединенный с нижним дренажно-распределительным устройством.
Согласно предложенному техническому решению корпус содержит герметично разъемно установленную верхнюю крышку, выполненную в виде быстросъемной крышки, при этом верхнее сборно-распределительное устройство размещено в верхней крышке, а также корпус в боковой цилиндрической части содержит смотровое окно.
Смотровое окно может быть оснащено сапфировым стеклом.
Верхняя крышка может содержать устройство для отвода воздуха.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежом, на котором изображен общий вид фильтрационного устройства.
Фильтрационное устройство содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, выполненный из листовой стали или трубы. Снизу к корпусу 1 приварено эллиптическое днище 2, к которому приварены опоры 3, обеспечивающие устойчивость фильтрационного устройства. Сверху корпус 1 герметично закрыт верхней крышкой 10, установленной разъемно. Для обеспечения быстрого доступа внутрь корпуса 1 фильтрационного устройства в качестве верхней крышки 10 использована крышка быстросъемная, например в виде быстроразъемного концевого затвора байонетного или хомутового типа. Для обеспечения возможности удаления воздушных пробок в верхней части корпуса 1 фильтрационного устройства целесообразно оснастить верхнюю крышку 10 устройством для отвода воздуха 11, представляющим собой трубопровод малого диаметра, оснащенный запорной арматурой в виде крана шарового (не показаны). Внутри корпуса 1 засыпан слой фильтрующего зернистого материала 4, заполняющий корпус 1 от днища 2 до уровня, недоходящего до верхней крышки 10. В качестве фильтрующего зернистого материала 4 использован кварцевый песок, но также возможно использовать дробленый антрацит, керамзит, шлак, пенополистирол в зависимости от фильтруемой жидкости. Внутри корпуса 1 фильтрационного устройства в верхней крышке 10 расположено верхнее сборно-распределительное устройство 5, например лучевого типа, предназначенное для подвода и равномерного распределения фильтруемой жидкости, а также для удаления при промывке фильтрующего зернистого материала 4 промывочной жидкости. Сборно-распределительное устройство 5 лучевого типа состоит из распределительного патрубка и распределительных труб-лучей (не показаны). В нижней части корпуса 1 фильтрационного устройства в зоне днища 2 расположено нижнее дренажно-распределительное устройство 6, например «копирующего типа», предназначенное для сбора и отвода очищенной жидкости, а также для подвода при промывке промывочной жидкости. Нижнее дренажно-распределительное устройство 6 «копирующего типа» выполнено в виде отвода, опирающегося в нижнее днище корпуса 1 фильтрационного устройства, распределительных труб и поддерживающего устройства (не показаны). На распределительные трубы монтируются тводы-опуски различной длины, на концах которых прикручиваются фильтрующие щелевые колпачки (не показаны). Поддерживающее устройство состоит из крепежных и поддерживающих пластин (не показаны). Снаружи корпуса 1 расположены входной трубопровод 7 с запорной арматурой 8, манометром и пробоотборным устройством (не показаны), соединенный с верхним сборно-распределительным устройством 5, и выходной трубопровод 9 с запорной арматурой 8, манометром и пробоотборным устройством (не показаны), соединенный с нижним дренажно-распределительным устройством 6. В качестве пробоотборных устройств (не показаны) использованы, например, ручные пробоотборники. Для осуществления возможности наблюдения в процессе работы фильтрационного устройства (без вывода из работы и сброса внутреннего давления) за состоянием кварцевого песка, в частности равномерностью его поверхности и наличием загрязнений (шлака, корок, окалины) на его поверхности, в боковой цилиндрической части корпуса 1 размещено смотровое окно (не показано). Для того, чтобы исключить эффект пескоструйной обработки стекла смотрового окна (не показано) целесообразно оснастить данное смотровое окно сапфировым стеклом.
Фильтрационное устройство работает следующим образом.
Производится монтаж фильтрационного устройства к резервуару с топливом (не показан), например реактивным топливом для заправки авиатехники. Опоры 3 анкерными болтами (не показаны) фиксируются к опорной поверхности. Входной трубопровод 7 подключается, например посредством гибких рукавов, непосредственно к резервуару с топливом (не показан) при подаче топлива самотеком (при наличии необходимого перепада высот), либо к насосу (не показан), перекачивающему топливо из данного резервуара с обеспечением необходимого давления подачи. Выходной трубопровод 9 подключается, например к фильтрационному устройству с более высокой степенью фильтрации, либо к цистерне автомобиля-топливозаправщика (не показаны).
Открывается верхняя крышка 10 и через верх корпуса 1 насыпается необходимый уровень кварцевого песка фракции 0,3-0,8 мм с обеспечением контроля за равномерностью полученной поверхности. После заполнения корпуса 1 кварцевым песком верхняя крышка 10 герметично закрывается.
Производится подготовка кварцевого песка с целью того, чтобы его зерна находились во взвешенном состоянии. Для этого через нижнее дренажно-распределительное устройство 6 посредством одного из отводов с запорной арматурой (не показаны) выходного трубопровода 9 подается сжатый воздух для взрыхления кварцевого песка. После проведения взрыхления через нижнее дренажно-распределительное устройство 6 посредством одного из отводов с запорной арматурой (не показаны) выходного трубопровода 9 под давлением подается промывочная жидкость, в роли которой выступает очищенное топливо, восходящим потоком проходящая через весь слой кварцевого песка и выходящая из фильтрационного устройства через верхнее сборно-распределительное устройство 5 и входной трубопровод 7. Процесс промывки контролируется посредством пробоотборного устройства (не показано), расположенного на входном трубопроводе 7, по осветленности промывочной жидкости, а также по количеству и размеру зерен кварцевого песка в промывочной жидкости.
После завершения процесса подготовки кварцевого песка очищаемое топливо подается по входному трубопроводу 7 в корпус 1 фильтрационного устройства и посредством верхнего сборно-распределительного устройства 5 равномерно распределяется по всей поверхности кварцевого песка. Затем очищаемое топливо проходит вниз через слой кварцевого песка, очищаясь от механических растворимых и нерастворимых примесей, преодолевает перфорированную часть фильтрующих щелевых колпачков (не показаны) нижнего дренажно-распределительного устройства 6 и далее очищенное топливо выводится из корпуса 1 фильтрационного устройства по выходному трубопроводу 9.
Управление режимами работы фильтрационного устройства сопровождается открытием и закрытием соответствующей запорной арматуры 8 (показана не вся).
Удаление воздуха из корпуса 1 фильтрационного устройства осуществляется посредством кратковременного открытия шарового крана (не показан) устройства для отвода воздуха 11.
В процессе фильтрации топлива периодически отбирают пробы посредством пробоотборного устройства (не показано), расположенного на выходном трубопроводе 9, для последующего проведения лабораторного анализа, а также контролируется давление на входе и выходе фильтрационного устройства посредством манометров (не показаны) на входном трубопроводе 7 и выходном трубопроводе 9. Работу фильтрационного устройства останавливают при превышении одного из нормируемых показателей качества очищенного топлива, либо при превышении разности давлений топлива, поступающего на очищение и очищенного.
Для обеспечения возможности продолжения работы фильтрационного устройства производятся операции, описанные выше для подготовки фильтрационного устройства к работе (взрыхление кварцевого песка воздухом и последующая промывка восходящим потоком промывочной жидкости).
В процессе фильтрации топлива слой кварцевого песка постепенно насыщается примесями, приводящими к снижению эффективности фильтрации. Данные примеси могут вызывать образование твердых комков в кварцевом песке, невымываемых при промывке, и приводящих к засорению фильтрующих щелевых колпачков (не показаны), а также внутренних полостей верхнего сборно-распределительного устройства 5 и нижнего дренажно-распределительного устройства 6. Благодаря доступу внутрь корпуса 1 через верхнюю крышку, обеспечивается возможность проведения частичной замены кварцевого песка, неподдающегося регенерации.
Для контроля в процессе работы фильтрационного устройства за равномерностью поверхности кварцевого песка и наличием загрязнений на его поверхности, используется смотровое окно (не показано).
Благодаря наличию в конструкции фильтрационного устройства герметично разъемно установленной верхней крышки 10 обеспечивается возможность осуществления демонтажа, например для проведения диагностики, очистки или замены, верхнего сборно-распределительного 5 и нижнего дренажно-распределительного устройств 6 в сборе или их частей, обеспечивается удобство засыпки фильтрующего зернистого материала 4 через всю площадь поперечного сечения верхней части корпуса 1 с возможностью осуществления контроля равномерности слоя засыпаемого фильтрующего зернистого материала 4. Благодаря размещению верхнего сборно-распределительного устройства 5 в верхней крышке 10 обеспечивается удобный доступ для обслуживания, монтажа/демонтажа сборно-распределительного устройства 5.
В результате вышеперечисленного повышается удобство эксплуатации фильтрационного устройства.