ФИЛЬТР-СЕПАРАТОР

Заявляемая полезная модель относится к области очистки жидкостей от дисперсных включений и газов в гидравлических системах и может быть использована с целью очистки воды в системах теплоснабжения, масла в системах смазывания и т.п.
Известен фильтр-грязевик по А.С. SU 1682714 А1, содержащий корпус входной и выходной патрубки, комбинированный фильтрующий элемент, закрепленный в корпусе при помощи глухой крышки.
В данной конструкции загрязненный поток под значительным углом натекает на внутреннюю поверхность фильтрующего элемента. При этом поток распределяется по поверхности фильтра неравномерно, вследствие чего фильтр загрязняется неравномерно и формируются области с повышенным сопротивлением. Кроме того в данном фильтре отсутствуют накопительные емкости для шлама и пузырьков воздуха, вследствие чего пузырьки воздуха свободно проходят через фильтр и нарушают гидравлические характеристики системы, а весь задержанный фильтром шлам скапливается на поверхности фильтрующего элемента, что приводит к недопустимому увеличению сопротивления фильтра и прекращению его работы.
Известен фильтр по патенту RU 2070418 С1 содержащий корпус, шламовую накопительную емкость, фильтрующий элемент, размещенный в корпусе с кольцевым зазором, тангенциально размещенный на корпусе впускной патрубок и соединенный с внутренней полостью фильтрующего элемента выпускной патрубок. Ось фильтрующего элемента и корпуса данного фильтра располагается горизонтально, подводящий патрубок располагается в верхней части фильтра, перпендикулярно его оси, а накопительная шламовая емкость находится в нижней части корпуса фильтра и образована в виде продольного углубления на корпусе. Недостатком данной конструкции является то, что отсепарированные твердые частицы скапливаются в накопительной емкости, над поверхностью которой движется высокоскоростной поток жидкости, поступающей из тангенциального канала входного патрубка, в результате чего в накопительной емкости генерируется вихрь с обратным направлением вращения, вымывающий отсепарированные частицы из накопительной емкости в тангенциально движущийся поток, что препятствует эффективной работе сепарирующей полости данного фильтра. Кроме того в данном фильтре отсутствует накопительная емкость для газа, что при эксплуатации приводит к завоздушиванию верхней части фильтра, снижающей его работоспособность а также способствует прохождению оставшейся части воздуха в гидравлическую систему.
Еще одним недостатком данной конструкции является то, что входной и выходной патрубки располагаются под прямым углом. Это не технологично, поскольку в большинстве случаев фильтры как и другая арматура располагаются между двумя соосными фланцами на трубопроводе с целью удешевления монтажа и эксплуатации.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, - увеличение фильтрующей способности и ресурса фильтра, обеспечение улавливания мелко дисперсных газовых включений, улучшение технологичности монтажа и эксплуатации. Указанная техническая задача решается тем, что в предлагаемом фильтре-сепараторе, содержащем корпус, входной и выходной патрубки, фильтрующий элемент, накопительные емкости, размещенный в корпусе с кольцевым зазором, фильтрующий элемент установлен на кольцевой перемычке, разделяющей полости загрязненной и очищенной сред, входной патрубок образует сопло, ось которого направлена тангенциально по отношению к цилиндрической поверхности фильтрующего элемента, накопительные емкости снабжены кранами для удаления шлама и газов, причем в шламовой накопительной емкости установлена успокоительная решетка в виде радиально расположенных пластин, выходной патрубок установлен соосно входному патрубку и располагается на коллекторе, закрепленном на корпусе.
Благодаря сочетанию данных существенных признаков достигается положительный эффект увеличения фильтрующей способности и ресурса фильтра, обеспечения улавливания мелко дисперсных газовых включений, улучшения технологичности монтажа и эксплуатации.
В частности:
выплнение входного патрубка с образованием сопла, ось которого направлена тангенциально по отношению к цилиндрической поверхности фильтрующего элемента, обеспечивает создание стабильного вихревого потока нисходящего к шламовой накопительной емкости и движущегося между корпусом и фильтрующим элементом, обеспечивает центробежную сепарацию твердых частиц с организованным перемещением твердых частиц к стенкам корпуса, а затем вдоль стенок корпуса вниз в область шламовой емкости. При этом газовые включения стремятся переместиться сквозь фильтрующий элемент в осевую центральную часть фильтра. В результате на фильтрующий элемент попадает значительно меньшая часть имеющихся в жидкости загрязнений, что обеспечивает его более высокий ресурс и фильтрующую способность. Кроме того вихревой поток вокруг фильтрующего элемента способствует смыву части задержанных загрязнений и направлению их в шламовую емкость, что так же увеличивает ресурс и фильтрующую способность фильтра в целом.
наличие накопительной емкости для шлама обеспечивает возможность накопления большого количества твердых загрязнений, что гарантирует увеличение ресурса фильтра.
наличие накопительной газовой емкости в верхней части корпуса обеспечивает накопление и задержание мелкодисперсных пузырьков газа внутри фильтра с возможностью его удаления в атмосферу
размещение в шламовой емкости успокоительной решетки виде радиально расположенных пластин создает условия для снижения скорости движения жидкости в шламовой емкости, чем обеспечивается эффективное задержание твердых загрязнений в накопительной емкости и увеличение ресурса работы фильтра до его очистки.
Соосное расположение входного и выходного патрубков обеспечивает возможность монтажа фильтра на одной оси с трубопроводом, что позволяет удешевить монтаж фильтра и упростить его эксплуатацию.
Возможен вариант исполнения фильтра с дренажным краном, установленным на накопительной шламовой емкости и ручным либо автоматическим воздухоотводчиком на газовой накопительной емкости.
На фиг.1 представлен продольный разрез фильтра-сепаратора.
На фиг.1 приняты следующие обозначения: 1 - корпус фильтра-сепаратора, 2 - входной патрубок, 3 - сопло входного патрубка, 4 - выходной патрубок, 5 - фильтрующий элемент, 6 - накопительная шламовая емкость, 7 - дренажный кран, 8 - накопительная газовая емкость, 9 - воздухоотводчик, 10 - успокоительная решетка, 11 - коллектор, 12 - кольцевая перегородка
На фиг.2 показан поперечный разрез фильтра в районе оси подводящего и отводящего патрубков.
Предлагаемая конструкция содержит корпус 1 с подводящим патрубком 2. В месте соединения входного патрубка 2 и корпуса 1 установлено сопло, направляющее входящий поток жидкости по касательной к фильтрующему элементу 5. На корпусе установлен коллектор 11 с расположенным на нем отводящим патрубком 4. Внутри корпуса закреплена кольцевая перегородка 12 на которой соосно корпусу 1 установлен фильтрующий элемент 5. В нижней части корпуса 1 имеется накопительная шламовая емкость 6 для твердых загрязнений. В верхней части корпуса расположена накопительная емкость 8 для сбора газов. На накопительной шламовой емкости 6 установлен дренажный кран 7, а на накопительной газовой емкости 8 установлен воздухоотводчик 9. Внутри шламвой емкости 6 закреплена успокоительная решетка 10
Фильтр-сепаратор работает следующим образом. Загрязненная жидкость по входному патрубку 2 подается в корпус фильтра 1 через сопло 3. В сопле 3 жидкость приобретает повышенную скорость и направление потока по касательной к фильтрующему элементу 5. В зазоре между корпусом 1 и фильтрующим элементом 5 жидкость движется вниз описывая спиралевидную траекторию, при этом твердые частицы более плотные чем вода под действием центробежных сил перемещаются к корпусу 1, а частицы менее плотные чем вода, включая газовые пузырьки, вместе с водой движутся к фильтрующему элементу 5. Вода с пузырьками воздуха проходит через фильтрующий элемент 5, а твердые частицы задерживаются в ячейках фильтрующего элемента. Вращающийся в кольцевом зазоре между корпусом 1 и фильтрующим элементом 5 поток уносит вниз в накопительную шламовую емкость 6 задержанные твердые частицы. Установленная в накопительной емкости 6 успокоительная решетка 10 затормаживает движение потока воды и создает условия, препятствующие уносу твердых частиц из накопительной емкости 6. Очищенный поток воды внутри фильтрующего элемента 5 поднимается в верхнюю часть корпуса 1, откуда через отводящий патрубок 4 поступает к потребителю. При этом пузырьки воздуха, выносимые очищенным потоком, скапливаются в накопительной газовой емкости 8, откуда периодически удаляются в атмосферу через воздухоотводчик 9.
Таким образом заявленное техническое решение способствует увеличению фильтрующей способности и повышению ресурса работы фильтра более чем в 2 раза, обеспечивает улавливание мелкодисперсных газовых включений, повышает технологичность монтажа и удобство эксплуатации.