УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 2011 года по МПК B01D36/00 

Описание патента на изобретение RU2426578C1

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей от механических примесей и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и химической промышленности, в сфере нефтепродуктообеспечения и в других отраслях, связанных с разделением малоконцентрированных суспензий методом фильтрования.

Потребность в совершенствовании средств очистки технических жидкостей, используемых при эксплуатации различной техники (топлив, смазочных и гидравлических масел, охлаждающих составов и т.п.) вызвана повышением требований к чистоте указанных жидкостей, обусловленных усложнением узлов и агрегатов техники, где эти жидкости применяются.

Перед авторами стояла задача разработать устройство для очистки жидкостей от загрязнений, обладающее большим ресурсом работы при заданной тонкости очистки. Изучение технической и патентной литературы показало, что для очистки технических жидкостей весьма эффективным средством являются фильтры.

Известны фильтры для очистки жидкостей с цилиндрическими или дисковыми фильтрующими элементами, у которых жидкость поступает к пористой перегородке в радиальном направлении, т.е. перпендикулярно к ее поверхности (Рыбаков К.В., Фильтрация авиационных топлив. М.: Транспорт, 1983, с.136-141).

Недостатком таких фильтров является довольно быстрое закупоривание пор этой перегородки частицами загрязнений, что требует остановки процесса очистки жидкости для замены или регенерации фильтрующего элемента.

Известны также фильтры, получившие название гидродинамических, у которых удаление частиц загрязнений с пористой перегородки происходит непрерывно за счет перемещения очищаемой жидкости параллельно поверхности этой перегородки. Этот эффект может быть достигнут или благодаря перемещению пористой перегородки относительно потока жидкости, или путем подвода потока жидкости к перегородке параллельно ее поверхности (Финкельштейн З.Л., Применение и очистка рабочих жидкостей для горных машин, М.: Недра, 1986 г., с.166-171).

Недостатками гидродинамических фильтров с движущейся пористой перегородкой являются сложность конструкции и потребность в посторонних источниках энергии, а фильтров с неподвижной перегородкой - необходимость отвода части жидкости на сброс для создания ее потока вдоль всей поверхности перегородки.

Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип является гидродинамический фильтр, включающий суживающийся в направлении движения потока жидкости корпус с входным, выходным и сливным патрубками, и цилиндрический фильтрующий элемент в виде неподвижной пористой перегородки, поток жидкости вдоль которой движется в суживающемся зазоре, что обеспечивает постоянную скорость потока по всей длине перегородки (Коваленко В.П., Турчанинов В.Е., Очистка нефтепродуктов от загрязнений. М.: Недра, 1990 г., с.140-141, рис.16а).

Несмотря на преимущества прототипа по сравнению как с фильтрами традиционной конструкции (большой ресурс работы и возможность регулирования тонкости очистки жидкости за счет изменения скорости ее потока), так и с гидродинамическими фильтрами, снабженными подвижной пористой перегородкой (отсутствие потребности в посторонних источниках энергии), его недостатками являются необходимость отвода части жидкости на сброс и сложность изготовления корпуса криволинейной формы для создания суживающегося зазора.

Технический результат изобретения - повышение эффективности очистки жидкости фильтрованием за счет исключения отвода части жидкости на сброс с одновременным упрощением технологии создания суживающегося зазора для движения потока жидкости.

Указанный технический результат достигается тем, что известный гидродинамический фильтр, содержащий корпус, в вертикальной стенке которого выполнен патрубок выхода очищенной жидкости, герметично установленную на корпусе крышку с патрубком подачи очищаемой жидкости, цилиндрический фильтрующий элемент в виде пористой перегородки, размещенный внутри корпуса с образованием кольцевого зазора, и выполненный в днище корпуса патрубок сброса части очищаемой жидкости, согласно изобретению дополнительно содержит струйный аппарат, полую вставку в виде параболоида вращения, установленную внутри фильтрующего элемента соосно, вершиной к патрубку подачи очищаемой жидкости, в котором размещен струйный аппарат, и гидроциклон, а цилиндрический корпус отделен от днища, выполненного в виде ассиметричного конуса, в вершине которого размещен патрубок сброса части очищаемой жидкости, подпружиненной со стороны днища горизонтальной перегородкой, на которой герметично закреплены нижние торцы фильтрующего элемента и полой вставки, образующие своими боковыми поверхностями полость, суживающуюся в сторону днища, гидроциклон закреплен на внешней поверхности днища, соединен питающим патрубком с патрубком сброса части очищаемой жидкости, а вертикальной выходной трубой, герметично установленной в стенке днища и жестко закрепленной в горизонтальной перегородке, соединен с внутренней полостью полой вставки, в вершине которой вертикально размещена всасывающая трубка струйного аппарата, при этом суживающаяся полость между стенками фильтрующего элемента и полой вставки сообщена с патрубком подачи очищаемой жидкости, а через выполненные в горизонтальной перегородке отверстия сообщена с внутренней полостью днища.

На чертеже представлено устройство для очистки жидкостей в разрезе.

Устройство для очистки жидкостей состоит из цилиндрического корпуса 1 с патрубком выхода очищенной жидкости 2 и съемным ассиметричным коническим днищем 3, в нижней точке которого расположен патрубок сброса части очищаемой жидкости 4. На корпусе герметично установлена крышка 5 с патрубком подачи очищаемой жидкости 6. Внутри корпуса 1 с кольцевым зазором относительно его стенки размещен фильтрующий элемент 7 в виде полого цилиндра, во внутренней полости которого размещена полая вставка 8, имеющая форму параболоида вращения. Между верхней торцевой поверхностью фильтрующего элемента 7 и крышкой 5 установлена уплотнительная прокладка 9. Фильтрующий элемент 7 и вставка 8 установлены на горизонтальной перегородке 10, имеющей кольцевую канавку для установки фильтрующего элемента 7, круглую проточку для установки вставки 8 и отверстия для прохода жидкости в коническое днище 3, которая удерживается в верхнем положении нажимной пружиной 11. На наружной поверхности конического днища 3 с помощью винтов 12 закреплен гидроциклон 13, питающий патрубок 14 которого соединен с патрубком сброса части очищаемой жидкости 4, а выходная труба 15, герметично установленная посредством уплотняющего устройства 16 в стенке днища 3 и жестко закрепленная в горизонтальной перегородке 10, соединена с внутренней полостью вставки 8. В нижней части гидроциклона 13 размещен отстойник 17 с сливным краном 18. На входном патрубке 6 размещен струйный аппарат 19, всасывающая трубка 20 которого также соединена с внутренней полостью вставки 8.

Эффект, получаемый при работе устройства, достигается благодаря тому, что поступающая на сброс часть очищаемой жидкости, посредством которой производится смыв загрязнений с поверхности фильтрующего элемента, дополнительно очищается в гидроциклоне и с помощью струйного аппарата подается в поток очищаемой жидкости.

В качестве пористой перегородки используют, как вариант, высокопористые полимеры с пространственно-глобулярной структурой (ПГС-полимеры), имеющие пористость до 90% при малом отклонении размера пор от номинального, что обеспечивает их высокую проницаемость при малом сопротивлении (Коваленко В.П., Улюкина Е.А. «Очистка нефтепродуктов и регенерация отработанных масел с помощью пористых полимеров», в кн. «Вестник МГАУ», 2005, №1 (11). с.138-141).

Выбор формы полой вставки в виде параболоида вращения, вершина которого направлена в сторону патрубка входа очищаемой жидкости, обусловлен необходимостью создания продольного потока этой жидкости, перемещающегося с постоянной скоростью вдоль поверхности фильтрующего элемента, что обеспечивает одинаковое гидравлическое сопротивление во всех точках этой поверхности.

Установка гидроциклона обусловлена необходимостью очистки той части жидкости, которая создает продольный поток и в неполнопоточных гидродинамических фильтрах составляет 8-10% от общего количества поступающей для очистки жидкости, а наличие струйного аппарата позволяет исключить сброс этой жидкости в постороннюю емкость. Поскольку поступающая из гидроциклона жидкость имеет более высокую степень чистоты, чем очищаемая жидкость на входе в устройство, при их смешении достигается дополнительный эффект - снижается нагрузка на фильтрующий элемент.

Устройство для очистки жидкостей работает следующим образом. Загрязненная жидкость под давлением поступает в патрубок подачи очищаемой жидкости 6, откуда подается в суживающуюся полость между фильтрующим элементом 7 и вставкой 8, проходит через поры фильтрующего элемента 7, поступает в кольцевой цилиндрический зазор между корпусом фильтра 1 и фильтрующим элементом 7 и отводится через патрубок 2, а часть жидкости создает продольный поток в суживающемся зазоре вдоль внутренней поверхности фильтрующего элемента 7 и в виде концентрированной суспензии, насыщенной частицами загрязнений, через патрубок 4 поступает в гидроциклон 13, где от нее отделяются частицы загрязнений, оседающие в отстойник 17, а очищенная жидкость через выходную трубу 15 подается во внутреннюю полость вставки 8, откуда через всасывающую трубку 20 засасывается сопловым аппаратом 19 и смешивается во входном патрубке 6 с жидкостью, поступающей в фильтр для очистки.

Устройство для очистки жидкостей подтвердило свою эффективность в ходе проведенных сравнительных стендовых испытаний. При одинаковых показателях по пропускной способности и тонкости очистки безвозвратные потери очищаемого продукта (рапсового метилэфира) у гидродинамического фильтра, не оборудованного гидроциклоном и струйным аппаратом, составили 8,3%, а у заявленного устройства - 0,53% (при удалении загрязнений из отстойника гидроциклона).

Похожие патенты RU2426578C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТЕЙ В ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМАХ 2011
  • Коваленко Всеволод Павлович
  • Галко Сергей Анатольевич
  • Улюкина Елена Анатольевна
  • Косых Александр Иванович
  • Ерохин Олег Владимирович
  • Воробьёв Андрей Николаевич
RU2456055C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ 2013
  • Коваленко Всеволод Павлович
  • Галко Сергей Анатольевич
  • Улюкина Елена Анатольевна
  • Коновалов Виктор Викторович
  • Косых Александр Иванович
RU2524215C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ 2018
  • Константинов Виталий Евгеньевич
  • Шарыкин Федор Евгеньевич
  • Калашников Валерий Георгиевич
  • Галко Сергей Анатольевич
RU2687903C1
КАСКАДНЫЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР-ВОДООТДЕЛИТЕЛЬ 2014
  • Ерохин Игорь Вячеславович
  • Коваленко Всеволод Павлович
  • Косых Александр Иванович
  • Нагорнов Станислав Александрович
  • Романцова Светлана Валерьевна
  • Улюкина Елена Анатольевна
RU2545332C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ 2016
  • Коваленко Всеволод Павлович
  • Шарыкин Федор Евгеньевич
  • Галко Сергей Анатольевич
  • Думболов Джамиль Умярович
  • Тодорив Алина Владимировна
RU2630125C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ЖИДКИХ СРЕД ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ 2021
  • Зубков Николай Николаевич
  • Пирогов Евгений Николаевич
  • Галко Сергей Анатольевич
  • Шарыкин Федор Евгеньевич
  • Константинов Виталий Евгеньевич
  • Калашников Валерий Георгиевич
RU2779899C1
Устройство для очистки нефтесодержащих вод 1990
  • Михайлюк Валерий Александрович
  • Лебедь Николай Григорьевич
  • Писарук Александр Владимирович
  • Чхеидзе Вахтанг Нодариевич
SU1758014A1
СТРУЙНЫЙ КОНИЧЕСКИЙ ГИДРОЦИКЛОН 2003
  • Артамонов Н.А.
  • Ким А.М.
  • Платонов В.Н.
  • Гольцев М.Ю.
  • Ким А.А.
RU2246997C1
ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА 1993
  • Кобелев Н.С.
  • Кобелев А.Н.
RU2050945C1
СТРУЙНЫЙ ГИДРОЦИКЛОН 2002
  • Артамонов Н.А.
  • Волков Ю.Ю.
RU2203741C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 426 578 C1

Реферат патента 2011 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к оборудованию для очистки жидкостей от механических примесей. Устройство содержит корпус с патрубком выхода очищенной жидкости и асимметричным коническим днищем, крышку с патрубком подачи очищаемой жидкости, цилиндрический фильтрующий элемент, во внутренней полости которого размещена полая вставка в форме параболоида вращения, гидроциклон и струйный аппарат. Гидроциклон установлен на наружной поверхности днища и соединен питающим патрубком с размещенным в нижней точке днища патрубком сброса части очищаемой жидкости, а вертикальной выходной трубой - с внутренней полостью вставки. Струйный аппарат расположен в патрубке подачи очищаемой жидкости и соединен всасывающей трубкой с внутренней полостью вставки. Суживающаяся полость между стенками фильтрующего элемента и вставки в верхней части соединена с патрубком подачи очищаемой жидкости, а в нижней части - с внутренней полостью днища. Технический результат: повышение эффективности очистки жидкости за счет исключения ее безвозвратных потерь и упрощение технологии изготовления устройства. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 426 578 C1

Устройство для очистки жидкостей, содержащее корпус, в вертикальной стенке которого выполнен патрубок выхода очищенной жидкости, герметично установленную в верхней части корпуса крышку с патрубком подачи очищаемой жидкости, цилиндрический фильтрующий элемент в виде пористой перегородки, размещенный внутри корпуса с образованием кольцевого зазора, и выполненный в днище корпуса патрубок сброса части очищаемой жидкости, отличающееся тем, что дополнительно содержит струйный аппарат, полую вставку в виде параболоида вращения, установленную внутри фильтрующего элемента соосно, вершиной к патрубку подачи очищаемой жидкости, в котором размещен струйный аппарат, и гидроциклон, а цилиндрический корпус отделен от днища, выполненного в виде асимметричного конуса, в вершине которого расположен патрубок сброса части очищаемой жидкости, подпружиненной со стороны днища горизонтальной перегородкой, на которой герметично закреплены нижние торцы фильтрующего элемента и полой вставки, образующие своими боковыми поверхностями суживающуюся в сторону днища полость, гидроциклон размещен на внешней поверхности днища, соединен питающим патрубком с патрубком сброса части очищаемой жидкости, а вертикальной выходной трубой, герметично установленной в стенке днища и жестко закрепленной в горизонтальной перегородке, соединен с внутренней полостью полой вставки, в вершине которой вертикально размещена всасывающая трубка струйного аппарата, при этом суживающаяся полость между стенками фильтрующего элемента и полой вставки сообщена с патрубком подачи очищаемой жидкости, а через выполненные в горизонтальной перегородке отверстия сообщена с полостью днища.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2426578C1

КОВАЛЕНКО В.П
и др
Очистка нефтепродуктов от загрязнений
- М.: Недра, 1990, с.140-141, рис.16а
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ 1993
  • Карпенко В.М.
  • Стеблевский А.Ф.
  • Конакова Р.В.
  • Бурминский Э.П.
RU2061525C1
ТРАМВАЙНОЕ ОКНО У ВАГОНОВОЖАТОГО 1929
  • Крис Б.Э.
SU22060A1
US 5478484 А, 26.12.1995.

RU 2 426 578 C1

Авторы

Коваленко Всеволод Павлович

Галко Сергей Анатольевич

Пирогов Евгений Николаевич

Улюкина Елена Анатольевна

Косых Александр Иванович

Буряков Алексей Сергеевич

Даты

2011-08-20Публикация

2010-02-26Подача