САМООЧИЩАЮЩИЙСЯ ФИЛЬТР Российский патент 2008 года по МПК B01D29/46 

Предлагаемое изобретение относится к очистному оборудованию и может быть применено, например, для очистки промывочной жидкости от шлама при строительстве и ремонте скважин.

Известен фильтр для очистки жидкости, включающий корпус с входным и выходным каналами, наборный фильтроэлемент из дисковых сетчатых пластин, трубчатый стержень, сливную пробку (А.В.Лепешкин, А.А.Михайлин, А.А.Шейпак. Гидравлика и гидропневмопривод. - М., РИЦ МГИУ, часть 2, стр.31, 2005).

Недостатком этого фильтра является то, что для очистки фильтроэлемента необходимо произвести разборку, сборку фильтра.

Известен самоочищающийся фильтр для жидкости, который является наиболее близким аналогом. Самоочищающийся фильтр, включающий корпус с подающим и отводящими патрубками, фильтроэлемент из восьми фильтрующих патронов с клапанами и устройство для регенерации фильтроэлемента (Авторское свидетельство СССР №1327928, кл. В 01 D 35/12, 27/12, 07.08.87. Бюл. №29).

Недостатком известного самоочищающегося фильтра является то, что при одновременном засорении фильтрующих патронов, в процессе работы фильтра, проводится их поочередная регенерация с постоянным сбросом в сборник рабочей жидкости. В результате этого на регенерацию фильтрующих патронов расходуется большое количество рабочей жидкости, при этом уменьшается производительность фильтра по очищенной жидкости. Это сужает область применения фильтра. Например, в рабочих процессах по замкнутому циклу с дорогой рабочей жидкостью его применение экономически невыгодно. Дискретное управление регенерацией фильтровальных патронов требует специального электрооборудования и специальной программы управления, это усложняет конструкцию самоочищающегося фильтра.

Технической задачей изобретения является сокращение потерь рабочей жидкости на регенерацию фильтроэлемента и упрощение устройства для регенерации фильтроэлемента.

Техническая задача достигается тем, что самоочищающийся фильтр, включающий корпус с подающим и отводящими патрубками, фильтроэлемент и устройство для его регенерации, в отличие от прототипа в корпусе фильтра фильтроэлемент набран на вал из дисковых пластин и прокладок между ними. Прокладки и дисковые пластины имеют центральное квадратное отверстие и пазы на боковой поверхности, при этом в дисковых пластинах равноудаленные от центра дренажные каналы сообщены между собой, с боковой поверхностью фильтроэлемента и отводящим патрубком, на присоединительном фланце посредством пазов в прокладках. Вал с фильтроэлементом связан с корпусом посредством подшипникового и уплотнительного узла и соединен муфтой с ротором электродвигателя. Крайние дисковые пластины фильтроэлемента сопряжены с одной стороны с броней корпуса, с другой - с опорой. В устройстве для регенерации фильтроэлемента электроконтактный манометр связан с переключателем электродвигателя с возможностью его включения, отключения по заданной величине перепада давления на фильтре, а на отводящем патрубке установлен клапан с возможностью сообщения внутренней полости фильтра с линией сброса при вращении фильтроэлемента.

Техническая задача достигается также тем, что опора выполнена в виде диска и связана расточкой с винтом и пазами, на боковой поверхности, со шлицами корпуса, при этом винт, с кольцами на боковой поверхности, установлен в расточке присоединительного фланца с возможностью перемещения опоры при его вращении.

Техническая задача решается также тем, что пазы на дисковых пластинах имеют треугольную форму и размещены равномерно в окружном направлении, при этом каждый паз, в фильтроэлементе, расположен симметрично относительно паза прокладки.

Техническая задача решается также в результате того, что электроконтактный манометр и отводящий патрубок с клапаном расположены на боковой поверхности корпуса.

А также тем, что подшипниковый и уплотнительный узел установлены в расточке присоединительного фланца с возможностью ориентации вала с фильтроэлементом относительно корпуса и герметизации выходного конца вала.

Такая совокупность признаков позволяет решить техническую задачу. Фильтроэлемент состоит из дисковых пластин и прокладок, которые имеют центральное квадратное отверстие и пазы на боковой поверхности, а дисковые пластины дополнительно имеют равноудаленные от центра дренажные каналы. Это позволяет установить в корпусе фильтра на вал, между опорой и броней корпуса, фильтроэлемент с возможностью сообщения дренажных каналов дисковых пластин между собой, с внутренней полостью фильтра и отводящим патрубком, а вал с фильтроэлементом при этом зафиксировать, в расточке присоединительного фланца, посредством подшипникового и уплотнительного узла с возможностью его ориентации относительно корпуса и герметизации выходного конца вала и соединить вал муфтой с ротором электродвигателя. Установка на корпусе фильтра электроконтактного манометра и подключение его на переключатель электродвигателя позволяет периодически проводить регенерацию фильтроэлемента при его вращении по заданной величине перепада давления на фильтре и удалять осадок через отводящий патрубок, клапан, в линию сброса. Таким образом, предлагаемая конструкция самоочищающегося фильтра в отличие от прототипа требует меньшего расхода рабочей жидкости на регенерацию фильтроэлемента, так как фильтроэлемент всего один и его регенерация проводится периодически, а не постоянно, как у прототипа с фильтроэлементом из восьми фильтрующих патронов. Кроме того, удаление осадка с фильтроэлемента проводится его смывом при вращении в рабочей жидкости. При этом за счет действия на осадок центробежных сил и сил трения осадка о рабочую жидкость, так как вращению жидкости препятствуют шлицы на внутренней боковой поверхности корпуса, требуется меньше времени на регенерацию фильтроэлемента, чем при обратной поочередной промывке восьми фильтровальных патронов прототипа. Выполнение устройства для регенерации фильтроэлемента из электромеханической цепочки: электроконтактный манометр, электродвигатель, связанный посредством муфты с валом и фильтроэлементом, клапан - позволяет проводить регенерацию фильтроэлемента по сигналу от электроконтактного манометра на переключатель электродвигателя. Такое устройство не требует специальной программы управления, дополнительного электрооборудования и упрощает конструкцию самоочищающегося фильтра, повышает надежность его работы.

Предлагаемая конструкция самоочищающегося фильтра иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид изделия, на фиг.2 показан разрез а-а фильтроэлемента.

Самоочищающийся фильтр включает: корпус 1 с подающим 2 и отводящим 3 патрубками на присоединительных фланцах 4, 5 и шлицы 6 на внутренней боковой поверхности, фильтроэлемент 7 с дисковыми пластинами 8 и прокладками 9 между ними, которые установлены на вал 10 между броней 11 и опорой 12 с винтом 13, отводящий патрубок 14, клапан 15, электроконтактный манометр 16, электродвигатель 17, муфту 18, линию сброса 19.

Трубчатый корпус 1 имеет на торцах фланцы с канавками под уплотнительные кольца и отверстия для герметичной связи с присоединительными фланцами 4 и 5 посредством болтового соединения. На внутренней боковой поверхности корпуса 1 выполнены шлицы 6 от торца корпуса до отводящего патрубка 14. Подающий 2 и отводящий 3 патрубки жестко связаны с присоединительными фланцами 4 и 5, например сваркой, и имеют присоединительные фланцы для монтажа фильтра в линию трубопровода. Фланец 4 имеет ступенчатую цилиндрическую наружную поверхность и расточку с резьбой на конце для винта 13 и отверстия для связи с корпусом 1 посредством болтового соединения. Фланец 5 со стороны привалочной плоскости имеет ступенчатую расточку и резьбовые отверстия для установки брони 11 подшипникового и уплотнительного узла фильтра и отверстия для связи с корпусом 1 посредством болтового соединения. На противоположной стороне фланца 5 жестко установлен кронштейн под установку электродвигателя 15 и выполнены, на торце ступени меньшего диаметра, два резьбовых отверстия под шпильки для подтяжки сальника уплотнительного узла. Шлицы 6 выполнены из профильного материала, например круга, и связаны с боковой внутренней поверхностью корпуса 1 электрозаклепками. Фильтроэлемент 7 состоит из дисков 8 и прокладок 9, которые выполнены из полимерного материала. Например, диски 8 из капролона, прокладки 9 из полиэтилентерефталатной пленки. Диски и прокладки имеют центральное квадратное отверстие для фиксации относительно вала 10 при его вращении и пазы на боковой поверхности, которые служат в диске для увеличения площади боковой поверхности, в прокладке - для сообщения дренажных каналов дисков 8 между собой, с боковой поверхностью фильтроэлемента 7 и отводящим патрубком 3. Дренажные каналы дисков 8 имеют одинаковую геометрию формы и равноудалены от центра. Вал 10 с одного конца имеет квадратную боковую поверхность соответствующей длины для установки фильтроэлемента 7, с другого - ступенчатую цилиндрическую поверхность для соединения с электродвигателем 17 посредством муфты 18 и установки подшипникового и уплотнительного узла. Броня 11 выполнена в виде диска с центральным отверстием и двумя круговыми пазами на среднем диаметре, соответствующем диаметру центров дренажных каналов на дисковой пластине 8 фильтроэлемента 7. Броня 11 имеет отверстия для ее крепления винтами к фланцу 5. Опора 12 выполнена в виде диска и имеет расточку с диаметром, равным наружному диаметру посадочной поверхности винта 13, а на боковой поверхности имеет пазы для соединения со шлицами 6 и для прохода жидкости к фильтроэлементу 7. Винт 13 со стороны наружного торца имеет квадратную головку под ключ, резьбу, на боковой ступенчатой поверхности винта выполнены канавки под уплотнительные кольца и стопорное кольцо, со стороны внутреннего торца в винте выполнена расточка под заход квадратной части вала 10. Отводящий патрубок 14 имеет фланец для присоединения клапана 15 и жестко соединен с корпусом 1, например приварен. Клапан 15 с присоединительными фланцами имеет шаровой запорный орган с ручным управлением. Электроконтактный манометр 16 стандартного исполнения. Электродвигатель переменного тока 17 стандартного исполнения имеет частоту вращения ротора 1000 оборотов в минуту. Жесткая муфта 18 стандартного исполнения с присоединительными размерами соответствующими присоединительным размерам вала 10 и электродвигателя 17. Линия сброса 19 имеет гибкий рукав с присоединительными фланцами на концах, для соединения с клапаном 15 и с емкостью сбора осадка (на чертеже не показана).

Самоочищающийся фильтр работает следующим образом. Самоочищающийся фильтр устанавливается в линию обвязки устья скважины и при включении циркуляции промывочной жидкости, жидкость по подающему патрубку 2 поступает во внутреннюю полость корпуса 1 и далее через пазы в опоре 12 на боковую поверхность фильтроэлемента 7. Промывочная жидкость, проходя через щели фильтроэлемента 7, очищается, при этом тонкость очистки устанавливается толщиной прокладки из полиэтилентерефталатной пленки по ГОСТ 24234-80 и может составлять от 10 до 250 мкм, очищенная промывочная жидкость по дренажным каналам дисковых пластин 8 фильтроэлемента 7 поступает в отводящий патрубок 3 и далее к месту назначения. В процессе работы фильтра на поверхности фильтроэлемента 7 накапливается осадок. Во внутренней полости фильтра увеличивается рабочее давление до установленной величины по электроконтактному манометру 16. При достижении установленной величины рабочего давления в корпусе фильтра, электроконтактный манометр 16 включает электродвигатель 17 и фильтроэлемент 7 начинает вращаться. При вращении фильтроэлемента 7 осадок смывается с его боковой поверхности и при открытии клапана 15 удаляется по линии сброса 19 в емкость сбора. Рабочее давление во внутренней полости фильтра снижается и при достижении установленной величины, электроконтактный манометр 16 выключит электродвигатель 17, клапан 15 закрывается и фильтр продолжает работу с исходного состояния.

Предлагаемый самоочищающийся фильтр можно изготовить из известных материалов и на известных технических средствах и применить для работы с существующим оборудованием. Изменяя геометрические размеры узлов и деталей фильтра, можно получить ряд фильтров с различными характеристиками.

Все это свидетельствует о возможности промышленной применимости предлагаемого самоочищающегося фильтра.

Изобретение относится к очистному оборудованию и может быть применено, например, для очистки промывочной жидкости от шлама при строительстве и ремонте скважин. Фильтр включает корпус с подающим и отводящими патрубками, фильтроэлемент и устройство для его регенерации. В корпусе фильтра на вал набран фильтроэлемент из дисковых пластин и прокладок между ними. Прокладки и дисковые пластины имеют центральное квадратное отверстие и пазы на боковой поверхности. В дисковых пластинах равноудаленные от центра дренажные каналы сообщены между собой, с боковой поверхностью фильтроэлемента и отводящим патрубком на присоединительном фланце посредством пазов в прокладках. Вал с фильтроэлементом связан с корпусом посредством подшипникового и уплотнительного узла и соединен муфтой с ротором электродвигателя, а крайние дисковые пластины фильтроэлемента сопряжены с одной стороны с броней корпуса, с другой - с опорой. В устройстве для регенерации фильтроэлемента электроконтактный манометр связан с переключателем электродвигателя с возможностью его включения, отключения по заданной величине перепада давления на фильтре. На отводящем патрубке установлен клапан с возможностью сообщения внутренней полости фильтра с линией сброса при вращении фильтроэлемента. Технический результат: сокращение потерь рабочей жидкости на регенерацию фильтроэлемента и упрощение устройства для регенерации фильтроэлемента. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Самоочищающийся фильтр, включающий корпус с подающим и отводящими патрубками, фильтроэлемент и устройство для его регенерации, отличающийся тем, что в корпусе фильтра фильтроэлемент набран на вал из дисковых пластин и прокладок между ними, прокладки и дисковые пластины имеют центральное квадратное отверстие и пазы на боковой поверхности, при этом в дисковых пластинах равноудаленные от центра дренажные каналы сообщены между собой, с боковой поверхностью фильтроэлемента и отводящим патрубком на присоединительном фланце посредством пазов в прокладках, вал с фильтроэлементом связан с корпусом посредством подшипникового и уплотнительного узла и соединен муфтой с ротором электродвигателя, крайние дисковые пластины фильтроэлемента сопряжены с одной стороны с броней корпуса, с другой - с опорой, в устройстве для регенерации фильтроэлемента электроконтактный манометр связан с переключателем электродвигателя с возможностью его включения, отключения по заданной величине перепада давления на фильтре, а на отводящем патрубке установлен клапан с возможностью сообщения внутренней полости фильтра с линией сброса при вращении фильтроэлемента.2. Самоочищающийся фильтр по п.1, отличающийся тем, что опора выполнена в виде диска и связана расточкой с винтом и пазами на боковой поверхности со шлицами корпуса, при этом винт с кольцами на боковой поверхности установлен в расточке присоединительного фланца с возможностью перемещения опоры при его вращении.3. Самоочищающийся фильтр по п.1, отличающийся тем, что пазы на дисковых пластинах имеют треугольную форму и размещены равномерно в окружном направлении, при этом каждый паз в фильтроэлементе расположен симметрично относительно паза прокладки.4. Самоочищающийся фильтр по п.1, отличающийся тем, что электроконтактный манометр и отводящий патрубок с клапаном расположены на боковой поверхности корпуса.5. Самоочищающийся фильтр по п.1, отличающийся тем, что подшипниковый и уплотнительный узел установлены в расточке присоединительного фланца с возможностью ориентации вала с фильтроэлементом относительно корпуса и герметизации выходного конца вала.