Самоочищающийся фильтр

 

Изобретение может быть использовано в самоочищающихся фильтрах для очистки различных жидкостей от посторонних включений. Целью изобретения является повышение эффективности очистки и упрощение конструкции. Эта цель достигается тем, что в сетчатом фильтре с тангенциальным вводом жидкости, содержащем корпус и фильтрующий элемент, установленный соосно внутри корпуса, между стенками корпуса и фильтрующего элемента смонтирована перегородка в виде винтообразной ленты, образующей канал с проходными сечениями, уменьшающимися от входа к выходу так, что обеспечено постоянство скорости в любом сечении канала. Из входного патрубка жидкость попадает в канал и закручивается благодаря винтообразной форме. Двигаясь по каналу, одной из стенок которого является фильтрующий элемент, с постоянной скоростью, жидкость смывает приставшие к нему посторонние включения, обеспечивая его очистку. Благодаря закрутке потока, эффект самоочистки усиливается. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к самоочищающимся фильтрам, и может быть применено для очистки различных жидкостей от посторонних включений. Цель изобретения повышение эффективности очистки и упрощение конструкции. Поставленная цель достигается тем, что в известном сетчатом фильтре с тангенциальным вводом жидкости, содержащем корпус и фильтрующий элемент, установленный соосно внутри корпуса, между стенками корпуса и фильтрующего элемента смонтирована перегородка в виде винтообразной ленты, образующей канал с проходными сечениями, уменьшающимися от входа к выходу так, что обеспечено постоянство скорости в любом сечении канала. На фиг. 1 изображен самоочищающийся фильтр, продольный разрез; на фиг. 2 сечение А-А фиг. 1. Фильтр содержит корпус 1 и установленный соосно внутри корпуса фильтрующий элемент 2, который закреплен к крышке 3. К корпусу 1 сверху тангенциально приварен входной патрубок 4, а снизу патрубок 5 для отвода отфильтрованных посторонних включений. Выходной патрубок 6 размещен на крышке 3. Фильтрующий элемент 2 состоит из перфорированного каркаса 7 и сетки 8, закрепленной к наружной поверхности каркаса. Между стенками корпуса 1 и фильтрующего элемента 2 смонтирована перегородка 9, выполненная в виде винтообразной ленты, закрепленной к внутренней поверхности корпуса 1, например, сваркой. Винтообразная лента может быть выполнена из набора плоских колец путем разрезания их с одной стороны, деформации разрезанных концов вдоль оси на величину шага винта и сварки колец разрезанными концами между собой. Винтообразная перегородка 9 вместе с стенками корпуса 1 и фильтрующего элемента 2 образуют канал 10, начало которого совмещено с входным патрубком 4. Проходные сечения канала 10, начиная от входа к выходу, уменьшаются так, что скорость жидкости в канале обеспечивается постоянной. Кроме того, винтообразная форма канала обеспечивает постоянную закрутку потока жидкости. Площадь любого сечения канала может быть определена из следующих предпосылок. Если взять входное и любое i-е сечение канала, то при постоянной скорости потока во всех сечениях канала справедливо следующее уравнение: v (1) где Q_вх и Q_i расход жидкости, проходящей соответственно через входное и i-е сечение канала; S_вх и S_i площадь соответственно входного и i-го сечений канала. Учитывая, что часть жидкости расходуется через стенку фильтрующего элемента, расход жидкости в i-м сечении канала будет составлять Q_i Q_вх- Q_ф (2), где Q_ф расход жидкости через стенку фильтрующего элемента. Пользуясь формулами (1) и (2) получим отсюда S_i S1 S_вх-S (3) Как видно из формулы (3), площадь любого i-го сечения по сравнению с входным уменьшается на величину, где неизвестная величина Q_ф может быть определена по формуле ΔP= (4) Преобразуя формулу (4), получим U²= U (5)
где U скорость течения жидкости через стенку фильтрующего элемента;
Δ Р перепад давлений на стенке. В связи с тем, что стенка фильтрующего элемента является одной из стенок канала, и принимая во внимание, что потеря напора жидкости внутри фильтрующего элемента пренебрежимо мала, величина Δ Р может быть определена из расчета потери напора жидкости, проходящей между входным и i-м сечением канала. Зная скорость U, расход жидкости через фильтрующий элемент получим по формуле:
Q_ф U ^. S_ф, (6) где S_ф площадь каналов в каркасе фильтрующего элемента 2. Для обеспечения закрутки жидкости, находящейся в нижней части корпуса 1, фильтрующий элемент 2 по длине выполняется больше канала 10, при этом на соответствующую величину уменьшается расчетная длина канала и увеличивается его выходное сечение
Q_вх Q_вх ^. S_вх
S_i= S_вх- S_ф (7) где U скорость течения жидкости через стенку фильтрующего патрона;
V_вх скорость жидкости во входном сечении канала. ΔР потеря напора жидкости (сопротивление канала) может быть вычислена, например, с использованием формулы:
n_1-2
Таким образом
n_1-2 K_R (8) где α длина канала, для данного случая она может быть определена как длина средней линии канала;
К_R коэффициент, учитывающий кривизну канала:
α=πR πR где R радиус средней линии;
ϕ центральный угол охвата участка канала, находящегося между входным и i-м сечениями канала. Учитывая, что сечения канала постоянно изменяются, с целью повышения точности расчета целесообразно канал разбить на h участков и потерю напора ΔР считать как сумму потерь напора n участков, т.е. ΔP= ΔP_n, а площадь каналов фильтрующего патрона как сумму площадей n участков S_ф S_фn S_фп. Тогда формула (4) будет иметь вид:
ΔP_n=
Отсюда
v_вх
(10) Подставляя в формулу (2) значения U,v_вх,S_ф получим:
S_i=S_вх
(11) где S_вх площадь входного сечения канала;
n количество участков канала;
ν коэффициент кинематической вязкости жидкости;
γ удельный вес жидкости;
ζ коэффициент гидравлического сопротивления каналов фильтрующего патрона;
ϕ_n центральный угол охвата n-го участка канала;
R радиус кривизны канала;
K_n коэффициент, зависящий от соотношения ширины и высоты n-го канала;
К_Rn коэффициент, учитывающий кривизну n-го участка;
S_фп площадь каналов фильтрующего патрона n-го участка проходного канала;
Δ Р гидравлическое сопротивление n-го участка. Гидравлический расчет фильтра может быть произведен по формулам (3), (5), (6) и (11). Из входного патрубка 4 фильтруемая жидкость попадает в винтообразный канал 10. Тангенциальное направление входного патрубка 4 обеспечивает минимальную потерю напора жидкости на входе в корпус и начальную закрутку потока. Закрутка потока жидкости в самом канале 10 обеспечивается его винтообразной формой. Двигаясь по каналу, одной из стенок которого является фильтрующий элемент 2, с постоянной скоростью, жидкость смывает приставшие к сетке 8 фильтрующего элемента 2 посторонние включения, обеспечения его очистки, при этом часть включений благодаря закрутке потока отбрасываются на периферию, что увеличивает эффект самоочистки. Отфильтрованные включения собираются в нижней части корпуса 1, откуда они удаляются через патрубок 5. Положительным качеством предлагаемой конструкции фильтра является повышение эффективности самоочистки в случае местного засорения сетки 8 фильтра, так как при этом увеличивается местное сопротивление фильтрующего элемента 2, что приводит к увеличению скорости жидкости в канале 10 (в месте засорения). Использование предлагаемой конструкции самоочищающегося фильтра позволяет повысить эффективность и надежность, упростить конструкцию и снизить стоимость его изготовления.

Формула изобретения

САМООЧИЩАЮЩИЙСЯ ФИЛЬТР с тангенциальным вводом жидкости, содержащий корпус, фильтрующий патрон и спиральный элемент, размещенный между корпусом и фильтрующим патроном, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и упрощения конструкции, образованный стенками корпуса, фильтрующего патрона и спирального элемента проходной канал выполнен с уменьшающимися от входа к выходу площадками сечений.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000        

---