Элемент фильтров-сепараторов для очистки топлив

Полезная модель относится к устройствам для очистки топлив (углеводородных для реактивных двигателей, авиационных и автомобильных бензинов, дизельных топлив и др.) от механических загрязнений и свободной воды и может быть использована в авиационной нефтеперерабатывающей, автомобильной промышленности и в системе нефтепродуктообеспечения. Технический результат - повышение качества очистки топлив с одновременным увеличением скорости потока топлива, проходящего через фильтрующий элемент. Указанный технический результат достигается тем, что фильтрующий слой выполнен из двух слоев гофрированной бумаги с уменьшением размера пор по потоку топлива, первый коагулирующий слой выполнен из стекловолоконного мата с диаметром волокон 1,5-2,0 мкм и обжат стекловолоконной сеткой с размером ячейки 1,6×2,5 мм×мм, второй коагулирующий слой выполнен из иглопробивного материала "Рудфил" с поверхностной плотностью 270-285 г/м² а хлопчатобумажная трубка натянута на цилиндрическую поверхность второго коагулирующего слоя с усилием, обеспечивающим увеличение ее ячеек до 1,2-1,5 от исходного, при этом водоотталкивающий слой выполнен в виде металлической сетки с размером ячеек 70×70 мм×мм, покрытой фторпластовой эмульсией, и размещен с достаточным для оседания капель свободной воды зазором относительно коагулирующего слоя. Применение полезной модели позволит снизить загрязненность целевого продукта более чем в 50 раз при тонкости фильтрации 5,0 мкм.

Изобретение относится к устройствам для очистки топлив (топлив для реактивных двигателей, авиационных и автомобильных бензинов, дизельных топлив и др.) от механических загрязнений и свободной воды и может быть использовано в авиационной, нефтеперерабатывающей, автомобильной промышленности и в системе нефтепродуктообеспечения.

Известны фильтрующие-водоотделяющие элементы (патроны), состоящие из фильтрующих и водоотделяющих слоев, используемые как в одноступенчатых фильтрах-сепараторах (патент США № 4372847, B 01 D 27/08 1982г.), в двухступенчатых фильтрах-сепараторах (РФ П № 2185222, B 01 D 25/00, 2002г.), так и в трехступенчатых фильтрах-сепараторах (Рыбаков К.В. и др. .Обезвоживание авиационных горюче-смазочных материалов. - М., Транспорт, 1979г., с. 159).

В указанных элементах в качестве коагулирующей среды применяются не менее трех перегородок из гидрофобных материалов в сочетании с хлопчатобумажным ""чулком" грубой вязки, которые располагаются по потоку топлива.

Недостатком известных технических решений является не удовлетворяющая современным требованиям полнота отделения свободной воды из горючего при увеличении расхода углеводородных топлив через фильтрующие-коагулирующие элементы (ФКЭ), в результате чего значительно ухудшаются процессы увеличения капель свободной воды на волокнах коагулирующего слоя и происходит их преждевременный отрыв, в результате чего капли воды потоком топлива уносятся в чистое горючее и не успевают осесть под действием силы тяжести.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели и взятым за прототип является ФКЭ, содержащий фильтрующий, коагулирующие слои, слой для дальнейшего укрупнения капель воды в виде х/б "чулка" и водоотталкивающий слой (Патент США № 3061107, кл 210-487, публ, 1962г.).

Относительно низкая пропускная способность (скорость очистки) является недостатком указанного элемента, поскольку при увеличении скорости снижается качество очистки топлив, т.к. с внешней поверхности коагулирующего слоя топливным потоком срываются капли воды.

Технический результат - повышение качества очистки углеводородных топлив от механических загрязнений и свободной воды с одновременным увеличением скорости потока топлива, проходящего через ФКЭ.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном элементе фильтров-сепараторов для очистки углеводородных топлив, содержащим размещённые по потоку очищаемого топлива фильтрующий, первый и второй коагулирующий слои, слой для укрупнения капель свободной воды в виде хлопчатобумажной трубки и водоотталкивающий слой, согласно предлагаемой полезной модели, фильтрующий слой выполнен из двух слоев гофрированной бумаги с уменьшением размера пор по потоку топлива, первый коагулирующий слой выполнен из стекловолокнистого мата с диаметром волокон 1,5-2,0 мкм и обжат стекловолоконной сеткой с размером ячейки 1,6х2,5 мм км м второй коагулирующий слой выполнен из иглопробивного материала "Рудфил" с поверхностной плотностью 270-285 г/м² , а хлопчатобумажная трубка натянута на цилиндрическую поверхность второго коагулирующего слоя с усилием, обеспечивающим увеличение размера её ячеек до 1,2-1,5 от исходного, при этом водоотталкивающий слой выполнен в виде металлической сетки с размером ячеек 70х70 мм км м покрытой фторпластовой эмульсией, и размещён с достаточным для оседания капель свободной воды зазором относительно коагулирующего слоя.

На фиг.1 представлен элемент фильтров-сепараторов для очистки топлив.

Элемент представляет собой перфорированный корпус. Внутри корпуса установлена перфорированная трубка, в которую поступает загрязнённое топливо. На перфорированной трубке в радиальном направлении по потоку размещены два слоя гофрированной фильтрующей бумаги 1, 2, металлический перфорированный цилиндр 3,. первый коагулирующий слой 4, обжатый стекловолоконной сеткой 5, на которой размещен второй коагулирующий слой 6. На второй коагулирующий слой 6 натянута хлопчатобумажная трубка

7 (увеличивающая размер капель свободной воды), относительно которой с кольцевым зазором 9 установлен водоотталкивающий слой 8.

На элемент снизу и сверху герметично закрепляют крышки 11. Для слива с коагулировавшейся воды в нижней крышке 11 между хлопчатобумажной трубкой 7 и водоотталкивающим слоем 8 по радиусу расположены отверстия 10.

В качестве фильтрующего слоя (1,2 - по потоку топлива) используют бумаги фирмы Холлингворт - 424 VH 204 и 882/2 VH 206 (проспект фирмы "Холлингворт", 2003г.).

Размер пор первого слоя 1 бумаги 424 VH 206 составляет: максимальный 40 мкм, а минимальный - 30 мкм; второго слоя 2 бумаги 882/2 VH 206: максимальный размер пор - 22 мкм, а минимальный - 17 мкм, бумага гофрируется в продольном направлении, высота гофр составляет 15 мм, а расстояние между вершинами гофр - 3 мм.

За фильтрующими бумагами для жесткости устанавливают металлический перфорированный цилиндр 3, который обматывают первым коагулирующим слоем 4, представляющий собой стекловолокнистый мат толщиной 40 мм и диаметром волокон 1,5-2,0 мкм (ТУ 5952-018-00204990-02) и обжимают его стекловолоконной сеткой 5 марки ССБ (ТУ 2296-006-00204961-01). В результате обжатия толщина мата 4 уменьшается до 4,0-4,5 мм.

На стекловолоконную сетку 5 одевают второй коагулирующий слой 6, который представляет собой предварительно сшитый цилиндр из иглопробивного фильтровального полотна для горнорудной промышленности "Рудфил" (ТУ 8397-201-00302327-99) толщиной 5,0 мм и поверхностной плотностью 270-285 г/м² .

На второй коагулирующий слой б натягивают хлопчатобумажную трикотажную трубку 7 (ВТУ 46.00.00) с усилием, обеспечивающим увеличение размера её ячеек до 1,2-1,5 мм от исходного, что позволяет увеличить размер капель свободной воды, в результате чего, произойдет более быстрое их осаждение.

Водоотталкивающий слой 8 представляет собой металлическую сетку с размером ячеек 70х70)<)мкм}1покрытую фторпластовой эмульсией Ф-4Д (ТУ 6-05-12461-81), толщиной 10 мкм (для чего сетка окунается во фторпластовую эмульсию и затем высушивается при температуре 140°С).

Таким образом, использование в элементе фильтров-сепараторов иглопробивного

материала "Рудфил" с поверхностной плотностью 270-285 г/м² в качестве коагулирующего слоя, металлической сетки с размером ячеек 70х70 мм км м, покрытой фторпластовой эмульсией Ф-4 Д в совокупности с известными материалами позволяет надежно очищать топливо от свободной воды, упрощает процесс сборки элемента, т.к. "Рудфил" легче обжимается до необходимой толщины. Кроме того, облегчается (за счет того, что материал "Рудфил" предварительно сшивается в форме цилиндра) операция натяжения хлопчатобумажной трубки с усилением, обеспечивающим увеличение размера её ячеек на 20-50% от исходного.

Элемент фильтров-сепараторов работает следующим образом.

Предварительно загрязнённое и обводннённое топливо поступает внутрь элемента, проходит через слои 1, 2 гофрированной фильтрующей бумаги и перфорированный цилиндр 3, где происходит его очистка от механических примесей. Далее топливо протекает через коагулирующие слои 4, 6 и хлопчатобумажную трубку 7, в которых происходит увеличение размера капель свободной воды, в результате чего они под действием собственного веса, преодолевая скорость потока топлива, опускаются вниз и через отверстие 10 в нижней крышке 11 отводятся из элемента.

Более мелкие капли, не успевшие осесть, попадают на водоотталкивающий слой 8, который обладает гидрофобными свойствами за счет нанесения слоя фторпластовой эмульсии и, по мере увеличения, срываются с него и также оседают вниз и отводятся из элемента.

Были проведены испытания предлагаемой конструкции элемента. Испытания проводились при очистке реактивных топлив ТС-1 и РТ (ГОСТ 10227-86 "Топливо для реактивных двигателей. Технические условия") и Т6, Т8 В (ГОСТ 12308-89 "Топлива термостабильные Т6 и Т8 В для реактивных двигателей. Технические условия"), искусственно загрязнённых и обводнённых. Представленные на испытания образцы элементов представлены в таблице 1.

Для сравнения параллельно были проведены испытания наиболее широко применяемого серийного элемента, используемого в фильтрах-сепараторах.

Элемент состоит из фильтрующего слоя, коагулирующего слоя для укрупнения капель

воды, выполненного из пенополиуретана, обжатого по высоте перфорированным каркасом (а.с. СССР № 912201 В 01 Д 17/02).

Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Как показали испытания, заявленная конструкция патрона позволяет снизить загрязнённость в конечном продукте более, чем в пятьдесят раз при тонкости фильтрации 5,0 мкм и снизить содержание свободной воды в конечном продукте за счёт рационально подобранных фильтрующих материалов, оптимального обжатия мата 4 из стекловолокон, подбора материала Тудфил" 6 с соответствующей плотностью, создания оптимальной ячейки хлопчатобумажной трубки 7 после её натяга на второй коагулирующий слой 6, иглопробивное волокно "Рудфил", создание оптимального расстояния 9 между хлопчатобумажной трубкой 7 и водоотталкивающим слоем 8 и использованием в качестве водоотталкивающего слоя 8 металлической сетки с размером ячеек 70х704мх;мяпокрытой фтор-пластовой эмульсией Ф-4 Д.

Формула полезной модели

Элемент фильтров-сепараторов для очистки углеводородных топлив, содержащий размещенные по потоку очищаемого топлива фильтрующий, первый и второй коагулирующий слои, слой для укрупнения капель свободной воды в виде хлопчатобумажной трубки и водоотталкивающий слой, отличающийся тем, что фильтрующий слой выполнен из двух слоев гофрированной бумаги с уменьшением размера пор по потоку топлива, первый коагулирующий слой выполнен из стекловолокнистого мата с диаметром волокон 1,5-2,0 мкм и обжат стекловолоконной сеткой с размером ячейки 1,6×2,5 мм, второй коагулирующий слой выполнен из иглопробивного материала "Рудфил" с поверхностной плотностью 270-285 г/м² , а хлопчатобумажная трубка натянута на цилиндрическую поверхность элемента с усилием, обеспечивающим увеличение размера ее ячеек до 1,2-1,5 от исходного, при этом водоотталкивающий слой выполнен в виде металлической сетки с размером ячеек 70×70 мкм, покрытой фторопластовой эмульсией, и размещен с достаточным для оседания капель свободной воды зазором относительно коагулирующего слоя.