ЛИСТОВОЙ СГУСТИТЕЛЬНЫЙ ВАКУУМ-ФИЛЬТР Российский патент 1994 года по МПК B01D25/22 

Изобретение относится к устройствам для сгущения суспензий и может быть использовано в углеобогатительной, химической и других отраслях промышленности.

Известно что предварительное сгущение суспензий значительно повышает производительность основных обезвоживающих вакуум-фильтров.

Известен листовый сгустительный вакуум-фильтр, содержащий ванну, в которой на коллекторе неподвижно установлены листовые фильтрующие элементы, погруженные в суспензию [1] . Коллектор одним из своих концов соединен с распределительным устройством. Исходная суспензия через сопла подводится непосредственно к фильтрующей поверхности элементов. Исходная суспензия постоянно через сопла поступает в ванну фильтра. Внутренняя полость элементов периодически через распределительное устройство подключается к вакууму, в результате чего на поверхности элементов образуется осадок, а фильтрат удаляется через распределительное устройство и гидрозатвор. В следующий момент времени через распределительное устройство подается сжатый воздух, который выталкивает фильтрат, находящийся в коллекторе и внутри элементов обратно в ванну и осадок отделяется от поверхности элементов. Затем цикл повторяется.

Основной недостаток данного вакуум-фильтра состоит в том, что фильтрующие элементы установлены неподвижно, что снижает его производительность. Отделенный фильтратом от фильтрующей поверхности элементов осадок не успевает уйти от нее к следующему циклу всасывания и снова присасывается к поверхности. В результате снижается производительность фильтра или же вообще прекращается процесс сгущения. Подводимая через сопла, исходная суспензия для смыва осадка оказывается малоэффективной, во-первых, потому что струя в затопленном пространстве суспензии действует на очень короткое расстояние, во-вторых, сопла подвержены частому забиванию и закупориваниню. Исходя из этих недостатков данный сгустительный вакуум-фильтр не находит промышленного применения.

За прототип предполагаемого изобретения принят листовой фильтр-сгуститель КВ (ФРГ) [2] . Вакуум-фильтр имеет ванну с мешалкой, распредустройство, листовые фильтрующие элементы, подсоединенные своей верхней частью к коллектору. Коллектор соединяется с телескопической трубой для отвода фильтрата в приемник фильтрата. Фильтр снабжен подъемным механизмом с приводом.

Опущенные в суспензию фильтрующие элементы подключаются через коллектор и распределительное устройство к вакууму в результате на поверхности элементов образуется осадок, а фильтрат через коллектор, распределительное устройство, телескопическую трубу, приемник фильтрата удаляется в гидрозатвор. Затем фильтрующие элементы вместе с коллектором и телескопической трубой фильтрата с помощью подъемного механизма поднимаются над суспензией, осадок отделяется от поверхности элементов сжатым воздухом и оставшимся в элементах фильтратом. Осадок падает в суспензию и размешивается мешалкой. Далее элементы опускаются в суспензию и цикл начинается снова. В данном фильтре благодаря выносу фильтрующих элементов осадок всегда отделяется полностью, в результате происходит эффективное сгущение суспензии.

Основной недостаток данного фильтра заключается в том, что из-за наличия специального подъемного механизма, фильтрующих элементов, коллектора и телескопической трубы для отвода фильтрата фильтр представляет собой сложную конструкцию и имеет большие габариты. Кроме того, фильтр имеет сложную систему отвода фильтрата через телескопическую трубу в приемник фильтрата. Все это усложняет эксплуатацию данного сгустительного вакуум-фильтра.

Целью изобретения является упрощение конструкции фильтра, уменьшение его габаритов и повышение надежности системы отвода фильтрата.

Поставленная цель достигается тем, что коллектор для сбора фильтрата соединен с ячейковым валом, установленным с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси верх и вниз от горизонтали на 38-42^о.

Предлагаемое техническое решение позволяет отказаться от специального подъемного механизма, поднимать или опускать фильтрующие элементы за счет поворота ячейкового вала на определенную величину градусов выше или ниже горизонта и надежнно отводить фильтрат от фильтрующих элементов через коллектор, канал ячейкового вала, распределительную головку и гидрозатвор.

Данное решение значительно упрощает конструкцию фильтра, уменьшает занимаемую производственную высоту и повышает надежность системы отвода фильтрата. Свободное подвешивание фильтрующих элементов к коллектору облегчает замену при ремонте. Все это снижает капитальные и эксплуатационные затраты при изготовлении, монтаже и эксплуатации фильтра-сгустителя.

На фиг. 1 изображен предлагаемый вакуум-фильтр, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, вид в плане; на фиг. 3 - ячейковый вал, поперечный разрез; на фиг. 4 - распределительная головка; на фиг. 5 - параметры фильтра-сгустителя.

Листовой сгустительный вакуум-фильтр содержит ванну 1 с выпускными штуцерами 2, мешалки 3, реверсивные ячейковые валы 4, коллекторы 5, листовые фильтрующие элементы 6, подвешенные к коллекторам и соединенные своей верхней частью с их внутренней полостью, распределительные головки 7 и реверсивный привод 8.

Ячейковый вал имеет один продольный канал, к которому подсоединен коллектор 5 (фиг. 3).

Распределительная головка 7 имеет две зоны: зону 9 фильтрации и атмосферную зону 10 (фиг. 4).

Согласно схеме, приведенной на фиг. 5, параметры фильтра-сгустителя связаны следующими зависимостями (при принятом заглублении элементов h₁ = 0,2 м и высоте элементов h₂ = 1,0).

Радиус сечения ячейкового вала равен r = , м.

Расстояниe от центра коллектора до вала
l= +r( - 1), м
Высота подъема из нижнего положения I до верхнего положения II
H= tgϕ(1.1+2r)= 1.2 м
Согласно этим выражениям параметры фильтра изменяются в зависимости от угла поворота вала следующим образом (см. таблицу).

Наиболее приемлемые параметры фильтра-сгустителя получаются при ϕ = 38-42^о, при которых диаметр ячейкового вала равен 400-280 мм. При таком диаметре вала вписываемая площадь сечения канала (фиг. 3) достаточна для отвода фильтрата. При большем значении угла ϕ диаметр вала резко уменьшается, соответственно уменьшается площадь сечения канала и становится недостаточной для отвода фильтрата. При значенини угла ϕ , меньшем 38^о, диаметр вала резко возрастает и площадь его сечения становится неоправданно излишней. Вакуум-фильтр работает следующим образом.

Исходная суспензия непрерывно поступает в ванну 1, уровень в ванне поддерживается постоянным благодаря переливному порогу (не показан). Ячейковый вал 4, поворачиваясь вниз с помощью реверсивного привода 8, опускает фильтрующие элементы 6 в суспензию на определенную глубину (положение I на фиг. 5). В этот момент внутренняя полость элементов 6 через коллектор 5, канал вала и зону 9 фильтрации распределительной головки 7 подключается к вакууму, происходит нафильтровыванине осадка на поверхности элементов 6, фильтрат удаляется через коллектор 5, канал вала 4, распределительную головку 7 в гидрозатвор. По истечении определенного времени фильтрования вал 4 с помощью реверсивного привода 8 поворачивается обратно, поднимая элементы 6 из суспензии. В этот момент канал вала 4 в распределительной головке 7 соединяется с атмосферой через атмосферную зону 10. Из поднимающихся из суспензии элементов 6, которые продолжают оставаться соединенными с атмосферой, вытекает оставшийся в них фильтрат, смывая осадок с их поверхности.

Осадок опускается вниз ванны и размешивается мешалкой 3. К моменту выхода нижней кромки элементов 6 из суспензий осадок с них полностью смывается (положение II, фиг. 5). Далее цикл повторяется. Так обеспечивается сгущение суспензии. Сгущенная суспензия непрерывно выпускается из ванны через штуцеры 2. Для того чтобы количество фильтрата, вытекаемого из элементов при смыве осадка и возвращаемого в ванну, было минимальным, элементы выполнены так, что их внутренний (подсеточный) объем значительно меньше объема фильтрата нафильтровываемого за цикл фильтрования. Это условие выполняется тогда, когда отношение фильтрующей поверхности элементов к их внутреннему объему составляет 200-400 м²/м³.

Предлагаемое изобретение обеспечивает упрощение конструкции фильтра по сравнению с прототипом за счет ликвидации подъемной лебедки с приводом, системы канатов и блоков, телескопической системы отвода фильтрата, уменьшение производственной высоты фильтра на высоту, занимаемую подъемным механизмом, и высоту фильтрующих элементов, поднимаемых над ванной фильтра. Подъем фильтрующих элементов происходит за счет поворота реверсивного ячейкового вала на 38-40^о от горизонта в пределах габаритов фильтра. Принятые технические решения обеспечивают также надежность отвода фильтрата через коллектор, канал ячейкового вала, распредголовку без наличия телескопической трубы.

Предлагаемое изобретение обеспечивает эффективное предварительное сгущение суспензии. Расчеты и исследования показывают, что сгущение суспензии с 200-250 до 530-550 кг/м³ ведет к увеличениню производственности обезвоживающих вакуум-фильтров в 3 раза, что дает большой технико-экономический эффект. (56) Авторское свидетельство СССР N 519205, кл. B 01 D 25/30, 1976.

Брук О. Л. Фильтрование угольных суспензний. М. : Недра, 1978, с. 90-92.

Использование: в углеобогатительной, химической и других отраслях промышленности. Сущность: в вакуум-фильтре коллектор для сбора фильтрата жестко соединен с ячейковым валом, установленным с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси вверх и вниз от горизонтали на 38 - 42. 5 ил.

ЛИСТОВОЙ СГУСТИТЕЛЬНЫЙ ВАКУУМ-ФИЛЬТР, включающий ванну, мешалку, реверсивный привод, ячейковый вал, коллектор для сбора фильтрата, листовые фильтрующие элементы, распределительную головку, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения надежности системы отвода фильтрата, коллектор для сбора фильтрата жестко соединен с ячейковым валом, установленным с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси вверх и вниз от горизонтали на 38 - 42^o.