Картридж фильтра для очистки пищевой жидкости от взвесей

Данная полезная модель относится к средствам очистки пищевых жидкостей от имеющихся в них взвесей в процессе переработки жидкостей технологическими линиями. Полезная модель предназначена для ее использования в пищевой промышленности преимущественно в технологических линиях для изготовления пищевой продукции.
Известен картридж фильтра для воды, предназначенный преимущественно для фильтров с подачей загрязненной воды со стороны его наружной поверхности, при этом картридж содержит жесткий перфорированный цилиндр с намотанным на него полимерным жгутом, образующим после намотки фильтрующий объем, причем намотка жгута выполнена слоями с переменной плотностью, убывающей от первых внутренних слоев к последним наружным и под углом 5-40° к вертикальной оси перфорированного цилиндра, а на наружной поверхности картриджа жгут намотан в одну сторону по винтовой линии с углом подъема 40-60°, образуя с внутренними цилиндрическими стенками корпуса и последним слоем намотанного жгута спиральную канавку, направленную в направлении сброса осадочного загрязнения. Края спиральной канавки установлены с натягом к внутренним цилиндрическим стенкам корпуса фильтра (RU 100428 U1, 20.12.2010).
Известен картридж для очистки жидкости, содержащий перфорированный каркас и сформированный вокруг него сорбционно-фильтрующий материал, включающий, по меньшей мере, два слоя защитного материала и размещенный между ними многослойный сорбционный материал, множественность слоев которого обеспечена намоткой в виде рулона, по меньшей мере, одного слоя полотна или ленты вокруг перфорированного каркаса, соединенные торцевыми деталями, причем он дополнительно содержит стакан, установленный внутри и на одной оси с перфорированным каркасом, а также загрузку из ионообменной смолы, размещенную внутри стакана (RU 83941 U1, 27.06.2009).
Известен картридж для очистки жидкости, содержащий перфорированный каркас и сформированный вокруг него сорбционно-фильтрующий материал, включающий, по меньшей мере, два слоя защитного материала и размещенный между ними многослойный сорбционный материал, множественность слоев которого обеспечена намоткой в виде рулона, по меньшей мере, одного слоя полотна или ленты вокруг перфорированного каркаса, соединенные торцевыми деталями (RU 83941 U1, 27.06.2009).
Известен картридж для очистки жидкости, содержащий перфорированный каркас и сформированный вокруг него сорбционно-фильтрующий материал, включающий, по меньшей мере, два слоя защитного материала и размещенный между ними многослойный сорбционный материал, множественность слоев которого обеспечена намоткой в виде рулона, по меньшей мере, одного слоя полотна или ленты вокруг перфорированного каркаса, соединенные торцевыми деталями, причем перфорированный каркас выполнен, по меньшей мере, с четырьмя ребрами жесткости по высоте каркаса и/или, по меньшей мере, двумя ребрами жесткости по окружности каркаса. Каркас выполнен преимущественно цилиндрическим из полимерных материалов, например, полиэтилена, полипропилена, АБС-пластика и других термопластов пищевых марок. На сорбционно-фильтрующий материал, сформированный вокруг перфорированного каркаса, надет поддерживающий элемент, например полимерная сетка. В другом варианте перфорированный каркас выполнен, по меньшей мере, с четырьмя ребрами жесткости по высоте каркаса и/или, по меньшей мере, двумя ребрами жесткости по окружности каркаса (RU 84252 U1, 10.07.2009).
Известен картридж, установленный в фильтре, содержащем трубные диски, образующие в корпусе камеры приема исходной жидкости и фильтрата камеру сбора осадка, фильтрующие элементы, проницаемая стенка которых покрыта мягким фильтрующим полотном, мягкое полотно фильтрующего элемента установлено с возможностью последовательной и волнообразной деформации обратным потоком фильтрата между уровнями жидкости в камере фильтрата и вакуумированном кольцевом канале фильтрующего элемента (RU 2134142 C1, 10.08.1999).
Известен фильтрующий элемент (картридж) для очистки пищевой жидкости от взвесей, содержащий цилиндрическую стенку, в которой выполнено множество фильтрующих отверстий, концы стенки картриджа закреплены на верхнем и нижнем кольцевых фланцах, между которыми расположены поддерживающие кольца, во фланцах и кольцах выполнены отверстия, в которых равномерно по периметру цилиндрической стенки расположены шпильки, посредством которых стенка картриджа сжата в продольном направлении (Фильтр самоочищающийся с автоматической выгрузкой осадка. Паспорт ФСА ПС. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ФСА ТО. ООО «АГРОМАШ», стр. 1-8 и 18, Приложение 11.1, Общий вид, 2015 - прототип).
Данный картридж не обеспечивает стабильность его работы вследствие того, что стенка картриджа имеет сравнительно тонкую толщину, которая при работе под давлением жидкости изгибается, отверстия в стенке в результате изгиба стенки изменяют геометрию и качество очистки жидкости снижается, а процесс очистки замедляется. При повышении сопротивляемости изгибу стенки картриджа путем утолщения его стенки частицы взвесей застревают в отверстиях толстой стенки картриджа и процесс очистки жидкости замедляется. При этом вследствие погрешностей изготовления корпуса фильтра и картриджа по параметру их допустимой овальности между корпусом и картриджем образуются зазоры. В результате очищенная жидкость смешивается с неочищенной жидкостью, изменяются расчетные давления во внутренней полости картриджа и в полости между картриджем и корпусом фильтра, что также оказывает отрицательное действие на процесс очистки жидкости и качество ее очистки.
Техническим результатом полезной модели является повышение качества очистки жидкости от взвесей.
Технический результат получен картриджем фильтра для очистки пищевой жидкости от взвесей, содержащим цилиндрическую стенку, в которой выполнено множество фильтрующих отверстий, концы стенки картриджа закреплены на верхнем и нижнем кольцевых фланцах, между которыми расположены поддерживающие кольца, во фланцах и кольцах выполнены отверстия, в которых расположены шпильки, сжимающие стенку картриджа в продольном направлении, причем в каждом фланце выполнена кольцевая канавка, расположенная на наружной поверхности фланца и простирающаяся к его центру, в каждой канавке расположено упругое кольцо для взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса фильтра, между каждым фланцем и смежным с ним кольцом расположен хомут, сжимающий цилиндрическую стенку картриджа в радиальном направлении, каждый хомут представляет собой обечайку с выполненными в нем окнами, концы обечайки притянуты друг к другу и зафиксированы в этом рабочем положении, а проходное сечение каждого окна хомута превышает проходное сечение отверстия стенки картриджа.
Обечайка каждого хомута выполнена из тонкой металлической полосы, плотно прилегающей к стенке картриджа.
На фиг. 1 – установленный в фильтре картридж фильтра.
На фиг. 2 – картридж фильтра в продольном разрезе.
На фиг. 3 – разрез А-А на фиг. 2.
На фиг. 4 – развертка стенки картриджа (фрагмент).
Картридж 1 (фиг. 1, 2) установлен в корпусе 2 фильтра для очистки пищевой жидкости от взвесей. Картридж выполнен круглым в поперечном сечении, в виде цилиндрической замкнутой стенки, в которой выполнено множество мелких отверстий 3. Стенка картриджа выполнена из тонколистовой нержавеющей стали. Отверстия 3 картриджа выполнены по всей его поверхности. Проходное сечение каждого отверстия картриджа выбрано меньше среднестатистического размера взвеси, находящейся в жидкости (не показана). Толщина стенки картриджа выбрана минимальной, по меньшей мере, эта толщина не превышает среднестатистического размера взвеси или превышает этот размер в заданных пределах. В этой связи толщина стенки картриджа характеризует его в качестве тонкостенного элемента конструкции.
Концы стенки картриджа соединены с верхним и нижним фланцами 4, между которыми по высоте картриджа расположены опорные кольца 5. Во фланцах и кольцах выполнены отверстия, в которых по периметру расположены шпильки 6 (фиг. 2), проходящие через отверстия колец и фланцев. На концах каждой шпильки имеются навинченные на них гайки 7, которыми осуществлено натяжение шпилек и сжатие в допустимых пределах стенки картриджа в продольном направлении. Фланцы 4 служат для крепления картриджа в корпусе 2 фильтра.
Фланцы картриджа зафиксированы в корпусе 2, при этом с целью исключения зазоров между контактными поверхностями корпуса фильтра и фланцев 4, образующихся при их изготовлении, в каждом фланце выполнена кольцевая канавка 8, расположенная на наружной поверхности фланца и простирающаяся к его центру. В каждой канавке 8 расположено упругое уплотнительное кольцо 9, наружный диаметр которого больше внутреннего диаметра корпуса фильтра 1 в местах посадки фланцев 4 в корпусе фильтра.
Между каждым фланцем 4 и кольцом 5 расположен выполненный из металлической широкой полосы хомут 10 (фиг. 2), стягивающий замкнутую цилиндрического стенку картриджа 1 к ее центру. Каждый хомут 10 закреплен на стенке картриджа усилием его поджатия к стенке. Каждый хомут представляет собой обечайку с выполненными в ней окнами 11 (фиг. 2, 4), концы которой притянуты друг к другу болтами 12 (фиг. 3) так, что стенка картриджа находится в сжатом хомутами состоянии в сторону центра стенки со всех ее сторон. При этом обечайка находится в растянутом состоянии в противоположных направлениях.
Проходное сечение каждого окна 11 обечайки хомута многократно превышает проходное сечение отверстия 3 стенки картриджа. Окна 11 обечайки хомута выполнены круглым, они могут быть выполнены прямоугольными. В данном исполнении картриджа обечайка хомута выполнена из тонкой нержавеющей стали с пробитыми в ней окнами.
Картридж установлен в корпусе 2 фильтра (фиг. 1). На корпусе закреплен электропривод 13 вращения вала 14 фильтра. Вал расположен в корпусе фильтра 2 вертикально и на нем попарно с противоположных сторон вала закреплены верхние скребки 15 и расположенные ниже нижние скребки 15. В корпусе 2 в его нижней части выполнена опора 16 вала, под которой установлена крыльчатка 17 для разгрузки фильтра от осадка. Крыльчатка используется в случае автоматической разгрузки фильтра от осадка, крыльчатка в фильтре не используется в случае ручной разгрузки фильтра от осадка. Корпус 2 фильтра имеет верхний входной патрубок 18, расположенный над верхними скребками 15 и расположенный ниже входного патрубка нижний выходной патрубок 18, расположенный на уровне нижних скребков 15. В нижней части корпуса на петлях 19 закреплена нижняя коническая часть, выполняющая функции поворотной откидной нижней крышки.
Картридж 1 опирается на нижнюю часть корпуса, он выполнен съемным и введен в корпус с небольшим усилием, достаточным для сжатия уплотнительных колец 9. При сжатии колец 9 выбираются зазоры между фланцами картриджа и внутренней поверхностью корпуса 2 фильтра. Внутренняя полость 20 картриджа сообщена с верхним входным патрубком 18, полость 21 между корпусом 2 фильтра и внешней поверхностью картриджа сообщена с нижним выходным патрубком 18.
Крыльчатка 17 расположена в полости 22 нижней конической части 23 приемного устройства фильтра. Полость 22 сообщена с разгрузочным патрубком 24 устройства 25 выгрузки осадка. Коническая часть 23 приемного устройства фильтра шарнирно соединена с корпусом 2 фильтра.
Работает картридж фильтра следующим образом. Подают под давлением через верхний входной патрубок 18 фильтра жидкость с взвесями в ней во внутреннюю полость 20 картриджа 1. Из полости 20 картриджа жидкость под давлением проходит через отверстия 3 в стенке картриджа и попадает в полость 21 между корпусом 2 и внешней поверхностью стенки картриджа. При этом взвеси, не прошедшие через отверстия 3 стенки картриджа, оседают на поверхности нижней конической части 23 и накапливаются в ней до момента очистки фильтра.
При работе фильтра вращается вал 14 от электропривода, вращаются скребки 15, которые поддерживают режим работы фильтра, при этом вращается крыльчатка 17. В случае накопления осадка в нижней конической части 23 до критической массы давление во внутренней полости 20 картриджа 1 возрастает и при определенном его значении отключается насос (не показан) подачи жидкости в верхний входной патрубок 18, а привод (не показан) поворота нижней конической части 23 открывает ее и производится очистка фильтра от осадка. В автоматическом режиме излишки осадка удаляются автоматически устройством 25 выгрузки осадка через разгрузочный патрубок 24.
При прохождении жидкости под давлением через отверстия 3 в стенке картриджа 1 на его стенку действуют распирающие усилия, которые стремятся изогнуть стенку картриджа в радиальных направлениях. Эти усилия передаются на стенку картриджа, а затем на хомуты 10 картриджа, которые препятствуют изгибу стенки картриджа и при этом сохраняют проектную геометрию полости 21 между корпусом 2 и внешней поверхностью стенки картриджа 1. Это исключает действие давления жидкости на тонкую стенку картриджа и на ее изгиб, исключает изменение геометрии отверстий 3, что повышает надежность работы картриджа, уменьшает возможность забивания его отверстий вследствие уменьшения проходимости жидкости через отверстия стенки картриджа, а также повышает надежность работы фильтра.
Очищаемая жидкость сначала проходит через множество мелких отверстий 3 в стенке картриджа, а затем она проходит через большие окна 11 хомутов 10 и попадает в полость 21, расположенную между стенкой корпуса 2 и стенкой картриджа 1. Из полости 21 очищенная жидкость попадает в нижний выходной патрубок 18, откуда она подается под давлением в следующий технологический цикл ее обработки.
В процессе работы фильтра вращение от электропривода передается от вала 14 на скребки 15, которые при вращении соскребают накопившиеся взвеси с внутренней поверхности стенки картриджа, очищают отверстия 3 в стенке от застрявших в них взвесей. При этом картридж постоянно очищается в процессе работы фильтра, а сброс осадка из корпуса в автоматическом режиме не препятствует непрерывной работе фильтра.
Благодаря герметичному соединению картриджа 1 с корпусом 2 фильтра исключена возможность проникновения жидкости с взвесями через зазоры между корпусом 2 фильтра и картриджем 1, что обеспечивает стабильное давление в полости 20 картриджа и полости 21 фильтра и исключает смешивание очищенной жидкости с неочищенной жидкостью.
Благодаря использованию в конструкции фильтра хомутов 10, стягивающих стенку картриджа со всех ее сторон, а также герметизации картриджа в корпусе фильтра достигнуто стабильное рабочее положение стенки картриджа. Исключен изгиб стенки картриджа в радиальных направлениях, деформация стенки, отклонение проходных отверстий 3 стенки картриджа от проектных отверстий, что в итоге позволило существенно повысить качество очистки жидкости и производительность фильтра путем сокращения числа профилактических работ.