Установка для очистки жидкостей и газов



Установка для очистки жидкостей и газов
Установка для очистки жидкостей и газов
Установка для очистки жидкостей и газов

 


Владельцы патента RU 2630125:

Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" (RU)

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей и газов от твердых механических загрязнений и эмульсионной воды. Установка для очистки жидкостей и газов от твердых механических примесей и эмульсионной воды содержит корпус с нормированной площадью поперечного сечения, герметично установленную на корпусе крышку с входным патрубком, подпружиненный гидродинамический фильтроэлемент, закрепленный между верхним и нижним плоскими основаниями, верхнее из которых соединено с входным патрубком, выполненный в днище корпуса патрубок сброса части очищаемой жидкости, закрепленную на внешней стороне днища корпуса насадку, имеющую патрубок для выхода очищенной жидкости и патрубок слива отстоя, в котором закреплен дополнительный гидродинамический фильтроэлемент, аналогичный по конструкции расположенному в корпусе гидродинамическому фильтроэлементу и соединенный при помощи накидной гайки с патрубком сброса части очищаемой жидкости. При этом фильтроэлемент установки содержит 2n параллельно подключенных идентичных пористых перегородок, выполненных в виде четырехгранных усеченных пирамид, закрепленных на плоских основаниях, верхнее из которых образует с крышкой корпуса входную камеру, соединенную отверстиями в этом основании с внутренними полостями пористых перегородок, а нижнее - образует с днищем корпуса камеру для сбора неочищенной жидкости из всех 2n пористых перегородок. Внутренняя полость камеры сообщается с патрубком сброса части очищаемой жидкости в дополнительный гидродинамический фильтроэлемент. В камере выполнены изолированные проточные каналы для перетока очищенной жидкости из корпуса в насадку. При этом установленный в патрубке слива отстоя дополнительный гидродинамический фильтроэлемент имеет площадь пористой перегородки, равную 0,1 суммарной площади всех 2n пористых перегородок. Технический результат - снижение габаритных размеров устройства и упрощение технологии его изготовления при обеспечении требуемой пропускной способности и тонкости очистки. 2 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей и газов от твердых механических загрязнений и эмульсионной воды; оно может быть использовано в химической, нефтяной и газовой промышленности, в сфере нефтепродукто- и газообеспечения и при эксплуатации мобильной техники, оснащенной двигателями внутреннего сгорания, работающими на жидком и газомоторном топливе.

Потребность в совершенствовании средств очистки нефтяных и газомоторных топлив вызвана повышением требований к их чистоте, обусловленных усложнением конструкции двигателей внутреннего сгорания, что обеспечивает повышение их мощности, экономичности, экологичности и долговечности.

Перед авторами стояла задача разработать установку для очистки жидкого и газообразного моторного топлива от твердых частиц загрязнений и эмульсионной воды, обладающую большим ресурсом работы при требуемой эффективности очистки, уменьшить габаритные размеры устройства и упростить технологию его изготовления. Изучение технической и патентной литературы показало, что при очистке жидкостей и газов значительными преимуществами по сравнению с другими устройствами обладают фильтры.

Известны фильтры для очистки жидкостей с цилиндрическими или дисковыми фильтрующими элементами, у которых жидкость поступает на пористую перегородку перпендикулярно к ее поверхности (Бродский Г.С. Фильтры и системы фильтрации для мобильных машин. - М.: Горная промышленность, 2004. - С. 188-211). Известны фильтры аналогичных конструкций для очистки газов (Коузов П.А., Малыгин А.Д., Скрябин Г.М. Очистка от пыли, газов и воздуха в химической промышленности. - Л.: Химия, 1982. - С. 9-13, 34-83). Недостатками таких фильтров являются довольно быстрое закупоривание пор перегородки частицами загрязнений, что требует остановки процесса очистки для замены или регенерации фильтрующего элемента и отсутствие у них способности удалять из очищаемого продукта эмульсионную воду.

Известны также фильтры-сепараторы (фильтры-водоотделители), предназначенные для одновременной очистки горюче-смазочных материалов как от твердых частиц загрязнений, так и от эмульсионной воды, которые имеют, как правило, три перегородки, расположенные последовательно по ходу движения жидкости: фильтрующую, коагулирующую и водоотталкивающую, выполненные в одном блоке или в виде отдельных ступеней (Рыбаков К.В., Жулдыбин Е.Н., Коваленко В.П. Обезвоживание авиационных горюче-смазочных материалов. - М.: Транспорт, 1979. - С. 146-162). Недостатками этих устройств являются сложность многослойной или многоступенчатой конструкции и необходимость периодических остановок процесса очистки жидкости для замены или регенерации пористых перегородок. Для осушки газов в настоящее время применяются главным образом сорбционные методы, при использовании которых также требуется периодическая остановка для регенерации сорбента.

Недостатков, связанных с необходимостью периодической остановки работы, не имеют фильтры, получившие название гидродинамических, у которых удаление загрязнений с пористой перегородки происходит непрерывно за счет перемещения очищаемой жидкости или газа параллельно поверхности этой перегородки. Этот эффект может быть достигнут или благодаря перемещению пористой перегородки относительно потока очищаемого продукта, или путем подвода этого потока к перегородке параллельно ее поверхности (Финкельштейн З.Л. Применение и очистка рабочих жидкостей для горных машин. - М.: Недра, 1986. - С. 166-171).

Недостатком гидродинамических фильтров с движущейся пористой перегородкой является потребность в посторонних источниках энергии, а фильтров с неподвижной перегородкой - необходимость отвода части очищаемого продукта на сброс для создания его потока вдоль всей поверхности перегородки. Для снижения объема, сбрасываемого из фильтра неочищенного продукта возможно применение для его очистки нескольких гидродинамических фильтров из числа описанных, которые устанавливаются последовательно (Финкельштейн З.Л. Применение и очистка рабочих жидкостей для горных машин. - М.: Недра, 1986. - С. 195-196). Такое решение существенно (более чем в 10 раз) уменьшает количество поступающей на сброс жидкости или газа, но связано с значительным увеличением суммарных габаритных размеров и массы системы очистки, а также с необходимостью использования достаточно сложной трубопроводной обвязки входящих в эту систему фильтров.

Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип является устройство для очистки дизельного топлива от загрязнений, содержащее корпус с патрубком в днище для сброса части очищаемой жидкости, установленную на корпусе крышку с входным патрубком, гидродинамический фильтрующий элемент, который содержит пористую перегородку, выполненную в виде правильной усеченной пирамиды из гидрофобного фильтрационного материала и расположенную между плоскими основаниями, из которых верхнее соединено с входным патрубком, а нижнее - с патрубком сброса части очищаемой жидкости. С наружной стороны днища закреплена насадка, снабженная патрубком отвода очищенной жидкости и патрубком для удаления отстоя, в которой размещен дополнительный гидродинамический фильтрующий элемент, выполненный из гидрофобного пористого материала в форме правильной усеченной пирамиды, верхнее и нижнее плоские основания которого соединены соответственно с патрубком сброса части очищаемого продукта и патрубком для удаления отстоя (Патент РФ №2524215, B01D 36/04).

Несмотря на преимущества прототипа по сравнению как с фильтрами традиционной конструкции (большой ресурс работы и возможность регулирования тонкости очистки жидкости за счет изменения скорости ее потока), так и с гидродинамическими фильтрами, снабженными подвижной пористой перегородкой (отсутствие потребности в посторонних источниках энергии), его недостатками являются большие габаритные размеры (особенно высота, которая существенно увеличивается в случае необходимости обеспечения значительных расходов очищаемой жидкости), что затрудняет его использование для установки на подвижных средствах заправки или непосредственно на двигателях, а также трудоемкость изготовления многогранных фильтрующих элементов.

Технический результат изобретения - снижение габаритных размеров устройства и упрощение технологии его изготовления при обеспечении требуемой пропускной способности и тонкости очистки.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, содержащей корпус с нормированной площадью поперечного сечения, герметично установленную на корпусе крышку с входным патрубком, подпружиненный гидродинамический фильтроэлемент, закрепленный между верхним и нижним плоскими основаниями, верхнее из которых соединено с входным патрубком, выполненный в днище корпуса патрубок сброса части очищаемой жидкости, закрепленную на внешней стороне днища корпуса насадку, имеющую патрубок для выхода очищенной жидкости и патрубок слива отстоя, в котором закреплен дополнительный гидродинамический фильтроэлемент, аналогичный по конструкции расположенному в корпусе гидродинамическому фильтроэлементу и соединенный при помощи накидной гайки с патрубком сброса части очищаемой жидкости, согласно изобретению установка содержит 2n параллельно подключенных идентичных пористых перегородок, выполненных в виде четырехгранных усеченных пирамид, закрепленных на плоских основаниях, верхнее из которых образует с крышкой корпуса входную камеру, соединенную отверстиями в этом основании с внутренними полостями пористых перегородок, а нижнее - образует с днищем корпуса камеру для сбора неочищенной жидкости из всех 2n пористых перегородок, внутренняя полость которой сообщается с патрубком сброса части очищаемой жидкости в дополнительный гидродинамический фильтроэлемент, в камере выполнены изолированные проточные каналы для перетока очищенной жидкости из корпуса в насадку, при этом установленный в патрубке слива отстоя дополнительный гидродинамический фильтроэлемент имеет площадь пористой перегородки, равную 0,1 суммарной площади всех 2n пористых перегородок.

На фиг. 1 представлена установка для очистки жидкостей и газов;

фиг. 2 - то же (разрез по А-А фиг. 1).

Установка для очистки жидкостей и газов включает прямоугольный корпус 1 с нормированной площадью поперечного сечения, герметично установленную на нем прямоугольную крышку 2 с входным патрубком 3. При помощи нажимной пружины 4 внутри корпуса 1 между его верхним 5 и нижним 6 плоскими основаниями установлены пористые перегородки 7 гидродинамического фильтроэлемента (без позиции). Пористых перегородок, как вариант, установлено четыре. Верхнее плоское основание 5 образует с крышкой 2 входную камеру 8, в которую очищаемая жидкость поступает через входной патрубок 3. Четыре (или иное четное число) пористые перегородки 7 гидродинамического фильтроэлемента выполнены в виде правильных усеченных четырехгранных пирамид, внутренняя полость которых соединяется отверстиями 9 в верхнем плоском основании 5 корпуса 1 с входной камерой 8. Нижнее плоское основание 6 корпуса 1 образует с днищем 10 корпуса 1 камеру 11 сбора неочищенной жидкости из внутренних полостей всех пористых перегородок 7 гидродинамического фильтроэлемента через отверстия 12 в нижнем плоском основании 6 корпуса 1. Установленный в днище 10 корпуса 1 патрубок 13 сброса части очищаемой жидкости из всех 2n пористых перегородок посредством накидной гайки 14 соединен с верхним основанием 15 дополнительного гидродинамического фильтроэлемента 16, размещенного в прямоугольной насадке 17, закрепленной с наружной стороны днища 10. Пористая перегородка (без позиции) дополнительного гидродинамического фильтроэлемента 16 выполнена в виде правильной четырехгранной усеченной пирамиды и герметично закреплена в патрубке 18 слива отстоя, размещенного в днище 19 прямоугольной насадки 17. Слив отстоя осуществляется через сливной кран 20. Насадка 17 имеет в вертикальной стенке патрубок 21 для отвода очищенной жидкости, поступающей в насадку 17 через изолированные проточные каналы 22 в камере 11 сбора неочищенной жидкости. В эту же насадку 17 поступает и доочищенная в дополнительном гидродинамическом фильтроэлементе 16 жидкость.

Для удаления из очищаемой жидкости механических загрязнений, эмульсионной воды и продуктов окисления в качестве пористых перегородок 7 гидродинамического фильтроэлемента и пористых перегородок дополнительного гидродинамического фильтроэлемента 16 могут использоваться перегородки, выполненные, как вариант, из комбинированного двухслойного наноматериала, обладающего гидрофобными свойствами (Коновалов В.В. Применение пористых наноматериалов для очистки дизельного топлива. Международный технико-экономический журнал, №3, 2011. - С. 120-122).

Изготовление пористых перегородок 7 гидродинамического фильтроэлемента и пористых перегородок дополнительного гидродинамического фильтроэлемента 16 в виде усеченных пирамид обусловлено тем, что не все применяемые мелкопористые гидрофобные материалы обладают гибкостью, и позволяет изготовить пористые перегородки с минимальными трудозатратами. Число граней пористой перегородки выбрано на основании технико-экономических расчетов, которые показывают, что вполне достаточно ограничиться четырьмя гранями, так как площадь (и соответственно, пропускная способность) четырехгранной пористой перегородки составляет более 93% от площади шестигранной перегородки, имеющей такие же наружные размеры, а протяженность соединяемых стыков на ребрах шестигранной перегородки в 1,5 раза больше, что усложняет изготовление пористой перегородки и снижает ее надежность. Кроме того, фильтроэлемент с четным числом четырехгранных пористых перегородок 7 имеет в плане более компактную упаковку по сравнению с шестигранными, поэтому количество пористых перегородок принято 2n, где n - любое целое число. Уменьшение высоты фильтроэлемента, имеющего 2n пористых перегородок, в n раз по сравнению с моноблочным фильтроэлементом одинаковой с ним пропускной способности достигается благодаря геометрическому подобию их пористых перегородок, при этом нормированная площадь поперечного сечения фильтроэлемента не увеличивается, а пропускная способность сохраняется.

Эффект, получаемый при использовании в конструкции установки фильтроэлемента с параллельным размещением центральных осей пористых перегородок в форме четырехгранных усеченных пирамид достигается благодаря уменьшению высоты фильтроэлемента, что дает возможность размещать установку на подвижных и передвижных средствах заправки техники нефтяным или газообразным топливом, снижая расположение центра тяжести этих средств по сравнению с использованием других устройств для очистки заправляемого топлива и тем самым повышая устойчивость средства заправки.

Установка работает следующим образом. Загрязненная жидкость (или газ) под давлением подается во входной патрубок 3, откуда поступает в входную камеру 8 и через отверстия 9 в верхнем плоском основании 5 корпуса 1 поступает в сужающиеся внутренние полости пористых перегородок 7 гидродинамического фильтроэлемента и очищенная отводится через каналы 22 в насадку 17, а часть неочищенной жидкости создает продольный поток внутри пористых перегородок 7 и через отверстия 12 поступает в камеру 11 сбора неочищенной жидкости, откуда через патрубок 13 - во внутреннюю полость пористой перегородки дополнительного гидродинамического фильтроэлемента 16, доочищается и отводится через патрубок 21 вместе с очищенной жидкостью, поступившей через каналы 22. Концентрированная суспензионно-эмульсионная смесь, насыщенная механическими загрязнениями и эмульсионной водой, удаляется через патрубок 18 слива отстоя и сливной кран 20.

При подаче очищаемой жидкости во внутреннюю полость пористых перегородок 7 гидродинамического фильтроэлемента обеспечиваются лучшие условия для отвода задерживаемых на пористой перегородке твердых частиц и микрокапель воды, а пирамидальная форма этой перегородки, сужающейся по направлению потока очищаемой жидкости, обусловлена необходимостью создания его продольного перемещения с постоянной скоростью вдоль поверхности пористой перегородки, что обеспечивает одинаковое гидравлическое сопротивление во всех точках этой поверхности. Одинаковое гидравлическое сопротивление на пористой перегородке дополнительного гидродинамического фильтроэлемента 16 и на пористых перегородках 7 основного гидродинамического фильтроэлемента достигается благодаря выбору соотношения их рабочих поверхностей 1:10, так как суммарный объем жидкости, создающей продольный поток вдоль внутренних поверхностей всех пористых перегородок 7 гидродинамического фильтроэлемента и поступающей для очистки в дополнительный гидродинамический фильтроэлемент 16, составляет 7-10% от объема всей жидкости, очищаемой в установке.

Применение изобретения позволит расширить область применения гидродинамических фильтров, используя их в конструкциях передвижных и подвижных средств заправки, а также малогабаритных заправочных станциях.

Установка для очистки жидкостей и газов от твердых механических примесей и эмульсионной воды, содержащая корпус с нормированной площадью поперечного сечения, герметично установленную на корпусе крышку с входным патрубком, подпружиненный гидродинамический фильтроэлемент, закрепленный между верхним и нижним плоскими основаниями, верхнее из которых соединено с входным патрубком, выполненный в днище корпуса патрубок сброса части очищаемой жидкости, закрепленную на внешней стороне днища корпуса насадку, имеющую патрубок для выхода очищенной жидкости и патрубок слива отстоя, в котором закреплен дополнительный гидродинамический фильтроэлемент, аналогичный по конструкции расположенному в корпусе гидродинамическому фильтроэлементу и соединенный при помощи накидной гайки с патрубком сброса части очищаемой жидкости, отличающаяся тем, что фильтроэлемент установки содержит 2n параллельно подключенных идентичных пористых перегородок, выполненных в виде четырехгранных усеченных пирамид, закрепленных на плоских основаниях, верхнее из которых образует с крышкой корпуса входную камеру, соединенную отверстиями в этом основании с внутренними полостями пористых перегородок, а нижнее - образует с днищем корпуса камеру для сбора неочищенной жидкости из всех 2n пористых перегородок, внутренняя полость которой сообщается с патрубком сброса части очищаемой жидкости в дополнительный гидродинамический фильтроэлемент, в камере выполнены изолированные проточные каналы для перетока очищенной жидкости из корпуса в насадку, при этом установленный в патрубке слива отстоя дополнительный гидродинамический фильтроэлемент имеет площадь пористой перегородки, равную 0,1 суммарной площади всех 2n пористых перегородок.



 

Похожие патенты:

Фильтр // 2622138
Изобретение предназначено для очистки газовых сред. Фильтр содержит корпус с герметично закрепленным на нем входным фланцем, имеющим тороидальные кольцевые выступы, крестовину и входные окна.

Изобретение относится к очистке сжатого воздуха, в особенности от туманов, в различных отраслях народного хозяйства, преимущественно, на крупных компрессорных станциях со значительным суточным расходом сжатого воздуха.

Изобретение предназначено для фильтрования. Фильтровальное приспособление содержит корпус (20), имеющий каналы, через которые поступает и отводится рабочее вещество под давлением; кожух (22) в форме цилиндра с дном, который может присоединяться к корпусу и отсоединяться от него, при этом внутренняя область кожуха сообщается с каналами; фильтровальный блок (24), установленный внутри кожуха, при этом фильтровальный блок (24) имеет фильтровальный элемент (80) для удаления пыли, инородных частиц и других примесей, содержащихся в рабочем веществе, и держатель (82) для крепления фильтровального элемента (80); и соединительный механизм для соединения кожуха и фильтровального блока и для регулирования относительного взаимного смещения в аксиальном направлении между кожухом и фильтровальным блоком.

Изобретение относится к отделению частиц от газовых потоков с помощью туманоуловителя с волоконным слоем. Волокнистый слой в сборе содержит опору, имеющую верхний конец, нижний конец и цилиндрическую стенку.

Заявленная группа изобретений относится к керамической сотовой структуре, использующейся в фильтрах для улавливания частиц отработанных газов, таких как фильтры дизельных двигателей.

Изобретение предназначено для очистки газового потока. Способ очистки нагруженного пылью и/или высокодисперсными твердыми веществами газового потока из колошникового газа, и/или отходящего газа, и/или выходящего газа из установки прямого восстановления или установки восстановления плавлением, характеризуется тем, что газовый поток сначала посредством, по меньшей мере, одного сухого фильтра подвергают сухой очистке, при этом пыль и/или высокодисперсные вещества отделяют из газового потока, и этот очищенный поток газа, по меньшей мере, частично подают на отделяющее СO2 устройство для отделения СO2, причем отделяют СO2 и при необходимости воду, с образованием газового продукта, по существу не содержащего СO2, и остаточного газа, обогащенного СO2.

Изобретение предназначено для фильтрации текучих сред, в частности газа. Фильтр содержит трубчатый картридж 4, который проходит вдоль первой оси А1, выполнен с возможностью фильтрования текучей среды и содержит первый и второй кольцевые торцы 5, 6; корпус 7, соединяемый с трубопроводом нефтехимической установки, вмещает упомянутый трубчатый картридж и содержит первую и вторую торцевые опоры; и осевое компенсационное кольцо 10, расположенное между трубчатым картриджем и первой или второй торцевой опорой.

Группа изобретений относится к вариантам фильтрующих элементов и вариантам фильтров сжатого воздуха, содержащих фильтрующие элементы. Фильтрующий элемент, предназначенный для удаления грязи из потока сжатого воздуха, содержит нижнюю часть, верхнюю часть, которая имеет шейку, образующую первый канал для потока, и буртик, который выполнен проходящим, по меньшей мере, частично вокруг шейки и который соединен с шейкой так, чтобы образовать второй канал для потока.

Изобретение относится к обработке отходящих газов, более конкретно к отделению и/или удалению пыли из отходящих газов и к получению (производству) рециркулируемых твердых побочных продуктов в системе очистки кислородного конвертера.

Изобретение предназначено для фильтрования. Узел воздушного фильтра содержит кожух с впускным и выпускным отверстиями для воздушного потока, причем кожух содержит корпус и крышку доступа.

Изобретение относится к устройству и способу очистки установок для защиты атмосферы от выбросов в коксотушильных башнях. Устройство прикреплено к несущей конструкции в вытяжной трубе коксотушильной башни и имеет форсунки, разбрызгивающие жидкость на установки для защиты, при этом форсунки расположены на линейно подвижном элементе, который содержит два опорных компонента и один поперечный компонент, на котором расположены форсунки и который присоединен к опорным компонентам.

Изобретение предназначено для разделения неоднородных систем газ-жидкость типа «туман» на газовую и жидкую фазы и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, газовой, нефтехимической, химической, пищевой и других отраслях промышленности для разделения газожидкостных смесей.

Изобретение относится к газоочистке с использованием жидкости в качестве отделяющего агента и может быть использовано в различных отраслях промышленности для решения экологических проблем.

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для нейтрализации токсичных вредных продуктов при очистке промышленных выбросов. В устройстве для очистки газов очистительное сооружение выполнено в виде влажного радиатора, резервуара и влажной диафрагмы.

Группа изобретений относится к фильтрующему устройству и вариантам покрасочной кабины, использующей фильтрующее устройство. Фильтрующее устройство содержит корпус устройства, фильтр, помещенный в корпусе устройства, впускное отверстие, обеспеченное в корпусе устройства для принятия целевого газа, содержащего захватываемое вязкое вещество, форсунку грунтового агента и гнездо накопления.

Изобретение относится к области отделения дисперсных частиц от газов с использованием центробежных сил. .

Изобретение относится к устройствам очистки газа и может быть использовано в различных областях промышленности, где требуется тщательная очистка газов от твердых и жидких аэрозольных частиц.

Изобретение относится к очистке газов от взвешенных твердых мелкодисперсных частиц и может быть использовано в цветной и черной металлургии, химической промышленности, промышленности производства строительных материалов.

Изобретение относится к устройствам для отделения аэрозолей и парообразной фазы жидкости из газожидкостного потока. .

Изобретение относится к области очистки газов от пыли, в частности к пылеулавливающим устройствам, имеющим камеру для осаждения пыли увеличенного сечения в сравнении с подводящим газопроводом.

Изобретение относится к подготовке скважинного продукта и может быть использовано в нефтяной промышленности для подготовки нефти и воды. Установка подготовки скважинной продукции содержит емкость 5 сбора и дегазации скважинного продукта, устройство для обезвоживания 14, насосы 6, 8, 13, теплообменное устройство 11, измерительные приборы, трубопроводную обвязку, запорно-регулирующую арматуру.
Наверх