УСТРОЙСТВО ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКИХ СМЕСЕЙ

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, конкретно к устройствам для фильтрации жидких смесей.
Известно устройство фильтрации жидких смесей (патент №173045, МПК B01D 24/16), содержащее корпус с патрубком для подвода исходной жидкости, размещенным в нижней части корпуса, патрубком для отвода фильтрата, размещенным в верхней части корпуса, проницаемую перегородку, установленную в корпусе с образованием по его высоте верхней и нижней секций, верхняя секция содержит слой сыпучего фильтрующего материала, расположенного на проницаемой перегородке, в качестве гранулированного фильтрующего материала используется активированный уголь, цеолит или гранулированные ионообменные смолы, а в качестве сыпучего фильтрующего материала - кварцевый песок или электрокорунд.
Недостатками этой конструкции является ее сложность, а наличие гранулированного и сыпучего фильтрующих материалов вызывают сложность равномерного распределения жидких смесей по материалу. Фильтрующие материалы сложны в промывке, требуют разной периодичности их замены, не обеспечивают полноту удаления бактериологических примесей, что в целом значительно снижает их эффективность.
Известно устройство фильтрации жидких смесей (патент №2242266, МПК B01D 27/08), содержащее вертикальный цилиндрический корпус с входным патрубком, выходными патрубками и фильтрующим элементом, установленным с кольцевым зазором относительно корпуса. В кольцевом зазоре выполнен накопительно-распределительный отсек для равномерного распределения жидкости по поверхности фильтрующего элемента. Накопительно-распределительный отсек и канал для распределения жидкости образованы внутренней поверхностью корпуса и установленной в корпусе вертикальной направляющей криволинейного профиля, ограниченной сверху и снизу пластинами. Они установлены в кольцевом зазоре тангенциально к поверхности фильтрующего элемента с загнутыми внутрь краями. Это способствует равномерному распределению жидких смесей по поверхности фильтрующего элемента.
Недостатками этого устройства является сложность конструкции, что повышает его себестоимость, а возможные неточности изготовления криволинейной поверхности пластин вызывают неравномерность потоков жидкой смеси, что снижает совокупную скорость их поступления и приводит к возникновению эффекта перемешивания поступающих потоков. Все это в совокупности не обеспечивает равномерность подачи жидких смесей на фильтрующий элемент.
Наиболее близким к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков является принятое за прототип устройство для очистки жидких смесей (патент №72150, МПК B01D 27/04 и B01D 27/08), содержащее вертикальный цилиндрический корпус с крышкой, имеющий боковой входной патрубок и осевой выходной патрубок в нижнем торце цилиндра, а также внутренний фильтрующий элемент, установленный с кольцевым зазором в цилиндре, который фиксируется по оси согнутыми прутками из нержавеющей стали, расположенными относительно друг друга под углом 90°.
Недостатком этого устройства является то, что эффективность очистки жидких смесей снижается, так как в первый момент вокруг цилиндра возникает потенциальное течение, в котором линии тока жидкой смеси, расходящиеся перед цилиндром, вновь смыкаются позади цилиндра и происходит ускорение внешнего потока, а давление увеличивается. Это приводит к возникновению возвратного движения и к последующему образованию вихрей и циркуляции вокруг цилиндра, направленной в сторону, противоположную вращению вихря. Возникновение циркуляции влечет за собой появление поперечной силы (эффект Магнуса), то есть на одной стороне цилиндра скорость потока будет равна нулю, а на противоположной стороне она увеличится в 4 раза. Кроме того, необходимо учитывать, что скорость на поверхности цилиндра при его обтекании потенциальным потоком изменяется по синусоиде и равна нулю на входе и на расстоянии по дуге через 180°, поэтому на передней поверхности цилиндра задерживается грязь только на площади, равной площади круга, соответствующего диаметру входного отверстия, а задняя сторона цилиндра полностью покрывается грязью. Таким образом, в фильтрах цилиндрической формы эффективной очищающей поверхностью является только его 1/2 противоположная сторона от входного патрубка жидких смесей.
Задача полезной модели - перераспределение единого потока поступающих жидких смесей на части, исключающие завихрение потока и его циркуляцию и повышающие равномерность распределения жидких смесей по поверхности фильтра, что улучшает качество очистки.
Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве для фильтрации жидких смесей, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с крышкой, имеющий боковой входной цилиндрический патрубок, и осевой выходной патрубок в нижнем торце цилиндра, фильтр, центрируемый по оси верхней и нижней направляющими, расположенными соответственно в крышке и нижнем торце цилиндра, в отличие от прототипа фильтр выполнен в виде сжатого элемента в форме прямоугольника в вертикальной плоскости относительно горизонтальной оси входного цилиндрического патрубка и смещен от вертикальной оси корпуса в противоположную сторону от входного цилиндрического патрубка до упора в стенку корпуса, разделяя его на две равные по объему глухие камеры, в верхней части фильтр закрыт втулкой с прямоугольной направляющей, а в нижней части центрируется полой направляющей, имеющей форму прямоугольника, соответствующего внутренней форме фильтра.
Необходимость представления фильтра в виде сжатого фильтрующего элемента в форме прямоугольника в вертикальной плоскости относительно горизонтальной оси входного цилиндрического патрубка и смещения от вертикальной оси в противоположную сторону от входного цилиндрического патрубка до упора в стенку корпуса, разделяя его на две равные глухие камеры, объясняется следующим: при обтекание передней стороны прямоугольного фильтра происходит ускорение внешнего потока и поэтому частицы жидкости в пограничном слое преодолевают трение на всем пути движения. Одновременно скорость внешнего потока уменьшается, а давление увеличивается, что приводит к возникновению возвратного движения пограничного слоя и образованию вихрей. Новые порции жидких смесей, притекающие к этому месту, также сначала останавливаются, а затем начинают двигаться назад. Все это приводит к тому, что количество заторможенной жидкости между стенкой корпуса и внешним потоком быстро увеличивается и возвратное движение становится все шире, пока совсем не оттеснит внешний поток от стенки корпуса. Это приводит к отрыву потока от стенки корпуса и увеличивает давление на поверхность фильтра. Для жесткой фиксации фильтра относительно вертикальной оси, он в верхней части закрывается втулкой с прямоугольной направляющей, которая поджимается крышкой и в нижней части центрируется полой прямоугольной формы направляющей, соответствующей размерам внутреннего сечения фильтра, что обеспечивает крепление последнего с величиной натяга достаточной для ручной сборки фильтра и исключения попадания нефильтрованного молока в поток фильтрованного.
На фиг. 1 изображен молочный фильтр.
На фиг. 2 - молочный фильтр, разрез А-А.
На фигуре 1 схематично изображено устройство фильтрации жидких смесей. Устройство выполнено из нержавеющей высоколегированной стали и содержит цилиндрический корпус 1 с разъемной крышкой 2 под которой расположена втулка 3 с прямоугольной направляющей 4, которая при сборке поджимается крышкой 2. На внутренней стороне нижнего торца 5 приварена плоская полая прямоугольная направляющая 6, смещенная относительно вертикальной оси в противоположную сторону от входного цилиндрического патрубка 8, который приварен к боковой стороне корпуса 1. На внешней стороне нижнего торца 5 приварен по вертикальной оси выходной патрубок 7. Его сечение совпадает с внутренним контуром прямоугольной направляющей 6. На фигуре 2 показано расположение фильтра 9, который смещен относительно входного цилиндрического патрубка 8 до упора в стенку цилиндрического корпуса 1 и разделяет его по внутреннему сечению в вертикальной плоскости на две равные по объему камеры 10 и 11.
Устройство работает следующим образом: в вертикальный полый цилиндрический корпус 1 устанавливается фильтр 9, который своим нижним торцом входит с натягом в прямоугольную направляющую 6 нижнего торца 5 корпуса 1, а сверху в фильтр устанавливается втулка 3 с прямоугольной направляющей 4, которая крышкой 2 прижимается к фильтру 9. Молоко поступает под давлением по входящему патрубку 8 и разделяется в щелевом кольцевом зазоре, между корпусом 1 и фильтром 9, на два равных потока, что позволяет жидким смесям равномерно распределяться по поверхности фильтра. Примеси молочной смеси оседают в ячейках фильтра и через внутреннюю полость фильтра очищенное молоко отводится через выходной патрубок 7.
Фильтр данной конструкции может применяться при первичной обработки молока на молочных комплексах животноводческих ферм и молочных заводах, а также для фильтрации других жидких смесей.
5
6
Технико-экономический эффект устройства фильтрации жидких смесей (молока) заключается в повышении степени очистки на один класс и уменьшении в широком диапазоне (от 1,0×10 до 9,0×10КОЕ/г) микробиологических показателей количества мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов.