МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к средствам разделения, а именно к многосекционным топливным фильтрам для заправки летательных аппаратов.
Из уровня техники известен гидродинамический фильтр, содержащий корпус с днищем, в котором выполнены проходные каналы, герметично установленную с одной стороны корпуса крышку с входным патрубком, смонтированную с другой стороны корпуса насадку с выходным и сливным патрубками, расположенный в корпусе основной фильтрующий элемент, подпружиненный к днищу, и расположенный в насадке дополнительный фильтрующий элемент в виде пористой перегородки в форме правильной усеченной пирамиды, причем большее основание этой пирамиды сообщается с центральным коническим патрубком, выполненным в днище, а меньшее - со сливным патрубком (см. патент RU 2524215, B01D 36/04, опубл. 27.07.2014).
Основной фильтрующий элемент осуществляет очистку до 90% подаваемого топлива, а дополнительный обеспечивает очистку топлива, создающего продольный поток в основном элементе, что позволяет производить очистку до 99% всего подаваемого топлива. Известное устройство имеет большой ресурс работы, возможность регулирования тонкости очистки жидкости за счет изменения скорости ее потока и не требует наличия посторонних источников энергии, но обладает относительно большими габаритными размерами: его высота существенно увеличивается при увеличении требуемого расхода, что затрудняет его использование для установки на подвижных средствах заправки или малогабаритных заправочных агрегатах. Кроме того, такой фильтр, исходя из особенностей конструкции, требует периодически останавливать процесс очистки жидкости для замены или регенерации пористых перегородок фильтрующих элементов и предусматривает вероятность сброса неочищенного продукта в магистраль выдачи (1-2% от суммарного объема). Таким образом, технической проблемой является уменьшение габаритных размеров устройства при требуемой пропускной способности и тонкости очистки.
Задачей полезной модели является создание многоканального гидродинамического фильтра с повышенной степенью фильтрации очищаемого продукта.
Технический результат заключается в повышении эффективности фильтрации.
В предлагаемом многоканальном гидродинамическом фильтре, содержащем корпус с днищем, в котором выполнены проходные каналы, герметично установленную с одной стороны корпуса крышку с входным патрубком, смонтированную с другой стороны корпуса насадку с выходным и сливным патрубками, расположенный в корпусе основной фильтрующий элемент, подпружиненный к днищу, и расположенный в насадке дополнительный фильтрующий элемент в виде пористой перегородки в форме правильной усеченной пирамиды, большее основание которой сообщается с центральным коническим патрубком, выполненным в днище, а меньшее - со сливным патрубком, основной фильтрующий элемент выполнен в виде плоского основания с симметричными отверстиями, на каждом из которых большим основанием закреплена пористая перегородка в форме правильной усеченной пирамиды, а меньшие основания этих перегородок сообщаются с полостью, выполненной внутри днища и сообщающейся с центральным коническим патрубком. На насадке предпочтительно смонтирован сливной отсек, сообщающийся со сливным патрубком, под которым внутри отсека размещены наклонные пластины, причем сливной отсек снабжен боковым патрубком, сообщающимся с линией рециркуляции, ведущей ко входному патрубку корпуса, и нижним сливным краном для отвода неочищенного продукта. Все пористые перегородки фильтрующих элементов целесообразно выполнять из гидрофобного материала в форме пирамид с квадратным основанием.
Совокупность изложенных признаков позволяет решить вышеуказанную техническую проблему и получить технический результат, заключающийся в повышении эффективности фильтрации.
На фиг. 1 представлен поперечный разрез предлагаемого фильтра;
на фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1.
Предлагаемый многоканальный гидродинамический фильтр состоит из квадратного корпуса 1 с полым днищем 2 и центральным коническим патрубком 3, герметичной крышки 4 с входным патрубком 5, насадки 6 с выходным 7 и сливным 8 патрубками, смонтированной с другой стороны корпуса, и сливного отсека 9, сообщающегося со сливным патрубком 8. Отсек 9 снабжен боковым патрубком 10, ведущим через линию рециркуляции ко входному патрубку 5, и нижним сливным краном 11 для отвода неочищенного продукта. Под сливным патрубком 8 внутри отсека 9 размещены наклонные пластины 12.
Наличие сливного отсека 9 для приема и сепарации неочищенного продукта (1-2% от суммарного объема поступившего продукта) с направлением его на наклонные пластины 12 и последующим отводом в линию рециркуляции обеспечивает повторную очистку продукта от механических примесей и воды. Замкнутость контура снижает до минимальных значений потери очищаемого продукта и повышает степень его фильтрации.
Внутри корпуса 1 расположен основной фильтрующий элемент, который посредством нажимной пружины 13 поджат к днищу 2 и выполнен в виде плоского основания 14 с четырьмя симметричными отверстиями 15, на каждом из которых большим основанием закреплена пористая перегородка 16 в форме правильной усеченной пирамиды. Меньшие основания всех четырех перегородок 16 ведут в полость днища 2 для сбора неочищенного продукта, сообщающуюся с центральным коническим патрубком 3. Конструкция полого днища 2 предусматривает наличие проходных каналов 17 для прохождения очищенного продукта в насадку 6.
Внутри насадки 6 расположен дополнительный фильтрующий элемент, также выполненный в виде пористой перегородки 18 в форме правильной усеченной пирамиды. Большее основание пирамиды 18 посредством накидной гайки 19 соединено с центральным коническим патрубком 3, а меньшее - со сливным патрубком 8. Площадь пористой перегородки 18 составляет 1/10 суммарной площади всех четырех пористых перегородок 16 основного фильтрующего элемента.
Пирамидальная форма перегородок 16, 18, сужающихся по направлению потока очищаемого продукта, создает условия для его продольного перемещения с постоянной скоростью вдоль поверхности перегородки, что обеспечивает одинаковое гидравлическое сопротивление во всех точках. Одинаковое гидравлическое сопротивление на пористой перегородке дополнительного фильтрующего элемента и на пористых перегородках основного фильтрующего элемента достигается благодаря выбору соотношения их рабочих поверхностей 1:10, так как суммарный объем продукта, создающего продольный поток вдоль внутренних поверхностей всех пористых перегородок и поступающего для очистки в дополнительный фильтрующий элемент, составляет 7-10% от объема всего продукта, очищаемого в устройстве.
Все пористые перегородки 16, 18 фильтрующих элементов целесообразно выполнять из мелкопористого гидрофобного материала в форме пирамид с квадратным основанием и плоскими гранями. Для удаления из очищаемого продукта механических загрязнений, эмульсионной воды и продуктов окисления используют перегородки из металлической сетки с фторопластовым покрытием, ПГС-полимеров, полиэтилформаля и других мелкопористых материалов, обладающих гидрофобными свойствами и стойких к очищаемым нефтепродуктам. Выбор указанной формы перегородок 16, 18 обусловлен тем, что не все применяемые мелкопористые гидрофобные материалы обладают гибкостью, т.е. позволяет изготовить пористые перегородки с минимальными трудозатратами. Число граней перегородок 16, 18 выбрано на основании технико-экономических расчетов, которые показывают, что площадь (и соответственно, пропускная способность) четырехгранной пористой перегородки составляет более 93% от площади шестигранной с такими же наружными размерами, а протяженность соединяемых стыков на ребрах шестигранной перегородки в 1,5 раза больше (что усложняет изготовление и снижает надежность). Кроме того, фильтрующий элемент с четным числом четырехгранных пористых перегородок имеет в плане (см. фиг. 2) более компактную упаковку по сравнению с шестигранными.
Основной фильтрующий элемент с четырьмя пористыми перегородками 16 имеет в два раза меньшую высоту по сравнению с моноблочным при одинаковой пропускной способности и нормированной площади поперечного сечения, что дает возможность размещать гидродинамический фильтр на подвижных, передвижных и транспортабельных средствах заправки техники, снижая расположение центра тяжести этих средств по сравнению с использованием других устройств для очистки заправляемого топлива и, тем самым, повышая устойчивость средства заправки.
Предлагаемый многоканальный гидродинамический фильтр работает следующим образом.
Загрязненное топливо под давлением подается во входной патрубок 5, откуда поступает в полость между крышкой 4 и основанием 14 основного фильтрующего элемента и через отверстия 15 поступает в сужающиеся внутренние полости пористых перегородок 16. При этом очищенный продукт отводится через каналы 17 в насадку 6, а неочищенный создает продольный поток и через меньшие основания перегородок 16 поступает в полость днища 2. Оттуда неочищенный продукт через центральный конический патрубок 3 направляется во внутреннюю полость пористой перегородки 18 дополнительного фильтрующего элемента, очищается и отводится через выходной патрубок 7 вместе с очищенным продуктом, поступившим через каналы 17. Оставшаяся концентрированная суспензионно-эмульсионная смесь, насыщенная механическими загрязнениями и эмульсионной водой, повторно фильтруется и разделяется в сливном отсеке 9, наиболее чистая часть поступает через боковой патрубок 10 в линию рециркуляции для повторного фильтрования, а неочищенная часть собирается и удаляется через нижний сливной кран 11.
Особенности предлагаемой конструкции фильтра, в частности, развитая эффективная проходная поверхность основного фильтрующего элемента и единая полость предварительного сбора неочищенного продукта в днище корпуса позволяют значительно повысить эффективность фильтрации.