Щелевой фильтр

Изобретение относится к устройствам фильтрования жидких сред и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где требуется эффективная очистка маловязких жидких сред, например воды, керосина, бензина, ацетона, дизельного топлива и других, от механических примесей. Щелевой фильтр содержит трубу, фильтровальный участок которой имеет перфорацию в виде отверстий, фильтрующий элемент в виде навитой по спирали проволоки, пружину. Фильтрующий элемент установлен концентрично трубе между неподвижно закрепленным нижним опорным элементом в виде стакана и подвижным двусторонним упором в кольцевых зазорах между наружным диаметром трубы и внутренними диаметрами нижнего опорного элемента и подвижного двустороннего упора, с опорой на кольцевую площадку каждого. Между подвижным двусторонним упором и верхним подвижным упором в кольцевые зазоры между наружным диаметром трубы и внутренними диаметрами упоров с опорой на кольцевую площадку каждого установлена пружина, первоначальное усилие которой превышает упругую деформацию пружины фильтрующего элемента, что обеспечивает плотное прилегание витков проволоки фильтрующего элемента. Технический результат: повышение эффекта самоочистки, увеличение ресурса работы фильтра, сокращение эксплуатационных затрат. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к устройствам фильтрования жидких сред и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где требуется эффективная очистка маловязких жидких сред, например воды, керосина, бензина, ацетона, дизельного топлива и других, от механических примесей.

Известен скважинный фильтр, содержащий перфорированный корпус с размещенной вдоль него рукавной сеткой, надетой на цилиндрический пружинный опорный каркас (Патент 2133820, МПК Е21В 43/08, опубликовано 27.07.99).

Известен фильтр, который содержит перфорированный корпус, цилиндрический пружинный опорный каркас, снабженный закрепленной на его нижнем конце заглушкой, рукавную сетку, натянутую на опорный каркас и выполненную в виде сетчатой ленты, спирально навитой с наложением витков друг на друга на опорный каркас таким образом, что витки сетчатой ленты установлены с возможностью их скольжения относительно друг друга при сжатии или растяжении цилиндрического пружинного опорного каркаса. Верхний конец сетчатой ленты закреплен в верхней части корпуса совместно с верхним концом цилиндрического пружинного опорного каркаса; нижний конец сетчатой ленты закреплен на упомянутой заглушке; величина наложения витков h - расстояние между нижней гранью перекрытого витка сетчатой ленты и верхней гранью очередного перекрывающего витка сетчатой ленты - равна от 2/3 Н до 1/3 H, где Н - ширина сетчатой ленты (Патент РФ №2203366, МПК Е03В 3/18, Е21В 43/08, опубликовано 27.04.2003).

Известен фильтр, включающий каркас и уложенные вплотную фильтрующие элементы с чередующимися радиальными пазами и выступами, которые выполнены на каждом фильтрующем элементе с обеих сторон напротив друг друга, при этом выступы одного фильтрующего элемента входят в пазы другого (А.С. СССР №1076572, МПК Е21В 43/08, опубликовано 28.02.1984 г.).

Известен фильтр, включающий перфорированный каркас с уложенным на нем проволочным фильтрующим элементом с выступами, которые имеют в поперечном сечении форму эллипса (А.С. СССР №1645470, МПК Е21В 43/08, опубликовано 30.04.1991 г.).

Известен щелевой фильтр с проволочным фильтрующим элементом, содержащий перфорированную трубу с ниппельной и муфтовой частями, концентрично которой выполнен фильтрующий элемент из намотанной по спирали проволоки, соединенной с проволочными продольными стрингерами, проволока в спирали уложена виток к витку, причем, как минимум, на одной из соприкасающихся сторон проволоки выполнена насечка, обеспечивающая фильтрующий зазор, при этом насечка на проволоке выполнена тангенциальной или пересекающейся. Профиль насечки может быть выполнен прямоугольным, треугольным или полукруглым. Проволока фильтрующего элемента выполнена из нержавеющей стали (Патент РФ №2378494, МПК Е21В 43/08, опубликовано 10.01.2010).

Недостатком данных фильтров является быстрое засорение фильтрующего элемента механическими примесями, что уменьшает пропускную способность скважинного фильтра, недостаточная эффективность самоочистки отрицательно влияет на надежность и долговечность скважинного фильтра, повышает себестоимость, так как возникает необходимость периодической замены фильтрующих элементов.

Задачей изобретения является повышение эффекта самоочистки фильтра за счет периодической очистки фильтрующих элементов, увеличение ресурса работы фильтра, сокращение эксплуатационных затрат.

Данная задача решается за счет того, что в щелевом фильтре, содержащем трубу, фильтровальный участок которой имеет перфорацию в виде отверстий, фильтрующий элемент установлен концентрично трубе между неподвижно закрепленным нижним опорным элементом в виде стакана и подвижным двусторонним упором в кольцевых зазорах между наружным диаметром трубы и внутренними диаметрами нижнего опорного элемента и подвижного двустороннего упора, с опорой на кольцевую площадку каждого, а между подвижным двусторонним упором и верхним подвижным упором в кольцевые зазоры между наружным диаметром трубы и внутренними диаметрами упоров с опорой на кольцевую площадку каждого установлена пружина, первоначальное усилие которой превышает упругую деформацию пружины фильтрующего элемента, что обеспечивает плотное прилегание витков проволоки фильтрующего элемента.

Кроме того, на боковой поверхности подвижного двустороннего упора закреплен удерживающий двусторонний упор от проворачивания винт, конец которого расположен в шпоночном пазу, выполненном в трубе, при этом подвижный двусторонний упор имеет возможность перемещения в осевом направлении вдоль трубы, а длина участка перемещения ограничена длиной шпоночного паза.

Кроме того, фильтрующий элемент выполнен в виде навитой по спирали на трубу проволоки, профиль которой представляет собой равнобедренный треугольник с закругленными вершинами, одна из боковых вершин которого смята на глубину Δ₁, участок смятия с постоянным шагом чередуется с выступом, при этом после навивки на трубу между равномерно расположенными выступами в местах смятия образована щель, равная величине смятия Δ₁, увеличивающаяся в процессе обратной промывки до величины Δ₂.

Изобретение поясняется рисунками.

Фиг.1 - общий вид щелевого фильтра.

Фиг.2 - профиль выступа проволоки фильтрующего элемента.

Фиг.3 - вид А, расположение щелевых отверстий фильтрующего элемента.

Фиг.4 - разрез Б-Б, профиль проволоки фильтрующего элемента.

Фиг.5 - общий вид фильтра в процессе фильтрования очищаемой жидкости.

Фиг.6 - вид В, фильтрование очищаемой жидкости через щели, равные величине смятия Δ₁.

Фиг.7 - накопление осадков на фильтрующем элементе.

Фиг.8 - схема промывки фильтрующего элемента.

Фиг.9 - положение витков проволоки фильтрующего элемента при промывке.

Фиг.10 - схема распределения сил при промывке.

Фиг.11 - вид Г, удаление осадка с фильтрующего элемента.

Фильтр щелевой состоит из трубы 1, фильтровальный участок которой имеет перфорацию в виде отверстий 2, на наружной поверхности трубы 1 выполнен шпоночный паз 3, на конце трубы имеется присоединительная резьба 4. Длина перфорированного участка L и количество отверстий определяется необходимой производительностью. На нижнем конце трубы 1 установлена заглушка 5 и неподвижно закреплен нижний опорный элемент 6 в виде стакана, в кольцевой зазор между внутренним диаметром опорного элемента 6 и наружным диаметром трубы 1 с опорой на кольцевую площадку установлен фильтрующий элемент 7 в виде пружины, представляющей навитую по спирали концентрично трубе 1 проволоку 8, профиль которой представляет собой равнобедренный треугольник с закругленными вершинами, одна из боковых вершин которого смята на глубину Δ₁, участок смятия с постоянным шагом чередуется с выступом 9. После навивки на трубу 1 проволоки 8 между равномерно расположенными выступами 9 в местах смятия образуются щелевые отверстия 10, первоначальная ширина которых равна величине смятия Δ₁, увеличивающаяся в процессе обратной промывки до величины Δ₂. Другой конец фильтрующего элемента 7 установлен с опорой на кольцевую площадку подвижного двустороннего упора 11 в кольцевом зазоре между его внутренним диаметром и наружным диаметром трубы 1, на боковой поверхности подвижного двустороннего упора 11 закреплен фиксатор 12 в виде винта, удерживающий двусторонний упор от проворачивания, конец фиксатора расположен в шпоночном пазу 3, при этом подвижный двусторонний упор 11 имеет возможность перемещения в осевом направлении вдоль трубы 1, а длина участка перемещения ограничена длиной шпоночного паза 3.

В верхней части трубы 1 установлен верхний подвижный упор 13, поджатый гайкой 14 со стопорным винтом 15, служащей для регулировки усилия сжатия пружины 16, установленной между подвижным двусторонним упором 11 и верхним подвижным упором 13 в кольцевые зазоры между наружным диаметром трубы 1 и внутренними диаметрами упоров, с опорой на кольцевую площадку каждого, при этом первоначальное усилие пружины 16 превышает упругую деформацию пружины фильтрующего элемента 7, что обеспечивает плотное прилегание витков проволоки 8 фильтрующего элемента 7.

Щелевой фильтр работает следующим образом. Очищаемая жидкость поступает к фильтрующему элементу 7. Через образованные щели 10, равные величине смятия Δ₁, идет фильтрование очищаемой жидкости. В процессе эксплуатации щели 10 фильтрующего элемента 7 со временем забиваются отложениями, его пропускная способность резко уменьшается. Для очистки щелей 10 от отложений делается обратная промывка, при которой жидкость подается во внутреннее пространство перфорированной трубы 1 и попадает через отверстия 2 в пространство между внешней стенкой трубы и фильтрующим элементом 7, при этом оказывает гидравлическое давление на подвижный двусторонний упор 11, поджатый пружиной 16, возникают усилия, превышающие усилие пружины 16. Подвижный двусторонний упор 11 начинает двигаться, сжимает пружину 16, витки намотанной проволоки 8 фильтрующего элемента 7 растягиваются. Кроме того, поток жидкости, набегающий изнутри на треугольный профиль намотанной проволоки, попадая на наклонные боковые грани, оказывает дополнительное воздействие, способствующее раздвиганию витков. При этом размер щелей увеличится до значения Δ₂ и под действием потока жидкости произойдет очищение фильтрующего элемента от примесей.

Предложенный щелевой фильтр прост, долговечен, обеспечивает высокий эффект самоочистки, повышает надежность и сокращает эксплуатационные затраты.

1. Щелевой фильтр, содержащий трубу, фильтровальный участок которой имеет перфорацию в виде отверстий, фильтрующий элемент в виде навитой по спирали проволоки, пружину, отличающийся тем, что фильтрующий элемент установлен концентрично трубе между неподвижно закрепленным нижним опорным элементом в виде стакана и подвижным двусторонним упором в кольцевых зазорах между наружным диаметром трубы и внутренними диаметрами нижнего опорного элемента и подвижного двустороннего упора, с опорой на кольцевую площадку каждого, а между подвижным двусторонним упором и верхним подвижным упором в кольцевые зазоры между наружным диаметром трубы и внутренними диаметрами упоров с опорой на кольцевую площадку каждого установлена пружина, первоначальное усилие которой превышает упругую деформацию пружины фильтрующего элемента, что обеспечивает плотное прилегание витков проволоки фильтрующего элемента.

2. Щелевой фильтр по п.1, отличающийся тем, что на боковой поверхности подвижного двустороннего упора закреплен удерживающий двусторонний упор от проворачивания фиксатор в виде винта, конец которого расположен в шпоночном пазу, выполненном в трубе, при этом подвижный двусторонний упор имеет возможность перемещения в осевом направлении вдоль трубы, а длина участка перемещения ограничена длиной шпоночного паза.

3. Щелевой фильтр по п.1, отличающийся тем, что фильтрующий элемент выполнен в виде пружины, представляющей навитую по спирали концентрично трубе проволоку, профиль которой представляет собой равнобедренный треугольник с закругленными вершинами, одна из боковых вершин которого смята на глубину Δ₁, участок смятия с постоянным шагом чередуется с выступом, при этом после навивки на трубу между равномерно расположенными выступами в местах смятия образована щель, равная величине смятия Δ₁, увеличивающаяся в процессе обратной промывки до величины Δ₂.