ПРОТОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРОВАНИЯ ТЕКУЧИХ СРЕД

Область техники
Полезная модель относится к конструкции проточных устройств для фильтрования жидких и, иногда, газообразных текучих сред с целью их очистки от грубодисперсных твердых механических примесей. Такие устройства могут быть использованы преимущественно для фильтрования воды, фруктовых и овощных соков и произвольных напитков на их основе.
Кроме того, такие устройства можно применять для проверки гипотезы о существовании торсионных полей и иных пока не объясненных феноменов и их влияния на материальные объекты.
Уровень техники
Конструкции проточных устройств для фильтрования текучих сред существенно различны по форме и взаиморасположению отдельных деталей в зависимости от конкретных условий использования.
Тем не менее, с функциональной точки зрения любое такое устройство должно иметь полый корпус, подходящие средства подачи текучей среды внутрь корпуса на фильтрование и вывода фильтрата в сборник и установленную в корпусе перфорированную перегородку, которая служит либо фильтровальным элементом сама по себе, либо опорой для по меньшей мере одного слоя пористого (например, тканого или насыпного) фильтровального материала.
Например, известен регенерируемый промывкой проточный фильтр для очистки воды (см. «Политехнический словарь», М.: «Советская энциклопедия», 1976, с.531). Он имеет неразъемный в течение каждой кампании эксплуатации полый цилиндрический корпус, который закрыт с торцов сфероидальными крышкой и днищем и разделен перфорированной по всей площади перегородкой на напорную и сливную секции. Для подключения к источнику фильтруемой текучей среды, приемнику фильтрата, источнику промывной жидкости для регенерации фильтровального материала и магистрали для слива промывной суспензии в канализацию фильтр снабжен громоздкой трубопроводной обвязкой.
Специалисту понятно, что столь сложная конструкция устройства для фильтрования затрудняет его изготовление и техническое обслуживание (особенно при эксплуатации в лабораторных и домашних условиях).
Наиболее близким аналогом предложенной далее полезной модели по технической сущности служит ранее запатентованный проточный фильтр текучих сред (см. RU 85099 U1). Он имеет разъемный полый цилиндрический корпус, открытые торцы которого служат средствами для подключения к источнику фильтруемой текучей среды и приемнику фильтрата. Корпус разделен перфорированной перегородкой на коаксиальные напорную и сливную секции. Эта перегородка выполнена в виде круглой сменной шайбы, которая вставлена между указанными секциями и имеет по меньшей мере один ряд концентричных относительно геометрической оси корпуса и расположенных на практически одинаковых угловых расстояниях круглых периферийных отверстий.
Практика применения такого фильтра показала, что он эффективен лишь при отделении тонкодисперсных механических примесей с помощью уложенного на указанную перегородку слоя фильтровального материала.
Однако многие текучие среды должны быть очищены только от грубодисперсных примесей. Например, соки домашнего приготовления (типа «фреш») содержат измельченную плодовую мякоть, которую желательно оставить в фильтрате, и обрывки плодовых оболочек, которые должны быть отфильтрованы. При использовании фильтровальных материалов такие примеси блокируют их поверхность. Мало того, они способны блокировать даже сравнительно большие (диаметром несколько миллиметров) отверстия в перфорированной перегородке, если ее непосредственно используют для фильтрования. Соответственно, процесс приходится часто прерывать для разборки фильтра, очистки фильтровальной поверхности и обратной сборки.
Сущность полезной модели
В основу полезной модели положена задача путем изменения конструкции создать проточное устройство, пригодное для длительного безостановочного фильтрования текучих сред с грубодисперсными примесями непосредственно через перфорированную перегородку.
Поставленная задача решена тем, что в проточном устройстве для фильтрования текучих сред, содержащем полый цилиндрический корпус с коаксиальными напорной и сливной секциями, которые разделены перфорированной перегородкой в виде круглой шайбы, имеющей центральное отверстие и по меньшей мере один ряд концентричных относительно геометрической оси корпуса и расположенных на практически одинаковых угловых расстояниях круглых периферийных отверстий, согласно изобретательскому замыслу напорная секция оснащена входным конусообразным конфузором, выходное отверстие которого находится над указанной шайбой и имеет диаметр меньше диаметра окружности, на которой расположены геометрические центры ближайшего к геометрической оси корпуса ряда периферийных отверстий.
Увеличение напора, которое обеспечивает конфузор, приводит к турбулизации потока фильтруемой текучей среды над перфорированной перегородкой и сбросу осаждающихся грубодисперсных частиц с отверстий в ней. Это позволяет длительно безостановочно фильтровать текучие среды с грубодисперсными примесями непосредственно через перфорированную перегородку.
Первое дополнительное отличие состоит в том, что стенка указанного конфузора имеет с внутренней стороны по меньшей мере однозаходную рельефную спиральную направляющую потока фильтруемой текучей среды. Достигаемое таким образом закручивание потока усиливает указанный выше технический результат.
Второе дополнительное отличие состоит в том, что рельефная спиральная направляющая выполнена трехзаходной. Такая форма достаточно технологична и обеспечивает практически максимальное закручивание потока.
Третье дополнительное отличие состоит в том, что сливная секция оснащена дополнительной перегородкой с центральным отверстием, которая в рабочем положении жестко закреплена внутри корпуса, и по меньшей мере двухступенчатым рассекателем фильтрата, который установлен ниже этой дополнительной перегородки. Это позволяет получить дополнительный технический результат в виде аэрации фильтрата (и, следовательно, его насыщения кислородом), что может оказаться полезным при фильтровании соков «фреш».
Четвертое дополнительное отличие состоит в том, что стенка указанного конфузора имеет с внутренней стороны трехзаходную рельефную спиральную направляющую потока фильтруемой текучей среды, сливная секция оснащена дополнительной перегородкой с центральным отверстием, которая в рабочем положении жестко закреплена внутри корпуса, и по меньшей мере двухступенчатым рассекателем фильтрата, который установлен ниже этой дополнительной перегородки и выполнен в каждой ступени в виде по меньшей мере трех радиально ориентированных и расположенных на практически одинаковых угловых расстояниях лотков, при этом длина лотков каждой очередной ступени больше длины лотков предшествующей ступени и лотки каждой очередной ступени расположены с угловым смещением относительно лотков предшествующей ступени. Такая форма выполнения предложенного устройства обладает всеми вышеуказанными преимуществами.
Краткое описание чертежей
Далее сущность полезной модели поясняется подробным описанием конструкции и работы проточного устройства для фильтрования текучих сред со ссылками на чертежи, где изображены на:
фиг.1 - предпочтительный вариант проточного устройства в рабочем положении (аксонометрическая проекция с частичным вырезом);
фиг.2 - предпочтительный вариант проточного устройства в транспортном положении (продольный разрез вертикальной плоскостью, проходящей через ось симметрии).
Наилучшие варианты воплощения изобретательского замысла
Предложенное проточное устройство для фильтрования текучих сред обязательно имеет (см. фиг.1):
полый цилиндрический корпус 1, имеющий коаксиально расположенные одна под другой напорную секцию 2 и сливную секцию 3,
перфорированную перегородку в виде круглой шайбы 4, имеющую не обозначенные особо центральное отверстие и по меньшей мере один ряд концентричных относительно геометрической оси корпуса 1 и расположенных на практически одинаковых угловых расстояниях круглых периферийных отверстий, и
входной конусообразный конфузор 5, размещенный внутри напорной секции 2 таким образом, что его выходное отверстие находится над шайбой 4 и имеет диаметр меньше диаметра окружности, на которой расположены геометрические центры ближайшего к геометрической оси корпуса 1 ряда периферийных отверстий.
Эти детали должны быть изготовлены из материалов, инертных по отношению к фильтруемым текучим средам. Ими могут быть нержавеющая сталь для столовой посуды, медь, латунь или бронза с антикоррозионным (предпочтительно неферромагнитным) покрытием, керамика типа фарфора, небьющееся стекло или тугоплавкий термопластичный полимер (полипропилен, поликарбонат, полиформальдегид и др.).
В устройствах, используемых только как фильтры грубодисперсных частиц, корпус 1 выполнен в виде цельной трубки, в которую запрессована несменная шайба 4, как показано на фиг.1. Однако в устройствах, используемых для исследований, корпус 1 может быть разъемным и иметь набор сменных шайб 4, защемляемых между частями корпуса 1.
Перфорированная перегородка в виде круглой шайбы 4 обычно служит самостоятельным фильтрующим элементом для отделения грубодисперсных примесей от фильтруемой текучей среды. Однако в отдельных случаях не исключено использование шайбы 4 как опоры для укладки по меньшей мере одного слоя не показанного особо подходящего пористого фильтровального материала.
Стенка конфузора 5 обычно имеет с внутренней стороны по меньшей мере однозаходную (а предпочтительно трехзаходную) рельефную спиральную направляющую 6 потока фильтруемой текучей среды. Как правило, эта направляющая 6 имеет вид изготовленного накаткой или резанием выступа (или выступов при числе заходов более одного). Однако не исключено использование направляющей 6 в виде канавки (или канавок).
Желательно, чтобы сливная секция 3 была оснащена дополнительной перегородкой 7 с центральным отверстием, которая в рабочем положении жестко закреплена внутри корпуса 1, и по меньшей мере двухступенчатым (а предпочтительно трехступенчатым и более) рассекателем 8 фильтрата, который установлен на донышке 9 сливной секции 3 ниже этой дополнительной перегородки 7.
Указанный рассекатель 8 в каждой ступени выполнен, как правило, в виде по меньшей мере трех радиально ориентированных и расположенных на практически одинаковых угловых расстояниях не обозначенных особо лотков, при этом длина лотков каждой очередной ступени больше длины лотков предшествующей ступени и лотки каждой очередной ступени расположены с угловым смещением относительно лотков предшествующей ступени. В частности, каждая ступень рассекателя 8 имеет три лотка, которые разнесены на угол 120°, при этом лотки соседних ступеней скрещиваются под углами 60°.
Для экспериментальных работ с преимущественно газообразными текучими средами на входе в напорную секцию 2 корпуса 1 может быть установлен вспомогательный фильтр 10.
Проточное устройство для фильтрования текучих сред в транспортном положении (см. фиг.2) заключено в стакан 11, закрываемый крышкой 12. Указанный стакан 11 может быть также использован как тара для сбора порций фильтрата.
Для экспериментов по проверке гипотезы о существовании не объясненных феноменов используют шайбу 4 в том виде, как она раскрыта в описании и чертежах полезной модели согласно патенту RU 85099 U1.
Описанное устройство эксплуатируют следующим образом.
Перед обычным фильтрованием снимают крышку 12 и вспомогательный фильтр 10 (если он есть в комплекте). Далее корпус 1 со всеми закрепленными в нем деталями либо оставляют внутри стакана 11 (при фильтровании небольших порций жидкости), либо извлекают из стакана 11 и фиксируют на подходящей опоре, под которой расположен внешний приемник фильтрата.
Фильтруемую жидкую текучую среду заливают через открытый торец в напорную секцию 2 корпуса 1, где поток ускоряется в конфузоре 5 и, если он имеет спиральную направляющую 6, закручивается.
Ускоренная (и закрученная) в конфузоре 5 текучая среда турбулизируется при контакте с перфорированной перегородкой в виде круглой шайбы 4, что позволяет смывать с отверстий осаждающиеся грубодисперсные частицы.
При использовании рассекателя 8 фильтрат через отверстие в дополнительной перегородке 7 внутри сливной секции 3 стекает на донышко 9 корпуса 1 тонкими струйками и в контакте с воздухом аэрируется.
Готовый фильтрат через отверстие в донышке 9 стекает в выбранный приемник (в частности, в стакан 11).
Процесс проводят до блокирования шайбы 4 осадком, после чего фильтровальную зону очищают и промывают чистой водой.
Испытания устройства с перегородкой в виде шайбы 4, на которую были нанесены символы, указанные в RU 85099 U1, на фруктовых соках и алкогольных напитках типа бренди с органолептической оценкой исходных жидкостей и фильтратов дали парадоксальные результаты. Люди разного возраста и пола отмечали более мягкий и приятный вкус у фильтратов. Этот эффект можно наблюдать в интервале от 30 минут до нескольких часов после фильтрования, а затем он исчезает.
Промышленная применимость
Предложенное устройство для фильтрования может быть изготовлено из общедоступных материалов с использованием существующего оборудования для механической обработки. Готовые устройства в зависимости от конкретного типоразмера могут быть использованы как в бытовых, так и в лабораторных условиях.