RU155809U1

RU155809U1 - Топливный фильтр

Info

Publication number: RU155809U1
Application number: RU2013150868/06U
Authority: RU
Inventors: Эдуард Исаакович Удлер; Павел Викторович Исаенко; Сергей Анатольевич Зыков; Анатолий Валерьевич Давыдов
Priority date: 2013-11-14
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2015-10-20

Abstract

1. Топливный фильтр, содержащий цилиндрический корпус с отверстием для подвода топлива на фильтрацию, выпускным отверстием для отвода очищенного топлива и сливным отверстием, выполненным в днище корпуса и закрытым сливной пробкой, содержащий фильтрующий элемент, установленный в корпусе с зазором, обеспечивающим подачу топлива на фильтрацию снаружи фильтрующего элемента к центру, дефлектор и конический успокоитель, расположенный в нижней части корпуса под фильтрующим элементом, отличающийся тем, что он дополнительно содержит впускной трубопровод для подвода топлива, который установлен в центральной части корпуса внутри фильтрующего элемента, при этом фильтрующий элемент выполнен в виде упругого деформируемого пористого материала, а между впускным трубопроводом и фильтрующим элементом образован кольцевой канал для отвода очищенного топлива через выпускное отверстие, помимо этого, корпус снабжен перегородкой, которая является опорой для фильтрующего элемента и делит корпус на две зоны: зону фильтрации и отстойную зону, причем дефлектор выполнен коническим и расположен вместе с коническим успокоителем в отстойной зоне, кроме того, дефлектор и успокоитель выполнены за одно целое с впускным трубопроводом, а кольцевая часть перегородки, которая расположена между внутренней стенкой корпуса и наружной поверхностью фильтрующего элемента, перфорирована.2. Топливный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что для сбора очищенного топлива перед его отводом через выпускное отверстие он снабжен коллектором, соединенным с кольцевым каналом для отвода очищенного топлива.

Description

Полезная модель относится к области фильтрования, а именно к жидкостным фильтрам, предназначенным в основном для очистки углеводородных жидкостей от механических примесей и воды, и может быть использована в химической, нефтеперерабатывающей, автомобильной и других отраслях промышленности.

Известен фильтр для очистки топлива по патенту RU 2352862, МПК F23K 5/18, F02M 37/22, опубл. 20.04.2009. Фильтр для очистки топлива содержит корпус, снабженный крышкой, фильтрующий элемент, входной штуцер, размещенный в крышке по оси корпуса, выходной патрубок, отстойник, имеющий форму воронки, обращенной вниз узкой частью. Крышка выполнена съемной в форме тарелки, обращенной дном вверх, вдоль стенок отстойника установлен электромагнит в форме усеченного конуса, расширяющегося вверх, входной штуцер соединен с трубкой, установленной по оси корпуса, на конце трубки, ниже фильтрующего элемента, в горизонтальной плоскости расположен распределитель, выполненный в виде трубок, изогнутых в форме полуокружностей, причем трубки установлены симметрично относительно оси корпуса, выходной патрубок установлен в крышке по касательной к корпусу в направлении изгиба трубок относительно оси корпуса, а отстойник снабжен пробкой для слива загрязнений, установленной в его нижней части. Однако такая конструкция фильтра сложна в изготовлении и применении и поэтому экономически не выгодна.

Из уровня техники известен топливный фильтр-отстойник по патенту на изобретение RU 2118199, МПК B01D 27/00, B01D 36/04, F02M 37/22, опубл. 27.08.1998. Указанный фильтр-отстойник отличается простотой конструкции. Он содержит стакан с крышкой, с отверстиями для подвода и отвода топлива и сливным отверстием, закрытым пробкой. Внутри стакана на центральном стержне, закрепленном на крышке стакана, расположен сетчатый фильтрующий элемент. Для обеспечения эффективной очистки топлива фильтр-отстойник снабжен цилиндрическим отражателем с коническим успокоителем, выполненными за одно целое с опорной пластиной сетчатого фильтрующего элемента. Вследствие потери скорости потока топлива под успокоителем крупные частицы примеси и вода оседают на дне стакана. Мелкие частицы примеси фильтруются сетчатым фильтрующим элементом. Однако использование сетчатого фильтрующего элемента не обеспечивает эффективной фильтрации мелких частиц примеси топлива. К тому же конструкция фильтра по RU 2118199 не предотвращает вымывания осевших крупных частиц примеси.

Известен фильтр-отстойник, который предназначен для очистки топлива по патенту RU 2430259, МПК F02M 37/22, опубл. 27.09.2011. Этот известный фильтр-отстойник наиболее близкий по технической сущности к заявляемому и принят за прототип. Фильтр-отстойник включает крышку с отверстием для подвода топлива, с центральным стержнем, имеющим отверстие для отвода очищенного топлива, цилиндрический корпус (стакан) со сливным отверстием, закрытым сливной пробкой, успокоитель и отражатель (дефлектор) топлива, которые выполнены за одно целое с крышкой, дополнительный конический успокоитель, установленный на дне стакана. Сетчатый фильтрующий элемент фильтра-отстойника расположен на центральном стержне фильтра. Внутри фильтроэлемента расположен влагопоглощаюший материал, причем сетчатый фильтрующий элемент вместе с влагопоглощающим материалом сделаны съемными. Успокоитель с отражателем способствуют оседанию крупных частиц примесей на дне стакана. Наличие дополнительного конического успокоителя предотвращает вымывание осевших крупных механических примесей. От мелких частиц и воды топливо очищается, проходя через сетку фильтра и водо-поглощающий материал. Гравитационное осаждение крупных частиц с последующим фильтрованием топлива повышает эффективность фильтрования топлива. Недостатком является то, что ячейки сетчатого фильтроэлемента деформируются под действием потока топлива, что снижает качество очистки топлива и ухудшает эксплуатационные возможности, снижается экономичность, производительность и ресурс работы фильтра. К тому же конструкция фильтра по прототипу не исключает попадание крупных частиц на фильтрующий материал и способствует загрязнению фильтрующего элемента.

Задача полезной модели - обеспечить эффективное отделение грубодисперсных твердых частиц механических примесей и микрокапель свободной воды и одновременно повысить производительность фильтра путем увеличения продолжительности времени работы фильтрующего элемента без его принудительной регенерации, тем самым повысить экономичность и ресурс работы фильтра до замены фильтрующего материала при одновременном сохранении качества очистки.

Технический результат, позволяющий решить поставленную задачу, заключается в повышении эффективности и качества очистки топлива.

Технический результат, направленный на решение поставленной задачи, достигается следующим образом.

Заявляемый топливный фильтр, как и прототип, содержит цилиндрический корпус с отверстием для подвода топлива на фильтрацию, выпускным отверстием для отвода очищенного топлива и сливным отверстием, выполненным в днище корпуса и закрытым сливной пробкой. Общим с прототипом является то, что в состав заявляемого топливного фильтра входят фильтрующий элемент, установленный в корпусе с зазором, обеспечивающим подачу топлива на фильтрацию снаружи фильтрующего элемента к центру, дефлектор и конический успокоитель, расположенный в нижней части корпуса под фильтрующим элементом.

В отличие от прототипа топливный фильтр согласно полезной модели дополнительно содержит впускной трубопровод для подвода топлива, который установлен в центральной части корпуса внутри фильтрующего элемента. Фильтрующий элемент выполнен в виде упругого деформируемого пористого материала. Между впускным трубопроводом и фильтрующим элементом образован кольцевой канал для отвода очищенного топлива через выпускное отверстие. Отличием является и то, что корпус фильтра снабжен перегородкой, которая является опорой для фильтрующего элемента и делит корпус на две зоны, зону фильтрации и отстойную зону. Дефлектор заявляемого топливного фильтра выполнен коническим и расположен вместе с успокоителем в отстойной зоне. Кроме того, дефлектор и успокоитель выполнены за одно целое с впускным трубопроводом. Кольцевая часть перегородки, которая расположена между внутренней стенкой корпуса и наружной поверхностью фильтрующего элемента, перфорирована. В частных случаях для сбора очищенного топлива перед его отводом через выпускное отверстие топливный фильтр может быть снабжен коллектором, соединенным с кольцевым каналом для отвода очищенного топлива.

Поскольку впускной трубопровод, дефлектор и успокоитель представляют единое целое, топливо из впускного отверстия по впускному трубопроводу сразу попадает в конический дефлектор и на вершине конического успокоителя резко меняет направление движения. Крупнодисперсные частицы механических примесей и микрокапли воды, двигаясь по инерции и осаждаясь на поверхности конического успокоителя, отводятся в отстойную зону. При выходе из дефлектора топливо снова меняет направление с резким изменением скорости движения и неосажденные на успокоитель частицы загрязнений и воды по инерции перемещаются к стенкам корпуса и дополнительно отводятся в отстойную зону. При этом вымыванию неосевших частиц препятствует и перегородка, отделяющая отстойную зону от фильтрующего элемента. Двойное гравитационное осаждение загрязнений и воды с последующим фильтрованием предварительно очищенного топлива повышает качество очистки топлива.

В уровне техники не выявлены топливные фильтры, содержащие ту же совокупность существенных признаков, что и заявляемая полезная модель. Это подтверждает новизну полезной модели.

Далее полезная модель поясняется чертежом, на котором изображен заявляемый топливный фильтр.

Топливный фильтр состоит из корпуса 1 с отстойной зоной 2, закрытой сливной пробкой 10, и впускным трубопроводом 3. Внутри корпуса 1 установлена перегородка 7, которая является опорой для фильтрующего элемента 6, выполненного из упругого деформируемого пористого материала. Фильтрующий элемент может быть выполнен, например, из пенополиуретана ППУ-ЭО-130. На конце впускного трубопровода выполнен конический дефлектор 4 с коническим успокоителем 5. Кольцевая часть перегородки 7 между стенками корпуса 1 и фильтрующим элементом 6 перфорирована. Для отвода фильтрата служит выпускной трубопровод 9. В частном случае на выходе кольцевого канала для отвода очищенного топлива может быть установлен коллектор 8 для сбора очищенного топлива с последующим отводом его через выпускной трубопровод 9.

Пример работы фильтра. Топливо по впускному трубопроводу 3 поступает в щелевой конический канал, образованный коническим дефлектором 4 и успокоителем 5. На вершине конического успокоителя 5 топливо резко меняет направление движения, а крупнодисперсные частицы механических примесей и микрокапли воды, двигаясь по инерции, осаждаются на поверхность конического успокоителя 5 и по нему отводятся в отстойную зону 2. Топливо при выходе из дефлектора 4 снова меняет направление с резким изменением скорости движения. Неосажденные на успокоитель 5 частицы загрязнений и воды по инерции перемещаются к стенкам корпуса 1 и дополнительно отводятся в отстойную зону 2. Вымыванию и прохождению механических частиц загрязнений через фильтрующий элемент препятствует также перегородка 7. Далее топливо через кольцевую перфорированную часть перегородки 7 поступает в фильтрующий элемент 6, проходит фильтрационную очистку и через коллектор 8 и выпускной трубопровод 9 отводится из фильтра. Слив отстоя осуществляется через отверстие в отстойной зоне 2 посредством отворачивания сливной пробки 10.

По заявляемому в качестве полезной модели топливному фильтру можно сделать приближенную оценку эффективности гравитационной очистки топлива, используя для расчета экспериментальные данные. Расчетные формулы выведены из известных (Б.Н. Иванов «Законы физики», 1986, стр. 185-187). На частицу загрязнений, прошедшую из конического канала дефлектора 4 в корпус 1 фильтра, действуют две равные противоположные силы:

1) архимедова сила осаждения F_g

где π - математическая константа, выражающая отношение длины окружности к длине ее диаметра; х - размер частиц загрязнений; ρ_т и ρ_з - соответственно плотность топлива и частиц загрязнений; g - ускорение свободного падения;

2) сила вязкого сопротивления осаждению Стокса F_µ

где π - математическая константа, выражающая отношение длины окружности к длине ее диаметра; х - размер частиц загрязнений; v_т - кинематическая вязкость топлива; ρ_т - плотность топлива; ν_т - скорость топлива, «восходящего» на выход к фильтроэлементу.

Приравнивая (1) и (2), получаем формулу для оценки минимального размера х частиц загрязнений (твердые и микрокапли воды), которые обладают полной вероятностью гравитационного осаждения в отстойную зону корпуса:

где v_т - кинематическая вязкость топлива; ρ_т и ρ_з - соответственно плотность топлива и х частиц загрязнений; ν_т - скорость топлива, «восходящего» на выход к фильтроэлементу, определяемая по формуле:

где V_т=V_н·i - расход топлива через фильтр при номинальном расходе топлива V_н двигателем с кратностью циркуляции i; D_к - диаметр корпуса фильтра.

Расчет по формуле (3) для топливной системы при v_т=4·10^-6 м/с; ρ_т=850 кг/м³; ρ_з=1950 кг/м³ (механические примеси), ρ_з=1000 кг/м³ (вода); V_н=4,3·10^-6 м³/с; i=4 дает:

для механических примесей х=55·10^-6 м=55 мкм,

для водах=150·10^-6 м=150 мкм.

Эти результаты показывают, что гравитационное осаждение позволяет осуществить эффективную предварительную очистку топлива от механических частиц и воды, а в комбинации с последующим фильтрованием топлива, освобожденного от этих осевших механических частиц и воды, обеспечить эффективную и качественную очистку топлива.

Claims

1. Топливный фильтр, содержащий цилиндрический корпус с отверстием для подвода топлива на фильтрацию, выпускным отверстием для отвода очищенного топлива и сливным отверстием, выполненным в днище корпуса и закрытым сливной пробкой, содержащий фильтрующий элемент, установленный в корпусе с зазором, обеспечивающим подачу топлива на фильтрацию снаружи фильтрующего элемента к центру, дефлектор и конический успокоитель, расположенный в нижней части корпуса под фильтрующим элементом, отличающийся тем, что он дополнительно содержит впускной трубопровод для подвода топлива, который установлен в центральной части корпуса внутри фильтрующего элемента, при этом фильтрующий элемент выполнен в виде упругого деформируемого пористого материала, а между впускным трубопроводом и фильтрующим элементом образован кольцевой канал для отвода очищенного топлива через выпускное отверстие, помимо этого, корпус снабжен перегородкой, которая является опорой для фильтрующего элемента и делит корпус на две зоны: зону фильтрации и отстойную зону, причем дефлектор выполнен коническим и расположен вместе с коническим успокоителем в отстойной зоне, кроме того, дефлектор и успокоитель выполнены за одно целое с впускным трубопроводом, а кольцевая часть перегородки, которая расположена между внутренней стенкой корпуса и наружной поверхностью фильтрующего элемента, перфорирована.

2. Топливный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что для сбора очищенного топлива перед его отводом через выпускное отверстие он снабжен коллектором, соединенным с кольцевым каналом для отвода очищенного топлива.