БАРАБАННЫЙ ВАКУУМ-ФИЛЬТР Российский патент 2003 года по МПК B01D33/44 B01D33/44 

Предлагаемое техническое решение относится к процессу фильтрования на барабанных вакуумных фильтрах и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах при очистке сточных вод от взвешенных частиц.

Известен промышленный барабанный вакуум-фильтр со сходящим фильтровальным полотном, включающим систему роликов, направляющих полотно, узел промывки полотна из нескольких рядов форсунок и лоток для сбора промывочной жидкости (Современные барабанные вакуум-фильтры. Сер. ХМ - 1, ЦНТИХИМНЕФТЕМАШ, М., 1970, с. 9).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся большие затраты времени и энергии на регенерацию пор фильтровального материала.

Известен барабанный вакуум-фильтр со сходящим полотном, содержащий бесконечное фильтрующее полотно, отжимную бесконечную ленту, протянутую через систему направляющих и натяжных роликов на ведомом и ведущем фильтрующих барабанах, погруженных в корыта с суспензией и промывочной жидкостью а также камеру регенерации фильтрующего полотна (авт. св. СССР 982729, В 01 D 33/06, бюл. 47, 1982).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции и технологии вакуум-фильтрования и регенерации фильтрующего полотна, требующие значительных затрат энергии и промывочной жидкости.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является барабанный вакуум-фильтр, содержащий корыто для суспензии, вращающийся перфорированный барабан с ячейками, соединенный с разделительной головкой, бесконечную фильтровальную перегородку, выполненную в виде перфорированной ленты из эластичного материала с ребордами по краям, взаимодействующими с направляющими роликами, приводные валки, размещенные над барабаном, и прижимные валки, установленные в местах схода перегородки с барабана (авт. св. СССР 973143, В 01 D 33/06, бюл. 42, 1982).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная регенерация частиц из отверстий фильтровальной перегородки при их одноосном растяжении в зоне перегородки, большие затраты энергии и промывочной жидкости на стадии регенерации фильтровальной перегородки. Задачей предлагаемого технического решения является увеличение отверстий фильтровальной перегородки в продольном и поперечном направлениях на стадии ее регенерации.

Техническим результатом является снижение затрат энергии, промывочной жидкости и времени регенерации за счет свободного удаления частиц суспензии из отверстий фильтровальной перегородки, что приводит к увеличению производительности.

Поставленный технический результат достигается тем, что в барабанном вакуум-фильтре, содержащем корыто для суспензии, вращающийся перфорированный барабан с ячейками, соединенный с распределительной головкой, бесконечную фильтровальную перегородку, выполненную в виде перфорированной ленты из эластичного материала с ребордами по краям, взаимодействующими с направляющими роликами, приводные валки, размещенные над барабаном, а также прижимные валки, установленные в местах схода перегородки с барабана, приводной валок на выходе из зоны регенерации имеет длину и скорость вращения в 1,2-1,4 раза больше, чем приводной валок на входе в зону регенерации.

Увеличение длины и скорости вращения приводного валка на выходе из зоны регенерации в 1,2-1,4 раза больше по сравнению с длиной и скоростью вращения приводного валка на входе в зону регенерации позволяет при движении фильтровальной перегородки, выполненной в виде перфорированной ленты из эластичного материала с ребордами по краям, в зоне регенерации постепенно увеличивать размер отверстий в продольном и поперечном направлениях, что приводит к удалению из них частиц суспензии и легкой регенерации освободившихся от частиц отверстий промывочной жидкостью. Это позволяет увеличить производительность фильтрации и снизить энергозатраты.

Уменьшение длины и скорости вращения приводного валка на выходе из зоны регенерации менее чем в 1,2 раза превышения скорости вращения и длины приводного валка на входе в зону регенерации не обеспечивает равномерного возрастания размеров всех отверстий в продольном и поперечном направлениях, что приводит к неполной регенерации фильтровальной перегородки.

Увеличение длины и скорости вращения приводного валка на выходе из зоны регенерации более чем в 1,4 раза длины и скорости вращения приводного валка на входе в зону регенерации потребует значительных усилий и энергий, которые могут привести к разрывам отверстий фильтровальной перегородки и ее разрушению.

На фиг.1 показан общий вид барабанного вакуум-фильтра предлагаемой конструкции, на фиг.2 показан вид сверху на зону регенерации, на фиг.3 показан вид сбоку барабанного вакуум-фильтра.

Фильтр содержит частично погруженный в корыто для суспензии 1 барабан 2, выполненный из двух коаксиально установленных цилиндрических оболочек 3 и 4, наружная из которых выполнена перфорированной. Кольцевое пространство между оболочками 3 и 4 разделено на ячейки 5, каждая из которых с помощью трубок 6 соединена с распределительной головкой 7. На определенном расстоянии от барабана 2 закреплены приводной валок на входе в зону регенерации 8 и приводной валок на выходе из зоны регенерации 9, при этом длина l₂ приводного валка 9 в 1,2-1,4 раза больше длины l₁ (l₂/l₁=1,2-1,4). Кроме того, приводной валок 9 соединен с приводом, скорость вращения ω₂ которого в 1,2-1,4 раза больше скорости вращения ω₁ привода, соединенного с приводным валком 8 (ω₂/ω₁ = 1,2-1,4). Барабан 2 и приводные валки 8 и 9 охватывает фильтровальная перегородка 10. В местах схода перегородки 10 с барабана 2 установлены прижимные валки 11. Фильтровальная перегородка 10 выполнена в виде перфорированной ленты из эластичного материала с ребордами 12, по краям взаимодействующими с направляющими роликами 13. Фильтровальная перегородка 10 выполнена из резины, и перфорация образована путем просечки в материале перегородки мелких отверстий.

Зона фильтрования находится ниже прижимных валков 11 под барабаном 2, а зона регенерации - выше приводных валков 8 и 9. Фильтровальная перегородка 10 в зоне фильтрования находится в ненапряженном состоянии с минимальным размером отверстий, а выше приводных валков 8 и 9 в напряженном состоянии с максимальным размером отверстий в продольном и поперечном направлениях. Сбор осадка, поступающего из зоны регенерации, производится в бункер 14. Промывка перегородки 10 осуществляется чистой жидкостью, поступающей из коллектора 15. Ролик 16, контактирующий с перегородкой 10, прогибает ее на горизонтальном участке, что обеспечивает организованный сток промывной жидкости с частицами к бункеру 17, из которого оно отводится в выходной патрубок 18.

Барабанный вакуум-фильтр работает следующим образом.

В корыто для суспензии 1 непрерывно подводится суспензия, подлежащая очистке от содержащихся в ней механических частиц, фильтрование суспензии осуществляется через фильтровальную перегородку 10 под действием разрежения, создаваемого в ячейках 5, путем последовательного их соединения с источником разрежения с помощью трубок 6 и распределительной головки 7. Вращение барабана 2 и перемещение фильтровальной перегородки 10 синхронизировано по скорости со скоростью вращения приводного валка 8 на входе в зону регенерации. Поэтому в зоне регенерации под барабаном 2 перегородка 10 находится в ненапряженном состоянии с минимальным размером отверстий. В зоне регенерации над приводными валками 8 и 9 фильтровальная перегородка 10 находится в напряженном состоянии с максимальным размером отверстий как в поперечном, так и в продольном направлениях. Так как приводной валок 9 на выходе из зоны регенерации, вращаясь со скоростью в 1,2-1,4 раза большей, чем приводной валок 8, увеличивает размеры отверстий в продольном направлении на 20-40%. В то же время длина приводного валка 9 в 1,2-1,4 больше длины приводного валка 8, что приводит к увеличению размеров отверстий в поперечном направлении в перегородке 10 на 20-40%. Увеличение отверстий в фильтровальной перегородке 10 одновременно в продольном и поперечном направлениях в зоне регенерации способствует легкому удалению механических частиц из этих отверстий.

В процессе фильтрования на внешней поверхности фильтровальной перегородки 10 образуется слой осадка, а ее отверстия забиваются мелкими частицами. В зоне регенерации над приводными валками 8 и 9 происходит растяжение перегородки, сопровождаемое раскрытием ее отверстий в продольном и поперечном направлениях по механизму, описанному выше.

Определение осадка от поверхности перегородки 10 и сброс его в бункер 14 происходит от сдвиговых деформаций под действием прижимного валка 11. Окончательная регенерация перегородки 10 от находящихся на ней частиц осуществляется подачей через коллектор 15 промывочной жидкости, которая увлекает за собой частицы, оставшиеся на поверхности и внутри перегородки 10, после чего поступает в бункер 17 и выводится из фильтра через патрубок 18. Очищенная в зоне регенерации фильтровальная перегородка 10 снова поступает в зону фильтрования, и цикл повторяется.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средства, воплощающие заявленное изобретение при его осуществлении, предназначены для использования в химической, нефтехимической, металлургической и машиностроительной промышленности, а также в экологических процессах при очистке сточных вод от взвешенных частиц;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Изобретение предназначено для фильтрования на барабанных вакуумных фильтрах и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах при очистке сточных вод от взвешенных частиц. Техническим результатом изобретения является снижение затрат энергии, промывочной жидкости и времени регенерации за счет свободного удаления частиц суспензии из отверстий фильтровальной перегородки, что приводит к увеличению производительности. Сущностью изобретения является то, что в барабанном вакуум-фильтре, содержащем корыто для суспензии, вращающийся перфорированный барабан с ячейками, соединенный с распределительной головкой, бесконечную фильтровальную перегородку, выполненную в виде перфорированной ленты из эластичного материала с ребордами по краям, взаимодействующими с направляющими роликами, приводные валки, размещенные над барабаном, а также прижимные валки, установленные в местах схода перегородки с барабана, приводной валок на выходе из зоны регенерации имеет длину и скорость вращения в 1,2-1,4 раза больше, чем приводной валок на входе в зону регенерации. 3 ил.

Барабанный вакуум-фильтр, содержащий корыто для суспензии, вращающийся перфорированный барабан с ячейками, соединенный с распределительной головкой, бесконечную фильтровальную перегородку, выполненную в виде перфорированной ленты из эластичного материала с ребордами по краям, взаимодействующими с направляющими роликами, приводные валки, размещенные над барабаном, и прижимные валки, установленные в местах схода перегородки с барабана, отличающийся тем, что приводной валок на выходе из зоны регенерации имеет длину и скорость вращения в 1,2-1,4 раза больше, чем приводной валок на входе в зону регенерации.