Устройство для фильтрации жидкости Советский патент 1985 года по МПК B01D35/06 

Изобретение относится к химическому и нефтяному машиностроению и может быть применено при разработке фильтров для очистки диэлектрических жидкостей (например, углеводородных топлив) от загрязнений.

Известно устройство для фильтрации жидкостей, имеющее корпус с входной и выходной полостями, разделенными горизонтальной перегородкой, установленными в выходной полости фильтропакетами с каналами для перепуска жидкости и токопроводящими кожухами, установленными с наружи фильтропакета и выполненными с продольными или поперечными гофрами 1

Недостатками известного устройства являются снижение эффективности нейтрализации и появление высокого уровня электростатических зарядов в жидкости при длительной эксплуатации из-за образования слоя твердых частиц на внутренней поверхности фильтроэлементов и частичной забивки твердыми частицами перепускных каналов фильтропакетов во внутренней полости, повышения скорости потока в этой полости из-за сужения сечения перепускных каналов, что не обеспечивает безопасность технологического процесса заправки при эксплуатации.

Цель изобретения - повышение эффективности нейтрализации электростатических зарядов.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для фильтрации жидкости, имеющем корпус с входной и выходной полостями, разделенными горизонтальной перегородкой, установленными в выходной полости фильтропакетами с каналами для перепуска жидкости и токопроводящими кожухами, установленнь;у;и снаружи фильтропакета и выполненными с продольными и поперечными гофрами, каждый фильтропакет снабжен диском, центральная часть которого выполнена в виде прямого кругового конуса, а периферийная - в виде полусферы, герметично установленным на верхней торцовой части фильтропакета, при этом верхняя часть токопроводящего кожуха выполнена в виде цилиндрической обечайки и снабжена крышкой, а нижняя часть жестко закреплена на горизонтальной перегородке.

При фильтрации жидкости через загрязненные твердыми частицами фильтрующие элементы происходит более сильная ее электризация, чем при использовании новых еще незагрязненных фильтрующих элементов. Это происходит за. счет увеличения скорости потока жидкости в частично загрязненных каналах и забивки значительного количества пор фильтрующих элементов.

Поэтому во внутренней полости фильтропакетов создаются условия для скоростного смыва образующихся над порами фильтрующих перегородок сводов, образованных твердыми частицами, и последующего их осаждения в отстойник. Теоретически и экспериментально доказано, что путем изменения поверхности элементов конструкции устройства, размещенных в выходной

Q ПОЛОСТИ, можно добиться повышения эффективности нейтрализации электростатических зарядов до выхода жидкости из устройства.

На чертеже показано устройство для фильтрации жидкостей, общий вид.

5 Устройство содержит корпус 1, входной патрубок 2, входную полость 3, горизонтальную перегородку 4, фильтропакет 5,. внутреннюю полость 6 фильтропакета, токопроводящие прокладки 7, гофрированные кожухи 8 с каналами 9 периферии, внешнюю полость 10 фильтропакета, цилиндрическую обечайку 11 кожуха, крышку 12 фильтропакета, профилированный диск 13, узел 14 крепления диска к крышке фильтропакета, пружины 15 между диском

5 и крышкой фильтропакета, выходную полость 16, выходной патрубок 17, крышку 18, опоры 19, отстойник 20, кран 21 слива отстоя и проходные отверстия 22 в горизонтальной перегородке.

Сборка устройства осуществляется следующим образом.

В заводских условиях в корпусе 1, к которому приварены входной патрубок 2, опоры 19 и отстойник 20, герметично через прокладку (не обозначена) устанавливается горизонтальная перегородка 4 и крепится с помощью болтовых соединений (не обозначены). Горизонтальная перегородка 4, имеющая отверстия 22 (по числу устанавливаемых фильтропакетов), разделяет входную 3 и выходную 16 полости устройства.

К горизонтальной перегородке 4 жестко крепятся (любым известным способом) гофрированные кожухи 8, охватывающие отверстия 22 в горизонтальной перегородке 4. Через приваренную в верхней части каж5 Дого из кожухов 8 цилиндрическую обечайку 11, имеющую в верхней части пазы с косыми прорезями (не обозначены), устанавливается нижняя токопроводящая прокладка 7 и фильтроэлемёнты (не обозначены), составляющие фильтропакет 5, В нижней

части фильтропакет 5 фиксируется от перемещения кожухом 8 и элементами его крепления к горизонтальной перегородке 4. Установленные в кожухи 8 фильтропакеты 5 образуют внутреннюю полость 6, соединенную отверстиями 22 с верхней полостью 3, и внешнюю полость 10, соединенную каналами 9 периферии кожуха 8 с выходной полостью 16. По внешней стороне фнльтропакет фиксируется цилиндрической обечайкой 11 кожуха, а по внутренней - пазом (не обозначены) профильтрованного диска 13, который в собранном виде с крышкой 12 фильтропакета монтируется после установки верхней токопроводящей прокладки 7. Для обеспечения герметичности горизонтальные выступы (не обозначены) крышки 12 фильтропакета усилием оператора отпускаются вниз по вертикальным прорезям в цилиндрической обечайке 11, при этом профилированный диск 13 под воздействием пружины 15 через узел 14 крепления центрирует фильтропакет 5 в верхней части, а при определении обжатия пружины 15 и поворота крышки 12 фильтропакета вдоль скосов (не обозначены) в цилиндрической обечайке 11 происходит полное разделение входной 3 и выходной 16 полостей устройства и проход жидкости возможен только через поры фильтрующих перегородок фильтропакетов 5.

После установки фильтропакетов 5 и крышек 12 с дисками 13 корпус 1 устройства с помощью болтовых соединений (не обозначены) герметично закрывается крышкой 18, к которой приварен входной патрубок 17. Кран слива отстоя в собранном виде вворачивается в днище отстойника 20 корпуса 1.

В эксплуатации сборочные работы предусматриваются только для смены фильтропакетов.

Устройство работает следующим образом.

Снимается крыщка 18, в последовательности обратной описанному, снимаются крышка 12 фильтропакета с диском 13 (при повороте крышки и выводе ее горизонтальных выступов по скосам и вертикальным прорезям цилиндрической обечайки 11), затем верхняя прокладка 7, фильтропакет 5 и нижняя прокладка 7.

Изобретение обеспечивает удобство сборочных работ, а использование кожухов 8 в качестве силовых элементов установки фильтропакетов 5 позволяет исключить из внутренней полости вертикальные стойки, к которым в известном устройстве крепятся крыщки фильтропакетов и кожуха. Кроме того, за счет дополнительного снабжения кожухов 8 в нижней части элементами крепления к горизонтальной перегородке 4 и цилиндрической обечайкой 11 в верхней части общая площадь поверхности кожухов и, соответственно соприкосновение элементов конструкции с заряженной жидкостью во внутренней полости устройства увеличивается на 9,8% по сравнению с известным устройством.

При прокачке жидкость через входной патрубок 2 поступает во входную полость 3 устройства и через отверстия 22 в горизонтальной перегородке 4 во внутренние полости 6 каждого- из фильтропакетов, размещенных по горизонтальной перегородке 4. Затем жидкость через поры фильтрующих 5 перегородок фильтропакетов 5 из внутренней полости 6, отдавая при этом твердые частицы и преобретая заряды статического электричества определенного знака (допустим, положительного), поступает во внешнюю полость 10 и по каналам 9 периферии кожухов 8 в выходную полость 16, где скорость потока жидкости (по расчетам для корпуса серийного фильтра ТФ-2М) не превышает 3,4 м/с при номинальном режиме прокачки.

5 В выходной полости 16 жидкость через выходной патрубок 17 поступает в раздаточную магистраль и заправляемые емкости .

В известном устройстве при длительной работе во внутренних полостях 6 фильтропакетов 5 над парами фильтрующих перегородок и в каналах вертикальных стоек крепления фильтропакетов скапливаются твердые частицы механических примесей, что вызывает увеличение скорости, рост

5 перепада давления на фильтропакетах и, что главное, увеличение уровня электризации жидкости, которое не может быть компенсировано (нейтрализовано) за счет соприкосновения с противоположно заряженными элементами конструкции. В предлагаемом устройстве за счет профилирования части диска 13, обращенной во внутреннюю полость 6 фильтропакета, скопление твердых частиц исключается. Профилирование диска 13 увеличивает

скорость отдельных струек в верхней части внутренней полости 6 фильтропакета по сравнению с нижней частью. Это увеличение скорости на разных уровнях внутренней полости 6 соответствует сужению потока за счет профиля диска 13, при этом

0 на диске могут быть выполнены концентрические проточки, закручивающие поток жидкости по отношению к цилиндрической поверхности фильтропакетов.

Подбор скоростей потока для скоростного смыва твердых частиц на разных уровнях и угол закручивания потока при подходе к верхней части фильтропакета может быть подобран экспериментально в зависимости от общей высоты фильтропакета, номинальной пропускной способности фильтроэлементов.

В предлагаемом устройстве в процессе работы возможно кратковременное образование сводов из твердых частиц большого размера над порами фильтрующих г перегородок с тонкостью фильтрования 3-5 и 5-8 мкм, что приводит к местному перераспределению скоростей отдельных струек, устремляющихся в открытые поры.

При этом происходит частичное смывание и уплотнение твердых частиц и их осаждение вниз по мере увеличения массы уплотненного осадка.

В связи с тем, что скорости потока в верхней части внутренней полости 6 больше и закрутка потока жидкости направлена сверху вниз по внутренней поверхности фильтропакета, уплотненные осадки твердых частиц имеют возможность осаждаться вниз, обеспечивая освобождение большей части пор для прохода жидкости без увеличения скорости и, соответственно, без суш.ественного увеличения уровня электризации ..жидкости,,, Пдсде прекращения перекачки твердые частицы осаждаются из полости 6 через отверстия 22 в отстойник 20 и удаляются из него при сливе отстоя через кран 21.

При фильтрации жидкости в предлагаемом устройстве, как и в известном, происходит разделение зарядов: заряды определенного знака уносятся жидкостью, а заряды противоположного знака начинают накапливаться на внешней поверхности фильтропакета 5, но уровень этих зарядов на 20-30% ниже, чем в известном. По мере их накопления на внешней поверхности кожуха 8 возникают равные по знаку и значению заряды статического электричества, а на внутренней поверхности кожуха 8 - заряды противоположного знака. В отличие от известного устройства заряды того же знака, что и на внешней поверхности кожухов, возникают на внешней поверхности до-полнительных элементов кожухов: удлиненной нижней части крепления к горизонтальной перегородке и цилиндрической обечайке 11 в верхней части. По контакту фильтропакетов 5 с внутренней поверхностью кожуха 8 в нижней части и их

цилиндрической обечайки 11 в верхней части через токопроводящие прокладки 7 начинается процесс гашения зарядов противоположного знака с поверхности фильтро5 пакета и внутренней поверхности кожуха. На внешней стороне кожухов 8 электростатические заряды, накапливаясь, создают электрическое поле с большой напряженностью на гофрированных участQ ках, когда поступает жидкость по каналам 9 перфорации кожухов, где под воздействием поля происходит ускоренная нейтрализация зарядов из топлива и внешней поверхности кожухов 8 и обечайки 11. Далее поток жидкости, сформированный каналами перфорации и направленный вдоль фильтропакетов и стенок корпуса и крышки 18 корпуса поступает к выходному патрубку 17, и при движении происходит гашение зарядов из жидкости за счет соприкосновения

„ с перечисленными элементами. Наибольший эффект гашения электростатических зарядов в жидкости за счет соприкосновения с элементами устройства может быть достигнут при вертикальном гофрировании кожуха, так как и дополнительный элемент -

5 обечайка 11 с прорезями для крепления крышки фильтропакета может быть выполнена с продольными гофрами. Остаток электрического заряда снимается с устройства через заземленные опоры 19.

По сравнению с известным устройством, в котором образуются устойчивые своды частиц мехпримесей над порами фильтроэлементов, в предлагаемом благодаря специальному формированию потока и смыву частиц мехпримесей, а также за счет увеличения поверхности соприкосновения заряженной жидкости с элементами конструкции объемная плотность электростатических зарядов в жидкости на выходе может быть снижена на 20-40%.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТИ, имеющее корпус с вход.ной и выходной полостями, разделенными горизонтальной перегородкой, установленными в выходной полости фильтропакетами с каналами для перепуска жидкости и токопроводящими кожухами, установленными снаружи фильтропакета и выполненными с продольными или поперечными гофрами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности нейтрализации электростатических зарядов, каждый фильтропакет снабжен диском, центральная асть которого выполнена в виде прямого кругового конуса, а периферийная - в виде полусферы, герметично установленным на верхней торцовой части фильтропакета, при этом верхняя часть токопроводяшего кожуха выполнена в виде цилиндрической обечайки и снабжена крышкой, а нижняя часть жестко закреплена на горизонтальной перегородке.