ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использовано, например, в установках погружных электроцентробежных насосов для добычи нефти, в скважинных фильтрах, в фильтрах для очистки воды в очистных сооружениях, и в других фильтрующих оборудованиях.
Известен фильтрующий элемент проволочно-щелевого типа, содержащий каркас с винтообразной нарезной канавкой, выполненной на его наружной поверхности, при этом канавка на наружной части каркаса выполнена с периодически изменяющейся глубиной, (см. Авторское свидетельство СССР №342648, кл. B01D 29/48 1970). Зазор между смежными витками проволоки определяется разницей в высоте расположения витков проволоки относительно друг друга. Фильтруемое вещество проходит через фильтровальную перегородку по щелям между смежными витками спирали и очищается от загрязнений. Недостатком данной конструкции является низкая пропускная способность фильтрующего элемента на единицу площади фильтрующего элемента в связи с тем, что общая площадь щелей значительно мала по сравнению с общей площадью фильтроэлемента.
Известна модульная секция погружного центробежного насоса, которая содержит щелевые фильтроэлементы. (см. Патент РФ №2312253, МПК 7 F04D 13/10, опубл. 10.12.2007 г. ). Фильтрующий элемент представляет собой цилиндрическую конструкцию из продольных несущих элементов и профилированной проволоки, которая по спирали, с определенным шагом, намотана на продольные несущие элементы. Места пересечения продольных элементов и проволоки сварены сваркой. Недостатком данной конструкции является низкая пропускная способность фильтрующего элемента на единицу его площади в связи с тем, что общая площадь щелей значительно мала по сравнению с общей площадью фильтрующего элемента, высоко гидравлическое сопротивление приведенное на единицу площади фильтрующего элемента. В связи с этим для достижения необходимой пропускной способности фильтрующего элемента необходимо иметь значительные его габариты.
Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение пропускной способности фильтрующего элемента, снижение его габаритов и материалоемкости.
Технической задачей изобретения является снижение габаритов и материалоемкости фильтрующего элемента за счет увеличения пропускной способности фильтрующего элемента.
Данная техническая задача решается тем, фильтрующий элемент содержит силовой каркас из стержней, расположенных по образующей тела вращения, в частности по образующей цилиндрической или конической поверхности, и скрепленную с ним фильтрующую оболочку. Фильтрующая оболочка выполнена виде навитой на силовые стержни определенным шагом и скрепленной с ними сваркой профилированной проволоки с образованием для фильтрации щелей. Поверхность проволоки фильтрующей оболочки со стороны поступления фильтруемого вещества содержит фильтрующие каналы соединяющие щели, расположенные между соседними витками проволоками.
Кроме того, проволока фильтрующей оболочки выполнена в сечении многоугольной формы, в частности треугольной, при этом одна из ребер проволоки соединена сваркой с силовым каркасом, на противоположной этому ребру проволоки грани расположены фильтрующие каналы.
Кроме того, фильтрующие каналы выполнены расширяющимися в направлении поступления фильтруемой жидкости.
На фиг. 1 представлен вид на заявляемый фильтрующий элемент
На фиг. 2 представлен вид А фиг. 1, на котором показано расположение силового каркаса по образующей цилиндрической поверхности, скрепление его сваркой с фильтрующей оболочкой.
На фиг. 3 представлен выносной элемент I фиг. 2, на котором фильтрующие каналы выполнены расширяющимися.
Фильтрующий элемент содержит силовой каркас 1 из стержней 2, расположенных по образующей тела вращения, в частности по образующей цилиндрической или конической поверхности, и скрепленную с ним фильтрующую оболочку 3. Фильтрующая оболочка 3 выполнена виде навитой на силовые стержни 2 определенным шагом и скрепленной с ними сваркой 4 профилированной проволоки 5 с образованием для фильтрации щелей 6. Поверхность 7 проволоки 5 фильтрующей оболочки 3 со стороны 8 поступления фильтруемого вещества содержат фильтрующие каналы 9 соединяющие щели 6, расположенные между соседними витками проволоками 5.
Кроме того, проволока 5 фильтрующей оболочки 3 выполнена в сечении многоугольной формы, в частности треугольной, при этом одна из ребер 1G проволоки 5 соединена сваркой 4 с силовым каркасом 1, на противоположной этому ребру проволоки 5 грани 11 расположены фильтрующие каналы 9.
Кроме того, фильтрующие каналы 9 выполнены расширяющимися в направлении 8 поступления фильтруемой жидкости.
Фильтрующие каналы 9 могут быть выполнены в составе фильтрующего элемента путем лазерной, плазменной, гидроабразивной обработки (резки) или способом механической обработки резанием. Также фильтрующие каналы 9 могут быть выполнены непосредственно при изготовлении профилированной проволоки 5, например, способом штамповки или прокатки.
В процессе работы фильтрующего элемента фильтруемое вещество (жидкость, газ) поступает на фильтрующую оболочку 3, выполненную в виде навитой на силовые стержни 2 определенным шагом и скрепленной с ними сваркой 4 профилированной проволоки 5 с образованием для фильтрации щелей 9, в направлении 8. Проходя через щели 6 и проходя по каналам 9 очищенная жидкость (газ) поступает в зону 12 нахождения очищенной от твердых частиц жидкости, так как фильтрующие каналы 9 соединены с фильтрующими щелями 6, и продвигается далее в соответствии с местом ее назначения. Фильтрующие каналы 9 направлены от одной щели 6 до другой щели 6, расположенных между соседними витками проволоки 5. Наличие фильтрующих каналов 9 увеличивает "активную" площадь фильтрации, резко понижает гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента, в целом и фильтрующего оборудования в котором он используется. Все это увеличивает пропускную способность фильтрующего элемента, позволяет снизить его габариты и материалоемкость. При этом силовой каркас 1 выполнен из стержней 2, расположенных по образующей тела вращения, в частности по образующей цилиндрической или конической поверхности. Это создает надежную прочную каркасную конструкцию фильтрующего элемента. Как правило, стержни 2 силового каркаса 1 и профилированная проволока 5 фильтрующей оболочки 3 выполнены из прочной нержавеющей стали, что обеспечивает надежность, коррозионную стойкость, долговечность фильтрующего элемента.
Размер каналов и шаг навивки (шаг витка) в зависимости от толщины проволоки определяет степень фильтрации фильтруемой жидкости (газа). Для насосов (компрессоров), например, задается, как правило, размер твердых частиц максимально допустимый при перекачке жидкости (газа). Для нефтяных насосов шаг витка, как правило, 2-5 мм, зазор между витками 0,1-0,3 мм, толщина проволоки 2-4 мм и более.
Такое исполнение фильтрующего элемента позволяет получать, например, цилиндрические фильтрующие элементы для скважинных фильтров для нефтяных скважин и погружных лопастных насосов (в том числе ЭЦН) для добычи пластовой жидкости значительно увеличенной пропускной способностью, меньших габаритов и меньшей материалоемкостью путем увеличения "активной" площади фильтрующего элемента за счет фильтрующих каналов 9 на поверхности 7 проволоки 5 фильтрующего слоя 3. Современные фильтры погружных лопастных насосов (в том числе ЭЦН) для добычи пластовой жидкости могут достигать 12 м и более, при этом могут содержать несколько фильтр-модулей, иметь в своем составе множество элементов, в том числе множество подшипников, присоединительных крепежных элементов. Все это множество элементов, значительные габариты фильтрующего элемента снижают надежность, долговечность, уменьшают межремонтный период. Использование приведенного выше решения для фильтрующего элемента позволяет повысить его надежность, долговечность, увеличивает его межремонтный период, позволяет увеличить пропускную способность фильтрующего элемента, снизить его габариты и материалоемкость.
Выполнение проволоки 5 фильтрующей оболочки 3 в сечении многоугольной формы, в частности треугольной, при этом одна из ребер 10 проволоки 5 соединена сваркой 4 с силовым каркасом 1, а на противоположной этому ребру проволоки грани 11 расположены фильтрующие каналы, позволяет увеличивает пропускную способность фильтрующего элемента, позволяет снизить его габариты и материалоемкость. При использовании такой формы проволоки 5 после прохождения поверхности 7 проволоки 5 фильтрующей оболочки 3 со стороны 8 поступления фильтруемая жидкость поступает в зону 12, где уже расширен поток жидкости для дальнейшего его продвижения, это снижает гидродинамическое сопротивление фильтрующего элемента.
Выполнение фильтрующих каналов 9 расширяющимися в направлении 8 поступления фильтруемой жидкости снижает гидродинамическое сопротивление потоку жидкости, это увеличивает пропускную способность фильтрующего элемента, позволяет снизить его габариты и материалоемкость.
Выполнение таким образом фильтрующего элемента позволяет увеличить его пропускную способность, снизить его габариты и материалоемкость.