Формула

Аннотация
на формулу полезной модели к патенту:
фильтр-водоотделитель и фильтрующий элемент
Предлагаемое техническое решение относится к области фильтровальной техники, а именно,
к конструкциям патронных фильтров, выполненных многослойными с использованием
синтетических волокон, и может найти применение для очистки светлых углеродных топлив от
свободной воды и механических примесей в стационарных и транспортных системах, в частности
в авиации, железнодорожном, автомобильном, водном транспорте, в нефтеперерабатывающей и
других отраслях промышленности при заправке техники топливом.
Уже известен фильтр-водоотделитель, содержащий корпус с верхней крышкой, входным и
выходным патрубками, блок фильтрующий водоотделяющий, состоящий из фильтрующего,
коагулирующего и водоотталкивающего слоев, и разделяющую опорную перегородку,
выполненную съемной и расположенной между корпусом и крышкой. Кроме того, известный
фильтр-водоотделитель снабжен каналами для замера давления после фильтрующего блока и
каналами для выпуска воздуха из распределительной и рабочей камер. (Патент РФ №2088301,
В01Д 25/00,27/08, опубл.1997г.)
Указанный фильтр позволяет производить очистку углеродных топлив от свободной воды и
механических примесей при некотором снижении трудоемкости его технического обслуживания,
однако эффективность этой очистки недостаточная, поскольку поток обводненного топлива,
поступающего под давлением в фильтровальный элемент прежде всего при прохождении его
изнутри наружу воздействует на внутреннюю поверхность патрона, на фильтрующий слой,
имеющий наименьшую поверхность, что приводит к намоканию поровой структуры, вторичному
дроблению капель воды, снижению производительности и ресурса работы, так как при этом
фильтрующий бумажный слой зачастую разрывается. Неудобство технического обслуживания
указанного фильтра также обусловлено чрезмерно большими габаритами выема фильтрующего
элемента, а также размещением входного патрубка непосредственно на крышке корпуса.
Задача предлагаемой полезной модели состоит в повышении эффективности очистки
топлива от свободной воды и механических примесей, а также в снижении трудозатрат на
техническое обслуживание и повышении надежности фильтра.
Для решения поставленной задачи с указанным техническим результатом фильтрводоотделитель, содержащий корпус с верхней крышкой, отстойником, входным, выходным и
дренажным патрубками, а также по меньшей мере один многослойный фильтрующий элемент,
выполненный в виде коаксиально размещенных фильтрующего, коагулирующего и
водоотталкивающего слоев, последний из которых установлен с кольцевым зазором относительно
коагулирующего слоя, и разделяющую горизонтальную перегородку, выполненную опорной для
закрепления фильтрующего элемента, согласно предлагаемому техническому решению, содержит
коагулирующий слой, размещенный первым, фильтрующий слой последним по направлению
потока топлива, проходящего через фильтрующий элемент, а водоотталкивающий слой размещен
между к. и ф. слоями с примыканием к последнему, причем коагулирующий слой выполнен
монолитным из проницаемого для топлива во всех направлениях полимерного материала с
открытопористой равномерной глубинной структурой, имеющего общую пористость по меньшей
мере равную 80% и размеры элементарных пор по меньшей мере равные 40 мкм. и обладающего
свойством самоочищения, а фильтрующий слой выполнен из многослойного нетканого
волокнистого полимерного материала и каждый слой фильтрующего элемента снабжен
перфорированной обечайкой; разделяющая перегородка выполнена внизу корпуса, жестко с ним
связана и снабжена сквозными отверстиями в зоне зазора между коагулирующим и
водоотталкивающим слоями, а фильтрующий элемент с обоих торцов закрыт герметизирующими
крышками, нижняя из которых выполнена со сквозными отверстиями, соосными со сквозными
отверстиями разделяющей перегородки, установлен на перфорированной трубке, жестко
связанной с днищем корпуса, и жестко закреплен сверху разделяющей перегородки. Кроме того
соотношение размеров длины и диаметра корпуса выполнено равным 0,5-8,0; толщина
коагулирующего слоя- равной 10-120мм.; толщина фильтрующего слоя- 40-100мм., величина
зазора между коагулирующим и водоотталкивающим слоями выполнена равной 4-40мм.
Водоотталкивающий слой в предлагаемом фильтре может быть выполнен или в виде сетки из
полимерного гидрофобного материала или в виде металлической сетки с гидрофобным, например,
фторопластовым покрытием, полученным путем термообработки водной фторполимерной
суспензии, и имеющей размер ячеек после нанесения покрытия по меньшей мере равный 40 мкм.
Предлагаемый фильтр может быть дополнительно снабжен дренажным слоем, размещенным
в кольцевом зазоре между коагулирующим и водоотталкивающим слоями и выполненным из с
меньшей плотностью по сравнению с материалом фильтрующего слоя. В качестве полимерного
материала коагулирующего слоя может быть взят материал, полученный путем конденсационного
структурирования и термообработки гомогенизированной в воде композиции, включающей по
меньшей мере поливиниловый спирт, альдегид и водорастворимые структурирующие добавки,
причем последние полностью выводятся из готового продукта.
В качестве полимерного материала коагулирующего слоя может быть взят материал,
полученный путем предварительного перед термообработкой введения модифицирующего
наполнителя в виде каркасного материала, например, нетканого волокнистого иглопробивного
полимерного полотна толщиной 1-5 мм, с диаметром элементарных волокон, равным 5-100 мкм. и
поверхностной плотностью 100-1300 г/м2, последующего конденсационного структурирования и
термообработки гомогенизированной в воде композиции, включающей, по меньшей мере,
поливиниловый спирт, альдегид, водорастворимые структурообразующие добавки, с получением
готового продукта, полностью лишенного этих добавок /путем вымывания их/, и имеющего
коэффициент пористости, равный 50-98%. В качестве полимерного материала коагулирующего
слоя может быть взят поливинилформаль, относящийся к группе полимеров поливинилацеталей и
имеющий физические свойства: водостойкость, эластичность и морозостойкость, а также
твердость, прочность и температуру размягчения, зависящие от молекулярного веса альдегида.
В качестве нетканого полимерного материала фильтрующего слоя или каркасного материала
коагулирующего слоя может быть взят волокнистый материал, состоящий из взаимосвязанных
полимерных, предпочтительно, полипропиленовых и/или полиэфирных и/или полиамидных
волокон с диаметром, равным 5-100 мкм., выполненный в виде полотна толщиной 1-5 мм, с
поверхностной плотностью 100-1300 г/м2, причем полотно может быть выполнено многослойным
со скреплением между слоями иглопрокалыванием и размещено внутри перфорированной
обечайки путем сворачивания в рулон. Кроме того фильтрующий слой может быть выполнен из
этого материала и в виде гофрированной шторы, причем гофры шторы выполнены в виде
многолучевой звезды, периферийная часть которой выполнена с большей частотой гофрирования
по сравнению с центральной путем размещения дополнительных гофр меньшей высоты в
межлучевом пространстве смежных гофр.
Каждый слой нетканого полимерного материала фильтрующего слоя и каркасного материала
коагулирующего слоя может быть выполнен как из упорядоченно взаимосвязанных между собой
волокон, так и из хаотично расположенных или чередующихся между собой упорядоченных и
хаотично расположенных волокон.
Для повышения эффективности очистки топлива от воды, механических примесей, кислот и
биозагрязнителей, а также для возможности проведения очистки в условиях низкой температуры
окружающей среды или проведения очистки вязких нефтепродуктов предлагаемый фильтр
снабжен рубашкой в зоне отстойника и размещенными в ней средством подогрева топлива до
оптимально заданной температуры и регулятором этой температуры.
Визуальный контроль за процессом очистки возможен посредством индикатора перепада
давления. Фильтр также снабжен перепускным клапаном и байпасным трубопроводом,
установленным на боковой поверхности корпуса между входным и выходным патрубками.
Возможно
вариантное
исполнение
предлагаемого
фильтра-водоотделителя
с
расположением входного патрубка корпуса как на нижней торцевой поверхности его соосно с
перфорированной трубкой, так и на боковой поверхности корпуса на уровне верхней торцевой
крышки фильтрующего элемента, а также с расположением выходного патрубка корпуса как снизу
так и сбоку корпуса.
Наряду с фильтром-водоотделителем предлагается и фильтрующий элемент этого фильтра.
Фильтрующий элемент, выполненный многослойным в виде коаксиально размещенных
фильтрующего, коагулирующего и водоотталкивающего слоев, последний из которых установлен с
кольцевым зазором относительно коагулирующего слоя, согласно предлагаемому техническому
решению, отличающийся тем, что коагулирующий слой установлен первым, фильтрующий
последним по направлению потока топлива, проходящего через фильтрующий элемент, а
водоотталкивающий слой размещен между к. и ф. слоями с примыканием к последнему, причем
коагулирующий слой выполнен монолитным из проницаемого для топлива во всех направлениях
полимерного материала с открытопористой равномерной глубинной структурой, имеющего общую
пористость по меньшей мере, равную 80% и размеры элементарных пор по меньшей мере равные
40 мкм., показывающего хорошую способность отделения свободной воды из топлива, а также
хорошую способность удерживания в себе отделенной воды и самоочищения от воды кислот,
биозагрязнений и механических примесей в процессе эксплуатации.
Фильтрующий слой выполнен из многослойного нетканого волокнистого материала, причем
толщина коагулирующего слоя выполнена равной 10-120 мм, толщина фильтрующего слоя 40-100
мм и величина зазора между коагулирующим и водоотталкивающим слоями выполнена равной 440 мм. Предлагаемый фильтрующий элемент с обоих торцов закрыт герметизирующими
крышками, нижняя из которых снабжена сквозными отверстиями, размещенными с возможностью
удаления воды из фильтрующего элемента.
Кроме того, он дополнительно может быть снабжен дренажным слоем, размещенным в
кольцевом зазоре между коагулирующим и водоотталкивающим слоями и выполненным из
материалов с меньшей плотностью по сравнению с материалами фильтрующего слоя.
Коагулирующий, фильтрующий и дренажный слои снабжены перфорированными обечайками.
В качестве нетканого полимерного материала фильтрующего слоя или каркасного
материала коагулирующего слоя может быть взят волокнистый материал, состоящий из
взаимосвязанных полимерных, предпочтительно, полипропиленовых и /или полиэфирных и /или
полиамидных волокон с диаметром, равным 5-100 мкм, выполненный в виде полотна толщиной 15 мм, с поверхностной плотностью 100-1300 г/м2, причем полотно может быть выполнено
многослойным со скреплением между слоями иглопрокалыванием и размещено внутри
перфорированной обечайки путем сворачивания в рулон. В вариантном исполнении фильтрующий
слой может быть выполнен из вышеуказанного материала в виде гофрированной шторы, а гофры
шторы в виде многолучевой звезды, периферийная часть которой выполнена с большой частотой
гофрирования по сравнению с центральной путем размещения дополнительных гофр меньшей
высоты в межлучевом пространстве смежных гофр.
В результате последовательного прохождения всех слоев фильтрующего элемента топливо
освобождается от свободной воды, механических примесей, а также от кислот и биозагрязнений.
Пропускная способность предлагаемого фильтра-водоотделителя составляет 150 л/мин., при
тонкости очистки, равной 3-40 мкм, и обводненности топлива после очистки, равной 0,01 % масс.
Предлагаемые фильтр-водоотделитель и фильтрующий элемент являются новыми и
промышленно применимыми техническими решениями. Изделия сертифицированы.
Использование предлагаемого фильтра и его фильтрующего элемента позволит
значительно повысить эффективность очистки топлива от свободной воды, механических
примесей, биозагрязнений и кислот, а также позволит снизить трудозатраты на техническое
обслуживание фильтра и повысить
надежность его, поскольку замена фильтрующего
элемента осуществляется в предлагаемом фильтре без демонтажа и смещения
трубопроводов, т.е. предлагаемый фильтр соответствует действующему ГОСТ Р 50553-93
«Промышленная чистота. Фильтры и фильтрующие элементы»
Формула
полезной модели
к патенту
(19) RU (11) 38450 (13) U1
(46) дата публикации о выдаче патента:
20.06.2004 Бюл. №17
(54) ФИЛЬТР-ВОДООТДЕЛИТЕЛЬ И ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ
(72) Авторы: Смульский А.В., Зоря Е.И. и др.
МПК: 7 В 01Д27/06,27/08,
В 01Д25/00,39/16,
F 02М37/22
(57) Формула полезной модели
1. Фильтр-водоотделитель, содержащий корпус с верхней крышкой, отстойником, входным,
выходным, и дренажным патрубками, по меньшей мере, один многослойный фильтрующий
элемент, выполненный в виде коаксиально размещенных фильтрующего, коагулирующего и
водоотталкивающего слоев, последний из которых установлен с кольцевым зазором относительно
коагулирующего слоя, и разделяющую горизонтальную перегородку, выполненную опорной для
закрепления фильтрующего элемента, отличающийся тем, что коагулирующий слой установлен
первым, фильтрующий последним по направлению потока топлива, проходящего через
фильтрующий элемент, а водоотталкивающий слой размещен между коагулирующим и
фильтрующим слоями с примыканием к последнему, причем коагулирующий слой выполнен
монолитным из проницаемого для топлива во всех направлениях полимерного материала с
открытопористой равномерной глубинной структурой, имеющего общую пористость по меньшей
мере равную 80%, размеры элементарных пор по меньшей мере равные 40 мкм. и обладающего
свойством самоочищения, а фильтрующий слой выполнен из многослойного нетканого
волокнистого полимерного материала; каждый слой фильтрующего элемента снабжен
перфорированной обечайкой; разделяющая перегородка выполнена внизу корпуса, жестко с ним
связана и снабжена сквозными отверстиями в зоне зазора между коагулирующим и
водоотталкивающим слоями, а фильтрующий элемент с обоих торцов закрыт герметизирующими
крышками, нижняя из которых выполнена со сквозными отверстиями, соосными со сквозными
отверстиями разделяющей перегородки, установлен
на перфорированной трубке, жестко
связанной с днищем корпуса, и жестко закреплен сверху разделяющей перегородки, кроме того
соотношение размеров длины и диаметра корпуса выполнено равным
0,5-8,0; толщина
коагулирующего слоя -равной 10-120мм; толщина фильтрующего слоя-40-100мм; величина зазора
между коагулирующим и водоотталкивающим слоями выполнена равной 4-40мм.
2. Фильтр-водоотделитель по п.1, отличающийся тем, что водоотталкивающий слой выполнен в
виде металлической сетки с гидрофобным, например, фторопластовым покрытием, полученным
путем термообработки водной фторполимерной суспензии, и имеющей размер ячеек после
нанесения покрытия по меньшей мере равный 40 мкм.
3. Фильтр-водоотделитель по п.1, отличающийся тем, что водоотталкивающий слой выполнен в
виде сетки из гидрофобного полимерного материала.
4. Фильтр-водоотделитель по п.1, отличающийся тем, что фильтрующий элемент дополнительно
снабжен дренажным слоем, размещенным в кольцевом зазоре между коагулирующим и
водоотталкивающим слоями и выполнен из материалов с меньшей плотностью по сравнению
фильтрующим слоем.
5. Фильтр-водоотделитель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала
коагулирующего слоя взят материал, полученный путем конденсационного структурирования и
термообработки гомогенизированной в воде композиции, включающей по меньшей мере
поливиниловый спирт, альдегид и водорастворимые структурообразующие добавки, причем
последние подлежат полному выведению из готового продукта.
6. Фильтр-водоотделитель по п.1, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала
коагулирующего слоя
взят материал, полученный путем предварительного перед
термообработкой введения модифицирующего наполнителя в виде каркасного материала,
например, нетканого волокнистого иглопробивного полимерного полотна толщиной 1-5 мм, с
диаметром элементарных волокон, равным 5-100 мкм. и поверхностной плотностью 100-1300 г/м2,
последующего конденсационного структурирования и термообработки гомогенизированной в воде
композиции, включающей, по меньшей мере, поливиниловый спирт, альдегид и водорастворимые
структурообразующие добавки, с получением продукта, полностью лишенного этих добавок и
имеющего коэффициент пористости, равный 50-98%.
7. Фильтр-водоотделитель по п.1, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала
коагулирующего слоя взят поливинилформаль.
8. Фильтр-водоотделитель по п.1, отличающийся тем, что в качестве нетканого полимерного
материала фильтрующего слоя и каркасного материала коагулирующего слоя взят волокнистый
материал, состоящий из взаимосвязанных полимерных, предпочтительно, полипропиленовых и
/или полиэфирных и/ или полиамидных волокон с диаметром, равным 5-100 мкм, выполненный в
виде полотна толщиной 1-5 мм, с поверхностной плотностью 100-1300 г/м2, причем полотно
размещено внутри перфорированной обечайки путем сворачивания в рулон и выполнено
многослойным.
9. Фильтр-водоотделитель по п.1, отличающийся тем, что фильтрующий слой выполнен в виде
гофрированной шторы из нетканого полимерного волокнистого полотна, а гофры шторы в виде
многолучевой звезды, периферийная часть которой выполнена с большей частотой гофрирования
по сравнению с центральной путем размещения дополнительных гофр меньшей высоты в
межлучевом пространстве смежных гофр.
10. Фильтр-водоотделитель по п.п.1, отличающийся тем, что каждый слой нетканого
полимерного материала фильтрующего слоя и каркасного материала коагулирующего слоя
выполнен из упорядоченных взаимосвязанных между собой волокон.
11. Фильтр-водоотделитель по п.1, отличающийся тем, что каждый слой нетканого
полимерного материала фильтрующего слоя и каркасного материала коагулирующего слоя
выполнен из хаотично расположенных взаимосвязанных между собой волокон.
12. Фильтр-водоотделитель по п.1, отличающийся тем, что каждый слой нетканого полимерного
материала фильтрующего слоя и каркасного материала коагулирующего слоя выполнен из
чередующихся упорядоченных и хаотично расположенных взаимосвязанных между собой волокон.
13. Фильтр-водоотделитель по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен рубашкой в
зоне отстойника и размещенными в ней средством подогрева топлива и регулятором
температуры.
14. Фильтр-водоотделитель по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен
перепускным клапаном с индикатором перепада давления, установленными на боковой
поверхности корпуса между входным и выходным патрубками.
15. Фильтр-водотделительпо п.1, отличающийся тем, что входной патрубок корпуса размещен на
нижней торцевой поверхности корпуса соосно с перфорированной трубкой и жестко связан с этой
поверхностью.
16. Фильтр-водоотделитель по п.1, отличающийся тем, что выходной патрубок корпуса размещен
на боковой поверхности последнего, на уровне верхней торцевой крышки фильтрующего
элемента.
17. Фильтр-водоотделитель по п.1, отличающийся тем, что входной патрубок корпуса размещен на
боковой поверхности последнего на уровне верхней торцевой крышки фильтрующего элемента.
18. Фильтр-водоотделитель по п.1, отличающийся тем, что выходной патрубок корпуса размещен
на нижней торцевой поверхности корпуса, соосно с перфорированной трубкой и жестко связан с
этой поверхностью.
19. Фильтр-водоотделитель по п.1, отличающийся тем, что пропускная способность его составляет
150 л/мин. при тонкости очистки, равной 3-40 мкм и обводненности топлива после его очистки,
равной 0,01 масс. %.
20. Фильтрующий элемент, выполненный многослойным в виде коаксиально размещенных
фильтрующего, коагулирующего и водоотталкивающего слоев, последний из которых установлен с
кольцевым зазором относительно коагулирующего слоя, отличающийся тем, что фильтрующий
элемент с обоих торцов закрыт герметизирующими крышками, нижняя
из которых снабжена сквозными отверстиями, размещенными с возможностью удаления воды из
фильтрующего элемента; коагулирующий слой установлен первым, фильтрующий последним по
направлению потока топлива, проходящего через фильтрующий элемент, а
водоотталкивающий слой размещен между коагулирующим и фильтрующим слоями с
примыканием к последнему, причем коагулирующий слой выполнен монолитным из проницаемого
для топлива во всех направлениях полимерного материала с открытопористой равномерной
глубинной структурой, имеющего общую пористость по меньшей мере, равную 80% и размеры
элементарных пор по меньшей мере равные 40 мкм. и выполненного с возможностью
самоочищения, а фильтрующий слой выполнен из многослойного нетканого волокнистого
полимерного материала, причем толщина коагулирующего слоя выполнена равной 10-120 мм, а
толщина фильтрующего слоя -40-100 мм. и величина зазора между коагулирующим и
водоотталкивающим слоями выполнена равной 4-40 мм.
21. Фильтрующий элемент по п.20, отличающийся тем, что водоотталкивающий слой выполнен в
виде металлической сетки с гидрофобным, например, фторопластовым покрытием, полученным
путем термообработки водной фторополимерной суспензии, и имеющей размер ячеек после
нанесения покрытия, по меньшей мере, равный 40 мкм.
22. Фильтрующий элемент по п.20, отличающийся тем, что водоотталкивающий слой выполнен в
виде сетки из полимерного гидрофобного материала.
23. Фильтрующий элемент по п.20, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен дренажным
слоем, размещенным в кольцевом зазоре между коагулирующим и водоотталкивающим слоями и
выполнен из материалов с меньшей плотностью по сравнению фильтрующим слоем.
24. Фильтрующий элемент по п.п.20, отличающийся тем, что коагулирующий, фильтрующий и
дренажный слои снабжены перфорированными обечайками.
25. Фильтрующий элемент по п.20, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала
коагулирующего слоя взят материал, полученный путем конденсационного структурирования и
термообработки гомогенизированной в воде композиции, включающей, по меньшей мере,
поливиниловый спирт, альдегид и водорастворимые структурообразующие добавки, причем
последние должны быть выведены из готового продукта.
26. Фильтрующий элемент по п.20, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала
коагулирующего слоя
взят материал,
полученный путем предварительного перед
термообработкой введения модифицирующего наполнителя в виде каркасного материала,
например, нетканого волокнистого иглопробивного полимерного полотна толщиной 1-5 мм, с
диаметром элементарных волокон, равным 5-100 мкм, и поверхностной плотностью 100-1300 г/м2,
последующего конденсационного структурирования и термообработки гомогенизированной в воде
композиции, включающей, по меньшей мере, поливиниловый
спирт, альдегид и водорастворимые структурообразующие добавки с получением продукта,
имеющего коэффициент пористости, равный 50-98%.
27. Фильтрующий элемент по п.п.20-25, отличающийся тем, что качестве полимерного материала
коагулирующего слоя взят поливинилформаль, обладающий свойством самоочищения.
28. Фильтрующий элемент по п. 20, отличающийся тем, что в качестве нетканого полимерного
материала фильтрующего слоя и каркасного материала коагулирующего слоя взят волокнистый
материал, состоящий из взаимосвязанных полимерных, предпочтительно, полипропиленовых
и/или полиэфирных и/или полиамидных волокон с диаметром, равным, предпочтительно, 5-100
мкм, выполненный в виде полотна толщиной 1-5 мм. С поверхностной плотностью 100-1300 г/м2.
29. Фильтрующий элемент по п.20, отличающийся тем, что фильтрующий слой выполнен путем
сворачивания нетканого полимерного полотна в рулон со скреплением волокнистых слоев
иглопрокалыванием.
30. Фильтрующий элемент по п.20, отличающийся тем, что фильтрующий слой выполнен в виде
гофрированной шторы из нетканого полимерного полотна, а гофры в виде многолучевой звезды,
периферийная часть которой выполнена с большей частотой гофрирования по сравнению с
центральной путем размещения дополнительных гофр меньшей высоты в межлучевом
пространстве смежных гофр.
31. Фильтрующий элемент по п.20, отличающийся тем, что каждый слой нетканого полимерного
материала фильтрующего слоя и каркасного материала коагулирующего слоя выполнен из
упорядоченных взаимосвязанных между собой волокон.
32. Фильтрйющий элемент по п.п.20, 26, 28, отличающийся тем, что каждый слой нетканого
полимерного материала фильтрующего слоя и каркасного материала коагулирующего слоя
выполнен из хаотично расположенных взаимосвязанных между собой волокон,
33. Фильтрующий элемент по п.п.20, 26, 28, отличающийся тем, что каждый слой нетканого
полимерного материала фильтрующего слоя и каркасного материала коагулирующего слоя
выполнен из чередующихся упорядоченных и хаотично расположенных взаимосвязанных между
собой волокон.