ФИЛЬТР-ГРЯЗЕУЛОВИТЕЛЬ Российский патент 2008 года по МПК B01D29/11 

Фильтр-грязеуловитель относится к устройствам, устанавливаемым в технологических и магистральных трубопроводах для защиты рабочих органов насосов, запорной арматуры и другого оборудования от строительного и технологического мусора, механических примесей, парафиносмолистых отложений и других загрязнений, и может быть использован в нефтяной, газовой, химической и прочих отраслях промышленности, в частности, для защиты узлов учета нефти в потоке.

Известен фильтр (Авт.св. СССР №1556713, Кл. МКИ В01D 29/11, 26.05.1988), содержащий цилиндрический корпус с входным патрубком, с торцевыми крышками, одна из которых имеет выходной патрубок, с установленным внутри фильтрующим элементом, включающим перфорированный каркас с трубой внутри каркаса и имеющим отверстие, равное входному патрубку, причем труба выполнена разъемной по двум диаметральным образующим.

Недостатком фильтра является сложность его технической эксплуатации, в частности очистки от удержанных им загрязнений.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является фильтр-грязеуловитель (пат.RU №2088302, Кл. МПК B 01 D 29/11, 27.07.1995).

Известный фильтр-грязеуловитель содержит камеру с входным и выходным патрубками, с расположенным в ней фильтрующим элементом, выполненным в виде перфорированной трубы, камера снабжена концевым затвором с диаметром прохода, равным внутреннему диаметру камеры, один конец фильтрующего элемента размещен в выходном патрубке, а другой снабжен торцевой перфорированной пластиной и соединен с камерой посредством кронштейнов и упорных болтов, фильтр снабжен размещенным в нижней части камеры и жестко соединенным с фильтрующим элементом лотком-грязеуловителем, установленным на роликовых опорах с возможностью выдвижения фильтрующего элемента по направляющим через концевой затвор.

Недостатком прототипа является сложность обслуживания, вызванная необходимостью частого открытия и закрытия несовершенного концевого затвора для периодической очистки фильтра, невозможность установки очистного лотка глубже под концевой затвор для исключения подтеков нефтегрязевой смеси под фильтр, быстрое забивание фильтрующего элемента грязью, а также изменение качественных и количественных показателей нефти, поскольку вместе с твердыми примесями удаляется и органическая часть ценных высокомолекулярных соединений нефти.

Задачей изобретения является упрощение обслуживания, повышение эффективности работы фильтра, увеличение времени его работы до последующей очистки и сохранение полезных компонентов нефти.

Указанная задача решается тем, что в фильтре-грязеуловителе, содержащем камеру с входным и выходным патрубками, расположенный в ней фильтрующий элемент, выполненный в виде перфорированной трубы, один конец которой размещен в выходном патрубке, а другой конец снабжен торцевой перфорированной пластиной и соединен с камерой посредством кронштейнов и упорных болтов, при этом фильтр-грязеуловитель снабжен концевым затвором с диаметром прохода, равным внутреннему диаметру камеры, и размещенным в нижней части камеры и жестко соединенным с фильтрующим элементом лотком-грязеуловителем, установленным на роликовых опорах с возможностью перемещения по направляющим через концевой затвор, согласно изобретению поверхность фильтрующего элемента снабжена направляющими винтовыми ребрами. При осевом расположении входного патрубка направляющие винтовые ребра выполнены на внутренней поверхности фильтрующего элемента, а при боковом расположении входного патрубка направляющие винтовые ребра выполнены на наружной поверхности фильтрующего элемента.

Направляющие винтовые ребра создают максимальный путь движения фильтруемой нефти в камере, благоприятный для разделения суспензии и перевода высокомолекулярных соединений углеводородов и глобул нефти во взвешенное состояние в потоке нефти, а также для осаждения механических примесей и уменьшения попадания их на поверхность фильтрующего элемента.

Для интенсификации процесса фильтрации необходимо снизить гидравлическое сопротивление фильтра-грязеуловителя и обеспечить минимальный перепад давления между входным и выходным патрубками, поэтому суммарная площадь перфораций фильтрующего элемента должна быть больше или равна четырем суммарным площадям сечения входного патрубка, а площадь сечения между внутренней поверхностью камеры и наружной поверхностью фильтрующего элемента больше или равна 1,2 площади сечения входного патрубка.

Размер перфораций фильтрующего элемента задается из условия удержания грубого мусора, попадающего в фильтр с потоком нефти.

Для повышения эксплуатационной безопасности изделия концевой затвор выполнен секторным.

Плотно закрывающийся на замок кожух предохраняет затвор от попадания в него грязи и от несанкционированного вмешательства посторонних лиц.

На фиг.1 представлен фильтр-грязеуловитель, вид сбоку с вырывом, в варианте осевого расположения входного патрубка;

на фиг.2 - фильтр-грязеуловитель, вид сбоку с вырывом, в варианте бокового расположения входного патрубка;

на фиг.3 - вид сбоку затвора фильтра-грязеуловителя в разрезе;

на фиг.4 - график зависимости перепада давления на фильтре от отношения суммы площадей отверстий фильтрующего элемента к внутренней площади сечения входного патрубка для различной производительности в случае чистого фильтра;

на фиг.5 - график зависимости перепада давления на фильтре от отношения суммы площадей отверстий фильтрующего элемента к внутренней площади сечения входного патрубка для различной производительности применительно загрязненного фильтра.

Фильтр состоит из камеры 1 (фиг.1) с выходным или входным патрубком 2 и входным или выходным патрубком 3. В камере 1 установлен расположенный в ней фильтрующий элемент 4, конструктивно выполненный в виде перфорированной трубы 5, с перфорациями 6 и направляющими винтовыми ребрами 7. Один конец фильтрующего элемента 4 размещен во входном или выходном патрубке 3, а другой снабжен торцевой перфорированной пластиной (не показано), жестко связанной кронштейнами с камерой 1, фиксирующими перфорированную трубу 5 от горизонтального перемещения по камере.

Фильтрующий элемент 4 жестко соединен с лотком-грязеуловителем 8, установленным на роликовых опорах 9 и размещенным в нижней части камеры с возможностью передвижения лотка с фильтрующим элементом по направляющим 10.

Доступ внутрь камеры фильтра-грязеуловителя обеспечивает быстродействующий концевой затвор 11 секторного типа (фиг.3), с крышкой 13 и винтовым приводом элементов стопорения крышки - секторов 14. Привод расположен на горизонтальной оси патрубка 15 с круговой проточкой 16, представляет собой пару «винт-гайка» и содержит гайку 17 с наклонными пазами 18 для перемещения секторов 13, винт 19, маховик 20.

Плотно закрывающийся на замок кожух (не показан) предохраняет секторный затвор от попадания в него пыли и грязи, способствует безотказной его работе, защищает его от несанкционированного вмешательства посторонних лиц.

При очистке фильтра к камере подается лоток 21, на который выкатывается лоток-грязеуловитель 8 с фильтрующим элементом 4 для очистки от осадка и дальнейшей промывки.

Концевой затвор 11 имеет диаметр прохода, равный внутреннему диаметру камеры 1 фильтра-грязеуловителя, и предназначен для быстрого открытия и быстрого герметичного закрытия камеры 1 при запасовке фильтрующего элемента 4 в камеру 1 и извлечении из нее.

Фильтр-грязеуловитель работает следующим образом.

Процесс фильтрации частично начинается сразу при поступлении нефти через входной патрубок 3 или 2 в камеру 1 фильтра-грязеуловителя. В направленном движении нефти вдоль направляющих винтовых ребер 7 под действием центробежных сил механические примеси выпадают из потока и оседают в нижней части камеры 1 или фильтрующего элемента 4.

В фильтрующем элементе 4 происходит окончательная очистка нефти, поступающей в фильтр-грязеуловитель.

- При осевом расположении входного патрубка 3 (фиг.1) нефть поступает внутрь перфорированной трубы 5 фильтрующего элемента 4, частично проходит в полость между наружной поверхностью фильтрующего элемента 4 и внутренней стенкой камеры 1 через перфорации 6 и отводится по боковому патрубку 2, а частично течет по каналам, образованным на внутренней поверхности фильтрующего элемента 4 направляющими винтовыми ребрами 7, смывает отложения с внутренней поверхности фильтрующего элемента 4 в его нижнюю часть и постепенно проходит в пространство между фильтрующим элементом 4 и внутренней стенкой камеры 1 и отводится по боковому патрубку 2.

- При боковом расположении входного патрубка 2 (фиг.2) нефть поступает в полость между внутренней стенкой камеры 1 и фильтрующим элементом 4 и частично проходит через перфорации 6 внутрь перфорированной трубы 5 фильтрующего элемента 4, а частично стекает по каналам, образованным на внешней поверхности фильтрующего элемента 4 направляющими винтовыми ребрами 7, смывает отложения с внешней поверхности фильтрующего элемента 4, постепенно проходя внутрь фильтрующего элемента 4 через отверстия 6 и отводится по осевому патрубку 3.

Указанный путь движения нефти обеспечивает уменьшение оседания механических примесей на фильтрующий элемент, увеличивая тем самым бесперебойную работу (без очистки) фильтрующего элемента и фильтра-грязеуловителя в целом.

По мере того как внутренняя полость фильтра-грязеуловителя и отверстия фильтрующего элемента 4 забиваются осадком, перепад давления в камере 1 растет, что фиксируется разностью показаний манометров на входном и выходном патрубках камеры 1 (фиг.4, фиг.5). Фильтр-грязеуловитель отключают от магистрали и освобождают от нефти. Открывают кожух. При закрытом затворе 11 к камере 1 подают лоток 21, перекрывая им пространство под затвором во избежание загрязнения земли остатками транспортируемой нефти и осевшими в камере 1 механическими примесями. Вращая винт 19 маховиком 20, перемещают гайку 17 с наклонными пазами 18 по вертикали. Наклонные пазы гайки 17 выводят секторы 14 из зацепления с проточкой 16 патрубка 15 концевого затвора 11, освобождают крышку 13. Лоток-грязеуловитель 8, жестко соединенный с роликовыми опорами 9 и с установленным на нем фильтрующим элементом 4, извлекают по направляющим 10 на лоток 21 и направляют фильтрующий элемент 4 на очистку. Внутреннюю полость камеры 1 также подвергают очистке.

Затем фильтрующий элемент 4 устанавливают в камеру 1 и жестко фиксируют в ней во избежание перемещения последнего в процессе работы вдоль горизонтальной оси камеры 1. Откатывают лоток 21 от фильтра-грязеуловителя, закрывают затвор 11, вращая винт 19 маховиком 20 в обратном направлении. При этом пазы 18 гайки 17 вводят секторы 14 в зацепление с проточкой 16 патрубка 15. Закрывают затвор кожухом на замок от попадания пыли, грязи и несанкционированного вмешательства и подключают камеру к магистральному трубопроводу.

Использование секторного затвора с винтовым приводом элементов стопорения крышки позволяет повысить надежность и эксплуатационную безопасность фильтра-грязеуловителя, повысить культуру обслуживания, а в совокупности с лотком 21 исключить загрязнение земли остатками транспортируемой нефти и отфильтрованными из нее механическими примесями.

Фильтр-грязеуловитель позволяет удалять механические примеси в потоке нефти с сохранением полезных компонентов нефти в сырье нефтеперерабатывающих заводов, уменьшать донные отложения в резервуарах, защитить приборы и оборудование магистральных трубопроводов от различных загрязнений. Он безопасен и надежен в работе, его очистка проходит быстро, при высокой культуре технического обслуживания, что упрощает процесс его эксплуатации.

Изобретение предназначено для фильтрации. Фильтр содержит камеру с входным и выходным патрубками, расположенный в ней фильтрующий элемент, выполненный в виде перфорированной трубы, концевой затвор с диаметром прохода, равным внутреннему диаметру камеры. Один конец фильтрующего элемента размещен во входном (выходном) патрубке, а другой конец снабжен торцевой перфорированной пластиной. Фильтр снабжен размещенным в нижней части камеры лотком-грязеуловителем, установленным на роликовых опорах с возможностью перемещения. Поверхность фильтрующего элемента снабжена направляющими винтовыми ребрами, причем при осевом расположении входного патрубка ребра выполнены на внутренней поверхности, а при боковом расположении входного патрубка ребра выполнены на наружной поверхности фильтрующего элемента. Суммарная площадь перфораций фильтрующего элемента больше или равна четырем суммарным площадям сечения подводящего патрубка, а площадь сечения, образованного между внутренней поверхностью камеры и наружной поверхностью фильтрующего элемента, больше или равна 1,2 площади сечения входного патрубка. Затвор выполнен секторным с приводом винт-гайка. Технический результат: обеспечение эффективности и надежности работы фильтра, увеличение времени его работы до последующей очистки. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Фильтр-грязеуловитель, содержащий камеру с входным и выходным патрубками, расположенный в ней фильтрующий элемент, выполненный в виде перфорированной трубы, снабженный торцевой перфорированной пластиной и соединенный с камерой посредством кронштейнов и упорных болтов, концевой затвор с диаметром прохода, равным внутреннему диаметру камеры, размещенный в нижней части камеры и жестко соединенный с фильтрующим элементом лоток-грязеуловитель, установленный на роликовых опорах с возможностью перемещения фильтрующего элемента по направляющим через концевой затвор, отличающийся тем, что поверхность фильтрующего элемента снабжена направляющими винтовыми ребрами, при этом при осевом расположении входного патрубка ребра выполнены на внутренней поверхности, а конец фильтрующего элемента размещен во входном патрубке, при боковом расположении входного патрубка ребра выполнены на наружной поверхности фильтрующего элемента, а конец фильтрующего элемента размещен в выходном патрубке, кроме того, суммарная площадь перфораций фильтрующего элемента больше или равна четырем суммарным площадям сечения входного патрубка, а площадь сечения, образованного между внутренней поверхностью камеры и наружной поверхностью фильтрующего элемента больше или равна 1,2 площади сечения входного патрубка.2. Фильтр-грязеуловитель по п.1, отличающийся тем, что концевой затвор выполнен секторным с приводом герметичной фиксации его крышки, представляющим собой винтовую пару "винт-гайка".3. Фильтр-грязеуловитель по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что концевой затвор снабжен откидным закрывающимся на замок кожухом.