Фильтр для очистки жидкости

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в гидроприводах строительной, дорожной и др. техники. Фильтр включает крышку с входным и выходным отверстиями, перепускной клапан, уплотнительные резиновые кольца, стержень с винтом и чашкой, отстойник и фильтрующий элемент. Стержень выполнен пустотелым со сквозными отверстиями в нижней части. Площадь внутреннего поперечного сечения стержня принята равной площади выходного отверстия. Суммарная площадь сквозных отверстий находят с учетом коэффициента сопротивления всех отверстий, равных по площади внутреннему поперечному сечению стержня. Технический результат: продление срока службы фильтрующего элемента. 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при разработке, создании и эксплуатации строительных, дорожных и коммунальных машин, снабженных гидроприводом.

Известен фильтр с фланцевым и резьбовым присоединениями, предназначенный для очистки рабочих жидкостей в гидросистемах строительных, дорожных и коммунальных машин, который содержит крышку с входным и выходным отверстиями, уплотнительные резьбовые кольца, винт, чашку, стержень, отстойник, предохранительный клапан и фильтрующий элемент (Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник. - М.: Машиностроение, 1983. - 301 с., с.212).

Вышеописанный фильтр характеризуется недостаточной продолжительностью работы, что связано с неравномерным загрязнением фильтрующего элемента из-за неравномерного перепада давления по высоте фильтра. В верхней части, т.е. в месте подвода и отвода рабочей жидкости к фильтрующему элементу перепад давления выше, чем в нижней части. Верхняя часть фильтра, где линии тока короче, чем в нижней, пропускает большее количество рабочей жидкости и улавливает большую часть твердых частиц, в результате она быстрее загрязняется и раньше выходит из рабочего состояния, что сопровождается частым срабатыванием предохранительного клапана, загрязнением элементов гидросистемы и быстрым их изнашиванием.

Задачей изобретения является обеспечение прямоточного (в одном направлении) движения рабочей жидкости с наружной и внутренней сторон фильтрующего элемента, при котором наблюдается равномерный перепад давления по высоте фильтра, в результате чего происходит равномерное загрязнение и продлевается срок службы фильтрующего элемента.

Поставленная задача решается тем, что в фильтре, содержащем крышку с входным и выходным отверстиями, предохранительный клапан, уплотнительные резиновые кольца, винт, чашку, стержень и фильтрующий элемент, предлагается стержень выполнить пустотелым со сквозными отверстиями в нижней части, причем площадь внутреннего поперечного сечения стержня принять равной площади выходного отверстия, а суммарную площадь S_п сквозных отверстий находить из выражения

,

где S₁ - площадь одиночного отверстия, равная площади внутреннего поперечного сечения стержня;

ζ_n - коэффициент сопротивления n отверстий, суммарное сечение которых равно внутреннему поперечному сечению стержня.

Именно выполнение фильтра с пустотелым стержнем со сквозными отверстиями на его конце, противоположном входному отверстию в крышке, обеспечивает прямоточное движение рабочей жидкости с обеих сторон фильтрующего элемента, при котором наблюдается одинаковый перепад давления по всей высоте фильтрующего элемента, в результате чего происходит равномерное загрязнение и продлевается срок его службы.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан вертикальный разрез по оси фильтра.

Фильтр состоит из крышки 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями и перепускным клапаном (на чертеже не показан), уплотнительных резиновых колец 4, 5, 6, 7 и 8, пустотелого стержня 9, винта 10, чашки 11, отстойника 12 со штуцером 13, и пробкой 14 (винт) фильтрующего элемента 15. Пустотелый стержень 9 снабжен сквозными отверстиями 16 в его нижней части (на конце, противоположном выходному отверстию в крышке).

Выполнение стержня 9 пустотелым со сквозными отверстиями 16 в нижней части обеспечивает прямоточное (т.е. в одном направлении, на чертеже показанном стрелками) движение рабочей жидкости с наружной и внутренней сторон фильтрующего элемента 15, благодаря которому наблюдается одинаковый перепад давления по сторонам фильтрующего элемента по всей его высоте. Это приводит к равномерному загрязнению фильтрующего элемента и, в итоге, продлевает срок его службы.

При выполнении стержня пустотелым его внутренний диаметр следует принять равным диаметру выходного отверстия фильтра. При этом потерями напора на трение при движении рабочей жидкости по пустотелому стержню 9 можно пренебречь, так как его длина сравнительно мала по сравнению с общей длиной гидролинии за фильтром. Сечения входных отверстий в стержне 9, создающие местное сопротивление, можно определить из следующих соображений. Если нижний торец стержня был бы открыт, то стержень 9 работал бы как внутренний насадок Бордà (коэффициент сопротивления которого ζ=1) и потеря напора составляла бы

,

где ν₁ - скорость течения;

g - ускорение свободного падения.

Несколько же отверстий в нижней части стенки стержня при равенстве суммарного их сечения внутреннему сечению стержня создают большее сопротивление, которое определяется из выражения

,

где ζ_n - коэффициент сопротивления n отверстий;

ν_n - скорость течения для n отверстий.

Суммарное сечение n отверстий может быть найдено, исходя из равенства потерянных напоров

С учетом уравнения расходов Q₁=Q_n, Q=ν·S (где ν, S - соответствующие скорость и сечение), после подстановки в уравнение (1) и преобразований

,

т.е. суммарное сечение n отверстий должно быть увеличено по сравнению с одиночным отверстием на величину (ζ_n можно определить экспериментально).

Например, экспериментально установлено ζ₄=2,0, суммарная площадь четырех отверстий составит

.

Фильтр для очистки жидкости, включающий крышку с входным и выходным отверстиями, перепускной клапан, уплотнительные резиновые кольца, стержень с винтом и чашкой, отстойник и фильтрующий элемент, отличающийся тем, что стержень выполнен пустотелым со сквозными отверстиями в нижней части, причем площадь внутреннего поперечного сечения стержня принята равной площади выходного отверстия, а суммарная площадь S_n сквозных отверстий находится из выражения
,
где S₁ - площадь одиночного отверстия, равная площади внутреннего поперечного сечения стержня;
ζ_n - коэффициент сопротивления n отверстий, суммарное сечение которых равно внутреннему поперечному сечению стержня.