ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ Российский патент 2004 года по МПК A01J9/02 A01J11/06 B01D27/06 B01D29/48 

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.

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.

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.