ФИЛЬТР Российский патент 1995 года по МПК B01D29/62 

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей и газов от посторонних примесей и может быть использовано, например, в системах технического водоснабжения гидроагрегатов гидроэлектростанций и насосных установок.

Известен патронный фильтр для очистки жидкости от механических примесей, включающий корпус с подводящими и отводящими патрубками, фильтрующий элемент, выполненный в виде пружины, и насадок, установленный на конце фильтрующего элемента, выполненный в виде усеченного конуса, установленного соосно фильтрующему элементу и снабженного днищем в виде заглушки.

В известном устройстве при фильтровании жидкости, содержащей нитевидные и волокнистые включения, имеющие плотность, близкую к плотности жидкости, эти включения не осаждаются на дно фильтра и транзитом проходят вместе с потоком к фильтрующему элементу, постепенно обволакивая витки пружины и соединяя их между собой. В этом случае величина скоростного напора, воздействующего на насадок, оказывается, как правило, недостаточной для разрыва волокнистых включений и разъединения витков пружины, вследствие чего для восстановления производительности фильтра требуется его разборка и механическая очистка от волокнистых включений, что снижает надежность работы и приводит к увеличению трудозатрат на техническое обслуживание и к непроизводительным простоям фильтровальной установки.

Известен фильтр, содержащий корпус с подводящим, отводящим и сбросным патрубками и пружинный фильтрующий элемент, на одном конце которого закреплена подвижная вдоль оси фильтра насадка с конфузором, в котором установлен обтекатель.

В процессе промывки известного фильтра в увеличенные межвитковые зазоры отдельных пружин могут попасть и застрять в них относительно крупные включения, например щепки, ветки и т.п. в результате чего в этих пружинах после окончания промывки и возвращения подвижной насадки в первоначальное положение могут возникнуть локальные межвитковые зазоры, многократно превышающие заданную величину фильтрующей щели, что существенно ухудшит заданную тонкость фильтрации.

Кроме того, при обволакивании, в режиме фильтрации, отдельных пружин известного фильтра нитевидными включениями повышенной прочности происходит групповое "замыкание" витков отдельных пружин, вследствие чего нарушаются характеристики упругих свойств пружин и при полном рабочем ходе подвижной насадки при промывке фильтра возникает остаточная деформация этих пружин, что также приводит к ухудшению заданной тонкости фильтрации из-за увеличенных вследствие деформации межвитковых зазоров.

Таким образом, известные фильтры не обеспечивают надежности работы и требуемого качества по тонкости фильтрации, что является их недостатком.

Необходимо отметить также, что известные фильтры имеют весьма ограниченные функциональные возможности, так как не обеспечивают возможности отбора фракций и отфильтрованной жидкости с различной степенью очистки, заданного тем или иным технологическим процессом, например в системах технического водоснабжения гидроагрегатов, где на смазку уплотнений и направляющего подшипника турбины требуется вода со значительно более высокой степенью очистки, чем на охлаждение гидрогенератора.

Следовательно, ограниченные функциональные возможности также являются недостатком известных фильтров.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков известных устройств для очистки от посторонних примесей жидкостей и газов.

Поставленная цель достигается тем, что фильтр, содержащий корпус, крышку, подводящий, отводящий и сбросной патрубки, щелевой фильтрующий элемент, выполненный из одной или нескольких пружин, прикрепленных к неподвижной и подвижной вдоль оси фильтра диафрагмам так, что внутренние полости пружин сообщены с соответствующими проходными отверстиями в неподвижной диафрагме, и средство, задающее фильтрующий зазор в пружинах и ход подвижной диафрагмы, снабжен сетчатым фильтрующим элементом, выполненным в виде обечайки, охватывающей по периферии проходные отверстия в неподвижной диафрагме и установленной между крышкой и неподвижной диафрагмой с кольцевым зазором относительно корпуса, при этом сетчатый фильтрующий элемент снабжен кольцевыми грязесъемниками, связанными посредством тяг с подвижной диафрагмой и контактирующими с соответствующими поверхностями фильтрующих камер, выполненных с ячейками, уменьшающимися по направлению потока, образованных одной или более разделительными диафрагмами, причем разделительная диафрагма, установленная перед отводящим патрубком, выполнена перфорированной и вогнутой внутрь сетчатого фильтрующего элемента, а образованная вогнутой диафрагмой камера заполнена фильтрующей загрузкой и имеет перфорированную крышку, кроме того, фильтрующие камеры, образованные разделительными диафрагмами, снабжены одним или более дополнительными отводящими патрубками, при этом патрубки, подключенные к внутренним полостям фильтрующих камер, выполнены подвижными в радиальном направлении.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен фильтр в разрезе; на фиг.2 конструктивная схема фильтра с увеличенным количеством фильтрующих камер.

Фильтр содержит корпус 1, крышку 2, подводящий 3, отводящий 4 и сбросной 5 патрубки с задвижками (последние не показаны), щелевой фильтрующий элемент 6, выполненный в виде одной или нескольких пружин, прикрепленных к неподвижной 7 и подвижной 8 диафрагмам так, что внутренняя полость пружин сообщается с соответствующими проходными отверстиями 9 в неподвижной диафрагме, и обтекатель 10 с кольцевым выступом 11, контактирующий с горловиной 12 и обеспечивающий заданный фильтрующий межвитковой зазор δ в пружинах и осевой ход подвижной диафрагмы в полости грязесборника 13 при открытии задвижки на сбросном патрубке 5.

К неподвижной диафрагме 7 присоединен сетчатый фильтрующий элемент 14, выполненный в виде перфорированной обечайки с присоединительными фланцами 15 и 16, охватывающей по периферии проходные отверстия 9 в неподвижной диафрагме 7.

Сетчатый фильтрующий элемент 14 снабжен кольцевыми грязесъемниками 17 и 18, контактирующими соответственно с внутренней и наружной поверхностями и связанными тягами 19 и 20 с подвижной диафрагмой, при этом тяги 20 выполнены с кольцевыми выступами 21, перекрывающими в исходном положении соответствующие отверстия в диафрагме 7.

В сетчатом фильтрующем элементе 14 установлены разделительные диафрагмы 22 и 23, образующие фильтрующие камеры 24, 25, 26 и 27, при этом диафрагма 22 выполнена непроницаемой для исходной среды, а диафрагма 23 выполнена съемной, имеет перфорацию и вогнута внутрь фильтрующего элемента, образуя съемную фильтрующую камеру, которая заполнена фильтрующей загрузкой 28 и снабжена перфорированной крышкой 29.

Для обеспечения возможности отбора отфильтрованной среды с заданной крупностью фракций корпус 1 и сетчатый фильтрующий элемент 14 снабжены дополнительными отводящими патрубками 30 и 31, при этом патрубок 31 установлен с возможностью радиального перемещения, а между корпусом фильтра и патрубком 31 размещено уплотнение 32.

В зависимости от особенностей технологического процесса с использованием предлагаемого фильтра число дополнительных отводящих патрубков и количество разделительных диафрагм в сетчатом фильтрующем элементе, а следовательно, и количество фильтрующих камер могут быть увеличены, что иллюстрируется примером выполнения предлагаемого фильтра, схематично изображенного на фиг.2, где показаны дополнительные отводящие патрубки 33 и 34 и фильтрующие камеры 35, 36 и 37.

Фильтр работает следующим образом. Исходная среда, содержащая посторонние примеси, поступает под давлением в подводящий патрубок 3 и, освобождаясь от наиболее крупных включений при прохождении через межвитковые зазоры δ в пружинах щелевого фильтрующего элемента 6, поступает из внутренних полостей пружин и отверстия 9 в неподвижной диафрагме 7 в камеру 24 сетчатого фильтрующего элемента 14, а затем, очищаясь при прохождении через фильтрующие ячейки соответствующих поверхностей камер 24, 26 и 27, фильтрующую загрузку 28 и перфорацию в крышке 29, поступает в очищенном виде в отводящий патрубок 4. Направление движения потока исходной среды в режиме фильтрации показано стрелками на фиг.1 и 2.

При необходимости от конкретного технологического процесса, в котором используется фильтр, часть отфильтрованной среды с заданной крупностью фракций отбирается через дополнительные отводящие патрубки 30 и 31.

Для очистки фильтрующих поверхностей фильтра от отфильтрованных примесей (мусор, трава, песок и т.п.) открывают задвижку на сбросном патрубке 5. При открытии задвижки полость грязесборника 13 соединяется с зоной пониженного давления, например атмосферного, и под действием практически полного давления исходной среды подвижная диафрагма 8 перемещается вдоль оси фильтра до тех пор, пока горловина 12 не выйдет за пределы обтекателя 10, при этом межвитковые зазоры δ в пружинах щелевого фильтрующего элемента увеличиваются в несколько раз, вследствие чего собравшиеся вокруг пружин загрязнения и волокнистые включения разрушаются и через открывшееся отверстие горловины 12 выносятся смывным потоком в сбросной патрубок 5.

Одновременно с осевым перемещением подвижной диафрагмы перемещаются тяги 19 и 20 вместе с кольцевыми грязесъемниками 17 и 18, которые очищают поверхности фильтрующих камер 24 и 26 от загрязнений, которые смываются потоком в отверстия диафрагмы 7 и далее в сбросной патрубок 5.

Очистку фильтрующей загрузки 28, сетчатого 14 и щелевого 6 фильтрующих элементов осуществляют также обратным потоком исходной среды или другого промывочного агента, подводимой под давлением к отводящему патрубку 4 при закрытой задвижке на подводящем 3 и открытой задвижке на сбросном 5 патрубках.

Процесс очистки фильтрующих поверхностей фильтра, изображенного на фиг. 2, аналогичен описанному выше.

Крайние положения подвижных частей фильтра при его очистке показаны на чертежах, где на фиг.1 штрихпунктирными линиями с двумя точками изображено положение подвижной диафрагмы 8, а на фиг.2, слева от оси фильтра, сплошными линиями представлено положение подвижной диафрагмы 8, тяг 19 и 20 и кольцевых грязесъемников 17 и 18, кроме того, на этой же фигуре стрелками показано направление смывного потока.

По окончании очистки фильтра закрывают задвижку на сбросном патрубке 5, вследствие чего давление по обе стороны подвижной диафрагмы 8 выравнивается и под действием упругой энергии пружин щелевого фильтрующего элемента 6 подвижная диафрагма 8, тяги 19 и 20 и кольцевые грязесъемники 17 и 18 возвращаются в исходное положение, при котором обеспечивается нормальный режим фильтрации.

Если в процессе очистки фильтра в межвитковых зазорах пружин щелевого фильтрующего элемента 6 застряли посторонние предметы или отдельные пружины вышли из строя вследствие их обволакивания и "замыкания" витков волокнистыми включениями повышенной прочности, то сетчатый фильтрующий элемент 14 предохранит потребителя от попадания загрязнений, прошедших через увеличенные зазоры в пружинах.

Таким образом, наличие в предлагаемом фильтре сетчатого фильтрующего элемента, выполненного в виде обечайки, охватывающей по периферии проходные отверстия в неподвижной диафрагме, обеспечивает надежную работу фильтра и заданную тонкость фильтрации независимо от технического состояния и надежности работы щелевого фильтрующего элемента.

Кроме того, благодаря наличию кольцевых грязесъемников, контактирующих с соответствующими фильтрующими поверхностями и связанных с подвижной диафрагмой посредством тяг с кольцевыми выступами, обеспечивается эффективная очистки фильтрующих поверхностей и тем самым достигается повышение производительности фильтра.

Установка в сетчатый фильтрующий элемент разделительных диафрагм, выполненных через одну перфорированными, позволяет улучшить тонкость фильтрации за счет ступенчатой очистки исходной среды в камерах, выполненных с ячейками, уменьшающимися по направлению потока.

Выполнение разделительной диафрагмы, установленной перед основным отводящим патрубком, вогнутой внутрь сетчатого фильтрующего элемента, позволяет при прочих равных условиях уменьшить габариты фильтра.

Кроме того, заполнение фильтрующей камеры, образованной вогнутой съемной диафрагмой, фильтрующей загрузкой обеспечивает повышение качества фильтрации.

Наличие у фильтра дополнительных отводящих патрубков существенно расширяет функциональные возможности фильтра, так как позволяет обслуживать одним фильтром нескольких потребителей, требующих различную степень очистки исходной среды, в частности в системах технического водоснабжения гидроагрегатов дает возможность подавать воду с различной степенью очистки в радиаторы охлаждения гидроагрегата и на смазку и охлаждение направляющего подшипника гидротурбины или насоса.

Установка дополнительных отводящих патрубков, подключенных к внутренним полостям фильтрующих камер, с возможностью перемещения в радиальном направлении позволяет демонтировать одновременно все фильтрующие элементы, образующие в совокупности моноблочную конструкцию, что существенно снижает трудоемкость технического обслуживания фильтра.

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей и газов и позволяет повысить качество фильтрации и надежность работы. Фильтр содержит корпус с щелевым фильтрующим элементом в виде одной или нескольких прикрепленных к неподвижной и подвижной диафрагмам пружин, сообщенных своими внутренними полостями с проходными отверстиями в неподвижной диафрагме, сетчатую обечайку, охватывающую по периферии проходные отверстия неподвижной диафрагмы и установленную между крышкой и неподвижной диафрагмой с кольцевым зазором относительно корпуса. Предусмотрены кольцевые грязесборники, контактирующие с внутренней и наружной поверхностями фильтрующего элемента (сетчатой обечайки) и соединенные с подвижной диафрагмой. Сетчатая обечайка оснащена разделительными диафрагмами. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ФИЛЬТР, содержащий корпус, крышку, подводящий, отводящий и сбросной патрубки, щелевой фильтрующий элемент, выполненный из одной или нескольких пружин, закрепленных к неподвижной и подвижной вдоль оси фильтра диафрагмам, внутренние полости пружин сообщены с соответствующими проходными отверстиями в неподвижной диафрагме, и средство, задающее фильтрующий зазор в пружинах и ход подвижной диафрагмы, отличающийся тем, что, с целью повышения качества фильтрации и надежности в работе, он снабжен сетчатым фильтрующим элементом, выполненным в виде обечайки, охватывающей по периферии проходные отверстия в неподвижной диафрагме и установленной между крышкой и неподвижной диафрагмой с кольцевым зазором относительно корпуса. 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности фильтра за счет повышения эффективности его очистки, сетчатый фильтрующий элемент снабжен кольцевым грязесъемником, контактирующим с внутренней поверхностью фильтрующего элемента и связанным посредством тяг с подвижной диафрагмой. 3. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что сетчатый фильтрующий элемент снабжен одной или более разделительными диафрагмами, образующими фильтрующие камеры, выполненные с ячейками, уменьшающимися по направлению потока. 4. Фильтр по п. 2, отличающийся тем, что сетчатый фильтрующий элемент снабжен дополнительным грязесборником, контактирующим с наружной поверхностью фильтрующего элемента и связанным посредством тяг с подвижной диафрагмой. 5. Фильтр по п.3, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов фильтра путем использования его внутреннего объема, разделительная диафрагма, установленная перед отводящим патрубком, выполнена перфорированной и вогнутой внутрь сетчатого фильтрующего элемента. 6. Фильтр по пп.1 и 3, отличающийся тем, что, с целью расширения фукциональных возможностей, фильтр снабжен одним или более дополнительными отводящими патрубками. 7. Фильтр по пп.2 и 4, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности удаления загрязнений, снятых кольцевыми грязесъемниками, тяги выполнены с кольцевыми выступами, открывающими при перемещении подвижной диафрагмы соответствующие отверстия в неподвижных диафрагмах фильтра. 8. Фильтр по п.5, отличающийся тем, что фильтрующая камера, образованная вогнутой разделительной диафрагмой, выполнена съемной, заполнена фильтрующей загрузкой и снабжена перфорированной крышкой. 9. Фильтр по п.6, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости при техническом обслуживании за счет повышения технологичности монтажа и демонтажа фильтрующих элементов, дополнительные отводящие патрубки, подключенные к внутренним полостям фильтрующих камер, установлены с возможностью перемещения в радиальном направлении.