СЕКТОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДИСКОВОГО КЕРАМИЧЕСКОГО ФИЛЬТРА Российский патент 2003 года по МПК B01D33/23 

Изобретение относится к области фильтрующих устройств, в частности к конструкции дискового керамического фильтра, и может быть использовано на фильтрационных установках дискового типа для фильтрации продуктов обогащения путем разделения суспензий типа "жидкое - твердое".

Из уровня техники известен фильтрующий элемент дискового фильтра, который изготовлен из керамики в виде кругового сектора и включает тело фильтровального элемента, изготовленное из пористой керамики, и имеет тупиковые каналы, которые пересекаются, каждый из которых соединен с отверстием отвода фильтрата, а открытые поры тела в соединении с каналами имеют увеличенные размеры в направлении выхода фильтрата и уменьшенные до уровня микропор в фильтрующей поверхности (заявка на патент Украины 2000116432, МКИ В 01 D 29/00, С 04 В 38/00, от 14.11.2000).

Недостаток известного устройства состоит в том, что пересекающиеся каналы формируют внутренние элементы, образующие полый объем, которые в процессе фильтрации создают "мертвые зоны", приводящие к уменьшению проницаемости керамического тела по фильтрующей поверхности и, как следствие, снижают показатели по производительности и влажности кека.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому является секторный элемент дискового керамического фильтра, содержащий пустотелый блок из пористой керамики с радиусами линий сопряжения стенок в верхней и нижней частях, включающий внутренние элементы и горловину с выходным патрубком (см. патент DE 3641057, кл. С 04 В 38/00, опубл. 16.06.88).

Однако известное устройство, полученное литьем с использованием гипсовой формы, не обеспечивает необходимую производительность, а его конструкция не отличается достаточной прочностью.

Техническим результатом является повышение производительности и прочности устройства.

Достигается это тем, что в секторном элементе дискового керамического фильтра, содержащем пустотелый блок из пористой керамики с радиусами линий сопряжения стенок в верхней и нижней частях, включающий внутренние элементы и горловину с выходным патрубком, согласно изобретению внутренние элементы расположены рядами со смещением по дугам концентрических окружностей и с образованием пустотелого объема, а отношение радиуса линии сопряжения между стенками внутри пустотелого блока в нижней части секторного элемента к радиусу линии сопряжения в верхней его части составляет 0,5-0,75, при этом соединение выходного патрубка с пустотелым блоком осуществлено резьбовым соединением с герметичным уплотнителем.

Сущность изобретения заключается в том, что выполнение предложенного устройства вышеописанным образом позволяет обеспечить необходимую ему прочность и производительность.

Сравнение предложенного устройства с прототипом позволяет утверждать о соответствии критерию "новизна", а отсутствие отличительных признаков в аналогах говорит о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Предварительные испытания позволяют судить о возможности широкого промышленного использования.

На фиг. 1 изображен предлагаемый секторный элемент дискового керамического фильтра; на фиг.2 - разрез по средней линии А-А фиг.1.

Устройство содержит пустотелый блок 1, включающий внутренние элементы 2, которые расположены рядами со смещением по дугам концентрических окружностей с образованием пустотелого объема 3, и боковые стенки 4.

Пустотелый блок 1 выполнен из пористой керамики с радиусами R и r линий сопряжения в верхней и нижней частях 5 и 6 секторного элемента соответственно.

Кроме того, устройство содержит выходной патрубок 7, соединение которого с пустотелым блоком 1 осуществлено резьбовым соединением с герметичным уплотнителем 8.

Особенностью конструкции является то, что отношение радиуса r линии сопряжения между стенками внутри пустотелого блока 1 в нижней части секторного элемента к радиусу R линии сопряжения в верхней его части составляет 0,5-0,75.

Расположение внутренних элементов 2 смещенными рядами по дугам концентрических окружностей придает поверхности фильтрации волновую форму, что интенсифицирует процесс набора кека и его равномерность распределения.

Отношение радиусов r и R линий сопряжения внутри блока ниже 0,5 увеличивает растягивающее напряжение в верхней части секторного элемента в месте сопряжения стенок, что приводит к разрушающим нагрузкам ниже прочности материала фильтрующей поверхности при отдувке кека, особенно при фильтровании тонкозернистых продуктов. В результате снижается конструктивная прочность и срок службы фильтрующей поверхности.

Отношение радиусов r и R линий сопряжения между стенками внутри блока выше 0,75 уменьшает общую площадь фильтрации и увеличивает интегральную влажность кека, что приводит к увеличению времени сушки.

Резьбовое соединение патрубка 7 с герметичным уплотнителем 8 увеличивает соединительную связь металлического патрубка 7 с керамическим блоком 1, а герметичный уплотнитель 8 предотвращает снижение давления при отдувке кека при регенерации фильтрующей поверхности.

При помощи выходного патрубка 7 сектор крепится к пустотелому валу фильтровальной установки. Керамический дисковый фильтр набирается из двенадцати секторов. При вращении вала фильтрующей установки сектор дискового керамического фильтра частично погружается в резервуар для вещества, которое необходимо отфильтровать. В результате отсоса через пустотелый вал начинается процесс фильтрации через пористый пустотелый блок 1 и внутренние элементы 2. Фильтрат собирается в пустотелом объеме 3, образуемом внутренними элементами 2 и боковыми стенками 4 пористого пустотелого блока 1. Поступающий фильтрат удаляется через выходной патрубок 7, сечение которого позволяет выводить в единицу времени объем жидкости не менее объема поступающего фильтрата.

На фильтрующей поверхности пустотелого блока 1 образуется твердый осадок, который удаляется скребком, установленным на позиции входа сектора в резервуар. Очищенный от осадка секторный элемент работоспособен при последующих циклах погружения в резервуар для вещества, которое необходимо отфильтровать.

В результате многократного, циклического использования дискового керамического фильтра на фильтрующей поверхности пустотелого блока 1 образуется тонкий слой отфильтрованного осадка, который не удаляется скребком. Этот слой увеличивает гидравлическое сопротивление и приводит к снижению производительности устройства.

В этом случае проводят периодическую регенерацию фильтрующей поверхности пористого пустотелого блока 1 путем обратной продувки регенерирующими компонентами. Через выходной патрубок 7 подают регенерирующий компонент под избыточным давлением в пустотелый объем 3.

Повышенная величина пор на входе регенерирующего компонента мало влияет на гидравлическое сопротивление потоку, и основное давление сосредоточено в областях, расположенных вблизи фильтрующей поверхности пустотелого блока 1, что приводит к интенсификации процесса регенерации. При регенерации внутренние элементы 2 выполняют роль ребер жесткости, увеличивающих прочность конструкции в целом.

После регенерации сектор дискового керамического фильтра используется в последующих многократных цикловых условиях работы в составе дискового керамического фильтра.

Выполненные сравнительные испытания показали, что применение предлагаемого сектора в сравнении с известным позволяет повысить производительность в 2 - 2,5 раза при идентичной влажности кека.

В таблице приведены результаты испытаний прототипа и предлагаемого технического решения при разном соотношении радиусов сопряжении между стенками внутри блока.

Таким образом, в предложенном техническом решении достигается поставленный технический результат.

Изобретение относится к фильтрующим устройствам. Секторный элемент дискового керамического фильтра содержит блок из пористой керамики, в котором рядами со смещением по дугам концентрических окружностей расположены внутренние элементы для образования пустотелого объема, при этом отношение радиуса сопряжения между стенками внутри пустотелого блока в нижней части секторного элемента к радиусу линии сопряжения в верхней его части составляет 0,5-0,75. Пустотелый блок имеет горловину, к которой присоединен выходной патрубок посредством резьбового соединения с герметичным уплотнением. Достигается повышение производительности и прочности устройства. 2 ил., 1 табл.

Секторный элемент дискового керамического фильтра, содержащий пустотелый блок из пористой керамики с радиусами линий сопряжений стенок в верхней и нижней частях, включающий внутренние элементы и горловину с выходным патрубком, отличающийся тем, что внутренние элементы расположены рядами со смещением по дугам концентрических окружностей и с образованием пустотелого объема, а отношение радиуса линии сопряжения между стенками внутри пустотелого блока в нижней части секторного элемента к радиусу линии сопряжения в верхней его части составляет 0,5-0,75, при этом соединение выходного патрубка с пустотелым блоком осуществлено резьбовым соединением с герметичным уплотнителем.