Фильтр для очистки жидкости

 

Изобретение относится к устройствам для фильтрации жидкости, преимущественно молока, и может быть использовано в молочной промышленности. Фильтр состоит из корпуса в виде основания в форме ступенчатой плиты с патрубками для входа и выхода и стакана, фильтрующего элемента, установленного в нем. Стакан и основание корпуса соединены между собой при помощи болтового соединения. Фильтрующий элемент выполнен двухступенчатым в виде монтированных один в другом наружного и внутреннего фильтрующих патронов. Каркас каждого патрона сделан в форме беличьего колеса, на который навита фильтрующая поверхность в виде пружины из нержавеющей проволоки треугольного сечения с фильтрующим зазором между витками пружины. Соотношение фильтрующих зазоров между витками пружин первой и второй ступеней очистки – не более 2,5:1. Фильтрующие патроны имеют общую крышку и опираются на ступенчатое основание корпуса. Герметизация между фильтрующим элементом и основанием корпуса обеспечивается цилиндрическими поверхностями взаимодействующих ступеней основания и колец каркасов фильтрующих патронов, на которых выполнены заходные фаски. Между дном стакана и крышкой фильтрующих патронов встроен механизм продольного перемещения фильтрующего элемента. Он выполнен в виде винтовой пары, одна часть которой закреплена на крышке, а другая герметично установлена на дне стакана и имеет возможность вращения. Для этого имеется головка под ключ. Это позволяет получить дешевый и удобный в эксплуатации фильтр длительного пользования. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для фильтрации жидкости, преимущественно молока, и может быть использовано в молочной промышленности, преимущественно в составе полуавтоматических или автоматических установок для быстрого охлаждения и хранения молока.

Известно, что в условиях небольших фермерских хозяйств фильтрование молока производят при переливании молока из подойника во фляги с помощью марлевых, вафельных, фланелевых или лавсановых фильтров, изготовленных из нескольких слоев фильтрующего материала, уложенного между двумя металлическими сетками из нержавеющей пищевой стали [1].

В фермерских хозяйствах на 100 и более голов крупного рогатого скота широкое применение нашел фильтр Ф-01 М, в котором фильтрующими элементами являются сетка из нержавеющей пищевой стали и гранулы кварцевого песка [1].

Недостатком этого фильтра является необходимость периодической замены кварцевого песка. Кроме того, данный фильтр не обеспечивает удаление бактериальных клеток, а это снижает качество молока.

Известен также фильтр, содержащий корпус с патрубками для входа и выхода жидкости и коаксиально установленного в нем сложного фильтрующего элемента щелевого типа, который может быть использован для фильтрации молока [2].

Известны многочисленные отечественные фильтры для очистки жидкостей и воды, фильтрующие элементы которых, изготовленные из керамики, металлокерамики, проволоки, навитой на перфорированный стакан, гофрированные в виде многолучевой звезды, а также тканевые и волокнистые [3], [4], [5].

Среди зарубежных аналогов известны фильтры патронно-щелевого типа, фильтрующие элементы которых выполнены в виде узких щелей для прохода фильтрата [6].

Английская фирма “Рейс Инжиниринг” изготавливает установку с батарейными фильтрами, в которой фильтрующие элементы выполнены в виде многоугольника, представляющего собой продольные равномерно расположенные стержни, к которым с шагом 0,1; 0,15 и 0,22 мм приварены металлические кольца [7, стр.15-16].

Указанные фильтрующие элементы удобны в эксплуатации, дешевы в изготовлении, долговечны в работе, но не могут быть использованы для фильтрации молока.

Французская фирма “СЭМ” выпускает фильтр “Скаматик-S”, в вертикальном корпусе которого установлен фильтрующий элемент в виде металлического стакана с продольными щелями, на внешнюю поверхность которого наматывают нержавеющую проволоку толщиной 18 мкм, расстояние между витками 2 мкм [7, стр.9-10].

Фильтры “Скаматик-S” предназначены для очистки дизельного топлива, мазута, смазывающе-охлаждающих жидкостей для шлифовальных станков и прокатных станов, но также, как и фильтры фирмы “Рейс Инжиниринг”, не могут быть использованы для фильтрации молока.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту изобретения является фильтрующий элемент фирмы “Фильтрокс” (Швейцария), выполненный в виде перфорированного цилиндра и приваренной к нему проволоки из нержавеющей стали, намотанной в виде спирали [7, стр.11-12].

Благодаря тщательной отделке и применяемым материалам данный фильтрующий элемент можно использовать в пищевой промышленности. Однако для фильтрации молока в составе полуавтоматических или автоматических установок для быстрого охлаждения и хранения молока он не может использоваться, что и является его недостатком.

Задачей изобретения является создание дешевого в изготовлении и удобного в эксплуатации фильтра длительного пользования, предназначенного для высококачественной очистки молока в составе полуавтоматической или автоматической установки для быстрого охлаждения и хранения молока.

Поставленная задача решается тем, что в фильтре, содержащем герметичный разъемный корпус с патрубками для входа и выхода жидкости и установленный в нем фильтрующий элемент патронного типа в виде каркаса в форме беличьего колеса, на который навита фильтрующая поверхность в виде пружины из нержавеющей проволоки треугольного сечения с фильтрующим зазором между витками пружины, корпус выполнен в виде соединенных между собой основания в форме ступенчатой плиты с патрубками для входа и выхода жидкости и стакана, а фильтрующий элемент выполнен двухступенчатым в виде монтированных один в другом наружного и внутреннего патронов с соотношением фильтрующих зазоров между витками пружин первой и второй ступеней очистки - не более 2,5:1, имеющих закрепленную на них общую крышку, снабжен механизмом продольного перемещения, одна часть которого связана с его крышкой, а другая через дно стакана выведена наружу для присоединения привода, при этом между торцами крышки и дном стакана, а также между торцами колец нижнего основания каркаса фильтрующего элемента и основанием корпуса имеется зазор, а на ступенях основания корпуса образованы направляющие цилиндрические поверхности с заходными фасками, взаимодействующие с соответствующими цилиндрическими поверхностями колец нижнего основания каркаса фильтрующего элемента, на которых также выполнены заходные фаски.

Кроме того, что механизм продольного перемещения фильтрующего элемента выполнен в виде винтовой пары, одна часть которой выполнена в виде закрепленного на его крышке винта, а на другой, герметично установленной на дне стакана корпуса с возможностью вращения выполнена головка под ключ.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показан общий вид заявляемого устройства; на фиг.2 - выносной элемент А; на фиг.3 - выносной элемент Б.

Фильтр изготовлен из нержавеющей стали и состоит из корпуса 1 и фильтрующего элемента 2.

Корпус 1 выполнен в виде стакана 3 и основания 4, которые соединены между собой болтовым соединением 5. Стакан 3 снабжен фланцем 6, выполненным со стороны открытого конца. Основание 4 выполнено ступенчатой формы и имеет патрубок 7 для входа жидкости и патрубок 8 для выхода фильтрата. Для обеспечения герметичности стыка между стаканом 3 и основанием 4 в конструкцию введена прокладка 9. Фильтрующий элемент 2 выполнен двухступенчатым. Состоит он из патронов 10 и 11, монтированных вертикально один в другом на общей крышке 12. Каждый патрон 10 и 11 представляет собой каркас 13, на который навита в виде пружины фильтрующая поверхность 14. Каркас 13 собран в форме беличьего колеса из продольных стержней 15 и приваренных к ним колец 16, 17. Фильтрующая поверхность 14 изготовлена из проволоки треугольного сечения. Фильтрующие поверхности патронов 10 и 11 отличаются друг от друга только размерами фильтрующих зазоров Δ₁ и Δ₂. Фильтрующий зазор патрона 10 первой ступени очистки преимущественно от крупных механических примесей выполнен равным Δ₁=0,140…0,180 мм. Фильтрующая поверхность патрона 11, производящая повторную (тонкую) очистку молока, имеет фильтрующий зазор Δ₂=0,070±0,002 мм, который отфильтровывает мелкие механические примеси, частично исключает проникновение в фильтрат бактерий, но обеспечивает при этом попадание в него частиц белка и жировых шариков.

Соотношение фильтрующих зазоров первой и второй ступеней очистки выполнено не более 2,5:1, что позволяет создать наиболее благоприятные условия для высококачественной очистки большой порции молока путем исключения возможности попадания крупных механических частиц и пены в патрон 11, который обеспечивает тонкую его очистку. На крышке 12 при помощи гаек 18 закреплен механизм продольного перемещения 19, взаимодействующий с дном стакана 3 посредством винтовой пары 20. На хвостовике механизма продольного перемещения 19 выполнена головка 21 для подключения привода. Приводом может служить как ручное приложение усилия при помощи гаечного ключа, так и электродвигатель. Сверху между дном стакана 3 и торцевой поверхностью крышки 12 образована полость 22. Снизу фильтрующий элемент 2 установлен на основании 4 корпуса так, что кольца 17 каркаса 13 патронов 10, 11 взаимодействуют с направляющими цилиндрическими поверхностями 23 и 24. На кольцах 17 выполнены заходные фаски 25, а на направляющих поверхностях 23 и 24 - заходные фаски 26, что позволяет уменьшить величину хода фильтрующего элемента 2 для его разгерметизации в режиме мойки фильтра, а следовательно, в итоге - уменьшить длину фильтра. Между торцами колец 17 и прилегающей к ним частью основания 4 для удобства сборки образован зазор Δ. Герметичность между корпусом 3 фильтра и механизмом продольного перемещения 19 обеспечивается прокладкой 27. Герметичность стыков между направляющими поверхностями 23, 24 и соответствующими им цилиндрическими поверхностями колец 17 фильтрующих патронов 10 и 11 обеспечивается технологией изготовления деталей корпуса 1 и фильтрующего элемента 2.

Работает фильтрующий элемент следующим образом. В полость 28 между стенками стакана 3 и фильтрующей поверхностью 14 патрона 10 под давлением подается молоко. При проходе через фильтрующую поверхность 14 патрона 10 молоко очищается от грубых механических и биологических примесей, которые остаются в зоне между стенкой стакана 3 и фильтрующей поверхностью 14 патрона 10. При дальнейшем последовательном прохождении молока через фильтрующую поверхность патрона 11 оно очищается от мелких механических примесей и через выходной патрубок 8 фильтрат выводится в технологическую емкость. По окончании работы все внутренние полости фильтра, включая корпус 1 и фильтрующий элемент 2, по специальной технологии прямотоком и противотоком промываются холодной и теплой водой, и моющими растворами, которые используются в молочной промышленности для обработки доильных аппаратов и молочного оборудования. Для этого по команде “Мойка”, подаваемой с пульта управления, все системы установки для быстрого охлаждения и хранения молока переводятся в режим мойки. В первую очередь противотоком из полости фильтра удаляются крупные механические частицы, скопившиеся в полости корпуса между его стенками и фильтрующей поверхностью патрона 10 первой ступени очистки. Затем механизмом продольного перемещения 19, вращая головку 21 вручную или автоматически (в зависимости от используемого в конструкции фильтра привода), поднимают фильтрующий элемент 2 в крайнее верхнее положение, стык между основанием 4 и фильтрующим элементом 2 разгерметизируется, и моющий раствор осуществляет окончательную промывку деталей фильтра. Механические примеси выводятся из фильтра через входной патрубок 7.

На предприятии изготовлен и испытан с положительными результатами опытный образец предложенного фильтра для очистки жидкости, работающего в составе полуавтоматической установки для быстрого охлаждения и хранения молока, который обеспечивает тонкую высококачественную очистку молока. Срок службы предложенного фильтра - не менее 10 лет. Рекомендовано начать его серийный выпуск.

Источники информации

1. Махновский И.В., Лупов А.В. Первичная обработка молока и его переработка в условиях фермерских хозяйств. Новости. http://www.agrokom.ru/News/agro stat.htm, 23.07.2002.

2. СССР, авторское свидетельство № 1579529, В 01 D 29/44.

3. СССР, авторское свидетельство № 1535590, В 01 D 29/48.

4. СССР, авторское свидетельство № 1542579, В 01 D 35/06.

5. СССР, авторское свидетельство № 1576180, В 01 D 27/00, 27/04.

6. Англия, патент № 1113114, В 1 D (B 01d).

7. Фильтры под давлением. Обзор. Серия ХМ - 1. - М: Центральный институт научно-технической информации и технико-экономических исследований по химическому и нефтяному машиностроению, 1969.

Формула изобретения

1. Фильтр для очистки жидкости, преимущественно молока, содержащий герметичный разъемный корпус с патрубками для входа и выхода жидкости и установленный в нем фильтрующий элемент патронного типа в виде каркаса в форме беличьего колеса, на который навита фильтрующая поверхность в виде пружины из нержавеющей проволоки треугольного сечения с фильтрующим зазором между витками пружины, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде соединенных между собой основания в форме ступенчатой плиты с патрубками для входа и выхода жидкости и стакана, а фильтрующий элемент выполнен двухступенчатым в виде монтированных один в другом наружного и внутреннего патронов с соотношением фильтрующих зазоров между витками пружин первой и второй ступеней очистки – не более 2,5:1, имеющих закрепленную на них общую крышку, снабжен механизмом продольного перемещения, одна часть которого связана с его крышкой, а другая через дно стакана выведена наружу для присоединения привода, при этом между торцами крышки и дном стакана, а также между торцами колец нижнего основания каркаса фильтрующего элемента и основанием корпуса имеется зазор, а на ступенях основания корпуса образованы направляющие цилиндрические поверхности с заходными фасками, взаимодействующие с соответствующими цилиндрическими поверхностями колец нижнего основания каркаса фильтрующего элемента, на которых также выполнены заходные фаски.

2. Фильтр для очистки жидкости по п.1, отличающийся тем, что механизм продольного перемещения фильтрующего элемента выполнен в виде винтовой пары, одна часть которой выполнена в виде закрепленного на его крышке винта, а на другой герметично установленной на дне стакана корпуса с возможностью вращения выполнена головка под ключ.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 20.03.2006        БИ: 08/2006

---