Фильтр пружинный для очистки жидкостей

(54) ФИЛЬТР ПРУЖИННЫЙ ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТЕЙ(46) 2002.12.30 Институт повышения квалификации и(71) Заявитель Учреждение образования переподготовки кадров по новым направлениям Институт повышения квалификации и развития техники, технологии и экономики переподготовки кадров по новым Министерства образования Республики направлениям развития техники, техБеларусьнологии и экономики Министерства образования Республики Беларусь(57) 1. Фильтр пружинный для очистки жидкостей, содержащий корпус, подводящий и отводящий патрубки,сливной штуцер, верхнюю и нижнюю крышки, перфорированную перегородку и установленный на перегородке фильтрующий патрон, фильтрующий элемент которого выполнен в виде пружины растяжения или сжатия, отличающийся тем, что фильтрующий патрон выполнен в виде закрепленной на перегородке посредством гайки гильзы, неподвижно соединенного с гильзой стержня, свободный конец которого выполнен резьбовым, установленной на резьбовой части стержня опоры, опирающегося на буртик опоры подвижного фланца, фильтрующего элемента, жестко закрепленного одним концом в гильзе, а другим - во фланце, и возвратной пружины сжатия, поджатой к фланцу шайбой и гайкой. 2. Фильтр пружинный по п. 1, отличающийся тем, что жесткости фильтрующей и возвратной пружины связаны соотношением 4783 1 С - жесткость фильтрующей пружины, Н/мм р - давление промывочной жидкости при регенерации, МПа- площадь внутренней поверхности подвижного фланца, воспринимающей давление, мм 2- число рабочих витков фильтрующей пружины- величина, на которую увеличивается зазор между двумя смежными витками при регенерации, мм знак- для пружины сжатия, знак-- для пружины растяжения, используемых в качестве фильтрующих.(56)1171060 А, 1985.1636020 А 1, 1991.1159593 А, 1985.4664814, 1987.2126915 А, 1984.389814, 1973.1526754 А 1, 1989.1036343 А, 1983. Изобретение относится к устройствам в области фильтрования, а именно к фильтрам, предназначенным для очистки жидкостей от механических примесей. Известен самоочищающийся щелевой фильтр для жидкости 1, содержащий фильтрующий элемент, выполненный в виде пружины, состоящей из двух секций и укрепленной на каркасе, устройство для регулирования зазоров между витками, выполненное в виде стержней с регулировочными гайками, закрепленными между кромками каркаса, механизм деформации пружины, снабженный перегородкой, делящей внутреннее пространство фильтрующего элемента на две полости, с центральным отверстием, размещенным в нем впускным клапаном и ограничителем. К недостаткам фильтра относится следующее конструкция фильтра позволяет ему работать только в одном (вертикальном) положении производительность фильтра в два раза меньше, чем могут обеспечить его габариты, так как по принципу его работы в процессе фильтрования принимает участие только какая-либо одна из двух секций существует вероятность засорения очищенной жидкости механическими примесями вследствие осевого сжатия секций пружины, вызывающего разрушение прижатых к виткам примесей, частицы которых могут проникать в фильтрат проникшие в фильтрат частицы, осевшие на перегородке, способствуют возникновению зазора между впускным клапаном и перегородкой, что влечет за собой уравнивание давления в полостях, сопровождающееся работой двух секций одновременно, приводя к одновременному же засорению обеих и, следовательно, к невозможности предусмотренной конструкцией их регенерации. Засорение обеих секций пружины одновременно может происходить и в результате износа деталей (впускного клапана и перегородки), также влекущего за собой уравнивание давления в полостях и одновременное засорение обеих. Известен патронный фильтр-пульсатор 2, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для подачи исходной и промывной жидкости и отвода фильтрата и загрязнений, внутри которого установлен фильтрующий патрон, выполненный в виде обтянутого снаружи фильтрующей сеткой стержневого каркаса с кольцами внутри и осевой перфорированной трубы с плоскими горизонтальными дисками на ней,установленную на крышке фильтра пульсационную камеру, выполненную в виде замкнутого цилиндра с патрубком для подачи сжатого воздуха, поршня, соединенного с перфорированной трубой, расположенной над ним горизонтальной перегородкой с перепускным клапаном и плоским клапаном, дополнительного поршня меньшего диаметра, установленного над горизонтальной перегородкой, и дополнительного клапана,установленного под горизонтальной перегородкой, при этом основной и дополнительный клапаны соединены стержнями и прижаты к перегородке посредством пружин. К недостаткам патронного фильтра-пульсатора относится следующее для работы пульсационной камеры необходим дополнительный источник питания (компрессор или пневматическая магистраль для подачи сжатого воздуха в камеру) использование большого количества деталей, требующих точности в изготовлении, определяет сложность конструкции фильтра использование подвижных частей, работающих в непрерывном режиме при постоянных динамических нагрузках, может привести к поломке фильтра, что ведет к снижению его надежности. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является фильтр для очистки жидкости 3,содержащий корпус с крышкой и днищем, подводящий, присоединенный к корпусу тангенциально, и отводящий патрубки, установленный в корпусе вертикально фильтрующий элемент в виде спирали или пружины,средство для регулирования расстояния между ее витками, выполненное в виде перегородки, установленной под крышкой, прикрепленных к крышке регуляторов перемещения, выполненных в виде болтов, емкости из эластичного материала с патрубком для подачи в нее сжатого воздуха, расположенной между крышкой и пе 2 4783 1 регородкой, и усеченного конуса со спиралевидной направляющей на наружной поверхности, заглушенного сверху и жестко присоединенного к спирали и перегородке. Недостатками фильтра являются следующие по мере накопления осадка на витках пружины повышается сопротивление фильтрации, вызывающее растяжение пружины до тех пор, пока не восстановится первоначальный просвет между двумя смежными поверхностями налипшего на витки пружины осадка, а это не позволит получать требуемую тонкость очистки, так как увеличение зазора может происходить и в результате неравномерного накопления осадка на витках, что ведет к засорению отфильтрованной жидкости занесенными потоком механическими примесями и осадком, размеры частиц которых превышают допустимые по мере накопления осадка на витках пружины, возрастающее давление исходной жидкости в корпусе приводит к повышению гидростатического давления на перегородку емкости, что не может обеспечить перемещение перегородки вверх, тем более, что нужно преодолевать еще и сопротивление спирали (пружины), то есть автоматическое регулирование зазора между витками пружины, как и процесс ее регенерации, затруднены, а это существенно сказывается на надежности фильтра. Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в упрощении конструкции фильтра и повышении его надежности в работе. Поставленная задача решена следующим образом. Предложенное устройство для фильтрования жидкостей содержит корпус, подводящий и отводящий патрубки, сливной штуцер, верхнюю и нижнюю крышки, перфорированную перегородку и установленный на перегородке фильтрующий патрон, состоящий из закрепленной на перегородке посредством гайки гильзы,неподвижно соединенного с гильзой стержня, свободный конец которого выполнен резьбовым, установленной на резьбовой части стержня опоры, опирающегося на буртик опоры подвижного фланца, фильтрующего элемента, выполненного в виде пружины растяжения или сжатия и жестко закрепленного одним концом в гильзе, а другим - во фланце, и возвратной пружины сжатия, прижатой к фланцу шайбой и гайкой. На фигуре изображена схема предлагаемого фильтра. Фильтр содержит корпус 1 с впускным патрубком 2, присоединенным к корпусу тангенциально, для подачи исходной жидкости, верхнюю крышку 3, нижнюю крышку 4 со сливным штуцером 5 для выпуска шлама и перфорированную перегородку 6, на которой посредством гайки 7 неподвижно установлен фильтрующий патрон 8. Фильтрующий патрон 8 содержит закрепленную на перегородке 6 гильзу 9 с выпускным патрубком 10 для отвода отфильтрованной жидкости, неподвижно соединенный с гильзой 9 стержень 11, свободный конец которого выполнен резьбовым, установленную на резьбовой части стержня 11 опору 12, опирающийся на буртик опоры 12 подвижный фланец 13, фильтрующий элемент 14, выполненный в виде пружины растяжения или сжатия и жестко закрепленный одним концом в гильзе 9, а другим - во фланце 13,и возвратной пружины сжатия 15, прижатой к фланцу шайбой 16 и гайкой 17. Фильтр работает следующим образом. Подлежащая очистке жидкость подается через патрубок 2. Поскольку патрубок 2 размещен по касательной к корпусу 1, загрязненная жидкость приобретает вращательное движение, что приводит к появлению центростремительных сил, вследствие чего крупные механические частицы оттесняются к стенке корпуса 1 и оседают, проходя сквозь перфорированную перегородку 6, на дно фильтра. Поток же жидкости проходит сквозь щели между витками пружины 14, очищается и выводится по отводящему патрубку 10. Регулировка зазоров между витками пружины 14 (фильтрующего элемента) осуществляется вращением опоры 12 по резьбе относительно неподвижного стержня 11. Поскольку нижняя часть фильтроэлемента жестко связана с неподвижно закрепленной на перегородке 6 гильзой 9, а верхняя часть фильтроэлемента жестко связана с подвижным фланцем 13, который, опираясь на опору 12, перемещается вместе с последней, то, в зависимости от направления вращения опоры 12, пружина 14 растягивается или сжимается, соответственно происходит увеличение или уменьшение зазоров между ее витками. Нулевой зазор между витками обеспечивается поворотом опоры 12 по часовой стрелке до упора. Производя определенное количество оборотов опоры,зная при этом шаг ее резьбы, устанавливается точный зазор между витками. Для регенерации фильтрующего элемента от механических примесей прекращается подача фильтруемой жидкости и обеспечивается сообщение впускного патрубка 2 с резервуаром фильтруемой жидкости или с любой другой свободной емкостью. Затем во внутреннюю полость фильтрующей пружины 14 по патрубку 10 под давлением подается обратный поток отфильтрованной жидкости. Жесткости фильтрующей пружины 14 и возвратной пружины 15 согласованы таким образом, что во время регенерации давления обратного хода фильтрата достаточно, чтобы поток промывочной жидкости, воздействуя на фланец 13, сжимал пружину 15. А в момент снятия давления фланец 13 под действием возвратной пружины 15, зафиксированной сверху шайбой 16 и гайкой 17, возвращался в исходное положение. Таким образом, восстанавливается первоначальный зазор между витками пружины. Жесткости фильтрующей и возвратной пружин связаны следующим соотношением 4783 1 С - жесткость фильтрующей пружины, Н/мм- давление промывочной жидкости при регенерации, МПа- площадь внутренней поверхности подвижного фланца, воспринимающей давление, мм 2- число рабочих витков фильтрующей пружины- величина, на которую увеличивается зазор между двумя смежными витками при регенерации, мм знак- для пружины сжатия, знак-- для пружины растяжения, используемых в качестве фильтрующих. Под действием давления промывочной жидкости, воздействующей на фланец 13, фильтрующая пружина растягивается, и между витками образуются щели большей ширины, в результате чего увеличивается поток промывочной жидкости через щели, который смывает с витков загрязнения. В начальный момент регенерации, когда некоторые участки витков фильтрующей пружины освобождаются от загрязнений, давление в полости фильтроэлемента падает, что приводит к сжатию фильтрующей пружины, в результате чего давление в полости фильтроэлемента возрастает, и фильтрующая пружина вновь растягивается. Такие колебания вызывают вибрацию (сотрясение) фильтроэлемента, выполняя дополнительную самоочистку витков от механических примесей. Загрязнения, смытые с фильтроэлемента, оседают на дно фильтра и удаляются через штуцер 5. После окончания процесса регенерации прекращается подача обратного потока отфильтрованной жидкости через выпускной патрубок 10, а через впускной патрубок 2 возобновляется подача фильтруемой жидкости. Данное устройство позволяет получать необходимую тонкость очистки благодаря точной регулировке размеров зазоров между витками фильтрующей пружины, контролируемых углом поворота опоры, а также поочередным включением режимов фильтрации и регенерации. Применение предлагаемой конструкции механизма регенерации и регулирования размера зазоров, а также полное использование рабочей поверхности(поверхности фильтрации) фильтроэлемента, обеспечивают надежную работу фильтра. Использование простых по исполнению деталей и отсутствие необходимости в применении дополнительных источников позволяют упростить конструкцию фильтра, а тем самым и повысить надежность его работы. Пример. Фильтровали жидкость в фильтре пружинном, конструкция которого соответствует схеме, изображенной на фиг. Наружный и внутренний диаметры и толщина проволоки фильтрующей пружины равны соответственно 28 мм, 24 мм и 2 мм. Полное число витков пружины равно 50. Число витков, участвующих в фильтрации, равно 40. Рабочий зазор между витками составляет 0,06 мм. Через подводящий патрубок под давлением 0,6 МПа подавали исходную жидкость, которая, проходя сквозь установленный зазор между витками фильтрующей пружины, очищалась и выводилась по отводящему патрубку. Механические примеси, задержанные фильтроэлементом, частично налипали на его витки или оседали на дно фильтра. При регенерации фильтрующего элемента во внутреннюю полость фильтрующей пружины по отводящему патрубку под давлением 2 МПа подавали обратный поток фильтрата, что вызывало увеличение зазоров между витками фильтроэлемента на 0,03 мм. Потоки промывочной жидкости смывали загрязнения с витков, а вибрация фильтроэлемента выполняла дополнительную самоочистку витков от механических примесей. Загрязнения, смытые с фильтроэлемента, оседали на дно фильтра и удалялись через сливной штуцер. Подвергали очистке СОЖ от взвешенных механических примесей с размерами частиц 50-200 мкм. Производительность фильтра составила 2,5 л/мин. Время работы до регенерации-1 час. Регенерация фильтрующего элемента проводилась в течение 1 мин. Эксплуатационные свойства фильтра после регенерации восстановились до исходных. После 100 циклов регенерации изменений в работоспособности фильтра не наблюдалось. На выходе из фильтра в отфильтрованной воде примеси, размеры частиц которых превышали бы установленный размер рабочего зазора, обнаружены не были. Источники информации 1. А.с. СССР 1159593 А, МПК В 01 25/20, 1985. 2. А.с. СССР 1636020 А 1, МПК В 01 29/72, 1991. 3. А.с. СССР 1171060 А, МПК В 01 25/20, 1985. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 4