БАРАБАННЫЙ ВАКУУМНЫЙ ФИЛЬТР Российский патент 1997 года по МПК B01D33/06 

Изобретение относится к области очистки смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) от шлама путем фильтрования, в частности к барабанным вакуумным фильтрам, и может быть использовано на металлообрабатывающих предприятиях для очистки смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) от стального шлифовального шлама.

Известен барабанный вакуумный фильтр, включающий емкость для суспензии со средством для отвода осадка скребковым транспортером, размещенным в нижней ее части, погруженный в жидкость перфорированный фильтрующий вращающийся барабан с осью в виде полого вала с пазами, установленного вертикально или горизонтально и соединенного с линией отвода фильтрата посредством насоса, средство для удаления шлама с поверхности барабана [1]
Недостатками фильтра являются повышенное гидравлическое сопротивление намывного слоя, невысокая скорость фильтрации, а также степени и тонкость очистки.

Целью изобретения является снижение гидравлического сопротивления намывного слоя, повышение скорости фильтрации, а также степени и тонкости очистки.

Поставленная цель достигается тем, что фильтр снабжен установленным под барабаном перфорированным трубопроводом и соединенным с ним своим выходным патрубком эжектором, один из входных патрубков которого соединен с линией отвода фильтрата.

Целесообразно один из входных патрубков эжектора соединить с линией подачи сжатого воздуха; средство для удаления шлама с поверхности фильтрующего барабана выполнить в виде ножа или гидроножа, установленного с возможностью регулирования зазора и угла наклона к плоскости, касательной к фильтрующей поверхности барабана, фильтр снабдить дополнительными фильтрующими барабанами, а перфорированный трубопровод выполнить в виде расположенных равномерно по объему емкости отдельных частей.

На фиг. 1 изображена схема барабанного вакуумного фильтра с горизонтальным расположением вала; на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 схема фильтра с перфорированным трубопроводом в виде отдельных частей; на фиг. 4 разрез по Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 схема фильтра с вертикально размещенными барабанами.

Барабанный вакуумный фильтр содержит емкость 1, в которой ниже уровня очищаемой смазочно-охлаждающей жидкости 2 установлен на полом валу 3 с пазами 4 цилиндрический барабан 5 с герметичными крышками. На каркасе барабана укреплено фильтровальное полотно 6, в качестве которого использовалась капроновая ткань с размерами ячеек 100 280 мкм. Полость вала 3 подсоединена трубопроводами через центробежный насос 7 и вентили к устройствам подачи СОЖ в зону резания. В нижней части емкости 1 имеется скребковый транспортер 8, имеющий общий с барабаном 5 привод (на чертежах не показан).

Непосредственно под барабаном 5 установлен перфорированный трубопровод 9, соединенный с выходным патрубком эжектора 10. Один из выходных патрубков эжектора 10 соединен с системой всасывания атмосферного воздуха или подачи сжатого воздуха, а другой входной патрубок подключен к линии отвода фильтрата. Для этого выполнено ответвление, отводящее незначительную часть СОЖ к эжектору 10. Перфорированный трубопровод установлен преимущественно по вертикальной оси симметрии барабана, а при установке двух и более барабанов части трубопровода располагают равномерно по объему емкости ниже линии погружения барабанов с тем, чтобы частицы шлама, сцепленные с воздухом, равномерно оседали на фильтровальном полотне. Вдоль образующей барабана 5 установлен нож 11 для съема осадка 12 с возможностью регулирования зазора и угла наклона поверхности ножа к плоскости, касательной к фильтрующей поверхности барабана.

Фильтр работает следующим образом.

При включении центробежного насоса 7 создается перепад давлений в емкости и внутри барабана, полностью погруженного в очищаемую СОЖ. Загрязненная СОЖ устремляется через фильтровальное полотно 6 в полость барабана 5 и далее в полость вала 3 через пазы 4. В начале фильтрования в течение 5-15 мин степень очистки меньше расчетной и составляет 50-80% Одновременно по всей поверхности барабана происходит процесс образования намывного слоя. При включении эжектора 10 частицы шлама обволакиваются мельчайшими пузырьками воздуха, что приводит к существенному изменению структуры и свойств намывного слоя на фильтровальном полотне: уменьшается гидравлическое сопротивление слоя и соответственно повышается скорость фильтрования. Эжекция СОТС приводит к заявленному результату как при обычном режиме, который предусматривает всасывание атмосферного воздуха, так и при дополнительном подключении к линии подачи сжатого воздуха. Подаваемый дополнительно сжатый воздух играет вспомогательную, усиливающую роль. Подключение к линии сжатого воздуха расширяет эксплуатационные возможности системы приготовления, подачи и очистки СОТС. Так, в нерабочем режиме (простои, выходные и праздничные дни) подача сжатого воздуха может быть использована для аэрации и перемещения СОТС (без переналадки оборудования).

Намывной слой прочно удерживается на поверхности барабана под действием вакуума, но плотность осадка уменьшается по всей высоте слоя. Малосжимаемый осадок из стального шлифовального шлама не вызывает засорения пор намывного слоя. Соответственно с равномерной нагрузкой работает центробежный насос и не наблюдается периодическое увеличение глубины вакуума. Особенность структуры намывного слоя в предлагаемом фильтре позволяет легко удалять ножом верхний слой шлама на фильтровальном полотне, а также использовать гидронож, обеспечивая при этом требуемую продолжительность работы фильтра. Высота сохраняемого на барабане намывного слоя определяется условиями эксплуатации металлообрабатывающего оборудования и задается установочными перемещениями ножа. Так, при высоте намывного слоя 20-50 мм степень очистки СОЖ от стального шлифовального шлама достигает 93-98% При этом с ростом толщины слоя возрастает тонкость очистки.

Укрупненные частицы шлама скапливаются в нижней части емкости и удаляются транспортером 8.

В отношении мельчайших частиц шлама наблюдается эффект флотации. В верхнем слое суспензии собираются мелкие частицы шлама и другие инородные элементы, вытесняемые наверх вместе с воздухом. Образующуюся пленку собирают известными приемами, например сливом. Одновременное проявление эффекта флотации и эффекта намывного слоя также повышает степень и тонкость очистки стального шлифовального шлама.

Фильтр позволяет увеличить производительность фильтрования за счет увеличения времени непрерывной бездефектной работы и сокращения времени профилактических остановок.

В фильтре отсутствуют усложняющие, второстепенные для фильтрования узлы очистки фильтровального полотна, приготовления, например, вспомогательных веществ, приспособлений для равномерного нанесения намывного слоя, что упрощает конструкцию фильтра. При эксплуатации фильтра не требуется применения вспомогательных материалов, а расход сжатого воздуха в 2-3 раза меньше его количества, используемого для очистки полотна от шлама. Учитывая вышесказанное, упрощается обслуживание фильтра.

Как показал эксперимент, при продолжительной работе фильтра сохраняется нормальная эксплуатация центробежного насоса, т.к. очень мелкие пузырьки воздуха внутри намывного слоя, а также выносимые с фильтратом на частицах эмульсии, не схлопываются и не собираются в большие объемы и поэтому не нарушают непрерывности потока фильтрата через лопасти центробежного насоса.

Использование: очистка СОЖ путем фильтрования. Сущность изобретения: барабанный вакуум-фильтр с внешней поверхностью фильтрования содержит емкость для суспензии, один и более приводной перфорированный барабан с вертикальной или горизонтальной осью в виде полого вала с пазами. Под барабаном установлен перфорированный трубопровод, соединенный с выходом эжектора. Один из входов эжектора соединен с системой подачи сжатого воздуха, а другой - с системой подачи СОЖ. Средство для удаления шлама выполнено в виде ножа или гидроножа. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Барабанный вакуумный фильтр, включающий емкость для суспензии со средством для отвода осадка скребковым транспортером, размещенным в нижней ее части, погруженный в жидкость перфорированный фильтрующий вращающийся барабан с осью в виде полого вала с пазами, установленного вертикально или горизонтально и соединенного с линией отвода фильтрата посредством насоса, средство для удаления шлама с поверхности барабана, отличающийся тем, что он снабжен установленным под барабаном перфорированным трубопроводом и соединенным с ним своим выходным патрубком эжектором, один из входных патрубков которого соединен с линией отвода фильтрата. 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что один из входных патрубков эжектора соединен с линией подачи сжатого воздуха. 3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что средство для удаления шлама с поверхности фильтрующего барабана выполнено в виде ножа или гидроножа, установленного с возможностью регулирования зазора и угла наклона к плоскости, касательной к фильтрующей поверхности барабана. 4. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными фильтрующими барабанами. 5. Фильтр по пп.1 и 4, отличающийся тем, что перфорированный трубопровод выполнен в виде расположенных равномерно по объему емкости отдельных частей.