УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА ИЗ ФИЛЬТРА, РАБОТАЮЩЕГО ПОД ПОВЫШЕННЫМ ДАВЛЕНИЕМ Российский патент 2003 года по МПК B01D29/94 

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для удаления твердых материалов и, в частности, к устройству для удаления мелкодисперсных твердых частиц из полости повышенного давления, с которой соединены элементы для подачи обрабатываемого материала на операцию, проводимую в полости повышенного давления, и для удаления созданных продуктов из упомянутой полости повышенного давления.

Уровень техники
Из полости повышенного давления материал обычно удаляют таким образом, что давление в упомянутой полости уменьшается, а канал для выпуска материала открывается для удаления материала из полости. Когда требуется поддерживать давление в упомянутой полости, устанавливают клапан или клапаны, сообщающиеся с каналом для выпуска материала, через которые можно удалять материал из полости без существенного изменения давления. Используемые клапаны могут быть либо электрическими, гидравлическими, либо пневматическими, и в этом случае материал обычно оказывает давление на заслонку клапана. Когда давление превышает заданный предел, клапан открывается и материал покидает полость. Когда количество выпускаемого материала возрастает до некоторого предела, при котором давление, оказываемое упомянутым материалом, достаточно уменьшается, клапан закрывается. Этот тип клапана может быть, например, эксцентриковым запорным клапаном, в котором давление локализовано на другой стороне заслонки клапана. Однако этот клапан не подходит для мелкодисперсных твердых частиц, поскольку в связи с закрытием клапана в промежутке между заслонкой клапана и корпусом клапана остаются твердые частицы, которые уменьшают плотность уплотнения, достигаемую с помощью клапана, и в конечном счете делают клапан непригодным для применения.

Для удаления материала из полости повышенного давления также используют пневматически уплотняемые клапаны. Пневматически уплотняемый клапан-калотта имеет равномерное пневматическое уплотнение, но, с другой стороны, эта конструкция в принципе соответствует шаровому клапану, в случае которого недостатками являются большой размер и высокая цена. Известные пневматически уплотняемые запорные клапаны по форме симметричны относительно оси, и в этом случае недостатком является их уплотнение у этой оси. Конструкция клапана этого типа также легко блокируется.

Из патента Финляндии 68977 известно фильтрующее устройство, которое вместе с зубчатой передачей и исполнительным элементом используется в полости избыточного давления, а выходящие из него продукты фильтрации, например мелкодисперсные твердые частицы, удаляются через запирающую заслонку из полости избыточного давления. Используемая запирающая заслонка может быть, например, створчатой заслонкой или спиральным транспортером, и в этом случае при эксплуатации запирающей заслонки используется поток твердых частиц. Теперь, в некоторой степени, можно предотвратить накопление мелкодисперсных твердых частиц между запорным элементом запирающей заслонки и стенкой, поскольку не запирающая заслонка как таковая совершает перемещение против направления циркуляции твердых частиц, а твердые частицы всегда проходят в одном и том же направлении. Однако работа запирающей заслонки этого типа зависит от потока твердых частиц, потому что поток твердых частиц как таковой поддерживает компактность, достигаемую посредством запирающей заслонки при изменении положения створок для поддержания избыточного давления в полости избыточного давления.

В патенте США 5362403 приведен пример фильтрующего устройства и способа удаления осадка фильтрации с фильтрующей части фильтрующего устройства. При упомянутом способе осадок фильтрации транспортируется спиральным транспортером к выходному валу. В нижней части удаляющего вала установлен гидравлически управляемый запирающий элемент. Согласно патенту США 5362403 запирающий элемент вместе с удаляющим валом образует пневматический затвор между фильтрующим устройством и областью нормального давления воздуха. Работой запирающего элемента управляют два электрода, прикрепленные к удаляющему валу, и когда осадок фильтрации достигает некоторой высоты на удаляющем валу, этот осадок фильтрации создает электрический затвор между электродами, управляющий элемент открывает запорный элемент, и осадок фильтрации удаляется посредством удаляющего вала. Поэтому удаление осадка фильтрации происходит прерывистым образом, и в связи с этим удалением возможно также соответствующее уменьшение давления в фильтрующем устройстве.

Сущность изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы исключить некоторые из недостатков известного уровня техники и разработать усовершенствованное устройство более простой конструкции и меньшей стоимости для удаления отфильтрованного материала из полости повышенного давления, функционирующее автоматически в соответствии с рабочим давлением и потоком материала. Существенные новые признаки изобретения очевидны из прилагаемой формулы изобретения.

Согласно изобретению транспортер транспортирует в полости повышенного давления отфильтрованный материал, полученный из фильтра, в выпускной канал, откуда отфильтрованный материал переносится в область нормального давления воздуха с помощью регулирующего элемента, находящегося на противоположном конце. Посредством упомянутого регулирующего элемента высота поверхности отфильтрованного материала в выпускном канале поддерживается, по существу, на одном и том же уровне, по существу, непрерывно. Когда высота поверхности в выпускном канале превышает предварительно определенное значение, апертура регулирующего элемента увеличивается. Поэтому скорость потока отфильтрованного материала увеличивается, а высота поверхности в выпускном канале уменьшается до требуемого предварительно определенного значения. Соответственно, когда высота поверхности падает ниже предварительно определенного значения, апертура регулирующего элемента уменьшается, чтобы вернуть высоту поверхности к требуемому предварительно определенному значению.

В устройстве, соответствующем изобретению, регулирующий элемент, установленный в выпускном канале, включает в себя два, по меньшей мере, частично перекрывающихся регулирующих элемента, которые снабжены отверстиями для пропускания потока отфильтрованного материала сквозь регулирующий элемент. Общая площадь упомянутых отверстий находится в диапазоне, составляющем 5-20%, предпочтительно - 10-15% от общей площади регулирующего элемента. Кроме того, регулирующие элементы расположены друг относительно друга таким образом, что, по меньшей мере, один из регулирующих элементов может перемещаться. Когда регулирующие элементы перемещаются друг относительно друга, отверстия, предусмотренные в разных элементах, могут совпадать, по меньшей мере, частично перекрываясь, так что через упомянутые отверстия отфильтрованый материал может протекать из выпускного канала в область нормального давления воздуха. Соответственно, когда регулирующие элементы перемещаются друг относительно друга таким образом, что отверстия в отдельных регулирующих элементах не совпадают, протекание отфильтрованного материала предотвращается.

Согласно изобретению для перемещения регулирующих элементов друг относительно друга, по меньшей мере, один из регулирующих элементов соединен с движущим элементом. Упомянутый движущий элемент имеет пневматический, гидравлический или электрический привод. В зависимости от режима работы движущего элемента регулирующий элемент может быть соединен с движущим элементом либо непосредственно, либо через отдельный передаточный элемент. Используемый передаточный элемент может быть, например, плечом рычага или поршнем, или упомянутый передаточный элемент может состоять из нескольких частей, и в этом случае он содержит, например, сервоклапан, пневмоцилиндр и плечо рычага.

В устройстве, соответствующем изобретению, работой регулирующего элемента управляет управляющий элемент, которые измеряет высоту поверхности отфильтрованного материала в выпускном канале. Измерение предпочтительно осуществляется посредством измерительного датчика, установленного снаружи выпускного канала. Измерение предпочтительно осуществляется, например, посредством ультразвука, или при измерении используется изменение, вызываемое отфильтрованным материалом в несущей конструкции выпускного канала.

При использовании ультразвука, по меньшей мере, один ультразвуковой датчик применяется для измерения, по существу, в непрерывном режиме высоты поверхности отфильтрованного материала, содержащегося в выпускном канале. В управляющем блоке устройства, соответствующего изобретению, полученный результат сравнивается с требуемым предварительно определенным значением высоты поверхности. Если результат измерения отличается от упомянутого предварительно определенного значения, управляющий элемент управляет движущим элементом регулирующего элемента таким образом, что высота поверхности возвращается к требуемому предварительно определенному значению.

Когда используют изменение прочности, вызываемое материалом в несущей конструкции выпускного канала, и одновременно измеряют высоту поверхности отфильтрованного материала, то снаружи выпускного канала устанавливают, по меньшей мере, один исполнительный элемент, соединяемый с измерительным датчиком, вследствие чего можно измерять деформацию, вызываемую отфильтрованным материалом в несущей конструкции выпускного канала. В качестве альтернативы, упомянутый исполнительный элемент может быть, например, сильфонным элементом, изготовленным из упругого материала, так что, исходя из упругого сокращения упомянутого сильфонного элемента, можно определять изменение, вызываемое отфильтрованным материалом в несущей конструкции выпускного канала. В качестве альтернативы, упомянутый исполнительный элемент может быть элементом, измеряющим напряжение, который определяет напряжение, вызываемое отфильтрованным материалом в опорной конструкции. В управляющем блоке устройства, соответствующего изобретению, полученный результат измерения изменения в несущей конструкции сравнивается, как и при использовании ультразвука, с предварительно определенным изменением в опорной конструкции, вызванным требуемой высотой поверхности. На основе этого сравнения управляющий блок управляет регулирующим элементом таким образом, что высота поверхности возвращается к требуемому значению.

При использовании устройства, соответствующего изобретению, в результате, по существу, непрерывного поддержания высоты поверхности отфильтрованного материала на требуемом предварительно определенном уровне, отфильтрованный материал служит в качестве пневматического затвора. Более того, ввиду наличия отфильтрованного материала и давления внутри фильтрующего устройства, происходит направление усилия прижима к регулирующим элементам регулирующего элемента, так что регулирующие элементы прижимаются друг к другу. Когда ближайшие друг к другу поверхности регулирующих элементов предпочтительно являются, по существу, гладкими, усилие прижима прижимает упомянутые регулирующие элементы, по существу, компактно, и в этом случае спад давления, происходящий из-за регулирующего элемента, является настолько малым, насколько это возможно.

Перечень фигур чертежей
Ниже приведено более подробное пояснение изобретения со ссылками на чертежи, где:
фиг. 1 изображает предпочтительный конкретный вариант осуществления изобретения на схематическом виде сбоку,
фиг. 2 изображает другой предпочтительный конкретный вариант осуществления изобретения на схематическом виде сбоку,
фиг. 3 изображает вид сверху регулирующего элемента, соответствующего изобретению, и
фиг. 4 изображает вид сверху другого регулирующего элемента, соответствующего изобретению.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Согласно фиг. 1-3 транспортер 2, установленный внутри фильтра 1, работающего при повышенном давлении, транспортирует материал 11, отфильтрованный в фильтре 1, в выпускной канал 3. К выпускному каналу 3 на его конце для выпуска отфильтрованного материала прикреплен регулирующий элемент 4. Регулирующий элемент 4 включает в себя два концентричных элемента 5 и 6, которые снабжены отверстиями 7. Упомянутые регулирующие элементы 5 и 6 предпочтительно установлены друг относительно друга таким образом, что один регулирующий элемент 5 установлен неподвижно, тогда как другой регулирующий элемент 6 установлен с возможностью перемещения относительно оси 8. Для перемещения регулирующего элемента 6 упомянутый элемент 6 соединен с управляющим блоком 12 путем размещения между ними плеча 9 рычага, пневмоцилиндра 14 и сервоклапана 13.

Когда задействуют регулирующий элемент 4, в непосредственной близости от выпускного канала 3 устанавливают ультразвуковой датчик 10, который, по существу, непрерывно измеряет высоту 15 поверхности отфильтрованного материала 11, содержащегося в выпускном канале. В управляющем блоке 12 устройства результат измерений, полученный от ультразвукового датчика 10, сравнивается с требуемым предварительно определенным значением. Если результат измерения отличается от этого предварительно определенного значения, управляющий блок 12 приводит в действие сервоклапан 13, который также управляет пневмоцилиндром 14, соединенный с плечом 9 рычага, для перемещения регулирующего элемента 6 относительно регулирующего элемента 5 таким образом, что высота поверхности отфильтрованного материала 11 в выпускном канале 3 возвращается к требуемому предварительно определенному значению.

В соответствии с фиг.2 в выпускном канале 21 прикреплены плечики 22, которые несут выпускной канал 21. Между плечиками 22 и несущей поверхностью 23 установлены исполнительные элементы 24, т.е. сильфонные элементы, изготовленные из некоторого упругого материала, которые воспринимают изменения давления, вызываемые отфильтрованным материалом в выпускном канале 21. Изменение, воспринимаемое сильфонными элементами 24, измеряется посредством датчика 25 измерения усилий. В управляющем блоке 26 результат измерения, выдаваемый датчиком 25 измерения усилий, сравнивается с изменением, вызывающим появление требуемого предварительно определенного значения высоты поверхности. Если результат измерения отличается от требуемого значения, то манипулируют регулирующим элементом 27, предусмотренным в нижней части выпускного канала 21, так что в выпускном канале 21 можно поддерживать требуемую высоту поверхности отфильтрованного материала. Соответственно, если уровень 28 высоты поверхности превышает требуемое предварительно определенное значение, то регулирующие элементы 29 и 30 регулирующего элемента 27, снабженные отверстиями, перемещают друг относительно друга таким образом, что отфильтрованный материал выпускается из выпускного канала 21 сквозь регулирующие элементы 29 и 30 для дальнейшей обработки. Упомянутые регулирующие элементы 29 и 30 установлены концентрично относительно оси 31, так что, по меньшей мере, один из регулирующих элементов 29 и 30 можно перемещать относительно оси 31. К оси 31 прикреплено плечо 32 рычага, вследствие чего регулирующий элемент или элементы 29 и 30 перемещаются друг относительно друга для создания предпочтительного потока материала из выпускного канала 21 наружу.

Фиг.4 изображает предпочтительный способ размещения отверстий 33 в регулирующих элементах 29 и 30.

Изобретение предназначено для фильтрования и относится к устройству для удаления отфильтрованного материала из полости фильтра, работающего под повышенным давлением. В полости фильтра установлены элементы для подачи обрабатываемого материала на фильтрацию, которая происходит в полости повышенного давления, а также элементы для удаления продукта фильтрации, т.е. отфильтрованного материала, создаваемого на этой операции, из полости фильтра, работающего под повышенным давлением. Согласно изобретению на конце для выпуска материала в выпускном канале полости фильтра подсоединен регулирующий элемент, содержащий, по меньшей мере, два регулирующих элемента, которые снабжены отверстиями и выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга для поддержания измеряемой высоты поверхности отфильтрованного материала в выпускном канале на уровне, по существу, предварительно определенного значения, по существу, непрерывно. Устройство имеет простую конструкцию и небольшую стоимость. 6 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для удаления отфильтрованного материала из полости фильтра, работающего под повышенным давлением, в которой установлены элементы для подачи обрабатываемого материала на фильтрацию, которая происходит в полости повышенного давления, а также элементы для удаления отфильтрованного материала из полости фильтра, работающего под повышенным давлением, отличающееся тем, что в выпускном канале (3, 21) полости фильтра на конце для выпуска подсоединен регулирующий элемент (4, 27), содержащий, по меньшей мере, два регулирующих элемента (5, 6; 29, 30), которые установлены концентрично (8, 31) друг относительно друга и снабжены отверстиями (7, 33) и выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга для поддержания измеряемой высоты (15, 28) поверхности отфильтрованного материала в выпускном канале (3, 21) на уровне, по существу, предварительно определенного значения, по существу, непрерывно.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один из регулирующих элементов (6, 30) установлен с возможностью перемещения вокруг оси (8, 31).3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что для измерения высоты (15) поверхности отфильтрованного материала выпускной канал (3) снабжен ультразвуковым датчиком (10).4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что для измерения высоты (28) поверхности отфильтрованного материала в выпускном канале (3), установлен датчик, который измеряет изменения в несущей конструкции выпускного канала.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что датчик, измеряющий изменения в несущей конструкции выпускного канала, является датчиком (25) для измерения усилий.6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что датчик, измеряющий изменения в несущей конструкции выпускного канала, является датчиком для измерения напряжения.7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что датчики (10, 25) для измерения высоты поверхности отфильтрованного материала и элемент для перемещения регулирующего элемента электрически взаимосвязаны.