ФИЛЬТРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2000 года по МПК B01D29/11 

Изобретение относится к фильтрующим устройствам, предназначенным для удаления твердых частиц из протекающей жидкости, причем устройство относится к такому типу фильтров, в которых имеются корпус, по меньшей мере, один трубчатый фильтрующий элемент, установленный в корпусе таким образом, что жидкость протекает через фильтрующую перегородку, а также имеются вход и выход для жидкости.

Фильтрующее устройство такого типа приведено, например, в патенте DE 1 536 939. В данном устройстве трубчатый фильтр установлен в корпусе фильтра таким образом, что один конец фильтра охватывает весь поток жидкости, в то время как другой конец фильтра расположен у внутренней поверхности корпуса фильтра таким образом, что препятствует протоку жидкости через этот конец фильтра.

Целью настоящего изобретения является создание фильтрующего устройства нового типа с улучшенными расходными характеристиками жидкости, протекающей через него.

Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением предлагается фильтрующее устройство типа, указанного выше, при этом взаимно противоположные концы одного или каждого фильтра размещены таким образом, что жидкость будет протекать одновременно через оба конца, фильтр или фильтры находятся внутри внутреннего кожуха, установленного в корпусе фильтра, фильтрующие элементы находятся на таком расстоянии от стенок внутреннего кожуха, которое оставляет свободными взаимно противоположные концы фильтра, причем внутренняя полость внутреннего кожуха соединена либо с входом, либо с выходом, предпочтительно с выходом, при этом полость между корпусом фильтра и внутренним кожухом соединена с другим элементом из входа или с выхода, предпочтительно со входом.

Такое устройство существенно снижает сопротивление потоку, протекающему сквозь фильтр или фильтры, а также позволяет более равномерно использовать всю фильтрующую зону. Другое преимущество состоит в том, что более тяжелые частицы могут проходить по стенке корпуса фильтра к нижней части корпуса, не попадая в фильтр или в фильтры. Предпочтительно, чтобы в нижней части корпуса фильтра было выполнено отверстие, через которое можно удалять частицы, которые скопились на дне корпуса.

Целесообразно, чтобы корпус фильтра и/или внутренний кожух имели закругленную, например, сферическую форму, благодаря которой обеспечивается малое сопротивление потоку жидкости. С точки зрения обеспечения условий потока жидкости также выгодно, чтобы суммарная площадь торца фильтра была по существу равна площади входа фильтрующего устройства.

Если корпус фильтра снабжен отрезком трубы, который можно закрывать съемной крышкой, то внутренний кожух может иметь преимущественно отверстие в донной стенке, которое находится напротив отрезка трубы и через которое можно извлекать фильтр или фильтры из кожуха и из корпуса фильтра, например, для очистки, после чего их можно ввести обратно в корпус фильтра, смонтировав во внутреннем кожухе с возможностью демонтажа. Это позволяет удобно фиксировать фильтр или фильтры с возможностью съема в их рабочих положениях во внутреннем кожухе. Например, фильтр или фильтры могут иметь ручку для облегчения выполнения операций по их демонтажу и замене совместно со стопорным устройством, которое можно перемещать вручную в одну сторону и которое фиксирует с возможностью съема фильтр или фильтры во внутреннем кожухе. Если фильтрующее устройство содержит несколько фильтров, расположенных рядом друг с другом, то концы или торцы этих фильтров могут оснащаться торцевыми пластинами, которые удерживают фильтры вместе и которые герметизируют промежутки между отверстиями в фильтре.

Определенное преимущество можно обеспечить, если данное фильтрующее устройство объединено с газоотделителем, подключенным непосредственно ко входу или выходу фильтрующего устройства. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения фильтрующее устройство и газоотделитель оснащены по существу цилиндрическим наружным кожухом, единым относительно фильтрующего устройства и газоотделителя, причем в рабочем положении кожух имеет, по меньшей мере, по существу горизонтальную ось, фильтрующее устройство и газоотделитель отделены друг от друга перегородкой, проходящей поперек кожуха, а труба, по которой протекает жидкость и которая имеет перфорированную верхнюю часть, через которую выходят поднимающиеся газовые пузырьки, размещена в сепараторе между одним концом наружного кожуха и перегородкой.

Настоящее изобретение будет более понятным из описания вариантов его осуществления со ссылками на чертежи, на которых:
фиг. 1 представляет продольный разрез первого варианта осуществления фильтрующего устройства по I-I фиг. 2;
фиг. 2 - горизонтальный разрез по II-II фиг. 1;
фиг. 3 - поперечный разрез устройства по фиг. 1 и 2;
фиг. 4 - вид, соответствующий фиг. 1, но второго варианта осуществления фильтрующего устройства согласно изобретению;
фиг. 5 - горизонтальный разрез по V-V на фиг. 4;
фиг. 6 - вертикальный разрез совмещенных фильтрующего устройства и газоотделителя согласно настоящему изобретению;
фиг. 7 - разрез по VII-VII на фиг. 6;
фиг. 8 - вид, соответствующий фиг. 6, другого варианта осуществления совмещенных фильтрующего устройства и газоотделителя согласно настоящему изобретению.

Соответствующие или по существу соответствующие друг другу элементы, используемые в иллюстрированных вариантах осуществления изобретения, обозначены одними и теми же ссылочными номерами.

Фильтрующее устройство, представленное на фиг. 1-3, содержит корпус 1 фильтра, цилиндрический фильтр 2, открытый на обоих концах, а также внутренний кожух 3. Ссылочным номером 4 обозначен вход для фильтруемой жидкости, проходящей через фильтрующее устройство, а ссылочным номером 5 обозначен выход для жидкости. Вход 4 соединен с корпусом 1 фильтра, а выход 5 соединен с той частью внутреннего кожуха 3, которая охватывает фильтр 2. Внутренний кожух 3 и торцы фильтра расположены на расстоянии от внутренней поверхности корпуса 1 фильтра, причем во внутреннем кожухе имеются верхнее и нижнее отверстия 6, 7, форма и размеры которых такие, что противоположные отверстия в фильтре 2 остаются свободными для одновременного сквозного прохода жидкости. Фильтр 2 удерживается в заданном положении во внутреннем кожухе 3 с помощью верхнего направленного внутрь фланца 8, к которому прижимается верхний торец фильтра 2 с помощью стопорного устройства (подробно описанного ниже), которое жестко фиксирует фильтр 2 в рабочем положении во внутреннем кожухе 3 с возможностью демонтажа.

Напротив нижнего отверстия 7 внутреннего кожуха 3 имеется патрубок 9, который можно закрывать с помощью съемного колпака или крышки 10. Крышка 10 крепится с помощью фланцевого соединения, образованного фланцами 11, 12 на патрубке и крышке, соответственно, болтами 13. Крышка или закрывающий элемент уплотнены кольцом 14, расположенным в периферийной канавке в крышке 10. В крышке 10 имеется центральное отверстие 15, через которое можно удалить частицы, которые собираются в патрубке 9, причем отверстие в крышке 10 можно закрыть заглушкой или каким-либо другим элементом, которые не показаны. Крышку 10 снимают, если возникла необходимость демонтировать фильтр 2, например, для очистки.

Фильтр 2 имеет ручку 16, выполненную в виде скобы, которая облегчает съем фильтра 2 из корпуса фильтра. Фильтр 2 можно зафиксировать в рабочем положении во внутреннем, кожухе 3 с помощью стопорного устройства, имеющегося на его торце. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 1-3, стопорное устройство включает загнутую под углом пластинчатую пружину 17, которая соединена с внутренним кожухом 3, а одно плечо пружины проходит по существу по диагонали по большей части отверстия 6. Как видно на фиг. 3, плечо прикреплено к стержню 18, который проходит по существу центрально вниз через фильтр 2, нижний конец стержня имеет U-образные части 19, 20, отогнутые наружу в противоположных направлениях, причем нижняя часть 20 выполнена с возможностью зажима вокруг ручки в виде скобы 16, как показано на фиг. 3, при этом они совместно прижимают верхний торец фильтра 2 к фланцу 8. Верхняя закругленная часть 19 выполняет роль ручки для оттягивания части 20 вниз против действия пружины 17 и выхода из зацепления с ручкой 16 фильтра после удаления крышки 10, после чего можно вынуть фильтр 2 из кожуха 3 и из корпуса 1 фильтра.

Корпус 1 фильтра и/или внутренний кожух 3 предпочтительно могут иметь сферическую форму, обеспечивая тем самым преимущества в отношении механической прочности, а также в отношении условий потока жидкости, протекающей через фильтр. Суммарная площадь торца фильтра должна быть преимущественно не меньше площади входа 4, а также приближенно равна площади выхода 5. Это обеспечивает относительно низкий перепад давления в фильтрующем устройстве, когда жидкость протекает через вход 4, вдоль внутренней поверхности корпуса 1 фильтра, снаружи внутреннего кожуха 3, далее через отверстия 6, 7 внутрь фильтра 2, откуда жидкость выходит через стенку фильтра, на которой происходит отделение твердых частиц из жидкости, и выходит из фильтрующего устройства через выход 5. Поскольку жидкость втекает в цилиндрический фильтр 2 с двух его концов, то в таком случае вся фильтрующая поверхность будет использоваться в основном равномерно, причем площадь фильтрующей поверхности можно увеличивать или уменьшать с относительно небольшим влиянием на наружные размеры фильтрующего устройства. В показанном предпочтительном положении фильтрующего устройства твердые частицы, переносимые жидкостью, могут выпадать прямо на дно патрубка 9, они выделяются из жидкости также на фильтрующей поверхности, откуда они выпадают также в упомянутый патрубок 9, оттуда частицы можно извлекать через отверстие 15 или из корпуса фильтра после съема крышки 10. Также можно реверсировать направление движения потока, протекающего через фильтрующее устройство, хотя это менее предпочтительно, поскольку отделенные частицы будут накапливаться во внутреннем кожухе 3. С другой стороны, кратковременное реверсирование направления потока может оказаться полезным, поскольку частицы, которые накопились внутри фильтра 2, будут отставать от него и выпадать вниз в патрубок 9.

В варианте осуществления фильтрующего устройства, показанном на фиг. 4 и 5, корпус 1 и внутренний кожух 3 имеют форму, отличную от варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 1-3. Например, корпус 1 является по существу цилиндрическим с куполообразной верхней частью. Внутренний кожух 3 также является цилиндрическим, причем оба его торца являются открытыми. Внутренний кожух 3 установлен эксцентрично в корпусе 1 фильтра, и более точно, он установлен таким образом, что жидкость будет протекать во всем пространстве, ограниченном корпусом 1 и кожухом 3 по существу с одной и той же скоростью. Устройство содержит несколько трубчатых фильтров 2A, а открытые торцы фильтров снабжены круглыми торцевыми пластинами 21, 22, в которых имеются соответствующие отверстия 6A, 7A и которые плотно соединены с фильтрами 2A, герметично уплотняя внутренний объем цилиндрического внутреннего кожуха 3. Узел, содержащий фильтры 2A и торцевые пластины 21, 22, снабжен ручкой 16, он удерживается с возможностью демонтажа в заданном положении во внутреннем кожухе 3 ручкой 16, которая опирается на внутреннюю поверхность донной крышки 10, закрепленной на корпусе 1 фильтра с возможностью демонтажа. В крышке имеется центральное отверстие для очистки, которое закрывается резьбовой пробкой 23. Остальные элементы устройства, показанного на фиг. 4 и 5, имеют ссылочные номера, соответствующие ссылочным номерам варианта осуществления изобретения, представленного на фиг. 1-3, поэтому они здесь подробно не описаны.

Применение множества трубчатых фильтров 2A позволяет увеличить общую площадь фильтрации без увеличения объема фильтрующего устройства. Частицы, выделенные из жидкости, протекающей через фильтрующее устройство, собираются по существу на съемной донной части 10 корпуса 1 фильтра. Донная часть корпуса 1 фильтра представляет собой патрубок, соответствующий патрубку 9 на фиг. 1-3.

На фиг. 6 и 7 представлен вариант осуществления изобретения, в котором фильтрующее устройство, которое соответствует во всех деталях устройству, показанному на фиг. 1-3, соединено с газоотделителем. Такой газоотделитель можно преимущественно использовать в циркуляционных системах с жидким рабочим телом, поскольку наличие газовой фазы, например, воздуха в системах с водяным теплоносителем снижает эффективность теплопереноса, а также является причиной кавитации в циркуляционных насосах. Газоотделитель и фильтрующее устройство имеют общий корпус 1A в виде горизонтального цилиндра с куполообразными торцами, разделенного поперечной перегородкой 24. Газоотделитель имеет вход 25, а также закрываемые верхний и нижний патрубки 26, 27, через которые можно удалить скопившийся газ, а также твердые частицы или шлам, если это необходимо. По центральной оси газоотделителя между входом 25 и перегородкой 24 расположена труба 28, верхняя часть которой на значительном участке имеет перфорацию, показанную позицией 29, а выходной конец трубы 30 проходит через перегородку 24, образуя вход в фильтрующее устройство. Газовые пузырьки, которые имеются в жидкости, проходящей через газоотделитель, выделяются вверх из трубы 28 через перфорированную часть 29, накапливаясь в верхней части газоотделителя. Твердые частицы можно также выделить из жидкости в определенной степени, причем эти частицы отводятся через патрубок 27. Как показано на фиг. 7, заданную схему течения через газоотделитель можно получить с помощью лопаток или перегородок 31. Жидкость, поступающая в фильтрующее устройство от конца трубы 30, фильтруется, как это было описано со ссылками на фиг. 1-3.

Вариант осуществления изобретения, показанный на фиг. 8, отличается от варианта осуществления изобретения, представленного на фиг. 6 и 7, исключительно тем, что фильтрующее устройство расположено выше по течению относительно газоотделителя, которые вместе представляют собой единый узел. Отфильтрованная жидкость в фильтрующем устройстве отводится через выход в корпусе фильтра, откуда она поступает через торец 30 частично перфорированной трубы 28 и вытекает из газоотделителя.

Понятно, что данное изобретение не ограничивается представленными и описанными вариантами его осуществления и что его можно применить на практике любым представленным способом в рамках объема представленной ниже формулы изобретения.

Изобретение предназначено для фильтрации жидкости. Фильтрующее устройство для удаления твердых частиц из протекающей жидкости содержит корпус, по меньшей мере один трубчатый фильтр, установленный в корпусе так, что жидкость проходит сквозь стенку фильтра, вход и выход для жидкости. Взаимно противоположные концы фильтра являются свободными и расположены так, что жидкость может протекать одновременно через оба конца. Фильтр находится внутри внутреннего кожуха, который установлен в корпусе фильтра на расстоянии от его стенок и который оставляет свободными взаимно противоположные концы фильтра. Полость внутри внутреннего кожуха соединена либо с входом, либо с выходом, в то время как полость между корпусом фильтра и внутренним кожухом соединена с другим входом или выходом. В устройстве обеспечиваются лучшие расходные характеристики жидкости, протекающей через него. 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Фильтрующее устройство для удаления твердых частиц из протекающей жидкости, содержащее корпус (1) фильтра, по меньшей мере один трубчатый фильтр (2, 2А), установленный в корпусе с возможностью протекания жидкости через стенку фильтра, а также вход и выход (4, 5) для жидкости, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью одновременного протекания жидкости через противоположные концы одного или каждого фильтра (2, 2А) соответственно, причем один или каждый фильтр (2, 2А) окружен не пропускающим жидкость внутренним кожухом (3), который расположен на расстоянии от стенок корпуса фильтра, оставляет свободными противоположные торцы фильтра и внутренняя полость которого соединена либо с входом, либо с выходом (4, 5), предпочтительно с выходом (5), причем полость между корпусом (1) фильтра и внутренним кожухом (3) соединена с другим входом или выходом, предпочтительно с входом (4). 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус (1) фильтра имеет, по существу, сферическую форму. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что внутренний кожух (3) имеет, по существу, сферическую форму. 4. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что суммарная площадь торца фильтра, по существу, равна площади сечения входа (4) и сравнима с площадью сечения выхода (5). 5. Устройство по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что донная часть корпуса (1) фильтра имеет патрубок (9), закрываемый съемной крышкой (10), во внутреннем кожухе (3) напротив патрубка (9) имеется отверстие в донной части для извлечения одного или каждого фильтра (2, 2А) из внутреннего кожуха и корпуса фильтра, для возвращения их в корпус фильтра (1) и их установки во внутреннем кожухе (3) с возможностью демонтажа. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что один или каждый фильтр (2, 2А) выполнен с возможностью его съемного фиксирования в рабочем положении во внутреннем кожухе (3). 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что один или каждый фильтр (2, 2А) снабжен ручкой (16), облегчающей удаление и установку одного или каждого фильтров, причем имеется фиксирующее устройство (17 - 20), перемещаемое вручную в боковом направлении в одну сторону и которое предназначено для фиксации с возможностью освобождения одного или каждого фильтров (2, 2А) в рабочем положении во внутреннем кожухе (3), причем фиксирующее устройство выполнено с возможностью функционирования совместно с ручкой (16). 8. Устройство по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что фильтрующее устройство объединено с газоотделителем (24 - 29), который соединен непосредственно с входом или с выходом фильтрующего устройства. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что газоотделитель (24 - 29) и устройство имеют единый, по существу, цилиндрический наружный кожух (1А), ось которого в рабочем положении является, по существу, горизонтальной, причем фильтрующее устройство и газоотделитель разделены поперечной перегородкой (24), установленной в наружном кожухе, газоотделитель содержит трубу (28), по которой протекает жидкость и которая проходит между одним концом наружного кожуха (1А) и перегородкой (24), причем верхняя часть (29) трубы (28) перфорирована для выхода газовых пузырей из нее вверх.