ПАТРОН ФИЛЬТРОВ-СЕПАРАТОРОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ТОПЛИВ Российский патент 2004 года по МПК B01D27/00 B01D17/02 

Изобретение относится к устройствам для очистки углеводородных топлив (бензина, керосина, дизельного топлива и др.) от свободной воды и механических примесей и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, авиационной, автомобильной и др. отраслях промышленности.

Известны патроны, содержащие фильтрующие и водоотделяющие слои, применяемые в одноступенчатых фильтрах-сепараторах (Патент США №4372847, B 01 D 27/08, 1982 г.), фильтрующие коагулирующие слои в двухступенчатых фильтрах-сепараторах (Патент РФ №2185222, B 01 D 25/00, 2002 г.) и коагулирующие элементы в трехступенчатых фильтрах-сепараторах (Рыбаков К.В. и др. Обезвоживание авиационных горючесмазочных материалов. М.: Транспорт, 1979).

В качестве коагулирующей среды в вышеуказанных элементах применяются многослойные перегородки (не менее трех) из гидрофобных материалов в сочетании с хлопчатобумажным материалом грубой вязки (х/б “чулком”), располагаемые по потоку топлива.

Недостатком известных технических решений является относительно низкая степень отделения свободной воды из углеводородных топлив при увеличении скорости перекачки горючего через фильтрующе-коагулирующие элементы (ФКЭ). При увеличении скорости перекачки топлив значительно ухудшается процесс коалесценции капель воды и происходит их преждевременный отрыв с поверхности коагулирующего слоя, в результате чего капли воды не осаждаются вниз под действием силы тяжести и уносятся потоком топлива.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является взятый за прототип ФКЭ, содержащий фильтрующий, коагулирующие слои, слой для укрупнения капель в виде х/б “чулка” и водоотталкивающий слой (Патент США №3061107, кл. 210-487, публ. 1962 г.).

Недостатком известного ФКЭ является относительно низкая пропускная способность (скорость очистки), т.к. при увеличении скорости снижается качество очистки топлив - с наружной поверхности коагулирующего слоя срываются топливным потоком капли воды.

Технический результат изобретения - повышение качества очистки углеводородных топлив от механических примесей и свободной воды с одновременным повышением скорости перекачки топлива.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном патроне фильтров-сепараторов для очистки топлив, содержащем размещенные по потоку очищаемого топлива фильтрующий, первый и второй коагулирующие слои, слой для укрупнения капель свободной воды в виде хлопчатобумажной трубки и водоотталкивающий слой, согласно изобретению фильтрующий слой выполнен из двух слоев бумаги с уменьшением размера пор по потоку топлива, первый коагулирующий слой выполнен в виде мата из стекловолокон с диаметром 1,5-2 мкм и обжат стекловолоконной сеткой с размером ячейки 1,6×2,5 мм, а второй коагулирующий слой выполнен из иглопробивного материала “Рудфил” с поверхностной плотностью 270-285 г/м², при этом хлопчатобумажная трубка натянута на цилиндрическую поверхность патрона с усилием, обеспечивающим увеличение размера ее ячеек до 1,2-1,5 от исходного.

На чертеже представлен патрон фильтров-сепараторов для очистки топлив.

Патрон фильтров-сепараторов для очистки топлив представляет собой перфорированный корпус, внутри которого по оси установлена перфорированная труба, в которую поступает очищаемый поток. На перфорированной трубе последовательно по потоку (в радиальном направлении) размещены фильтрующий (два слоя 1, 2 бумаги), металлический перфорированный цилиндр 3, первый коагулирующий слой 4, обжатый стекловолоконной сеткой 5, на которой закреплен второй коагулирующий слой 6. Поверх перечисленных слоев натянута хлопчатобумажная трубка 7 (для укрупнения капель свободной воды), относительно которой с кольцевым зазором 8 установлен водоотталкивающий слой 9.

На патрон снизу и сверху герметично прикрепляют крышки 10. Для слива скоагулировавшейся воды в нижней крышке 10 между хлопчатобумажной трубкой 7 и водоотталкивающим слоем 9 по радиусу расположены отверстия 11.

В качестве фильтрующего слоя (1, 2 - по потоку топлива) используют две марки бумаги фирмы Холлингворт - 424 VH 206 и 882/2 VH 206 (Проспект фирмы “Холлингворт”, 2003 г.).

Размер пор первичного слоя 1 бумаги 424 VH 206 составляет: максимальный - 40 мкм, а минимальный - 30 мкм; второго слоя 2 бумаги 882/2 VH 206: максимальный размер пор - 22 мкм, а минимальный - 17 мкм.

На фильтрующий слой 1, 2 одевают металлический перфорированный цилиндр 3, который обматывают первым коагулирующим слоем 4, представляющим собой мат толщиной 40 мм из стекловолокон с диаметром 1,5...2,0 мкм (ТУ 5952-018-00204990-02). Мат 4 из стекловолокон обжимают стекловолоконной сеткой 5 марки ССБ (ТУ 2296-006-00204961-01). За счет обжатия толщина мата 4 уменьшается до 4,0...4,5 мм.

На стекловолоконную сетку 5 одевают второй коагулирующий слой 6, предварительно сшитый цилиндр из полотна иглопробивного фильтровального для горнорудной промышленности “Рудфил” (ТУ 8397-201-00302327-99) толщиной 5,0 мм и поверхностной плотностью 270-285 г/м².

Далее натягивают слой 7 для укрупнения капель - хлопчатобумажную трикотажную трубку (ВТУ 46.00.00.) с усилием, обеспечивающим увеличение размера ее ячеек до 1,2...1,5 мм от исходного.

Водоотталкивающий слой 9 представляет собой металлическую сетку, покрытую фторпластовой эмульсией Ф-4Д (ТУ 6-05-12461-81).

Таким образом, использование в патроне фильтров-сепараторов иглопробивного материала “Рудфил” с поверхностной плотностью 270-285 г/м² в качестве коагулирующего слоя в совокупности с известными материалами позволяет надежно очищать топливо от воды, упрощает процесс сборки патрона, т.к. “Рудфил” легче поддается обжатию до определенной толщины. Кроме того, упрощается натяг хлопчатобумажной трубки с усилием, обеспечивающим увеличение размера ее ячеек на 20-50% от исходного.

Патрон фильтров-сепараторов работает следующим образом.

Загрязненное и обводненное топливо поступает во внутреннюю полость патрона, проходит через фильтрующий слой (бумагу) 1 и 2 и перфорированный цилиндр 3, где очищается от механических примесей. Далее топливо протекает через коагулирующие слои 4, 6 и хлопчатобумажную трубку 7, в которых происходит укрупнение капель воды, которые под действием собственного веса, преодолевая скорость потока топлива, опускаются вниз и через отверстия 11 в нижней крышке 10 выходят из патрона.

Мелкие капли воды, не успевшие опуститься, попадают на водоотталкивающий слой 9, который обладает гидрофобными свойствами, и, по мере укрупнения, также оседают вниз и выходят из патрона.

Предлагаемая конструкция патрона прошла испытания при очистке реактивных топлив ТС-1, РТ (ГОСТ 10227-86 “Топлива для реактивных двигателей. Технические условия”) и Т-6, Т-8В (ГОСТ 12308-89 “Топлива термостабильные Т-6 и Т-8В для реактивных двигателей. Технические условия), искусственно загрязненных и обводненных. Образцы патрона фильтра-сепаратора представлены в таблице 1.

Одновременно пропускали одинаково загрязненное и обводненное топливо через патрон, нашедший наиболее широкое применение в фильтрах-сепараторах. Патрон состоит из фильтрующего слоя, коагулирующего слоя для укрупнения капель воды, выполненного из пенополиуретана, обжатого по высоте перфорированным каркасом (а.с. СССР №912201, B 01 D 17/02).

Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Как показали испытания, заявленная конструкция патрона позволяет снизить загрязненность в конечном продукте более чем в пятьдесят раз при тонкости фильтрации 5,0 мкм и снизить содержание свободной воды в конечном продукте за счет рационально подобранных фильтрационных материалов, оптимального обжатия мата 4 из стекловолокна, подбора материала “Рудфил” 6 с соответствующей плотностью и создания оптимальной ячейки хлопчатобумажной трубки 7 после ее натяга на второй коагулирующий слой 6 иглопробивного волокна “Рудфил”.

Изобретение относится к устройствам для очистки углеводородных топлив от свободной воды и механических примесей и может найти применение в нефтеперерабатывающей, авиационной, автомобильной и др. отраслях промышленности. Патрон фильтров-сепараторов для очистки топлив содержит размещенные по потоку очищаемого топлива фильтрующий, первый и второй коагулирующие слои, слой для укрупнения свободной воды в виде хлопчатобумажной трубки и водоотталкивающий слой. Фильтрующий слой выполнен из двух слоев бумаги с уменьшением размера пор по потоку топлива. Первый коагулирующий слой выполнен в виде мата из стекловолокон с диаметром 1,5-2 мкм и обжат стекловолоконной сеткой с размером ячейки 1,6×2,5 мм. Второй коагулирующий слой выполнен из иглопробивного материала “Рудфил” с поверхностной плотностью 270-285 г/м². Хлопчатобумажная трубка натянута на цилиндрическую поверхность патрона с усилием, обеспечивающим увеличение размера ее ячеек до 1,2-1,5 от исходного. Техническим результатом является повышение качества очистки углеводородных топлив от механических примесей и свободной воды с одновременным повышением скорости перекачки топлива. 2 табл., 1 ил.

Патрон фильтров-сепараторов для очистки топлив, содержащий размещенные по потоку очищаемого топлива фильтрующий, первый и второй коагулирующий слои, слой для укрупнения капель свободной воды в виде хлопчатобумажной трубки и водоотталкивающий слой, отличающийся тем, что фильтрующий слой выполнен из двух слоев бумаги с уменьшением размера пор по потоку топлива, первый коагулирующий слой выполнен в виде мата из стекловолокон с диаметром 1,5-2 мкм и обжат стекловолоконной сеткой с размером ячейки 1,6×2,5 мм, а второй коагулирующий слой выполнен из иглопробивного материала “Рудфил” с поверхностной плотностью 270-285 г/м², при этом хлопчатобумажная трубка натянута на цилиндрическую поверхность патрона с усилием, обеспечивающим увеличение размера ее ячеек до 1,2-1,5 от исходного.