ФИЛЬТРУЮЩАЯ ЦЕНТРИФУГА С ВЫВОРАЧИВАЕМЫМ ФИЛЬТРОМ Российский патент 1997 года по МПК B04B3/02 

Изобретение относится к фильтрующей центрифуге с выворачиваемым фильтром, содержащей нагружаемый повышенным или пониженным давлением барабан, установленный в корпусе без промежуточных опор с возможностью вращения и снабженный радиальными пропускными отверстиями для фильтрата, крышку, закрывающую открытый торец барабана, причем барабан и крышка установлены с возможностью перемещения в осевом направлении относительно друг друга, загрузочное отверстие для фильтруемой суспензии, предусмотренное в крышке, и питающую трубу, проходящую с уплотнением через загрузочное отверстие.

В фильтрующей центрифуге с выворачиваемым фильтром вышеуказанного типа (патент ФРГ N 3740411) между неподвижной питающей трубой и загрузочным отверстием в крышке предусмотрено уплотнение, допускающее как вращение, так и скольжение, которое позволяет работать с повышенным или пониженным давлением в барабане. Расположенное непосредственно в загрузочном отверстии крышки уплотнение, допускающее как вращение, так и скольжение, имеет тот недостаток, что из-за неизбежных скользящих уплотняющих элементов происходит сильный износ в области барабана, который может легко приводить к нежелательному загрязнению профильтрованного продукта. Поскольку в процессе фильтрования барабан вращается с очень высоким числом оборотов, происходит очень сильный износ, который является причиной очень сильного загрязнения профильтрованного продукта.

Задачей изобретения является усовершенствование фильтрующей центрифуги с выворачиваемым фильтром вышеуказанного типа до такой степени, чтобы могло отпасть предусмотренное в загрузочном отверстии уплотнение, допускающее как вращение, так и скольжение, которое является причиной износа в области барабана.

Эта задача решается согласно изобретению таким образом, что питающая труба установлена с возможностью вращения вокруг собственной продольной оси, а также с возможностью приведения во вращение вокруг этой оси вместе с барабаном.

В связи с тем, что согласно общему концепту изобретения питающая труба и барабан совершают синхронное вращение, в месте прохождения питающей трубы через загрузочное отверстие в крышке барабана можно предусматривать простое уплотнение без скользящих уплотняющих элементов. Этим полностью исключается износ, приводящий к загрязнениям.

Следующее описание предпочтительных вариантов выполнения предложенной фильтрующей центрифуги при помощи приложенного чертежа служит для более подробного объяснения изобретения.

Фиг. 1 показывает схематический вид фильтрующей центрифуги с выворачиваемым фильтром в частичном разрезе; фиг.2 показывает сектор А на фиг.1 в увеличенных масштабах; фиг.3 показывает схематический вид другого варианта выполнения фильтрующей центрифуги с выворачиваемым фильтром согласно фиг.1 в частичном разрезе и в увеличенных масштабах.

Изображенная на фиг.1 в схематическом виде фильтрующая центрифуга с выворачиваемым фильтром включает корпус 1, плотно охватывающий всю машину, в котором на неподвижной станине 2 установлен полый вал 3 в подшипниках 4 с возможностью вращения. Выступающий (на фиг.1 на правой стороне) из подшипника 4 конец полого вала 3 (который на чертеже не изображен) соединен с приводным двигателем (который на чертеже также не изображен), с помощью которого полый вал 3 приводится в быстрое вращение.

Внутри полого вала 3 установлен с возможностью перемещения в осевом направлении вал 5, соединенный с полым валом 3 с фиксацией от вращения. Благодаря этому вал 5 вращается вместе с полым валом 3 и сверх того перемещается в последнем в осевом направлении.

К выступающему (на фиг.1 на левой стороне) из подшипника 4 концу полого вала 3 прифланцован с фиксацией от вращения без промежуточных опор горшкообразный барабан 7 центрифуги своим дном 8. На цилиндрической боковой стенке 9 барабан 7 снабжен пропускными отверстиями 11, проходящими в радиальном направлении. На торцевой стороне, противоположной дну 8, барабан 7 открыт. На фланцевом буртике 12, охватывающем открытый торец барабана, жестко закреплен посредством стопорного кольца 13 один край 14 фильтрованной ткани 15, выполненной в основном в виде шланга. Соответствующим образом другой край 16 фильтрованной ткани 15 плотно соединен с днищевой частью 17, жестко соединенной с передвижным валом 5, свободно проходящим через дно 8. Фильтровальная ткань 15 перекрывает пропускные отверстия 11 для фильтрата.

На днищевой части 17 закреплена через жесткие распорные болты 18 с образованием промежуточного пространства крышка 19, которая герметично закрывает камеру центрифугирования в барабане 7 за счет ее плотного прилегания к буртику, охватывающему открытый торец последнего, и которую вместе с днищевой частью 17 можно свободно приподнять с барабана 7 за счет выдвижения вала 5 из полого вала 3 в осевом направлении. В другом варианте выполнения предложенной фильтрующей центрифуги для достижения той же самой цели барабан 7 может быть установлен с возможностью перемещения в осевом направлении относительно неподвижной крышки 19.

На показанной на фиг.1 влево передней стороне фильтрующей центрифуги расположена питающая труба 21, служащая для подачи в камеру центрифугирования в барабане 7 разделяемой на твердые и жидкие компоненты суспензии. Для этого в крышке 19 барабана 7 выполнено центральное загрузочное отверстие 22, через которое входит свободный конец питающей трубы 21 в полость барабана, а именно и тогда, когда крышка 19 закрывает барабан 7.

Как показано на фиг.1 влево, питающая труба 21 находится в неподвижном блоке 23, жестко соединенном с корпусом 1, но расположенном вне последнего, в котором она установлена в подшипниках вращения 24 без промежуточных опор с возможностью вращения вокруг собственной продольной оси. Через приводной двигатель 25, выполненный предпочтительно в виде электродвигателя, ремень 26 и ременный шкив 27, установленный на питающей трубе 21 с фиксацией от вращения, питающая труба 21 может быть приведена во вращение вокруг собственной оси, находящейся на одной прямой с осью вращения барабана 7.

Наружная сторона питающей трубы 21 в блоке 23 уплотнена обычными уплотнениями вала 28. Блок 23 снабжен соединяющимся с трубопроводом впускным отверстием 29, через которое можно подавать фильтруемую суспензию. Из впускного отверстия 29 суспензия попадает непосредственно в питающую трубу 21, а из ней в барабан 7.

Как наилучше вытекает из фиг.2, на которой все детали показаны в увеличенных масштабах, в крышку 19 барабана 7 вставлена центрально и коаксиально по отношению к оси вращения барабана втулка 31, которая вращается вместе с барабаном. Вблизи свободного конца питающей трубы 21 установлена в плоском углублении упругая кольцеобразная мембрана 32. Через трубопровод 33, выполненный в стенке питающей трубы 21, можно подавать в пространство между мембраной 32 и расположенной в области мембраны наружной стенкой питающей трубы 21 пневматическую или гидравлическую рабочую среду под давлением. Под давлением этой среды мембрана 32 выворачивается в радиальном направлении наружу и прилегает со всех сторон к внутренней стенке втулки 31, так что между питающей трубой 21 и крышкой 19 барабана 7 создается герметичное уплотнение. Как вытекает из фиг. 1, трубопровод 33 входит в кольцеобразное углубление 34 блока 23, в которое можно подавать через канал 35 упомянутую среду под давлением для мембраны 32.

На фиг.1 мембрана 32 показана в вывернутом состоянии, в котором она уплотняет относительно втулки 31. На фиг. 2 вверху мембрана 32 показана также в вывернутом состоянии. На фиг.2 внизу мембрана 32 показана в состоянии, свободном от давления, в котором она за счет своей упругости полностью вдета в плоское углубление на конце питающей трубы 21, так что между втулкой 31 и мембраной 32 имеется зазор, позволяющий свободное перемещение крышки 19 по питающей трубе 21.

Как вытекает из фиг.1, между обоими уплотнениями вала 28 в блоке 23 предусмотрено еще одно углубление 36 с выпускным каналом 37. В случае необходимости, через углубление 36 и выпускной канал 37 можно выводить наружу небольшие количества суспензии, попавшей в процессе заполнения за уплотнения вала 28 (на фиг.1 на левой стороне).

Как показано на чертеже, через питающую трубу 21 проходит по всей ее длине трубопровод 38, жестко соединенный с блоком 23, в результате чего трубопровод 38 во время вращения питающей трубы 21 остается неподвижным. На блоке 23 трубопровод 38 можно соединять с источником повышенного давления, так что внутри барабана 7 можно создавать избыточное давление или разрежение, против действия которого уплотняет, как указано выше, образованный втулкой 31 и мембраной 32 затвор.

Поскольку за счет установки питающей трубы 21 в блоке 23 с возможностью вращения ее можно приводить вместе с барабаном 7 в синхронное вращение, нет никакого трения между трубой 21 и барабаном 7 в области загрузочного отверстия 22. Поскольку также втулка 31 и мембрана 32 совершают синхронное вращение, не происходит никакого износа, который мог бы приводить к загрязнению суспензии в барабане 7. В крайнем случае мог бы происходить незначительный износ уплотнений вала 28, однако, отсюда изношенные частицы можно вымывать через углубление 36 и канал 37, так что они не могут попасть в барабан 7.

При открытии барабана 7 и тем самым при приподнятии крышки 19 с барабана и ее перемещении в положение, показанное на фиг.1 штрихпунктирной линией, мембрана 32 переходит в свободное от давления состояние, показанное на фиг.2 внизу, так что крышка 19 может перемещаться свободно и без трения по питающей трубе 21. При этом свободный конец питающей трубы 21, установленной с фиксацией от перемещения в осевом направлении, входит в канал 39 вала 5 (который в целях экономии места показан на фиг.1 в сокращенном виде).

Вначале работы описанная фильтрующая центрифуга с выворачиваемым фильтром занимает показанные на фиг.1 положение, в котором за счет нагружения мембраны 32 средой под давлением создано уплотнение между крышкой 19 и питающей трубой 21. Передвижной вал 5 вдвинут в полый вал 3, вследствие чего соединенная с валом 5 днищевая часть 17 находится вблизи дна барабана 7, а фильтровальная ткань 15 вдавлена в барабан таким образом, что она находится в его полости. При этом крышка 19 плотно прилегает к буртику барабана 7. При вращении барабана 7 с относительно низким числом оборотов через питающую трубу 21 подается в камеру центрифугирования фильтруемая суспензия. После заполнения камеры центрифугирования суспензией барабан 7 приводится во вращение с относительно высоким числом оборотов. Жидкие компоненты суспензии проходят через отверстия 11 барабана 7 и выводятся посредством отбойного щитка 40. Твердые компоненты суспензии осаждаются на фильтровальной ткани 15 в виде обычного фильтровального осадка.

В процессе фильтрования при быстром вращение барабана можно подводить через трубопровод 38 повышенное или пониженное давление и тем самым создавать в полости барабана 7 избыточное давление или разрежение, против действия которого уплотняет образованный втулкой 31 и мембраной 32 затвор.

По окончании процесса фильтрования при относительно медленном вращении барабана 7, а также после отключения соединенного с трубопроводом 38 источника повышенного или пониженного давления и открытия образованного втулкой 31 и мембраной 32 затвора (на фиг.2 внизу) вал 5 перемещается влево, вследствие чего фильтровальная ткань 15 выворачивается наружу, как показано на фиг. 1 штрихпунктирной линией, и прилипающие к ней частицы твердого вещества выбрасываются наружу в корпус 1. В этом открытом положении барабана 7 питающая труба 21 вдвинута в канал 39 вала 5, проходя мимо свободной от давления мембраны 32.

После сбрасывания частиц твердого вещества фильтрующая центрифуга в выворачиваемым фильтром доводится за счет перемещения вала 5 в обратном направлении опять до закрытого рабочего положения, показанного на фиг.1, причем фильтрованная ткань 15 выворачивается опять в обратном направлении. Таким образом возможна работа центрифуги с непрерывным вращением барабана 7, причем давление в барабане 7 можно регулировать по желанию. При этом в области загрузочного отверстия 22 крышки 19 нет никаких скользящих элементов, которые могли бы приводить к износу и тем самым к загрязнению суспензии в камере центрифугирования барабана 7.

Перед закрытием образованного втулкой 31 и мембраной 32 затвора питающую трубу 21 можно приводить с помощью двигателя 25, ремня 26 и ременного шкива 27 во вращение с тем же самым числом оборотов, с которым вращается барабан, так что и во время закрывания упомянутого затвора, который приводит к соединению питающей трубы 21 с барабаном 7 с фиксацией от вращения, не может происходить нежелательный износ.

Указанный привод питающей трубы 21 во вращение двигателем 25 имеет только символический характер. На практике привод питающей трубы 21 и барабана 7 в синхронное вращение осуществляется известными электрическими или механическими средствами, например, для этого используются двигатели с регулируемой частотой вращения с одинаковым заданным значением.

В описанном и изображенном варианте выполнения фильтрующей центрифуги с выворачиваемым фильтром мембрана 32, образующая один элемент затвора загрузочного отверстия 22, жестко соединена с питающей трубой 21. Альтернативно нагружаемая средой под давлением мембрана 32 может быть жестко соединена с крышкой 19 барабана, проходя через загрузочное отверстие 22, так что она при нагружении средой под давлением может прилегать концентрически со всех сторон к наружной стенке питающей трубы 21. В этом случае подвод нагружающей на мембрану среды под давлением необходимо осуществлять через барабан 7. Для этого показан на фиг. 1 штриховой линией канал 41, проходящий через вал 5, днищевую часть 17, распорный болт 18 и крышку 19 к мембране.

Служащий для создания избыточного давления или разрежения трубопровод 38, проходящий через питающую трубу 21, может быть заменен трубопроводом 42, проходящим через вал 5. Этот трубопровод также показан на фиг. 1 штриховой линией.

На фиг. 3 показан блок 43 в модифицированном варианте выполнения фильтрующей центрифуги с выворачиваемым фильтром, причем блок 43 на фигуре 3 соответствует блоку 23 на фиг.1. Отдельные элементы на фиг.3 обозначены теми же самыми позициями, что и соответствующие им элементы на фиг.1.

Как показано на фиг. 3, питающая труба 44 снабжена на задней стороне торцевым фланцем 45. К свободной торцевой поверхности фланца 45 может плотно прилегать кольцеобразное мембранное уплотнение 46, если на заднюю сторону мембранного уплотнения 46 нагружает среда под давлением, подводимая через трубопровод 47, выполненный в блоке 43. Мембранное уплотнение 46 в свою очередь расположено в соответствующем кольцеобразном углублении 48 блока 43, открытом в сторону торцевого фланца 45.

Оказалось, что постоянное вращение питающей трубы 44 вокруг собственной продольной оси вместе с барабаном 7 не является целесообразным в случае использования очень чувствительных суспензий, так как частицы твердого вещества этих суспензий уже при подаче суспензии в барабан 7 могут осаждаться на стенке вращающейся питающей трубы 44. В таких случаях выгодно останавливать питающую трубу 44 во время подачи суспензии в барабан, что легко можно осуществлять при вращении барабана 7 за счет открывания образованного втулкой 31 и мембраной 32 затвора вышеуказанным образом. После остановки питающей трубы 44 упругое мембранное уплотнение 46 легко можно довести до прилегания к торцевому фланцу 45. Таким образом надежно исключена возможность попадания суспензии в область уплотнений вала 28. Если в процессе фильтрования образованный втулкой 31 и мембраной 32 затвор находится в закрытом состоянии и питающая труба 44 вращается вместе с барабаном 7, то мембранное уплотнение 46 находится в открытом состоянии, т.е. оно отодвинуто от торцевого фланца 45 питающей трубы, в результате чего не может происходить нежелательный износ между мембранным уплотнением 46 и питающей трубой 44.

В описанных вариантах выполнения фильтрующей центрифуги с выворачиваемым фильтром уплотнения (втулка 31, мембрана 32; уплотнение 46) выполнены в виде мембранных уплотнений. Однако, такие мембранные уплотнения можно заменять и другими запорными элементами, выполненными в виде упругих сминающихся уплотнений, приводимых в действие пневматическим или гидравлическим путем, например, в виде рукава.

Назначение: разделение суспензий. Сущность изобретения: фильтрующая центрифуга с выворачиваемым фильтром содержит нагружаемый повышенным или пониженным давлением барабан 7, установленный в корпусе 1 без промежуточных опор с возможностью вращения и снабженный радиальными пропускными отверстиями 11 для фильтрата, крышку 19, закрывающую открытый торец барабана, причем барабан и крышка установлены с возможностью перемещения в осевом направлении относительно друг друга, загрузочное отверстие 22 для фильтруемой суспензии, предусмотренное в крышке, и питающую трубу 21, проходящую с уплотнением через загрузочное отверстие. Питающая труба 21 установлена с возможностью вращения вокруг собственной продольной оси, а также с возможностью приведения во вращение вокруг этой оси вместе с барабаном 7. 8 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Фильтрующая центрифуга с выворачиваемым фильтром, содержащая нагружаемый повышенным или пониженным давлением барабан, установленный в корпусе без промежуточных опор с возможностью вращения и снабженный радиальными пропускными отверстиями для фильтрата, крышку с загрузочным отверстием для фильтруемой суспензии, закрывающую открытый торец барабана и смонтированную с возможностью перемещения в осевом направлении относительно барабана, и питающую трубу, проходящую с уплотнением через загрузочное отверстие крышки, отличающаяся тем, что питающая труба установлена с возможностью вращения вокруг собственной продольной оси, а также с возможностью приведения во вращение вокруг этой оси совместно с барабаном. 2. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что питающая труба установлена с возможностью приведения во вращение, синхронное вращению барабана, мотором. 3. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что для уплотнения между питающей трубой и загрузочным отверстием в крышке центрифуги предусмотрен упругий сминающийся элемент, установленный с возможностью воздействия на него пневматической или гидравлической среды, при этом упругий элемент уплотняет питающую трубу относительно крышки под воздействием находящейся под давлением среды и освобождает трубу при разгружаемой от давления среде. 4. Центрифуга по п.3, отличающаяся тем, что упругий сминающийся элемент соединен с питающей трубой. 5. Центрифуга по п.3, отличающаяся тем, что упругий сминающийся элемент выполнен в виде кольцеобразной мембраны. 6. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что питающая труба установлена с возможностью вращения в блоке, расположенном на расстоянии от загрузочного отверстия в крышке вне барабана. 7. Центрифуга по п.6, отличающаяся тем, что между питающей трубой и блоком расположен упругий уплотняющий элемент, установленный с возможностью воздействия на него среды, причем элемент уплотняет приостановленную питающую трубу относительно блока под воздействием находящейся под давлением среды и освобождает питающую трубу при разгружаемой от давления среде. 8. Центрифуга по п.6, отличающаяся тем, что в блоке предусмотрен выпускной канал для выведения протекшей суспензии. 9. Центрифуга по п.7, отличающаяся тем, что упругий уплотняющий элемент представляет собой мембрану, расположенную между необращенной к загрузочному отверстию крышки торцевой стороной питающей трубы и блоком.