ТОПЛИВНЫЙ ФИЛЬТР-СЕПАРАТОР

Полезная модель относится к устройствам для очистки дизельных топлив от водных и механических примесей и предназначено для использования в двигателестроении, в частности дизельном двигателестроении.
Известно устройство для выделения частиц твердых веществ и текучих сред более высокой плотности из текучих сред более низкой плотности (SU 1805992, Кл. 17/038, 36/00, опубл. 30.03.1993 г.).
Устройство содержит корпус с впускным каналом и выпускным отверстием в центральной части, верхнюю крышку, стаканообразную нижнюю продольную рабочую камеру с сепаратором, фильтрующий элемент, установленный в центральной части над впускным каналом, при этом сепаратор, присоединенный к впускному каналу корпуса, состоит из направляющей трубы, проходящей вдоль оси рабочей камеры и находящийся на расстоянии от ее нижней части и образующей вместе с расположенной в направляющей трубе винтовой насадкой канал вихревого потока с выходными отверстиями для текучей среды, на наружной поверхности направляющей трубы сепаратора между соседними выходными отверстиями для текучей среды выполнены угловые перемычки, простирающиеся к стенке рабочей камеры и образующие V-образные расширяющиеся возвратные каналы осаждения.
Недостатком данной конструкции устройства является недостаточная степень сепарации. Это связано с тем, что винтовая насадка имеет небольшой и единый диаметр по всей винтовой насадке, поэтому жидкость в процессе движения по каналу недостаточно раскручивается и не приобретает высокую скорость движения.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для выделения частиц твердых веществ и текучих сред более высокой плотности из текучих сред более низкой плотности, содержащее корпус, включающий центральную часть с впускным каналом и выпускным отверстием, верхний узел с крышкой, фильтрующий элемент, установленный в центральной части над впускным каналом, отстойник с краном для слива отстоя и сепаратором для изменения направления потока, состоящий из присоединенной к впускному каналу направляющей конусообразной трубы, проходящей вдоль оси отстойника на расстоянии от его нижней части и образующей вместе с конусообразной многозаходной винтовой насадкой каналы вихревого потока с выходными отверстиями для текучей среды. По периферии основания конусообразной многозаходной винтовой насадки имеются выступы, расположенные на расстоянии друг от друга и примыкающие к внутренней поверхности отстойника (US 3931011 кл. B01D 27/08 опубл. 06.01.1976 г.).
Основным недостатком указанного устройства является сложность конструкции, а также недостаточная эффективность сепарации, обусловленная тем, что направляющая конусообразная труба не имеет возможности пропускать жидкость, а длина каналов течения текучей среды, образуемая ребрами лопасти многозаходной спирали, не позволяет задать поступающей из впускного канала текучей среде высокую скорость ее течения и интенсивный процесс отбрасывания твердых частиц и капель текучей среды высокой плотности.
Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции и повышение эффективности сепарации.
Для решения поставленной задачи в топливном фильтре-сепараторе, состоящем из корпуса с впускным каналом и выпускным отверстием, верхней крышки, чашеобразной продольной рабочей камеры с сепаратором и клапаном для слива осадка, фильтрующим элементом, установленным в центральной части корпуса над впускным каналом, при этом сепаратор, присоединенный к впускному каналу корпуса состоит из конусообразной направляющей трубы, проходящей вдоль рабочей камеры и находящейся на расстоянии от ее нижней части и расположенной внутри нее конусообразной винтовой насадки с выходными отверстиями для текучей среды, согласно полезной модели, направляющая конусообразная труба выполнена из сетки с размером ячейки 100 мк. и образует концентрический зазор между нижней частью сетки и стенкой чашеобразной камеры, а конусообразная винтовая насадка снабжена двухзаходной спиралью.
Эффективность сепарации связана с размером ячеек сетки. Сетка с размером ячеек 100 мк. способствует слиянию мельчайших частиц воды в более крупные. При использовании сетки с меньшим размером ячеек при низких температурах будет происходить замерзание воды на сетке и скорость прохождения жидкости через сетку будет падать, а следовательно, снизится эффект коалесценции.
Размер твердых частиц и жидкости высокой плотности, которые могут проходить через концентрический зазор, обусловлен размером концентрического зазора. Однако проход твердых частиц через этот зазор будет затруднен наличием в этой области потока жидкости, выходящего из сепаратора.
Двухзаходная спираль позволяет задать поступающей из впускного канала текучей среде высокую скорость ее течения за счет увеличения длины спиралевидных каналов, тем самым увеличить интенсивность отбрасывания твердых частиц и капель текучей среды высокой плотности.
Устройство поясняется чертежами. На фиг.1 Общий вид устройства, продольный разрез, фиг.2 Вид сепаратора (направляющая конусообразная сетчатая труба, конусообразная винтовая насадка).
Устройство содержит корпус 1, который состоит из центральной части 2, верхней крышки 3 и нижней чашеобразной продольной рабочей камеры 4. В нижней чашеобразной камере 4 установлен сепаратор 5 для изменения направления потока и клапан 6 для слива осадка, а центральная часть 2 снабжена впускным каналом 7 и выпускным отверстием 8, над впускным каналом 7 расположен фильтрующий элемент 9. Сепаратор 5 состоит из подсоединенной к впускному каналу 7 направляющей конусообразной трубы 10, проходящей вдоль оси чашеобразной камеры и находящейся на расстоянии от ее нижней части и расположенной внутри направляющей конусообразной трубы 10 конусообразной винтовой насадки 11, служащей для образования вихревого потока текучей среды. Направляющая конусообразная труба 10 выполнена из сетки, размер ячеек которой составляет 100 мк. и образует концентрический зазор 3-5 мм. между нижней частью сетки и стенкой чашеобразной камеры 4. На поверхности винтовой конусообразной насадки 11 выполнена двухзаходная спираль (расширяющаяся к внешней периферии конусообразной насадки 11) с ребрами 12, и образуя спиралевидные каналы 13 для протока текучей среды к выходным отверстиям 14. Гайка 15 удерживает винтовую конусообразную насадку 11 в конусообразной направляющей трубе 10. Фильтрующий элемент 9 выполнен в виде цилиндра. Вдоль фильтрующего элемента 9 проходит канал 16 и заканчивается в крышке 3. Фильтрующий элемент 9 прижимается к посадочным местам 17 и 18 по торцам, так, чтобы жидкость не смогла протекать мимо фильтрующего элемента 9. Между наружной стенкой фильтрующего элемента 9 и корпусом 1 образована кольцевая полость 19, которая связана с каналом 16. Текучая среда из кольцевой полости 19 в канал 16 проходит через стенки 20, 21 и через материал фильтрующего элемента 9. Нижняя чашеобразная камера 4, центральная часть 2, фильтрующий элемент 9, верхняя крышка 3 и все другие внутренние части топливного фильтра-сепаратора выполнены из некорродирующих материалов.
Устройство работает следующим образом.
Текучая среда подается в фильтр-сепаратор через впускной канал 7. Далее она протекает между направляющей конусообразной трубой 10 и винтовой конусообразной насадкой 11 по спиралевидным каналам 13. Учитывая, что размер (ширина) каналов увеличивается к внешней периферии винтовой конусообразной насадки 11, текучая среда приобретает повышенную скорость. Текучая среда протекает по спиралевидным каналам 13 под действием центробежных сил. Двухзаходная спираль позволяет задать поступающей текучей среде высокую скорость течения. Вследствие чего происходит интенсивный процесс отбрасывания твердых частиц и капель текучей среды высокой плотности на внутреннюю стенку сетчатой конусообразной трубы 10. Текучая среда низкой плотности при попадании на стенку сетчатой конусообразной трубы 10 проходит через нее. Твердые частицы и текучая среда высокой плотности после прохождения по спиралевидным каналам 13 оседают на поверхности сетчатой конусообразной трубы 10 и с потоком текучей среды опускаются через выходные отверстия 14 в нижнюю часть чашеобразной камеры 4, причем ответные потоки, выходящие из выходных отверстий 14, оказывают всасывающий эффект. После выхода текучей среды из выходных отверстий 14 она включается в общий постоянно вращающийся поток текучей среды, осуществляемый в нижней части чашеобразной продольной камеры 4. При этом происходит интенсивный процесс сепарации. Твердые частицы и текучая среда высокой плотности в процессе сепарации в нижней части чашеобразной продольной камеры 4 опускаются по стенкам чашеобразной камеры 4 вниз к клапану 6. При этом осуществляется поворот потока текучей среды на 180° вверх. Однако текучая среда на выходе из выходных отверстий 14 не сразу поднимается вверх через концентрический зазор, образованный нижней частью сетки и стенкой чашеобразной камерой, поскольку движение жидкости обусловлено заданными ей в сепараторе траекторией и скоростью движения. Жидкость низкой плотности и часть твердых частиц могут подниматься вверх к фильтрующему элементу 9 через концентрический зазор, образованный нижней частью сетки и стенкой чашеобразной камеры. Размер твердых частиц, которые могут проходить через концентрический зазор, обусловлен его размером 3-5 мм. В фильтрующем элементе 9 удерживаются мелкие частицы грязи, а жидкость более низкой плотности проходит насквозь и далее через канал 16 попадает к выпускному отверстию 8. При перекрытии притока текучей среды и открытия клапана 6 слива частицы грязи и жидкость более высокой плотности попадают в нижнюю чашеобразную камеру 4 и оттуда через клапан 6 слива выводятся наружу. Клапан 6 слива может быть открыт для удаления грязи и осадка даже тогда, когда фильтр-сепаратор находится в действии. Для периодической замены полого цилиндрического фильтрующего элемента 9 необходимо отключать систему.
Таким образом, устройство топливного фильтра-сепаратора позволяет достигать высокого качества сепарации при большой объемной подаче топлива, проходящего через устройство. Кроме того, фильтр-сепаратор малогабаритен, надежен, прост в конструкции, удобен в эксплуатации.