УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК B01D29/72 

Изобретение относится к устройствам для обезвоживания различных материалов, преимущественно минерального сырья, и может быть использовано в металлургической, строительной и химической промышленности.

Известно вибрационное фильтровальное устройство (авт.св. СССР N 498015, кл. B 01 D 33/36, 1976). Оно включает корпус с патрубками, фильтрующий элемент с шламовым патрубком, выполненный в виде усеченного перфорированного конуса с направленным вверх большим основанием; установленный внутри корпуса и соединенный с ним упругими связями вибратор.

Недостатками известного устройства являются следующие. Из-за отсутствия механизма самоочистки фильтрующих пор фильтрующая поверхность зашламовывается. Кроме того, при использовании абразивных шламов для обезвоживания производительность фильтрующего конуса резко уменьшается.

Известна установка для обезвоживания суспензий (авт.св. СССР N 309917, кл. C 04 B 7/40, 1969). Она содержит рабочую камеру с осадительным конусом, выполненным из полупроницаемого материала и вибровозбудитель, смонтированный в центре конуса.

Недостатком этой установки является низкая производительность из-за постоянного зашламовывания фильтрующей поверхности, которая еще подвергается и быстрому износу, особенно при абразивных шламах
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является установка, включающая приемную емкость, фильтрующий элемент в виде чередующихся между собой жестких и упругих пластин, собранных с зазором на стержнях, вибровозбудитель, установленный на фильтрующем элементе, патрубок отвода фильтрата (авт.св. СССР N 1095948, кл. B 01 D 29/28, 1984).

Недостатком известной установки является ее малая надежность при обезвоживании тонких шламов с большим содержанием твердого вещества.

Техническим результатом является повышение надежности устройства при обезвоживании абразивных тонких шламов с большим содержанием твердого вещества.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства, вертикальный разрез; на фиг. 2 узел А на фиг.1; на фиг.3 сечение Б-Б на фиг.1 в плане; на фиг. 4 сечение В-В на фиг.3, вертикальный разрез (повернуто); на фиг.5 - принципиальная схема устройства с упругими активаторами, вертикальный разрез; на фиг.6 кинематическая схема работы активатора при его свободном перемещении; на фиг.7 то же, но при его ограниченном перемещении; на фиг.8 - принципиальная схема устройства с вибратором, закрепленным вверху, вертикальный разрез; на фиг.9 то же, с вибратором, закрепленным внизу; на фиг.10 принципиальная схема устройства с фильтрующей полостью прямоугольной формы, вертикальный разрез; на фиг.11 кинематическая схема работы упругих стержней; на фиг.12 узел Г на фиг.10; на фиг.13 положение активатора при работе устройства (крайнее левое); на фиг.14 то же, но крайнее правое положение активатора; на фиг.15 вариант выполнения устройства с фильтрующими полостями прямоугольной формы, в плане на одной плоскости; на фиг.16 вариант выполнения устройства с фильтрующими полостями цилиндрической формы, в плане на одной плоскости.

Устройство для обезвоживания состоит из приемной емкости 1, к днищу 2 которой присоединена фильтрующая полость 3. Она образована пакетами жестких 4 и упругих 5 пластин, выполненных с внутренними отверстиями, собранных на упругих стержнях 6, расположенных в одной вертикальной плоскости (фиг.3,4). Пластины чередуются между собой с зазором D. Упругие пластины 5 выполнены с прямыми сторонами (фиг.2).

Упругие стержни с верхними концами прикреплены к днищу 2, а нижними концами к плите 7, к которой монтируется вибровозбудитель 8 с колебаниями, направленными перпендикулярно вертикальной оси устройства (на фиг.3, 15, 16 направление возмущающих усилий показано стрелками с хвостовым оперением). В плите 7 выполнено отверстие 9 в фильтрующую полость 3. Элементами 10 регулируется его сечение.

В полости 3 установлен активатор в виде упругой полосы 11, закрепленной на плите 7, над отверстием на верхнем конце активатора может быть закреплена инерционная масса 12, служащая источником колебаний. Днище 2 и плита 7 соединена эластичными стенками 13, образуя герметичную полость 14 для приема фильтра с последующим его отводом через патрубок 15. Полость 14 может быть соединена с источником вакуумирования через патрубок 16.

Активатор может быть выполнен в виде упругой полосы 17, которая посредством шарнира 18 консольно закреплена в приемной емкости 1. Длина консоли составляет четверть длины полосы 17 (фиг.5).

На консоли установлен вибратор 19 направленных колебаний, перпендикулярных вертикальной оси устройства. Форма колебаний упругой полосы 17 в этом случае изображена на фиг.6 и 7, где дана кинематическая схема работы активатора при его свободном перемещении и при его ограниченном перемещении.

Как показано на фиг.5 устройство может иметь несколько фильтрующих полостей, и в каждой из них установлен активатор. Все фильтрующие полости закреплены на одной плите 7 и шлам из них выдается на конвейер 20.

Фильтрующая полость 3 может быть выполнена в виде клина с расширением его в сторону приемной емкости 1 и снабжена активатором 21 клиновой формы, на котором смонтирован вибратор 22 вертикальных направленных колебаний. В зависимости от свойств шлама, вибратор 22 может быть установлен на приемной емкости 1 или под плитой 7 (фиг.8, 9).

Фильтрующая полость 3 может быть выполнена прямоугольной формы, и высота "h" не менее пяти раз больше ширины "b" по наружному размеру пакета пластин (фиг. 10). Активатор выполнен в виде клина 23 с сужением вверх и заканчивается упругой пластиной 24. В качестве источника колебаний используют высокочастотный вибратор 25 вертикальных направленных колебаний.

Фильтрующая полость 3 может быть выполнена цилиндрической формы и снабжена активатором в виде клина с расширением вниз. Это снижает трудоемкость изготовления данного элемента. В то же время жесткая конструкция упругих пластин способствует извлечению более мелкой фракции шлама.

Устройство для обезвоживания работает следующим образом.

Заполняют шламом приемную емкость 1 и включают вибровозбудители 8. Под действием собственного веса и колебаний упругой полосы 11 шлам проходит в фильтрующую полость 3. Жидкая фаза проходит через зазоры "D" в полость 14, а затем через патрубок 15 выводится из устройства. Движению фильтрата через зазоры "D" способствуют изгибные колебания упругих стержней 6, в результате чего изменяется величина зазора (фиг.11, 12). Обезвоженный шлам через отверстие 9 выдается на транспортное средство.

Степень обезвоживания регулируют элементами 10.

Активатор 11 и инерционная масса 12 является колебательной системой с частотой колебаний, кратной целому числу раз вынужденных колебаний вибровозбудителя 8. Частота колебаний этой системы зависит от длины упругой полосы 11, от массы 12 и т.д. Если частота собственных колебаний системы равна частоте вибровозбудителя 8, то перемещение полосы 11 происходит по первой форме колебаний. Если соотношение частот "два", то колебания полосы 11 происходит по второй форме. Если соотношение равно "трем", то возникают колебания по третьей форме. Зная свойства шлама, можно подобрать необходимый режим работы.

Активатор способствует перемещению шлама вниз, а создаваемые при этом продольные колебания улучшают процесс прохождения фильтра через зазоры D. Амплитуда колебаний активатора зависит от сопротивления среды. Если шлам вязкий, содержит большое количество твердых гранул, то предусмотрена другая конструкция активатора с независимым приводом (фиг.5). Активатор выполнен в виде упругой полосы 17, закрепленной шарниром 18 в приемной емкости 1. Под воздействием вибратора 19 упругая полоса 17 совершает колебания, изображенные на фиг.6 и 7.

Для шламов с большой вязкостью используют конструкцию, изображенную на фиг. 8, 9. Активатор как бы проталкивает шлам в фильтрующую полость 3. Активатор 21 под действием вибратора 22 совершает вибрационные перемещения вертикальных направленных колебаний. Импульсы давления, во-первых, способствуют прохождению фильтрата через зазоры D, обеспечивая самоочистку от тонкого слоя шлама, а во-вторых перемещают шлам вниз, удаляя застрявшие крупные куски.

Для особо вязких шламов вибратор 22 следует располагать внизу (фиг.9). Это обеспечивает принудительный выход шлама через отверстие 9.

Для обеспечения высокой производительности в случае, когда требования к чистоте фильтрата понижены, используют конструкцию на фиг.10. Фильтрующая полость выполнена прямоугольной формы, имеет большую высоту, которая не менее чем в 5 раз больше ширины, и собрана из множества пластин, закрепленных на длинных упругих стержнях. Плита 7 совершает возвратно-поступательные перемещения с большой амплитудой, достигающей величины 30-80 мм.

При этом происходит периодически "открытие" и "закрытие" зазора D, как показано на фиг.12. Через открытые зазоры идет фильтрат с повышенным содержанием тонкого шлама. Обезвоженный крупный шлам транспортируется высокочастотным вибратором 25. Во время качания пластин активатор 23 прижимается поочередно к боковым поверхностям отверстия 9, обеспечивая тем самым полное удаление фильтрата из шлама (фиг.13, 14).

Возможно применение в одном устройстве нескольких фильтрующих полостей, имеющих прямоугольную форму (фиг.15) или цилиндрическую форму (фиг.16). Это повышает производительность устройства и обеспечивает его надежную работу.

Использование: в металлургической, строительной, химической промышленности. Сущность: в устройстве предусмотрен фильтрующий элемент в виде чередующихся между собой жестких 4 и упругих 5 пластин, собранных с зазором на упругих стержнях 6. Стержни своими верхними концами закреплены к днищу 2 приемной емкости 1, а нижними к плите 7. Плита присоединена к вибровозбудителю 8, обеспечивающему поперечные колебания упругих стержней. В плите 7 выполнено регулируемое по площади отверстие 9, в котором установлен активатор в виде упругой полосы 17. Плита 7 соединена с днищем 2 приемной емкости 1 эластичными стенками 13, образующими герметичную полость 14 для приема и отвода фильтра. Фильтрующая полость, образованная отверстиями пластин, выполнена в виде клина. 5 з.п.ф-лы, 16 ил.

1. Устройство для обезвоживания, включающее приемную емкость, фильтрующий элемент в виде чередующихся между собой жестких и упругих пластин, собранных с зазором на стержнях, вибровозбудитель, установленный на фильтрующем элементе, патрубок для отвода фильтрата, отличающееся тем, что стержни выполнены упругими и своими верхними концами закреплены к днищу приемной емкости, а нижними к плите с присоединенным к ней вибровозбудителем, обеспечивающим поперечные колебания упругих стержней, причем в плите выполнено регулируемое по площади отверстие в фильтрующую полость, в которой установлен активатор в виде упругой полосы, закрепленной на плите над отверстием, а плита соединена с днищем приемной емкости эластичными стенками, образующими герметичную полость для приема и отвода фильтрата через патрубок. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что жесткие и упругие пластины выполнены с отверстиями, образующими фильтрующую полость в виде клина с расширением в сторону приемной емкости. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что активатор выполнен в виде упругой полосы с инерционной массой на конце, причем частота собственных колебаний этой системы кратна целому числу вынужденных колебаний вибровозбудителя. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что активатор в виде упругой полосы консольно закреплен в приемной емкости посредством шарнира и снабжен вибратором направленных колебаний, перпендикулярных вертикальной оси устройства. 5. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что фильтрующая полость, выполненная в виде клина, снабжена активатором клиновой формы, на котором установлен вибратор вертикальных направленных колебаний. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фильтрующая полость имеет прямоугольное сечение с высотой не менее чем в 5 раз больше стороны по наружному размеру чередующихся пластин и снабжена активатором в виде клина с расширением вниз, на котором установлен вибратор вертикальных направленных колебаний.