ФИЛЬТР-СЕПАРАТОР Российский патент 1998 года по МПК B01D29/86 B01D36/00 

Изобретение относится к устройствам и способам очистки масла от механических примесей в циркуляционных системах смазки и может найти широкое применение в газовой, автомобильной и других отраслях промышленности.

Известен самоочищающийся патронный фильтр (автсвид. СССР N 886940, кл. B 01 D 27/12) для очистки природных и оборотных вод.

Этот фильтр содержит корпус с патрубками ввода и вывода жидкости, фильтрующие патроны, щетки, привод вращения щеток и патрубок для отвода загрязнений.

К недостаткам таких фильтров необходимо отнести следующую конструктивную недоработку: не обеспечивается очистка всеми фильтрующими патронами одновременно, т.к. периодически один из патронов отключается для промывки.

Широко известен фильтр для очистки жидкости [1] который содержит корпус, крышку с входящими и выходящими отверстиями, фильтроэлемент, закрепленный в центральной части крышки, и магнитную ловушку.

Для повышения эффективности очистки и увеличения рабочего ресурса фильтра, магнитные ловушки выполнены в виде постоянных магнитов (кольцевых), установленных по торцам полюсных наконечников в виде шайб из магнитомягкого материала.

Недостаток конструкции фильтра состоит в том, что не пердусмотрена очистка магнитной ловушки. Кроме того, конструкция фильтра металлоемка.

Известен также магнитный фильтр для очистки жидкости [2] предназначенный для жидкостного охлаждения крупных электрических машин и состоящий из корпуса, патрубков ввода и вывода жидкости, магнитопровода с отверстиями и катушки намагничивания.

Основной недостаток конструкции [2] состоит в том, что не обеспечивается постоянная очистки жидкости, т.к. для очистки его от загрязнений путем обратной промывки необходимо прекратить фильтрацию
Кроме того, на поверхности магнита образуются "щетки" из механической примеси, которая частично смывается потоком жидкости и попадает в систему с чистой жидкостью.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является фильтр, который применен в очистке рабочих жидкостей в гидроприводных секциях [3]
Указанный фильтр-сепаратор имеет корпус с патрубками ввода и вывода масла, фильтрующий элемент, расположенный между патрубками по высоте фильтра, магнитный экран, выполненный в виде стержней, на которых жестко установлены постоянные магниты, при этом стержни установлены с зазором к фильтрующему элементу и расположены вокруг него. Загрязненная рабочая жидкость или масло поступает через входной патрубок в корпус фильтра-сепаратора, где жидкость очищается от феррочастиц в магнитном поле, которое образуется продольными стержнями, а немагнитные частицы отделяются фильтрующим элементом. При этом ферромагнитные частицы притягиваются магнитными стержнями и осаждаются на них, постоянно увеличивая слой феррочастиц
Немагнитные частицы удаляются фильтрующим элементом, который работает с накоплением осадка на фильтрующей поверхности, что приводит к росту перепада давления и снижения пропускной способности фильтра-сепаратора.

Выполнение магнитного экрана неподвижным приводом к обрастанию магнитных стержней ферромагнитными частицами и забиванию поверхности фильтрующего элемента немагнитными частицами, что значительно сокращает межрегенерационный период фильтра-сепаратора.

В основу изобретения поставлена задача создать такое устройство для очистки масла от механических примесей, в котором новое выполнение узлов и их расположение в фильтре повысят качество очистки масла.

Эта задача решается тем, что в известном фильтре, содержащем корпус, на котором установлены входной и выходной патрубки для ввода и вывода очищаемой жидкости, фильтрующий элемент, расположенный между патрубками по высоте фильтра, магнитный экран, выполненный продольными стержнями, при этом стержни установлены с зазором к фильтрующему элементу и расположены вокруг него, дополнительно установлено опорное кольцо, а рабочая поверхность стержней выполнена винтообразной, при этом стержни жестко соединены с опорным кольцом. Стержни выполнены с возможностью вращения вокруг фильтрующего элемента. Кроме того, стержни выполнены с разным углом наклона к поверхности фильтрующего элемента и имеют различную конфигурацию. На стержнях установлены щетки со стороны фильтрующего элемента.

Вращение стержней производится приводом кинематически связанным с опорным кольцом.

Выполнение стержней винтообразными позволяет при их вращении повысить турбулентность потока очищаемого масла, способствует прохождению масла в фильтре.

Выполнение стержней различной конфигурации и с разным углом наклона к поверхности фильтрующего элемента позволяет изменять во время очистки масла угол "атаки" на поверхность фильтрующего элемента.

Установка щеток на стержнях улучшит очистку фильтрующего элемента.

Эти конструктивные изменения повышают качество очистки масла.

Устройство фильтра поясняется чертежами: на фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 и 3 показаны сечения А-А и В-В фиг. 1; на фиг. 4 и 5 показано положение винтообразных стержней к поверхности фильтрующего элемента.

Фильтр-сепаратор содержит корпус 1 и корпус 2 с патрубками 3 и 4 ввода и вывода масла из фильтра. В нижней части корпуса 2 расположен сливной патрубок 5 Внутри корпуса по его оси при помощи скобы 6 установлены фильтрующий элемент 7, выполненный из полимерного фильтрующего материал, например, фторопласта и перфорированный каркас 8. Фильтрующий элемент 7 поджимается пружиной 9, жестко связанной со скобой 6, к уплотнению 10.

В начальной части фильтрующего элемента 7 установлен завихритель 11, ниже которого расположен привод, например, турбина 12, связанная посредством опорного кольца 13 с винтообразными стержнями 14, расположенными вокруг фильтрующего элемента 7. Стержни 14 расположены с зазором к поверхности фильтрующего элемента 7 и на одинаковом расстоянии друг от друга. Со стороны фильтрующего элемента 7 на стержнях 14 установлены жестко механические щетки 15. На стержнях 14 установлены постоянные магниты 16, которые образуют магнитный экран. Рабочие поверхности щеток 15 не соприкасаются с поверхностью элемента 7. Рабочие поверхности стержней 14 имеют разный угол наклона к поверхности фильтрующего элемента 7, при этом стержни 14 имеют и различную конфигурацию и равномерно расположены по окружности наружной поверхности фильтрующего элемента 7.

Фильтр-сепаратор работает следующим образом.

Неочищенные масло или жидкость, содержащее феррочастицы, песок и т.п. а также воду, поступает под давление во входной патрубок 3 и затем во внутреннюю полость корпуса 2. Жидкость с верхней части корпуса 2 поступает на завихритель 11 (направляющий аппарат) и турбину 12, которая приводит во вращение винтообразные стержни 14 через опорное кольцо 13. Неочищенное масло подается турбиной 12 в кольцевую полость между цилиндрической поверхностью корпуса 2 и цилиндрической поверхностью фильтрующего элемента 7.

Вращающиеся винтообразные стержни 14 приводят во вращение пограничный слой масла около фильтрующей поверхности элемента 7.

Масло омывает вращающийся магнитный экран, образованный магнитными пластинами, жестко установленными на стержнях 14.

Вращение стержней 14 производится с помощью турбины 12, кинематически связанной с опорным кольцом 13.

Все стержни 14 находятся на одинаковом расстоянии от поверхности фильтрующего элемента 7.

При этом феррочастицы притягиваются магнитными пластинами 16 (постоянными магнитами) и в последующем ориентируемые в магнитном поле, частицы образуют "щетки" с направленными вдоль силовых линий поля волосками. Последующий рост "щеток" приводит к образованию концентрированной зоны вокруг винтообразных стержней 14, при этом в этих зонах задерживаются и частично неметаллические частицы. При вращении стержней 14 ферромагнитные "щетки" вместе с металлическими частицами сбрасываются с потоком движущегося масла в нижнюю часть корпуса 2. При этом неметаллические частицы вырастают в агломерат, подходят к поверхности фильтрующего элемента 7, затем сбрасываются щетками 15. Очищенное масло, пройдя через перфорированный каркас 8, выходит через патрубок 4. Накопившийся осадок собирается в нижней части корпуса 2.

Вращающиеся щетки 15 предотвращают коркообразование на поверхности фильтрующего элемента 7 за счет постоянной очистки по всей длине и по всему периметру.

Выполнение магнитного экрана с возможностью вращения вокруг фильтрующего элемента 7 обеспечивает очистку магнитных пластин 16 (постоянных магнитов) от металлических примесей в процессе работы фильтра, т.к. "щетки", образованные на поверхности магнитов 16 из механических примесей, будут сбрасываться в нижнюю часть корпуса 2 под действием сил, возникающих при вращении магнитного поля, созданного стержнями 14.

Кроме того, выполнение стержней 14 с разным углом наклона к поверхности фильтрующего элемента 7 и с разной конфигурацией при их вращении меняет угол "атаки" и создают меняющийся турбулентный поток, который обеспечивает отрыв от поверхности фильтрующего элемента 7 частиц и повышает качество очистки. Выполнение стержней винтообразными способствует прохождению масла в фильтре.

Вращающиеся щетки 15, укрепленные на винтообразных стержнях 14, предотвращают коркообразование на фильтрующем элементе 7 по всему периметру, что практически обеспечивает самоочищение магнитных стержней, и как следствие, значительно увеличивает межрегенерационный пробег магнитного экрана.

Вращающееся вокруг фильтрующего элемента 7 масло с одинаковой относительной скоростью по всей его длине и вращающиеся стержни 14 предотвращают коркообразование и накопление механических частиц на поверхности фильтрующего элемента.

Ферромагнитные "щетки" сбрасываются за счет трения с маслом с вращающихся стержней
Указанная конструкция фильтр-сепаратора значительно повышает качество очистки масла, устраняет обрастание магнитных стержней ферромагнитными частицами и забивание фильтрующего элемента.

Использование: изобретение предназначено для очистки масла от механических примесей в циркуляционных системах смазки, например, автомобилей. Сущность изобретения: фильтр-сепаратор содержит корпус с подводящим и отводящим патрубками, установленный по оси корпуса, фильтрующий элемент, магнитный экран в виде установленных вокруг фильтрующего элемента посредством опорного кольца изогнутых по винтовым линиям стержней, к которым жестко прикреплены постоянные магниты и привод, кинематически связанный с опорным кольцом. 3 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. Фильтр-сепаратор, содержащий корпус с подводящим и отводящим патрубками, установленный по оси корпуса фильтрующий элемент и магнитный экран, выполненный в виде установленных вокруг фильтрующего элемента стержней, к которым жестко прикреплены постоянные магниты, отличающийся тем, что он снабжен опорным кольцом, к которому жестко прикреплены стержни, установленные с возможностью вращения, при этом стержни выполнены изогнутыми по винтовым линиям. 2. Фильтр-сепаратор по п.1, отличающийся тем, что стержни установлены под разным углом наклона к поверхности фильтрующего элемента. 3. Фильтр-сепаратор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен приводом, кинематически связанным с опорным кольцом. 4. Фильтр-сепаратор по пп.1 3, отличающийся тем, что стержни снабжены жестко прикрепленными к ним щетками, обращенными в сторону фильтрующего элемента.