CN102470294A - 与过滤和脱水装置相关的改进 - Google Patents

Abstract

一种过滤装置，其具有过滤室，并且过滤室具有流体入口、过滤流体出口、残渣出口、以及过滤元件。过滤元件位于流体入口和过滤流体出口之间。此装置还包括位于过滤元件内或围绕过滤元件且适合于擦拭过滤元件表面的擦拭构件。在装置使用时，擦拭构件还朝着残渣出口擦拭任何残渣。过滤装置包括配置以产生朝着过滤室的流动的第一泵送机构，以及位于过滤室内并配置以引起背朝第一泵送机构的逆流的第二泵送机构。

Description

与过滤和脱水装置相关的改进

发明领域

本发明涉及过滤和脱水装置，并且特别但非排他地涉及用于在饮料工业中过滤汁的过滤装置以及用于使排出物脱水的脱水装置。

背景

在加工过程中，过滤汁和其它液体通常是必要的。例如，在酿酒工业中，为了生产高质量且视觉上吸引人的酒，有必要在汁从水果中提取后将其过滤。

压碎葡萄后，汁通常允许沉淀几天或几周的时间，以允许固体沉淀。并且为了避免损坏汁，在沉淀发生时，有必要在这段期间将汁冷藏。

储存大量汁和冷藏汁是与成本关联的。并且，当汁保持一段延长的时间以发生沉淀时，汁可能降级到一定程度，例如汁可能开始氧化和变质。此外，等待周期减慢了酒的制作过程。

虽然细筛或滤网过滤器适用于将小固体从流体中分离，但如果流体含有高百分比的固体，则其通常需要频繁的清洗。从水果汁中提取固体是这种情况的典型实例。

相似地，排出物例如奶品场上的排出物的脱水是具有挑战的工作。涉及的大量以及固体的细度需要脱水装置具有细过滤能力，以及具有在处理大量排出物时有效进行的能力。

过去为了处理这些问题，已经使用了一系列的过滤选择。最常用的过滤方法趋向于需要使用絮凝剂和/或昂贵的不可重复使用的过滤媒质。絮凝剂能够使最终产品降级到一定程度，并且使用的絮凝剂产生了附加的废物处理问题。

需要的是有效的过滤装置，其能够充分地过滤大量的汁，且最小化或消除了使用絮凝剂的需要，并最小化或消除了使用不可重复使用的过滤媒质的需要。

在本说明书中，除非在提及或讨论文档、方案或知识项目的地方另有明确说明，此提及或讨论不是承认文档、方案或知识项目或其任何组合在优先权日对于公众、部分普通常规技术人员来说是可以公开获知的；或者与解决本说明书所涉及任何问题的企图相关是已知的。

目的

因此本发明的目的是提供一种向克服上述问题至少前进一些的过滤或脱水装置，或至少为公众提供有用的选择。

发明陈述

相应地，在第一方面，本发明可以宽泛地说在于一种具有过滤室的过滤装置，过滤室具有流体入口、过滤流体出口、残渣出口以及位于流体入口和过滤流体出口之间的过滤元件，且此装置还包括位于过滤元件内或围绕过滤元件定位并适合于擦拭过滤元件表面以及适合于在装置使用时朝着残渣出口擦拭残渣的擦拭构件。

优选地，此装置还包括适合于当装置使用时在过滤元件内或围绕过滤元件引起流体涡旋的流体引导机构。

优选地，此装置还包括第一泵送机构和第二泵送机构，第一泵送机构被配置以产生朝着过滤室的流动，第二泵送机构位于过滤室内并被配置以引起背朝第一泵送机构的逆流。

优选地，装置还包括位于过滤室内的离心叶轮。

优选地，过滤元件是圆柱形或圆锥形的形状。

优选地，擦拭构件是大体螺旋形的擦拭器。

优选地，擦拭构件围绕与过滤元件的中心轴线共同的轴线可旋转。

优选地，过滤元件包括细筛网。

优选地，装置包括被配置以控制残渣流出过滤室的旋转阀。

优选地，残渣出口包括一个或多个节流孔口，其被配置以允许残渣通过此孔口或每个孔口排出，同时保持过滤室内的压力。

可选择地，残渣出口包括一个或多个可变尺寸的出口孔或孔口。

优选地，残渣出口设有适合于在装置使用时控制残渣从出口流出的阀机构。

优选地，阀机构包括可旋转的阀构件。

优选地，可旋转的阀构件包括一个或多个通路，其适合于在装置使用时随着可旋转的阀构件旋转，当通路与孔口对齐时，与残渣出口的此孔口或每个孔口相连通。

在第二方面，本发明可以宽泛地说在于一种具有流体入口、过滤流体出口、残渣出口以及位于流体入口和过滤流体出口之间的过滤元件的过滤装置，并且此装置还具有至少一个可旋转构件，可旋转构件被单独或者组合地配置为离心叶轮且为适合于擦拭过滤元件表面的擦拭构件。

在第三方面，本发明可以宽泛地说在于一种合并至少一个大体如本文所指定的过滤装置的处理设备。

优选地，处理设备包括适合于把流体通过流体入口并朝着过滤元件泵送的泵送机构。

优选地，处理设备包括用来把残渣从残渣出口移除的预备机构(auguring means)。

优选地，处理设备是汁处理设备。

在第四方面，本发明可以宽泛地说在于一种过滤流体的方法，其包括以下步骤；

·在包括过滤元件的过滤室内的增压流体内生成漩涡，

·使用擦拭构件将收集在过滤元件上的任何残渣从过滤元件上擦掉，以及

·从过滤室并穿过残渣出口提取所擦拭的残渣，并从任何过滤流体中单独收集残渣。

优选地，此方法还包括通过阀机构提取所擦拭的残渣。

优选地，残渣被擦拭构件推动穿过残渣出口或阀机构。

本发明也可以宽泛地说在于本申请详细说明中单独或共同提及或指出的部件、元件和特征，并在于部件、元件或特征中的任何两个或多个的任何或全部的组合，以及本文中提到的具有已知等价物的特定整体的地方，即便这些等价物单独提出，但也被并入本文。

描述

从下面仅通过实施例方式给出的描述并参考附图，本发明其他方面将变得明显，在附图中：

图1是根据本发明的过滤装置的部分切断侧视图，所示位于处理设备内，

图2、图2A和图2B分别是过滤装置的擦拭构件的侧视图、正视图和后视图，

图3和图3A分别是过滤装置的过滤元件的侧视图和后视图，

图4是擦拭构件和过滤元件的侧视图且示出了其相对的尺寸和装配方法，

图5是示出了在过滤元件内配合的擦拭构件的侧视合成图，

图6、图6A和图6B分别是包括多个残渣出口的隔板(bulkhead)的前视图、侧视图和剖视图，

图7是隔板的前视图，示出了装配到搁板的出口引导件，

图8是过滤装置后部部分的侧视图，且示出了装配到过滤装置的预备机构，

图9是过滤装置的部分的后视图，且示出了在流体经过过滤元件时，在过滤元件的内表面上收集并正在被擦拭构件擦拭的残渣，以及

图10是过滤装置的部分的侧视图，且示出了正在被擦拭构件朝着过滤元件的后端擦拭并通过在形成擦拭构件一端的可旋转阀构件中的通路离开的残渣。

注解：本文中对过滤装置或其部件的前视图的参考表示从如图1所示装置的流体入口端、或者右手端的视图。

参考图1到图5，过滤装置(11)被显示为小型处理设备(13)的部分。示出的设备(13)被配置以用于处理液体，例如水果汁，并且特别用来将水果果肉或其它固体与水果汁分离。此设备(13)的具体应用是用于酿酒工业中在发酵之前过滤酒汁。

过滤装置(11)具有过滤室(12)。过滤室(12)在其前端(17)具有流体入口(15)，并具有过滤流体出口(19)和残渣出口(21)。过滤装置(11)还具有定位在过滤室(12)内且定位在流体入口(15)和过滤流体出口(19)之间的过滤元件(23)。在此实施例中，过滤元件(23)界定了装置(11)的过滤室(12)。

此外，过滤装置(11)具有定位在过滤元件(23)内的擦拭构件(25)。擦拭构件(25)适合于擦拭过滤元件(23)的内表面，并且适合于在装置(11)使用时朝着残渣出口(21)擦拭残渣。

处理设备(13)还包括适合于通过流体入口(15)并朝着过滤元件(23)泵送流体的第一泵送机构(27)。泵送机构由电马达(29)驱动，电马达(29)通过共同轴也驱动擦拭构件(25)。泵送机构(27)能够是任何合适的泵，例如离心泵或轴流叶轮(axial flow impellor)。

在此实施例中，处理设备(13)还包括用来帮助将提取的残渣从残渣出口(21)移除的预备机构(31)。

装置(11)还包括适合于当装置(11)使用时在过滤室(12)内引起流体涡旋的第二泵送机构或流体引导机构(33)。例如，流体引导机构(33)可以是离心叶轮或轴流叶轮。流体引导机构(33)被配置以引起背向泵送机构(27)的流体逆流。

然而，由于泵送机构(27)具有比流体引导机构(33)大的泵送能力，合成的流体流仍旧进入到装置(11)的过滤室(12)中。合成的流体流引起流体和任何携带的固体被连续地搅动并被引向或经过过滤元件(23)。

过滤元件(23)是圆柱形的形状，且擦拭构件(25)是大体螺旋形的擦拭叶片(35)。擦拭构件(25)是围绕与过滤元件(23)的中心轴线共同的轴线可旋转的。

过滤元件(23)包括支撑不锈钢细筛网(38)的圆柱形外部框架(36)，网眼的合适尺寸会在0.2微米到0.6微米的范围内，且优选在0.3微米到0.5微米的范围内，或者大约0.4微米。

在示出的实施例中，擦拭构件(25)包括大体螺旋形的擦拭叶片(35)、轴(37)、以及四组的四个弯曲叶片(39)。弯曲叶片(39)从轴(37)延伸并在其顶端上支撑螺旋形的擦拭叶片(35)。在此实施例中，擦拭构件(25)的直径为大约200毫米(mm)，且长度为大约300mm，并在使用时以大约1200rpm旋转。

在此实施例中，弯曲叶片(39)是配置以背朝泵送机构(27)驱动流体的轴流叶轮翼的形式。由于弯曲叶片(39)不能克服由泵送机构(27)生成的压力，弯曲叶片(39)产生一些搅动行为，并确保流体中携带的固体运行到过滤元件(23)。

设想这种尺寸的过滤装置(11)每小时能够处理大于5000升汁。这与使用相似尺寸的已有技术每小时大约700升的典型能力相比。

参考图6，能够看出在此实施例中，残渣出口(21)包括八个节流孔口(41)或出口孔。孔口(41)依一定尺寸制造或配置以允许残渣穿过其退出，同时在过滤元件(23)内保持流体内的压力。孔口(41)形成在装置(11)的后隔板(43)中。流体能够从前向端(17)进入圆柱形的过滤元件(23)，且后隔板(43)关闭过滤元件(23)的后端。

残渣出口(21)设有适合于在装置(11)使用时控制残渣流通过出口(21)流出的阀机构(45)。阀机构(45)包括与后隔板(43)的前向面(42)滑动并密封接触的可旋转阀构件(47)。可旋转阀构件(47)包括通路(49)，通路(49)适合于当其和孔口(41)发生对齐时与残渣出口(21)的孔口(41)相连通。

当装置(11)运转时，可旋转阀构件(47)由于其是擦拭构件(25)的一部分而旋转。在可旋转阀构件(47)的每个旋转期间，通路(49)会依次与每一个孔口(41)短暂地对齐。短暂的对齐允许小量的擦拭残渣经孔口(41)通过残渣出口(21)退出。以此方式，过滤室的退出可说成由旋转阀控制。

在通路(49)没有与任何孔口(41)对齐期间，残渣出口(21)是闭合的。在残渣出口(21)闭合的这些间隔期间，过滤元件(23)内的压力能够保持在所需要的水平，以用于过滤装置(11)的有效运转。过滤元件(23)内的压力会趋向于轻微波动，在每次通路(49)与一个孔口(41)对齐时暂时下降。为此，孔口(41)应该被小心地确定尺寸最小化压降，同时仍然允许残渣从过滤元件(23)内清除。

装置(11)能够用在过滤流体的方法中，此方法包括以下步骤；

·在过滤室(12)内的增压流体内生成漩涡，

·使用擦拭构件(25)将收集在过滤元件(23)上的任何残渣从过滤元件(23)擦除，以及

·提取穿过残渣出口(21)的所擦拭的残渣，并从任何过滤流体中单独收集残渣。

所擦拭的残渣从过滤室中穿过阀机构(45)提取。残渣被擦拭构件(25)以及由泵送机构产生的过滤元件(23)内的压力推动穿过残渣出口(21)或阀机构(45)。

设备(13)包括平衡箱(51)，流体能够从平衡箱(51)经入口导管(53)朝着过滤装置(11)的流体入口(15)供应。泵送机构(未示出)位于入口导管(53)内。

已经穿过过滤元件(23)的过滤流体被收集在环绕过滤流体的过滤器外壳(55)内，并且能够通过过滤流体出口(19)流出，且通过管(57)离开再到收集箱(59)中。被过滤元件(23)阻止的残渣被擦拭构件(25)引导从过滤元件(23)离开，穿过残渣出口(21)引出，并由预备机构(31)运输且堆积在收集桶(61)中。

在此实施例中，预备机构(31)的出口端设有压力安全阀(65)。限制残渣流通过压力安全阀(65)能够帮助保持残渣流内的背压，还帮助保持过滤元件(23)内的压力。

后隔板(43)包括两个圆形凹槽。内凹槽(67)用来支撑过滤元件(23)，且外凹槽(67)用来支撑过滤器外壳(55)。拉杆(71)用来使后隔板(43)固定到入口外壳(73)，并在其间夹紧过滤元件(23)和过滤器外壳(55)。

参考图7和图8，示出了圆锥形的残渣收集歧管(63)。歧管(63)包括八个通路，每个通路与一个孔口(41)相连通。歧管(63)朝着预备机构(31)引导从孔口(41)流出的残渣。

参考图9和图10，在放大的细节中能够看到残渣的收集和残渣的擦拭。流体通过弯曲叶片(39)涡旋，并且离心力趋向于使较重的固体和果肉朝着过滤元件(23)移动。过滤流体或者其他流体经过过滤元件(23)。

不能经过过滤元件(23)的残渣或固体由擦拭叶片(35)跨越过滤元件(23)的表面并朝着残渣出口(21)刮掉。然后残渣或者固体沿着可旋转阀构件(47)中的通路(49)穿过，并且小量残渣能够从孔口(41)排出，且每一次通路(49)的末端经过一个孔口(41)。残渣或固体沿着通路(49)的通过由下述方面的任何项或全部来协助；(i)可旋转阀构件(47)的旋转运动，(ii)擦拭叶片(35)的擦拭动作，以及(iii)过滤元件(23)内的流体压力。

当擦拭叶片(35)在过滤元件(23)的表面上经过时，其基本清理了过滤元件(23)的表面并改进了通过滤网(38)的流体流动。

变化形式

本发明的方面已经仅通过实施例的方式描述，应领会可以对其进行修改和增加而不偏离其范围。

在上述实施例中，过滤装置(11)包括位于过滤元件(23)内的擦拭构件(25)，且擦拭构件(25)适合于擦拭过滤元件(23)的内表面。设想在替代实施方式中，擦拭构件可以围绕过滤元件定位，且可以擦拭过滤元件的外表面。在此替代实施方式中，流体流会从过滤元件的外部向其内部。

在上述实施例中，过滤元件(23)是圆柱形的形状。设想在替代实施方式中，过滤元件(23)可以是圆锥形的形状。

在上述实施例中，残渣出口(21)包括八个孔口。设想在替代实施方式中，可以使用一个或任何合适数目的孔口。此外，设想孔口的尺寸可以是变化的，例如以使能够控制过滤元件内的背压并允许使用装置(11)过滤大范围的流体。

相似地，擦拭构件(25)能够包括多于一个的擦拭叶片(35)，且/或可旋转阀构件(47)能够包括多于一个的通路(49)。

在描述的实施例中，装置(11)主要描述为配置以将固体从液体移除，其目的是获得具有最小量固体的更高质量的液体。然而，同样的装置也能够用于脱水的情况，其目的为移除不需要的液体以获得具有尽可能低液体(或水)含量的固体。例如，装置(11)可以用来使污泥、废水或木浆脱水。

定义

贯穿本说明书，单词“包括(comprise)”以及此单词的变化，例如“包括(comprises)”和“包括(comprising)”，不意在排除其它附加物、部件、整体或步骤。

优势

因此能够看出，至少本发明的优选形式提供了一种能够过滤含有大百分比固体的大量流体且在连续的基础上用于延长的时间段而不需要频繁清洗或反冲洗的过滤装置。擦拭叶片的使用连同残渣/固体从装置中的受控释放允许过滤在延长的时间段内持续有效。

Claims (13)

1.一种过滤装置，所述过滤装置具有过滤室，所述过滤室具有流体入口、过滤流体出口、残渣出口以及位于所述流体入口和所述过滤流体出口之间的过滤元件，且所述装置还具有位于所述过滤元件内或围绕所述过滤元件的擦拭构件，所述擦拭构件适合于擦拭所述过滤元件的表面，并适合于在所述装置使用时朝着所述残渣出口擦拭残渣。

2.如权利要求1所述的过滤装置，其中所述装置还包括流体引导机构，所述流体引导机构适合于当所述装置使用时，在所述过滤元件内或围绕所述过滤元件引起流体涡旋。

3.如权利要求1或权利要求2所述的过滤装置，其中所述装置包括第一泵送机构和第二泵送机构，所述第一泵送机构被配置以产生朝着所述过滤室的流动，所述第二泵送机构位于所述过滤室内并被配置以引起背朝所述第一泵送机构的逆流。

4.如之前权利要求中的任一项所述的过滤装置，其中所述装置还包括位于所述过滤室内的离心叶轮。

5.如之前权利要求中的任一项所述的过滤装置，其中所述过滤元件是圆柱形或圆锥形的形状。

6.如之前权利要求中的任一项所述的过滤装置，其中所述擦拭构件是大体螺旋形的擦拭器。

7.如之前权利要求中的任一项所述的过滤装置，其中所述过滤元件包括细筛网。

8.如之前权利要求中的任一项所述的过滤装置，其中所述装置包括被配置以控制残渣流出所述过滤室的旋转阀。

9.如之前权利要求中的任一项所述的过滤装置，其中所述残渣出口包括一个或多个节流孔口，所述节流孔口依一定尺寸制造以允许残渣穿过所述孔口或每个孔口排出，同时保持所述过滤室内的压力。

10.一种处理设备，其合并了至少一个大体如之前权利要求中的任一项所述的过滤装置。

11.一种过滤流体的过滤方法，包括以下步骤：

·在包括过滤元件的过滤室内的增压流体内生成漩涡，

·使用擦拭构件将收集在所述过滤元件上的任何残渣从所述过滤元件擦掉，以及

·从所述过滤室且穿过残渣出口提取所擦拭的残渣，并从任何过滤流体中单独收集所述残渣。

12.如权利要求11所述的过滤方法，其中所述方法还包括通过阀机构提取所擦拭的残渣。

13.如权利要求11或权利要求12所述的过滤方法，其中所述残渣被所述擦拭构件推动穿过所述残渣出口或所述阀机构。

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