Фильтр для очистки криогенной жидкости

Изобретение относится к области фильтрования, а именно к фильтрам, работающим в условиях низких температур. Фильтр для очистки криогенной жидкости содержит цилиндрический корпус, внутри которого установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде объемного конуса, вершина которого направлена навстречу потоку фильтруемой жидкости, а основание закреплено на корпусе. Фильтрующий элемент выполнен в виде нескольких коаксиально расположенных объемных конусных секций (не менее двух) и соединенных между собой электросваркой через опорные кольца. Объемные конусные секции выполнены из перфорированных конусных пилонов с углом конуса при вершине, равным α=16÷20°, стянутых по высоте кольцевыми обечайками, а вершины конусных секций закрыты коническими кольцами. На объемные конические секции установлены две сетки с разной проникающей способностью, которые с помощью точечной электросварки прикреплены к коническим пилонам, опорным кольцам, кольцевым обечайкам и к коническому кольцу. Первый слой сетки представляет собой прочную каркасную сетку с ячейкой 2×2 мм, изготовленную из нержавеющей проволоки 0,4-0,5 мм, а второй слой из фильтрующей сетки с ячейкой 75-80 мкм, изготовленной из нержавеющей проволоки диаметром 50-60 мкм. Указанные сетки прикреплены к объемным секциям с помощью точечной электросварки, которую выполняют через металлическую ленту толщиной 0,35 мм. Перфорации в конических пилонах выполнены в виде круглых отверстий и в форме трапеции. Конические пилоны внутри объемных секций образуют проточные полости, которые соединены между собой через перфорации. Технический результат: увеличение срока службы фильтра, повышение надежности. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области фильтрования, а именно к фильтрам, работающим в условиях низких температур и предназначенным для очистки криогенных компонентов топлив ЖРД от металлических частиц и сплава АМгб размером 80 мкм и более.

Предшествующий уровень техники

На этапе разработки в НПО Энергомаш мощных маршевых ЖРД, работающих по окислительной схеме, имели случаи возгорания проточной части окислительного тракта от попадания из бака в тракт частиц сплава АМгб размером более 80 мкм, являвшихся инициатором возгорания.

Для защиты окислительного тракта от попадания в него указанных частиц было предложено создать фильтр и установить его на входе бустерного насоса окислителя.

Для обеспечения требуемых антикавитационных запасов насосного агрегата потери давления на фильтре не должны были превышать 0,5 кгс/см2. Как показывают расчетные данные, для выполнения этого условия потребуются большие площади фильтрующей сетки. Все этого привело к разработке фильтра новой конструкции.

Более того, возникли проблемы, связанные с выбором сетки с ячейкой, обеспечивающей требуемые прочностные характеристики, в том числе по стойкости и динамическим нагрузкам.

Проведенные патентные исследования не выявили конструкции фильтров, в которых были бы решены указанные проблемы.

Например, известен фильтр (см. патент Франции №1321462, кл. B01D, 1962 г.) для очистки криогенной жидкости, в котором фильтрующий элемент выполнен из пористого материала.

Недостатком этого технического решения является то, что оно обладает большим гидравлическим сопротивлением и малой пропускной способностью.

Известен также фильтр (см. авторское свидетельство СССР №617048, МКИ B01D, 27/10, 1977), содержащий в корпусе фильтрующий элемент и индикатор засорения фильтра, выполненный в виде датчика температуры.

Недостаток такого фильтра - бескаркасная конструкция, которая сломается от перепада давления на ней.

Известно устройство для фильтрации жидкости, включающее корпус, фильтрующий элемент, выполненный в виде металлического перфорированного конуса, при этом вершина конуса фильтрующего элемента направлена навстречу потоку жидкости (см. патент GB (Великобритания) №2131712).

Недостаток этого устройства заключается в том, что оно обладает сложной конструкцией и значительными линейными и радиальными размерами. Кроме того, в этом изобретении нет данных о размерах перфорации.

Известные фильтры, как показали патентные исследования, эксплуатируются либо при малых скоростных напорах жидкости, либо гидравлические сопротивления фильтров не являются лимитирующим фактором.

Задача данного изобретения состоит в том, чтобы создать фильтр простой конструкции, с меньшими габаритами, с требуемыми прочностными характеристиками и стойкий к динамическим нагрузкам и имеющий хорошую проницаемость.

Эта задача решена за счет того, что в фильтре для очистки криогенной жидкости, содержащем цилиндрический корпус, внутри которого установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде объемного конуса, вершина которого направлена навстречу потоку фильтруемой жидкости, а основание закреплено на корпусе, кроме того, фильтрующий элемент выполнен в виде нескольких коаксиально расположенных объемных конусных секций (не менее двух) и соединенных между собой электросваркой через опорные кольца, при этом объемные конусные секции выполнены из перфорированных конусных пилонов с углом конуса при вершине равным α=16÷20°, стянутых по высоте кольцевыми обечайками, а вершины конусных секций закрыты коническими кольцами, кроме того, на объемные конические секции установлены две сетки с разной проникающей способностью, которые с помощью точечной электросварки прикреплены к коническим пилонам, опорным кольцам, кольцевым обечайкам и к коническому кольцу, причем первый слой сетки представляет собой прочную каркасную сетку с ячейкой 2×2 мм, изготовленную из нержавеющей проволоки 0,4-0,5 мм, а второй слой из фильтрующей сетки с ячейкой 75-80 мкм, изготовленной из нержавеющей проволоки диаметром 50-60 мкм.

Другими отличиями являются:

- указанные сетки прикреплены к объемным секциям с помощью точечной электросварки, которую выполняют через металлическую ленту толщиной 0,35 мм;

- перфорации в конических пилонах выполнены в виде круглых отверстий и в форме трапеции;

- между пилонами объемных секций выполнены проточные полости, которые соединены между собой через перфорации в виде цилиндрических отверстий и окон трапецеидальной формы;

- указанные сетки прикреплены к объемным секциям следующим образом: сначала к указанным секциям прикрепляется прочная каркасная сетка, а на нее устанавливается фильтрующая сетка.

Технический результат - обеспечение высоких прочностных характеристик фильтра при малых его габаритах с высокой проникающей способностью, малых перепадах давления жидкости на нем и повышенной надежностью в работе.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема фильтра; на фиг. 2 - конструкция фильтра в аксонометрии; на фиг. 3 - фрагмент А на фиг. 1; на фиг. 4 - фрагмент Б на фиг. 1.

Описание изобретения

Фильтр содержит корпус 1 (фиг. 1, фиг. 2), внутри которого закреплен фильтрующий элемент 2, выполненный в виде двух коаксиально расположенных объемных конусных секций 3 и 4. Указанные объемные секции соединены между собой через опорные кольца 5, 6 и 7. При этом опорное кольцо 5 является фланцем крепления к бустерному насосному агрегату (не показано). Соосно с секцией 4 размещен дефлектор 8. Каждая объемная секция состоит из нескольких перфорированных конических пилонов 9 с углом при вершине конуса α=16÷20°. Между собой пилоны 9 образуют проточные полости 10, которые соединены между собой через цилиндрические отверстия Н и окна 12 трапецеидальной формы, выполненные в пилонах. Объемные секции 3 и 4 стянуты по высоте несколькими кольцевыми обечайками 13 (фиг. 3, фрагмент А на фиг. 1), а их вершины закрыты коническими кольцами 14. На объемные конусные секции 3 и 4 установлены два слоя сеток 15 и 16, которые через металлическую ленту 17 прикреплены точечной электросваркой к продольным торцам 18 конических пилонов 9 (фиг. 4, фрагмент Б на фиг. 1), опорным кольцам 5, 6 и 7 и кольцевым обечайкам 13. Сетка 15 представляет собой прочную каркасную сетку с ячейкой 2×2 мм, изготовленную из нержавеющей проволоки диаметром 0,4÷0,5 мм. Сетка 16 - это фильтрующая сетка с ячейкой 75÷80 мкм, изготовленная из нержавеющей проволоки диаметром 50÷60 мкм.

Крепление сеток 15 и 16 к объемным секциям можно осуществлять другим способом. Например, вначале к указанным секциям крепится каркасная сетка 15, а на нее устанавливается фильтрующая сетка 16.

Следует заметить, что при сборке объемных конических секций 3 и 4 осуществляют соединение оснований каждой последующей конической оболочки с вершиной предыдущей конической оболочки.

Выбранный размер ячейки каркасной сетки 2×2 мм с диаметром проволоки 0,4 мм, а также размер ячейки 75÷80 мкм фильтрующей сетки с диаметром проволоки 50÷60 мкм позволил достичь требуемых потерь давления, высоких прочностных характеристик, в том числе по стойкости и динамическим нагрузкам, и получить фильтр с живым сечением сетки 69,6%.

Выполнение фильтра в виде двух объемных конусных секций позволило создать прочную конструкцию малого объема меньшей массы, надежно работающую в ЖРД.

Фильтр работает следующим образом.

При запуске двигателя поток жидкого кислорода с выхода бака поступает на сетчатую поверхность (сетки 15 и 16) объемных секций 3 и 4, фильтруется и поступает в проточные полости 10 фильтра, а из них направляется во входную магистраль бустерного насоса окислителя. При этом каркасы из пилонов и каркасной сетки 15 воспринимают динамический напор потока жидкости, а через сетку 16 осуществляется фильтрация жидкости.

Промышленное применение

Применение фильтра такой конструкции позволяет увеличить его срок службы, исключить возгорание в магистрали кислородного тракта ЖРД.

1. Фильтр для очистки криогенной жидкости, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде объемного конуса, вершина которого направлена навстречу потоку фильтруемой жидкости, а основание закреплено на корпусе, отличающийся тем, что фильтрующий элемент выполнен в виде нескольких коаксиально расположенных объемных конусных секций, не менее двух, и соединенных между собой электросваркой через опорные кольца, при этом объемные конусные секции выполнены из перфорированных конусных пилонов, стянутых по высоте кольцевыми обечайками, а вершины конусных секций закрыты коническими кольцами, кроме того, на объемные конические секции установлены две сетки с разной проникающей способностью, которые с помощью точечной электросварки прикреплены к коническим пилонам, опорным кольцам, кольцевым обечайкам и к коническому кольцу, причем первый слой сетки представляет собой прочную каркасную сетку с ячейкой 2×2 мм, изготовленную из нержавеющей проволоки 0,4-0,5 мм, а второй слой - из фильтрующей сетки с ячейкой 75-80 мкм, изготовленной из нержавеющей проволоки диаметром 50-60 мкм.

2. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что указанные сетки прикреплены к объемным секциям с помощью точечной электросварки, которую выполняют через металлическую ленту толщиной 0,35 мм.

3. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что перфорации в конических пилонах выполнены в виде круглых отверстий и в форме трапеции.

4. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что конические пилоны внутри объемных секций образуют проточные полости, которые соединены между собой через перфорации.

5. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что указанные сетки прикреплены к объемным секциям следующим образом: сначала к указанным секциям прикрепляется опорная сетка, а на нее устанавливается фильтрующая сетка.

6. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что объемные конусные секции выполнены из перфорированных конусных пилонов с углом конуса при вершине, равным α=16÷20°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области фильтрования жидких сред и может быть использовано в машиностроительной, металлургической, судостроительной, нефтедобывающей, сельскохозяйственной и других отраслях промышленности для удаления механических загрязнений и газов из рабочих жидкостей, а также их эффективного охлаждения.

Данное изобретение касается шнекового пресс-сепаратора для отделения твердых компонентов из шлама, включающего твердые и жидкие компоненты. Шнековый пресс-сепаратор (1) содержит корпус (2), расположенную в корпусе раму (5), цилиндрическое сито (4), которое по меньшей мере частично расположено в раме (5), и установленный внутри сита (4) с возможностью вращения вокруг продольной оси (6) сита (4) шнек (3) для отжима шлама.

Изобретение предназначено для фильтрования. Фильтрующий элемент содержит наполнитель фильтра, расположенный по окружности вокруг продольной оси фильтрующего элемента и вдоль нее, и направляющую конструкцию, прикрепленную к наполнителю фильтра и определяющую место установки фильтрующего элемента.

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к конструктивным элементам тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов типа ВВЭР, а именно к фильтрам debris-предметов (АДФ).

Изобретение может быть использовано для очистки сильнозагрязненных поверхностных стоков с территорий промышленных предприятий, полигонов ТБО. Сточные воды с предварительно введенным флокулянтом с гидрофобизирующими свойствами подают на стадию осаждения песка и крупных частиц, тонкую механическую очистку от взвешенных веществ в слое загрузки из цилиндрических колец, засыпанных в навал, сорбцию свободных и эмульгированных нефтепродуктов, дополнительную сорбцию растворимых нефтепродуктов на сорбенте с прикрепленной микрофлорой и подачей кислорода воздуха.

Заявленная группа изобретений относится к области оборудования, используемого в пивоваренной промышленности, в частности в процессе затирания солода. Фильтрующее устройство содержит резервуар, имеющий верхнюю и нижнюю секции, первую секцию (13) и вторую секцию (14) фильтра, содержащую первую группу фильтрующих узлов (2), расположенную в первом положении вблизи нижней секции резервуара, содержащую вторую группу фильтрующих узлов (3), расположенную во втором положении вблизи верхней секции резервуара, систему труб, обеспечивающую протекание жидкости по трубам между секциями фильтра и между секцией фильтра и соответствующей группой фильтрующих узлов указанной секции фильтра, и средство циркуляции, такое как насос, сконфигурированное для прохождения жидкости в прямотоке (8) и/или в противотоке (9) между секциями фильтра.

Изобретение предназначено для фильтрования. Фильтровальный узел содержит втулку (36), определяющую внутреннее пространство (40), и ось втулки; фильтрующее рабочее тело (34), окружающее втулку; и торцевую заглушку (32), прикрепленную к втулке и включающую первый элемент (46), проходящий поперек фильтрующего рабочего тела, боковую стенку (48), по существу перпендикулярную первому элементу (46) и проходящую в первом направлении, внешнюю стенку (54), расположенную на расстоянии от первого элемента и по существу параллельно оси втулки, при этом внешняя стенка (54) проходит во втором направлении, которое направлено от фильтрующего рабочего тела (34) и противоположно первому направлению, и несколько плечей, проходящих от боковой стенки (48) к внешней стенке (54), при этом плечи и боковая стенка, а также внешняя стенка определяют отверстия в торцевой заглушке (32).

Изобретение предназначено для фильтрования. Фильтрующий элемент (30) содержит центральную трубку (32), образующую центральный резервуар и включающую в себя внутреннюю боковую стенку, торцевую пластину (34) и карман, образующий проход, выступающий из торцевой пластины в центральный резервуар.
Изобретение относится к способам выделения твердой фракции пульпы и может быть использовано для обезвоживания извлекаемых насосом земснаряда донных отложений. Способ выделения твердой фракции пульпы характеризуется тем, что осуществляют непрерывную подачу пульпы насосом в замкнутый контейнер, верхняя часть которого выполнена из фильтрующего материала, а нижняя часть - из более прочного нефильтрующего материала, при этом в контейнере поддерживают заданное избыточное давление путем автоматического уменьшения подачи насоса при увеличении наполняемости контейнера твердой фракцией пульпы и снижении проницаемости фильтрующей поверхности.

Изобретение относится к устройствам для фильтрации жидкости, закачиваемой в скважины. Фильтр содержит жестко и герметично соединенные друг с другом секции, набранные из состыкованных по торцам с осевым натягом цилиндрических тонкостенных фильтрующих элементов и двух опор, на которые также с осевым натягом опираются первый и последний фильтрующие элементы секции.

Изобретение относится к конструкции фильтров для очистки газов и может быть использовано в химической, пищевой, медицинской, микробиологической и других отраслях промышленности. Фильтр для очистки газов имеет перфорированный корпус. К верхней части корпуса герметично прикреплен входной фланец, имеющий тороидальные кольцевые выступы, входные окна и шпильку. К входному фланцу герметично прикреплена входная трубная доска, в отверстиях которой герметично закреплены верхние концы трубчатых фильтрующих элементов из пористой металлокерамики. С другой стороны корпуса фильтра закреплена выходная трубная доска, в которой размещены с зазором концы фильтрующих элементов, имеющие каждый заглушку с бобышкой. В выходной трубной доске выполнены дополнительные отверстия для выхода очищенного газа. Изобретение обеспечивает создание фильтра такой конструкции, которая позволяет повысить ресурс, в том числе регенерируемость и надежность фильтра. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к средствам очистки жидкостей и газов методом фильтрации как в различных отраслях промышленности (в химической, пищевой, медицинской, в сельском хозяйстве и др.), так и в быту. Аппарат для фильтрации жидкостей и газов включает корпус, в котором соосно установлены центральная распределительная труба с перемычкой и отверстиями и мембранные фильтрующие элементы, закрепленные между чашей и решеткой, адсорбент, штуцеры сбора фильтрата и обратной промывки фильтрующих элементов, расположенный между корпусом аппарата и фильтрующими элементами перфорированный элемент, отверстия на котором нанесены со смещением друг относительно друга. Мембранные фильтрующие элементы изготовлены из керамики, полученной при термообработке формуемых изделий, например трубчатой формы, в составе которых преобладает оксид алюминия Al2O3. Адсорбент представляет собой углеродный картридж в кассете. Технический результат: повышение производительности, увеличение срока службы и эффективности работы аппарата. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей и газов, например, в сельском хозяйстве, медицинской, пищевой и микробиологической отраслях промышленности, а также может быть использовано для разделения и концентрирования технологических растворов, водоподготовки, очистки сточных вод других производств. Аппарат для фильтрации жидкостей содержит цилиндрический корпус, днище, крышку с резьбовым отверстием для отвода фильтрата, установленную внутри корпуса центральную распределительно-стяжную трубу со сквозными отверстиями и с перегородкой, трубчатые фильтрующие элементы, концентрично расположенные вокруг центральной распределительно-стяжной трубы, кольцевую чашку для заглушки свободных концов трубчатых фильтрующих элементов и трубную решетку для фиксации трубчатых фильтрующих элементов, обечайку для адсорбента, расположенную между трубной решеткой и крышкой, с возможностью ее демонтажа, разъемную на расстоянии высоты обечайки распределительно-стяжную трубу для установки дополнительного патрубка. Технический результат: повышение технологичности изготовления аппарата за счет упрощения его конструкции, возможность быстрой сборки и разборки и комбинирования фильтрующих элементов в зависимости от требований к конечному продукту. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Фильтр // 2638386
Изобретение предназначено для фильтрования. Фильтр содержит вертикальный цилиндрический корпус с подводящим, выпускным и сливным патрубками, содержащий цилиндрический фильтрующий элемент, установленный в корпусе соосно его вертикальной оси с зазором к стенке корпуса, опертый на поперечную перегородку, перфорированную в пределах площади зазора. Корпус выполнен разъемным по высоте, для чего он собран жестко и разъемно из трех обечаек, торцы верхней и средней из которых снабжены фланцами, при этом верхний торец нижней обечайки снабжен фланцем, а нижний выполнен в виде диска, как поперечная перегородка, содержащая обращенную вверх центрально расположенную цилиндрическую выемку по диаметру фильтрующего элемента, перфорированную на площади зазора между ним и стенкой корпуса, с которой поперечная перегородка жестко и герметично скреплена. Снизу поперечная перегородка жестко и герметично скреплена с накопителем шлама. Фланец нижнего торца средней обечайки аналогичен сопрягаемому с ним фланцу нижней обечайки и выполнен как диск, в центре которого выполнено цилиндрическое сквозное отверстие. Фланец содержит два ряда отверстий, расположенных по окружностям. Фланец верхнего торца средней обечайки аналогичен по размерам сопрягаемому с ним фланцу верхней обечайки и выполнен как диск, в центре которого выполнено цилиндрическое сквозное отверстие. Нижний торец верхней части вставлен сверху в цилиндрическую втулку до упора в ее кольцевой выступ, а верхний торец нижней части вставлен снизу в цилиндрическую втулку до упора в ее кольцевой выступ. Нижний фланец верхней обечайки содержит ряд крепежных отверстий, расположенных по окружности, которая лежит за пределами корпуса, кроме того, на нижнем фланце верхней обечайки выполнены снабженные резьбой отверстия, расположенные по окружности, лежащей на площади зазора между фильтрующим элементом и стенкой корпуса. Верхний торец фильтрующего элемента зафиксирован сверху цилиндрической накладкой, снабженной центральным сквозным отверстием и фиксирующими сквозными отверстиями, расположенными по окружности, через которые пропущены фиксирующие болты, концы которых зафиксированы в соответствующих отверстиях нижнего фланца верхней обечайки. Технический результат: упрощена и ускорена процедура восстановления работоспособности, повышена способность адаптации фильтра при монтаже в помещениях малого объема. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области фильтрования, а именно к фильтрам, работающим в условиях низких температур. Фильтр для очистки криогенной жидкости содержит цилиндрический корпус, внутри которого установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде объемного конуса, вершина которого направлена навстречу потоку фильтруемой жидкости, а основание закреплено на корпусе. Фильтрующий элемент выполнен в виде нескольких коаксиально расположенных объемных конусных секций и соединенных между собой электросваркой через опорные кольца. Объемные конусные секции выполнены из перфорированных конусных пилонов с углом конуса при вершине, равным α16÷20°, стянутых по высоте кольцевыми обечайками, а вершины конусных секций закрыты коническими кольцами. На объемные конические секции установлены две сетки с разной проникающей способностью, которые с помощью точечной электросварки прикреплены к коническим пилонам, опорным кольцам, кольцевым обечайкам и к коническому кольцу. Первый слой сетки представляет собой прочную каркасную сетку с ячейкой 2×2 мм, изготовленную из нержавеющей проволоки 0,4-0,5 мм, а второй слой из фильтрующей сетки с ячейкой 75-80 мкм, изготовленной из нержавеющей проволоки диаметром 50-60 мкм. Указанные сетки прикреплены к объемным секциям с помощью точечной электросварки, которую выполняют через металлическую ленту толщиной 0,35 мм. Перфорации в конических пилонах выполнены в виде круглых отверстий и в форме трапеции. Конические пилоны внутри объемных секций образуют проточные полости, которые соединены между собой через перфорации. Технический результат: увеличение срока службы фильтра, повышение надежности. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх