УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФИЛЬТРОВАННОГО ОСАДКА ИЗ СУСПЕНЗИИ, СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ЕЕ ФИЛЬТРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК B01D33/44 B01D33/06 

Изобретение относится к области металлургии и горнодобывающей промышленности, в частности к установке для получения фильтрованного осадка из суспензии, способу и устройству для регенерации поверхности фильтрующего элемента.

Известно устройство для получения фильтрованного осадка из суспензии, содержащее один или несколько фильтрующих элементов, взаимодействующих с жидким веществом, содержащим твердые частицы. При прохождении всасываемого потока через фильтрующий элемент на поверхности фильтрующего элемента образуется слой затвердевшего осадка, который удаляется с нее специальным механическим скребком (см. патент FI 77161 от 10.02.89 г.).

Недостатком известного устройства является то, что часть снимаемого затвердевшего вещества остается между скребком и поверхностью фильтрующего элемента, что приводит к снижению производительности фильтрующего элемента.

Известен способ регенерации фильтрующего элемента всасывающего сушильного устройства, заключающийся в очистке при помощи ультразвука немедленно после очищения затвердевшего слоя с фильтрующего элемента, а также устройство для осуществления способа регенерации, в котором ультразвуковой генератор расположен в резервуаре с суспензией для очистки при длительном действии установки (см. патент FI 82388 от 11.03.91 г.).

Недостатком известных способа и устройства является то, что при высоком содержании в суспензии твердых частиц возрастает необходимая мощность ультразвука, что ведет к повышенному энергопотреблению ультразвукового генератора.

Кроме того, окружающая суспензия способствует коррозии корпуса ультразвукового генератора вследствие интенсивной кавитации.

Известна установка для получения фильтрованного осадка из суспензии, содержащая резервуар для суспензии, всасывающее сушильное устройство, связанный с ним как минимум один фильтрующий элемент и расположенные вблизи него механический скребок для отделения фильтрованного осадка и устройство регенерации поверхности фильтрующего элемента (см. патент РФ 2142319, кл. B 01 D 33/48 от 18.04.95 г.).

Однако известная установка не обладает высокой производительностью, так как в ней устройство регенерации выполнено в виде продувочного устройства, которое не обеспечивает достаточной очистки поверхности фильтрующего элемента, а также требует усложнения конструкции из-за необходимости использования дополнительных трубопроводов.

Известен способ регенерации (очистки) фильтрующих элементов во всасывающих сушильных устройствах при существенно длительной их работе при помощи ультразвука, при этом осуществляют фокусирование ультразвуковых лучей, а наиболее близким к устройству, реализующему известный способ, является устройство для регенерации (очистки) фильтрующих элементов, содержащее ультразвуковой генератор, расположенный вблизи фильтрующей поверхности фильтрующего элемента с фокусировкой на нее ультразвуковых лучей (см. патент РФ 2142318, кл. B 01 D 33/44 от 18.04.95 г.).

Недостатком известных способа и устройства является необходимость в увеличении количества излучателей ультразвукового генератора для охвата всей поверхности фильтрующего элемента и усложнении их геометрической формы, необходимой для получения сфокусированного ультразвукового луча. Это приводит к усложнению конструкции, снижению качества очистки и потере в производительности.

По технической сущности наиболее близкими к предложенным техническим решениям являются установка для получения фильтрованного осадка из суспензии, содержащая резервуар для суспензии, всасывающее сушильное устройство, связанный с ним, как минимум, один фильтрующий элемент и расположенные вблизи него скребок для отделения фильтрованного осадка и устройство регенерации поверхности фильтрующего элемента, содержащее средство создания ультразвука с, по меньшей мере, одним излучателем и узел промывки поверхности фильтрующего элемента, установленный с возможностью обеспечения направления потока жидкости для промывки тангенциально к поверхности фильтрующего элемента, а также способ регенерации поверхности фильтрующего элемента установки для получения фильтрованного осадка из суспензии, в котором на поверхность фильтрующего элемента осуществляют подачу жидкости для промывки, и устройство регенерации поверхности фильтрующего элемента, реализующее известный способ, содержащее по меньшей мере, один излучатель средства создания ультразвука и узел промывки поверхности фильтрующего элемента (см. заявку РСТ WO 98/17370, опубл. 30.04.98 г.).

Недостатком этих известных устройств также являются относительная сложность и невысокая производительность, а также невысокое качество очистки поверхности фильтрующего элемента.

Техническим результатом является упрощение конструкции и повышение производительности установки для получения фильтрованного осадка из суспензии и устройства регенерации поверхности фильтрующего элемента и улучшение качества очистки поверхности фильтрующего элемента.

Поставленная задача решается тем, что в установке для получения фильтрованного осадка из суспензии, содержащей резервуар для суспензии, всасывающее сушильное устройство, связанный с ним, как минимум, один фильтрующий элемент и расположенные вблизи него скребок для отделения фильтрованного осадка и устройство регенерации поверхности фильтрующего элемента, содержащее средство создания ультразвука с, по меньшей мере, одним излучателем и узел промывки поверхности фильтрующего элемента, установленный с возможностью обеспечения направления потока жидкости для промывки тангенциально к поверхности фильтрующего элемента, согласно изобретению средство создания ультразвука выполнено в виде генератора, излучатель которого установлен с возможностью обеспечения волнового движения потока жидкости синхронно с частотой ультразвукового генератора, кроме того, предпочтительно, чтобы поверхность излучателя ультразвукового генератора была расположена относительно поверхности фильтрующего элемента на расстоянии, кратном половине длины волны ультразвуковых колебаний, при этом узел промывки поверхности фильтрующего элемента выполнен в виде форсунки, центральная ось которой в рабочем состоянии направлена тангенциально к поверхности фильтрующего элемента, а центральная ось излучателя ультразвукового генератора направлена под углом 90±45^o к центральной оси форсунки.

Эта задача решается также тем, что в устройстве регенерации поверхности фильтрующего элемента установки для получения фильтрованного осадка из суспензии, содержащем, по меньшей мере, один излучатель средства создания ультразвука и узел промывки поверхности фильтрующего элемента, согласно изобретению узел промывки выполнен в виде форсунки, центральная ось которой в рабочем состоянии направлена тангенциально к поверхности фильтрующего элемента, а центральная ось излучателя средства создания ультразвука, выполненного в виде генератора, направлена под углом 90±45^o к центральной оси форсунки, при этом излучатель ультразвукового генератора может быть выполнен в виде пьезокерамического преобразователя, частота ультразвукового генератора может быть равна 15÷50 кГц, а узел промывки может быть выполнен с возможностью обеспечения подачи водного раствора.

Кроме того, в способе регенерации поверхности фильтрующего элемента установки для получения фильтрованного осадка из суспензии, в котором на поверхность фильтрующего элемента осуществляют подачу жидкости для промывки, согласно изобретению волновое движение жидкости для промывки синхронно с частотой ультразвукового генератора обеспечивают пропусканием ее через форсунку узла промывки, центральная ось которой в рабочем состоянии направлена тангенциально к поверхности фильтрующего элемента, при этом обеспечивают направление вектора ультразвуковых колебаний излучателя ультразвукового генератора под углом 90±45^o к оси форсунки, причем предпочтительно в качестве жидкости для промывки используют воду или водный раствор кислоты.

Сущность изобретения заключается в том, что выполнение предлагаемой установки и устройства регенерации вышеописанным образом позволяет значительно упростить конструкцию и обеспечить реализацию способа регенерации с высоким качеством очистки поверхности фильтрующего элемента и повысить производительность установки в целом.

Сравнение заявленных изобретений с прототипами позволяет утверждать о соответствии критерию "новизна", а отсутствие в известных аналогах отличительных признаков заявляемых изобретений говорит о соответствии критерию "изобретательский уровень". Предварительные испытания позволяют судить о возможности промышленного использования.

На фиг.1 и фиг.2 представлены вид и фрагмент поперечного разреза конструкции установки для получения фильтрованного осадка из суспензии соответственно, а на фиг. 3 - функциональная схема устройства регенерации поверхности фильтрующего элемента.

Установка для получения фильтрованного осадка из суспензии (фиг.1) содержит всасывающее сушильное устройство 1, резервуар 2 для суспензии, ось 3 вращения всасывающего сушильного устройства с установленным на нем как минимум одним фильтрующим элементом 4, на поверхности которого образуется фильтрованный осадок 5.

Для удаления фильтрованного осадка 5 установка оснащена механическим скребком 6.

Кроме того, установка содержит устройство регенерации поверхности фильтрующего элемента (фиг.2), которое включает узел 7 промывки поверхности фильтрующего элемента, выполненный в виде форсунки 8, и как минимум один излучатель 9 ультразвукового генератора 10.

Центральная ось 11 форсунки 8 в рабочем состоянии направлена тангенциально к поверхности фильтрующего элемента 4, а центральная ось 12 излучателя 9 ультразвукового генератора 10 направлена под углом α=90±45^o к центральной оси 11 форсунки 8.

Поверхность излучателя 9 ультразвукового генератора 10 расположена относительно поверхности фильтрующего элемента 4 на расстоянии l, кратном 1/2λ, где λ - длина волны ультразвуковых колебаний.

Следует отметить, что узел 7 промывки поверхности фильтрующего элемента 4 установлен с возможностью обеспечения направления потока жидкости для промывки тангенциально к поверхности фильтрующего элемента 4, а излучатель 9 ультразвукового генератора 10 установлен с возможностью обеспечения волнового движения потока жидкости синхронно с частотой ультразвукового генератора 10.

Излучатель 9 ультразвукового генератора 10 может быть выполнен в виде пьезокерамического преобразователя, причем частота ультразвукового генератора 10 должна быть в диапазоне 15-50 кГц, а выходная мощность - порядка 0,1 кВт на один излучатель.

Узел 7 промывки выполнен с возможностью обеспечения подачи воды или водного раствора, например водного раствора кислоты.

Установка работает следующим образом.

Всасывающее сушильное устройство 1 выполнено так, что оно вращается вокруг оси 3, закрепленной к резервуару 2 для суспензии, а часть фильтрующего элемента 4, соединенная с ним, постоянно находится ниже уровня суспензии.

При всасывании суспензии из резервуара 2 происходит накопление (образование) на поверхности фильтрующего элемента 4 затвердевшего фильтрованного осадка 5, который удаляется при помощи механического скребка 6.

После этого поверхность фильтрующего элемента 4 подвергается регенерации под действием ультразвукового генератора 10 и узла 7 промывки. Причем узел 7 промывки установлен с возможностью обеспечения направления потока жидкости для промывки тангенциально к поверхности фильтрующего элемента 4, а излучатель 9 ультразвукового генератора 10 установлен с возможностью обеспечения волнового движения потока жидкости синхронно с частотой ультразвукового генератора 10.

Особенностью является то, что поверхность излучателя 9 расположена относительно поверхности фильтрующего элемента 4 на расстоянии l, кратном половине длины волны ультразвуковых колебаний.

Согласно изобретению способ регенерации поверхности фильтрующего элемента установки для получения фильтрованного осадка из суспензии осуществляется при помощи устройства для регенерации следующим образом. На поверхность фильтрующего элемента 4 осуществляют подачу жидкости для промывки, волновое движение потока которой синхронно с частотой ультразвукового генератора 10 обеспечивают пропусканием через форсунку 8 узла 7 промывки. Следует отметить, что центральная ось 11 форсунки 8 в рабочем состоянии направлена тангенциально к поверхности фильтрующего элемента 4, а вектор ультразвуковых колебаний излучателя 9 ультразвукового генератора 10 направлен под углом α=90±45^o к центральной оси 11 форсунки 8.

В качестве жидкости для промывки обычно используют воду или водный раствор кислоты.

Выбор угла α=90±45^o определен экспериментально и обеспечивает наиболее развитую зону кавитации в прилегающей к поверхности фильтрующего элемента 4 области.

Особенность работы устройства регенерации поверхности фильтрующего элемента определяется наличием излучателя 9 ультразвукового генератора 10 и узла 7 промывки, выполненным в виде форсунки 8. Причем центральная ось 11 форсунки 8 должна быть направлена тангенциально к поверхности фильтрующего элемента 4, а центральная ось 12 излучателя 9 - под углом 90±45^o к центральной оси 11 форсунки 8. Это обеспечивает высокое качество очистки поверхности фильтрующего элемента 4.

Наиболее приемлемым вариантом является выполнение излучателя 9 ультразвукового генератора 10 в виде пьезокерамического преобразователя, а оптимальной частотой ультразвукового генератора 10 выбрана частота в диапазоне 15÷50 кГц.

Таким образом, в предложенных технических решениях при относительном упрощении конструкции установки и узла регенерации поверхности фильтрующего элемента обеспечивается высокая производительность и улучшается качество очистки поверхности фильтрующего элемента.

Установка для получения фильтрованного осадка из суспензии содержит резервуар для суспензии, всасывающее сушильное устройство, фильтрующий элемент и скребок для отделения фильтрованного осадка. Устройство регенерации поверхности фильтрующего элемента содержит генератор ультразвука с, по меньшей мере, одним излучателем. Излучатель установлен с возможностью обеспечения волнового движения потока жидкости синхронно с частотой генератора. Узел промывки поверхности фильтрующего элемента установлен с возможностью обеспечения направления потока жидкости для промывки тангенциально к поверхности фильтрующего элемента. Устройство регенерации поверхности фильтрующего элемента содержит генератор ультразвука и узел промывки поверхности фильтрующего элемента. Согласно способу регенерации поверхности фильтрующего элемента волновое движение жидкости для промывки синхронно с частотой ультразвукового генератора обеспечивают пропусканием ее через форсунку узла промывки. Технический результат выражается в упрощении конструкции, повышении качества очистки поверхности фильтрующего элемента, повышении производительности установки. 3 с. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Установка для получения фильтрованного осадка из суспензии, содержащая резервуар для суспензии, всасывающее сушильное устройство, связанный с ним как минимум один фильтрующий элемент и расположенные вблизи него скребок для отделения фильтрованного осадка и устройство регенерации поверхности фильтрующего элемента, содержащее средство создания ультразвука с по меньшей мере одним излучателем и узел промывки поверхности фильтрующего элемента, установленный с возможностью обеспечения направления потока жидкости для промывки тангенциально к поверхности фильтрующего элемента, отличающаяся тем, что средство создания ультразвука выполнено в виде генератора, излучатель которого установлен с возможностью обеспечения волнового движения потока жидкости синхронно с частотой ультразвукового генератора.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что поверхность излучателя ультразвукового генератора расположена относительно поверхности фильтрующего элемента на расстоянии, кратном половине длины волны ультразвуковых колебаний.3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что узел промывки поверхности фильтрующего элемента выполнен в виде форсунки, центральная ось которой в рабочем состоянии направлена тангенциально к поверхности фильтрующего элемента, а центральная ось излучателя ультразвукового генератора направлена под углом 90°±45° к центральной оси форсунки.4. Устройство регенерации поверхности фильтрующего элемента установки для получения фильтрованного осадка из суспензии, содержащее по меньшей мере один излучатель средства создания ультразвука и узел промывки поверхности фильтрующего элемента, отличающееся тем, что узел промывки выполнен в виде форсунки, центральная ось которой в рабочем состоянии направлена тангенциально к поверхности фильтрующего элемента, а центральная ось излучателя средства создания ультразвука, выполненного в виде генератора, направлена под углом 90°±45° к центральной оси форсунки.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что излучатель ультразвукового генератора выполнен в виде пьезокерамического преобразователя.6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что частота ультразвукового генератора равна 15÷50 кГц.7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что узел промывки выполнен с возможностью обеспечения подачи водного раствора.8. Способ регенерации поверхности фильтрующего элемента установки для получения фильтрованного осадка из суспензии, при котором на поверхность фильтрующего элемента осуществляют подачу жидкости для промывки, отличающийся тем, что волновое движение жидкости для промывки синхронно с частотой ультразвукового генератора обеспечивают пропусканием ее через форсунку узла промывки, центральная ось которой в рабочем состоянии направлена тангенциально к поверхности фильтрующего элемента, при этом обеспечивают направление вектора ультразвуковых колебаний излучателя ультразвукового генератора под углом 90°±45° к оси форсунки.9. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве жидкости для промывки используют воду или водный раствор кислоты.