ФИЛЬТР-ПРЕСС Российский патент 2001 года по МПК B01D25/12 

Изобретение относится к области химического машиностроения, а именно к фильтр-прессам для фильтрования промышленных суспензий, и может найти применение при обезвоживании осадков сточных вод и других жидких гетерогенных систем в химической и смежных отраслях промышленности.

Известен фильтр-пресс, содержащий переднюю стойку (упорную плиту), заднюю стойку с механизмом зажима плит, боковые продольные балки, набор фильтровальных плит и нажимную плиту, расположенные на указанных балках, механизм перемещения фильтровальных плит, выполненный в виде двух кареток со сцепными устройствами, совершающих возвратно-поступательные движения вдоль боковых продольных балок при проведении операции "выгрузка осадка". При этом во время движения к заранее отодвинутой нажимной плите каретки транспортируют последовательно каждую фильтровальную плиту. При подходе транспортируемой фильтровальной плиты к нажимной плите или к уже перемещенному блоку плит каретки отсоединяются от плиты и возвращаются назад для того, чтобы зацепить и переместить следующую плиту (см. Каталог "Фильтры для жидкостей", часть II, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, Москва, 1991, стр. 39-45).

Недостатком данной конструкции являются слишком большие затраты времени на перемещение плит, связанные с необходимостью совершения каретками холостых ходов за очередными плитами, а также с вынужденными остановками для их зацепления и отделения. Указанные затраты времени существенно сказываются на производительности работающего в периодическом режиме фильтр-пресса, так как резко увеличивают длительность его вспомогательных операций. Кроме того, наличие двух транспортирующих устройств, одновременно перемещающих одну плиту, зачастую приводит к аварийной ситуации из-за несрабатывания одного из них. В этом случае плита тянется только одной кареткой, перекашивается, заклинивает механизм перемещения плит и может даже упасть в проем для выгрузки осадка.

Известен также фильтр-пресс, который содержит переднюю стойку с упорной плитой, заднюю стойку с механизмом зажима плит, расположенные между стойками набор фильтровальных плит и нажимную плиту, а также соединяющие переднюю и заднюю стойки продольные балки. При этом одна из балок, размещенная вверху, служит для подвески набора фильтровальных плит и нажимной плиты и содержит механизм перемещения фильтровальных плит, а две другие расположены по бокам фильтр-пресса в его нижней части (см. патент ФРГ на полезную модель N 7711368, МКИ B 01 D 25/12, опубл. 26.07.79).

В фильтр-прессе данной конструкции перемещение фильтровальных плит осуществляется с помощью цепного механизма, содержащего определенное количество (зависящее в основном от типоразмера фильтр-пресса и общего количества входящих в него фильтровальных плит) крючков-зацепов. При начале операции "выгрузка осадка" нажимная плита отводится от пакета фильтровальных плит, цепь указанного механизма приводится в движение, и крючки-зацепы последовательно перемещают фильтровальные плиты, осуществляя операцию выгрузки осадка.

Такая конструкция позволяет в два с лишним раза сократить время перемещения плит в процессе выгрузки осадка, а следовательно, существенно увеличить производительность фильтр-пресса. Однако в ряде случаев, особенно при фильтровании легко- и среднефильтруемых суспензий, этого сокращения оказывается недостаточно, вследствие чего имеют место значительные потери производительности фильтр-пресса.

Наиболее близким к заявляемому (прототипом) является фильтр-пресс, содержащий переднюю и заднюю стойки, соединенные между собой верхней балкой и нижними боковыми стяжками. На верхней балке между указанными стойками размещен набор фильтровальных плит и нажимная плита, взаимодействующая с механизмом зажима. Фильтровальные плиты оснащены фильтрующими перегородками и подвешены на верхней балке с помощью кронштейнов. При этом указанные плиты соединены между собой, а крайние из них - соответственно с нажимной плитой и передней стойкой ограничительными планками. Фильтр-пресс содержит также механизм выгрузки осадка, выполненный в виде приводных штанг и подвижных блоков с закрепленными в них направляющими и разгрузочными роликами, между которыми зигзагообразно пропущены фильтрующие перегородки, и устройство регенерации ткани (см. патент РФ N 2104742 C1, МКИ⁶ B 01 D 25/12, опубл. 20.02.1998, бюл. N 5).

В данном фильтр-прессе исходная суспензия подается под избыточным давлением в заранее сжатый при помощи механизма зажима набор фильтровальных плит. Под действием давления жидкая фаза проходит через фильтрующие перегородки и отводится по коллектору, а твердая фаза накапливается на указанных перегородках. После окончания процесса фильтрования и продувки фильтр-пресса сжатым воздухом нажимная плита при помощи указанного механизма зажима и ограничительных планок раздвигает фильтровальные плиты на заданное расстояние друг от друга. Затем приводные штанги увлекают подвижные блоки с роликами вверх, в результате чего последние перемещаются относительно неподвижных фильтрующих перегородок и отделяют от них накопившийся осадок. При обратном ходе подвижных блоков вниз рабочие поверхности фильтрующих перегородок промываются водой.

Такая конструкция в отличие от рассмотренных ранее позволяет эффективно выгружать осадок из фильтр-пресса большой единичной мощности, упрощает процесс выгрузки и существенно сокращает время, необходимое для проведения указанной операции. Все это создает необходимые условия для работы фильтр-пресса с максимально возможной производительностью.

Однако существенным недостатком прототипа, как и двух рассмотренных выше аналогов, является отсутствие какой-либо защиты от выбросов суспензии, находящейся под высоким давлением, при аварийной разгерметизации пакета фильтровальных плит во время проведения операции фильтрования. Особая опасность возникает при фильтровании горячих, а также химически агрессивных (кислотных или щелочных) суспензий. В этом случае аварийные выбросы способны вывести из строя не только узлы и детали, установленные непосредственно на фильтр-прессе, но и расположенное рядом с ним оборудование, а также могут вызвать серьезные травмы у операторов, управляющих работой фильтр-пресса, и других людей, находящихся в данный момент поблизости.

Следует отметить, что авторам известно применение рядом фирм защитных занавесок либо перегородок для того, чтобы отгородить работающий фильтр-пресс от окружающего пространства и тем самым обезопасить работу на нем (см. проспекты фирм Hoesch и L. Choquenet). Однако подобные средства защиты, представляющие собой обычные заграждения, не отвечают условиям достаточной надежности и требуют дополнительного времени на их перевод из рабочего в нерабочее состояние при каждом цикле работы фильтр-пресса. К тому же они не являются собственно узлами фильтр-пресса, а устанавливаются как отдельные устройства, предназначенные для организации рабочего места.

В основу изобретения поставлена задача создания фильтр-пресса с многоэлементным экраном, который заслоняет фильтровальные плиты во время их сжатия в герметичный пакет и последующего проведения операции фильтрования, и наоборот, открывает доступ к указанным плитам при выгрузке осадка и регенерации фильтрующих перегородок. С одной стороны, это обеспечивает надежную защиту людей и производственных помещений от повреждений и загрязнения выбросами суспензии под давлением при аварийной разгерметизации фильтр-пресса, а с другой - не мешает проведению любых операций цикла фильтрования и не увеличивает затрат времени на вспомогательные операции.

Задача решается благодаря тому, что в фильтр-прессе для фильтрования суспензий, содержащем раму с передней и задней стойками, нажимную плиту, установленную на раме со стороны задней стойки, набор фильтровальных плит, расположенных вертикально между нажимной плитой и передней стойкой и снабженных со стороны дренажных поверхностей фильтрующей тканью, механизм перемещения фильтровальных плит, включающий привод перемещения нажимной плиты и ограничительные планки, подвижно установленные на кронштейнах фильтровальных плит и обеспечивающие заданный зазор между плитами при раскрытии фильтр-пресса, согласно изобретению фильтровальные плиты снабжены по меньшей мере с одной боковой стороны фильтр-пресса створками, установленными в кронштейнах плит с возможностью поворота вокруг своих продольных осей и образующими защитный экран вдоль указанной боковой стороны фильтр-пресса при его закрытии, при этом каждая ограничительная планка, расположенная со стороны фильтр-пресса, оснащенной створками, выполнена из двух шарнирно соединенных между собой звеньев, установленных на кронштейнах фильтровальных плит с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, причем одно из звеньев каждой ограничительной планки находится в жестком зацеплении со створкой, обеспечивая поворот последней при перемещении фильтровальных плит.

В предпочтительном варианте реализации изобретения боковые кромки каждой створки отогнуты в противоположных направлениях под углом 90-120^o к ее боковой поверхности и перекрывают боковые кромки смежных створок при закрытии фильтр-пресса. При этом звенья каждой ограничительной планки снабжены ограничителем угла поворота друг относительно друга, исключающим расположение указанных звеньев в одну линию при раскрытии фильтр-пресса.

Снабжение каждой фильтровальной плиты отдельной створкой дает возможность простыми средствами образовывать сплошной защитный экран во время закрытия фильтр-пресса (при этом створки располагаются вдоль его боковой поверхности), и в то же время обеспечивать беспрепятственный доступ к фильтровальным плитам и фильтрующим перегородкам при раскрытии фильтр-пресса, когда створки располагаются преимущественно перпендикулярно к его боковой поверхности.

Использование для поворота створок усилия, создаваемого механизмом зажима фильтровальных плит при перемещении последних, позволяет обойтись без дополнительных приводных устройств, а использование ограничительных планок для приложения указанного усилия к створкам автоматизирует процесс закрытия и раскрытия створок. Синхронизация поворота створок с перемещением фильтровальных плит исключает какие-либо дополнительные затраты времени на проведение данной операции, что сохраняет производительность фильтр-пресса на высоком уровне.

Выполнение боковых кромок створок отогнутыми в противоположных направлениях под углом 90 - 120^o обеспечивает надежное замыкание смежных створок при закрытии фильтр-пресса и тем самым повышает защитные функции создаваемого ими экрана.

Снабжение звеньев ограничительных планок ограничителями угла поворота друг относительно друга исключает "мертвую точку" в момент складывания указанных звеньев при сжатии плит. Тем самым гарантируется безотказная работа кинематических связей, обеспечивающих управление створками защитного экрана.

Изобретение иллюстрируется прилагаемыми чертежами, на которых изображены:
фиг. 1 - заявляемый фильтр-пресс в рабочем положении (все плиты сжаты);
фиг. 2 - схематичный вид сверху на фильтр-пресс по фиг. 1 со сжатыми плитами;
фиг. 3 - схематичный вид сверху на фильтр-пресс по фиг. 1 с раздвинутыми плитами;
фиг. 4 - разрез через оси поворота створки.

Фильтр-пресс содержит (фиг. 1) переднюю 1 и заднюю 2 стойки, соединенные между собой верхней балкой 3 и нижними боковыми стяжками 4. На верхней балке 3 с помощью специальных кронштейнов 5 (фиг. 4) подвешены фильтровальные плиты 6 со своими фильтрующими перегородками (не показаны), а также на собственном кронштейне 7 нажимная плита 8 (фиг. 1). Нажимная плита 8 взаимодействует с механизмом зажима плит 9, смонтированным в задней стойке 2. Фильтровальные плиты 6 соединены друг с другом, а крайние к тому же соответственно с передней стойкой 1 и нажимной плитой 8 ограничительными планками, выполненными в виде двух шарнирно соединенных между собой звеньев 10, 11 (фиг. 2, 3, 4). Звенья 10, 11 установлены на кронштейнах 5 фильтровальных плит 6 (фиг. 4) с возможностью поворота в горизонтальной плоскости. Внутренний конец каждого звена 10 находится в жестком зацеплении с верхней осью 12 защитной створки 13. Внутренние концы звеньев 11 также установлены на осях 12, однако они в отличие от звеньев 10 могут поворачиваться относительно этих осей. Сами оси 12 установлены в кронштейнах 14, прикрепленных к кронштейнам 5 фильтровальных плит 6, с возможностью поворота относительно указанных кронштейнов 14. Внешние концы звеньев 10, 11 соединены попарно осями 15 (фиг. 2, 3, 4) с возможностью поворота относительно них. На обоих концах каждого звена 11 выполнены ограничители поворота звеньев 16. Ближние оси 17 створок 13 (фиг. 4) установлены в кронштейнах 18, закрепленных в нижней части фильтровальных плит 6, с возможностью поворота относительно указанных кронштейнов 18.

Работает фильтр-пресс следующим образом.

Исходная суспензия подается в заранее сжатый с помощью механизма зажима 9 пакет фильтровальных плит 6. Жидкая фаза проходит через фильтрующие перегородки и отводится из фильтр-пресса, а отфильтрованный осадок постепенно заполняет пространство внутри фильтровальных плит 6. Во время всего цикла разделения суспензии звенья 10, 11 находятся в сложенном положении, при этом скрепленные со звеньями 10 створки 13 повернуты таким образом, что образуют защитный экран вдоль всей боковой поверхности фильтр-пресса.

После окончания цикла разделения фаз исходной суспензии механизм зажима 9 начинает перемещать нажимную плиту 8 в сторону задней стойки 2 фильтр-пресса. При этом звенья 10 и 11 ограничительной планки фильтровальной плиты 6, прилегающей к нажимной плите 8, поворачиваются вокруг своей оси 15 до тех пор, пока звено 10 не упрется в ограничители поворота 16 (фиг. 3). Отфильтрованный осадок (не показан) падает под собственным весом в зазор, образовавшийся между нажимной плитой 8 и смежной с нею фильтровальной плитой 6. Ограничители 16 выполнены таким образом, что препятствуют разворачиванию звеньев 10 и 11 в одну линию, что гарантирует надежное обратное складывание указанных звеньев при сжатии плит. Вместе со звеном 10 поворачивается неподвижно скрепленная с ним ось 12, которая, в свою очередь, поворачивает защитную створку 13 и переводит ее в нерабочее положение, в котором она обеспечивает свободный доступ к фильтрующим перегородкам для контроля за полнотой выгрузки осадка и проведения в случае необходимости регенерации фильтрующих перегородок. Когда во время движения нажимной плиты 8 звено 10, принадлежащее этой плите, зафиксируется относительно соответствующего звена 11 с помощью ограничителей 16 и дальнейший поворот указанных звеньев друг относительно друга становится невозможным, начинает перемещаться первая фильтровальная плита, которая непосредственно соединена с нажимной плитой. Отфильтрованный осадок падает под собственным весом в новый зазор, образовавшийся между смежными фильтровальными плитами 6.

Дальнейшее движение нажимной плиты 8 вызывает поворот звеньев 10, 11 ограничительной планки, принадлежащей следующей фильтровальной плите, что приводит эту плиту в движение и обеспечивает выгрузку из нее отфильтрованного осадка, а также перевод следующей защитной створки 13 в нерабочее положение. К моменту остановки нажимной плиты 8 у задней стойки 2 все фильтровальные плиты 6 оказываются раздвинутыми на одинаковое расстояние относительно друг друга (фиг. 3), отфильтрованный осадок полностью выгруженным, а все защитные створки 13 переведенными в нерабочее положение. При необходимости начать новый цикл фильтрования механизм зажима 9 перемещает нажимную плиту 8 в сторону от задней стойки 2, собирая все фильтровальные плиты 6 в один пакет. Это вызывает складывание звеньев 10, 11 ограничительных планок фильтровальных плит 6. При этом поворот звеньев 10 переводит защитные створки 13 в рабочее положение, в котором они снова образуют защитный экран вдоль всей боковой поверхности фильтр-пресса.

Приведенная в качестве примера конструкция заявляемого фильтр-пресса, в которой выгрузка осадка осуществляется из всех фильтровальных плит во время перемещения нажимной плиты к задней стойке, является лишь одним из возможных вариантов реализации изобретения. На практике изобретение может быть применено в любой другой конструкции фильтр-пресса, в которой предусмотрено перемещение фильтровальных плит с использованием ограничительных планок. В частности, это может быть и секционированный фильтр-пресс, в котором осадок разгружается поочередно из каждой секции. Суть изобретения заключается в том, что положение створки каждой фильтровальной плиты однозначно определяется зазором между данной плитой и плитой, следующей за ней по ходу раскрытия фильтр-пресса. Если этот зазор уменьшается (что имеет место при сдвигании плит вместе), то створка переходит в рабочее положение, если увеличивается - в нерабочее. Поэтому при сжатии в пакет фильтровальных плит створки всегда образуют защитный экран, а при раскрытии фильтр-пресса открывают доступ к фильтровальным плитам.

Изобретение может применяться в рассмотренных выше и аналогичных конструкциях фильтр-прессов также в тех случаях, когда в последних предусмотрена принудительная разгрузка осадка при помощи различных разгрузочных устройств (см. , например, авт. свид. СССР N 613776, МКИ B 01 D 25/12, опубл. в БИ N 25, 1978, а также выбранный авторами прототип).

При необходимости защитный экран из створок 14 может располагаться с обеих боковых сторон фильтр-пресса.

Заявляемая конструкция, обеспечивающая надежную защиту обслуживающего персонала, оборудования и производственных помещений от выбросов суспензии при аварийной разгерметизации фильтр-пресса, найдет широкое применение в самых различных производствах химической и смежных с нею отраслях промышленности.

Изобретение относится к фильтрам-прессам для обезвоживания осадков сточных воды и других жидких гетерогенных систем в химической и других отраслях промышленности. Фильтр-пресс содержит набор фильтровальных плит, расположенных вертикально между нажимной плитой и передней стойкой. Фильтровальные плиты снабжены, по меньшей мере, с одной боковой стороны фильтр-пресса створками, установленными в кронштейнах плит с возможностью образования защитного экрана вдоль указанной боковой стороны фильтр-пресса при его закрытии. Для обеспечения заданного зазора между плитами при его раскрытии на кронштейнах фильтровальных плит установлены ограничительные планки, при этом каждая ограничительная планка, расположенная со стороны защитного экрана, выполнена из двух шарнирно соединенных между собой звеньев, установленных с возможностью поворота в горизонтальной плоскости и одно из звеньев каждой ограничительной планки находится в жестком зацеплении со створкой, обеспечивая поворот последней при перемещении фильтровальных плит. Достигается надежная защита людей при работе фильтр-пресса. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Фильтр-пресс для фильтрования суспензий, содержащий раму с передней и задней стойками, нажимную плиту, установленную на раме со стороны задней стойки, набор фильтровальных плит, расположенных вертикально между нажимной плитой и передней стойкой и снабженных со стороны дренажных поверхностей фильтрующей тканью, механизм перемещения фильтровальных плит, включающий привод перемещения нажимной плиты и ограничительные планки, подвижно установленные на кронштейнах фильтровальных плит и обеспечивающие заданный зазор между плитами при раскрытии фильтр-пресса, отличающийся тем, что фильтровальные плиты снабжены, по меньшей мере, с одной боковой стороны фильтр-пресса створками, установленными в кронштейнах плит с возможностью поворота вокруг своих продольных осей и образующими защитный экран вдоль указанной боковой стороны фильтр-пресса при его закрытии, при этом каждая ограничительная планка, расположенная со стороны фильтр-пресса, оснащенной створками, выполнена из двух шарнирно соединенных между собой звеньев, установленных на кронштейнах фильтровальных плит с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, причем одно из звеньев каждой ограничительной планки находится в жестком зацеплении со створкой, обеспечивая поворот последней при перемещении фильтровальных плит. 2. Фильтр-пресс по п. 1, отличающийся тем, что боковые кромки каждой створки отогнуты в противоположных направлениях под углом 90 - 120^o к ее боковой поверхности и перекрывают боковые кромки смежных створок при закрытии фильтр-пресса. 3. Фильтр-пресс по п.1, отличающийся тем, что звенья каждой ограничительной планки снабжены ограничителем угла их поворота друг относительно друга, исключающим расположение указанных звеньев в одну линию при раскрытии фильтр-пресса.