ФИЛЬТР-ПРЕСС Российский патент 2006 года по МПК B01D25/12 

Изобретение относится к области химического машиностроения, в частности к фильтр-прессам для фильтрования суспензий, и может быть использовано при разделении различных жидких гетерогенных систем в химической, пищевой и других смежных отраслях промышленности, а также при очистке промышленных и бытовых сточных вод.

Известен фильтр-пресс, который содержит переднюю стойку с упорной плитой, заднюю стойку с механизмом зажима плит, расположенные между ними 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 на полезную модель ФРГ №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 и цепь указанного механизма приводится в движение.

Недостатком данной конструкции является слишком большой расход времени на выгрузку осадка, при которой приходится перемещать в отдельности каждую плиту, а также то обстоятельство, что возникающий при сцеплении плиты с буксирующим крючком момент сил приводит к ее раскачиванию, что, в свою очередь, приводит зачастую к отсоединению транспортируемой плиты от соответствующего крючка и создает серьезные трудности для выгрузки осадка из других плит. Возникновение указанного момента сил вызвано тем обстоятельством, что линия действия силы транспортирующего крючка проходит на значительном расстоянии от плоскости, в которой расположены противодействующие ей силы трения в роликах, на которых перемещаются фильтровальные плиты.

Известен также фильтр-пресс, содержащий переднюю стойку с упорной плитой, заднюю стойку с механизмом зажима плит, верхнюю балку и нижние боковые стяжки, нажимную плиту, взаимодействующую с механизмом зажима плит, набор фильтровальных плит, установленных вертикально и оснащенных фильтровальными перегородками, механизм перемещения плит. Каждая фильтровальная плита подвешена на кронштейне с роликами, которые позволяют ей перемещаться вдоль продольной оси фильтр-пресса при воздействии на указанный кронштейн крючков, закрепленных на приводной цепи (см. патент РФ №2159661, МКИ B 01 D 25/12, опубл. 27.11.2000, бюл. №33).

Наличие на кронштейнах подвески плит специальных регулируемых упоров снижает эффект раскачивания плит, но вызывающие его пары сил не только не устранены, но появился дополнительный момент от сопротивления качению роликов на указанных упорах. Все это вызывает перекос плит и может привести к их заклиниванию и выходу из строя механизма перемещения плит.

Наиболее близким к заявляемому (прототипом) является фильтр-пресс, включающий переднюю и заднюю стойки, соединяющий их мост с подвешенной на нем нажимной плитой, механизм зажима плит, шток которого соединен с нажимной плитой, набор фильтровальных плит, расположенных между передней стойкой и нажимной плитой, подвешенных на мосту с помощью кронштейнов и соединенных между собой, а также с нажимной плитой и передней стойкой ограничительными планками. Фильтр-пресс оборудован одним или несколькими силовыми агрегатами для посекционного раскрытия, преимущественно гидроцилиндрами, установленными на мосту вдоль его продольной оси. При этом рабочий орган каждого агрегата шарнирно соединен с кронштейном подвески фильтровальной плиты раскрываемой им секции (см. свидетельство на полезную модель РФ №16083, МКИ B 01 D 25/12, опубл. 10.12.2000, бюл. №34).

Данная конструкция позволяет существенно сократить время, необходимое для выгрузки осадка благодаря посекционной раздвижке плит. Однако из-за того, что плоскость, в которой размещены ограничительные планки, не совпадает ни с линией действия гидроцилиндров, ни с плоскостью, проходящей через оси роликов подвески плит, вероятность заклинивания плит при их перемещении остается значительной. Более того, дополнительный момент, воздействующий на каждую фильтровальную плиту, возникает из-за того, что ограничительные планки сориентированы под определенным углом к горизонту, и на каждой плите точки приложения их усилий смещены по вертикали на значительное расстояние.

Решаемая изобретением задача заключается в повышении надежности работы механизма перемещения фильтровальных плит в процессе выгрузки отфильтрованого осадка за счет предотвращения перекоса и заклинивания элементов подвески плит при их движении от одного пакета к другому.

Задача решается благодаря тому, что в фильтр-прессе с посекционной выгрузкой осадка, включающем переднюю и заднюю стойки, соединяющий указанные стойки мост с подвешенной на нем нажимной плитой, механизм зажима плит, шток которого соединен с нажимной плитой, пакет фильтровальных плит, подвешенных на направляющих моста при помощи кронштейнов подвески с закрепленными на них опорными роликами и расположенных между передней стойкой и нажимной плитой, при этом указанные фильтровальные плиты соединены между собой, а также с нажимной плитой и передней стойкой ограничительными планками, установленные на мосту силовые агрегаты для посекционного раскрытия фильтр-пресса, рабочие органы которых соединены при помощи шарнирных соединений с кронштейнами промежуточных фильтровальных плит, разделяющих пакет фильтровальных плит на секции, согласно изобретению ограничительные планки и шарнирные соединения кронштейнов промежуточных фильтровальных плит с соответствующими рабочими органами силовых агрегатов смещены к направляющим моста таким образом, что оси указанных ограничительных планок и шарнирных соединений расположены преимущественно в одной горизонтальной плоскости с осями закрепления опорных роликов подвески плит.

В одном из рекомендуемых вариантов реализации изобретения силовые агрегаты выполнены в виде гидроцилиндров, продольные оси симметрии штоков которых лежат в указанной горизонтальной плоскости, а сами гидроцилиндры установлены навстречу друг другу.

В случае фильтр-пресса большой поверхности фильтрования, когда по конструктивным требованиям необходимо установить три и более силовых агрегатов, рекомендуется располагать продольные оси симметрии штоков гидроцилиндров под углом наклона не более 10 градусов к указанной горизонтальной плоскости, а сами гидроцилиндры устанавливать шарнирно с возможностью поворота в вертикальной плоскости. При этом оси шарнирных соединений штоков гидроцилиндров с кронштейнами промежуточных плит остаются в одной общей плоскости с осями ограничительных планок и осями роликов подвески плит.

Еще в одном варианте реализации изобретения кронштейны подвески фильтровальных плит установлены с наружной стороны направляющих моста, а опорные ролики подвески каждой в отдельности фильтровальной плиты установлены в плоскости, перпендикулярной продольной оси фильтр-пресса. Такое расположение кронштейнов подвески и опорных роликов позволяет упростить конструкцию фильтр-пресса.

Дополнительные преимущества достигаются за счет того, что на осях закрепления опорных роликов подвески плит установлены упоры, выступающие в обе стороны от указанных осей в направлении перемещения фильтровальных плит, а ограничительные планки выполнены из двух шарнирно соединенных между собой звеньев. Это предохраняет механизм перемещения плит от перекосов и заклинивания при обратном ходе механизма зажима плит, то есть при их сжатии силовым гидроцилиндром.

Изобретение иллюстрируется прилагаемыми чертежами, на которых показаны:

на фиг.1 - общий вид фильтр-пресса 2-секционного исполнения со сжатыми в один пакет фильтровальными плитами;

на фиг.2 - общий вид фильтр-пресса 2-секционного исполнения с раскрытой первой секцией для выгрузки осадка;

на фиг.3 - общий вид фильтр-пресса 2-секционного исполнения с раскрытой второй секцией для выгрузки осадка;

на фиг.4 - общий вид фильтр-пресса 3-секционного исполнения с раскрытой второй секцией для выгрузки осадка;

на фиг.5 - общий вид фильтр-пресса 3-секционного исполнения с раскрытой третьей секцией для выгрузки осадка;

на фиг.6 - общий вид фильтр-пресса 4-секционного исполнения с раскрытой второй секцией для выгрузки осадка;

на фиг.7 - общий вид фильтр-пресса 4-секционного исполнения с раскрытой третьей секцией для выгрузки осадка;

на фиг.8 - сечение А-А фильтр-пресса, показанного на фиг.1, по промежуточной фильтровальной плите (увеличено);

на фиг.9 - сечение Г-Г фильтр-пресса, показанного на фиг.7, по оси крепления корпуса гидроцилиндра (увеличено);

на фиг.10 - вид сверху по стрелкам Б-Б на узел подвески фильтровальных плит при их разжатом состоянии (увеличено);

на фиг.11 - вид сверху по стрелкам В-В на узел подвески фильтровальных плит при их сжатом состоянии (увеличено).

Заявляемый фильтр-пресс, показанный в 2-, 3- и 4-секционном исполнениях (фиг.1, 4, 6) содержит переднюю 1 и заднюю 2 стойки, соединенные между собой мостом 3. В нижней части стойки 1 и 2 соединены друг с другом стяжками 4. На мосту 3 подвешены фильтровальные плиты 5, а также нажимная плита 6. В задней стойке 2 фильтр-пресса смонтирован механизм зажима плит 7. В самом мосту размещен механизм перемещения плит, выполненный в виде одного гидроцилиндра 8 (фиг.1), двух гидроцилиндров 9, 10 (фиг.4) или трех гидроцилиндров 11, 12, 13 (фиг.6).

Каждая фильтровальная плита 5 снабжена по бокам в верхней своей части двумя кронштейнами подвески 14, 15 (фиг.8), на верхних концах которых с помощью осей 16 и 17 установлены ролики подвески 18, 19. На каждой из осей 16, 17 в обе стороны от плиты в направлении, перпендикулярном к ее плоскости, выполнены упоры 20, 21, 22 и 23 (фиг.11). Кроме того, на внешние концы осей 16 и 17 надеты ограничительные планки, выполненные в виде двух звеньев 24 и 25, скрепленных между собой осью 26. При этом каждое звено 24 надевается на оси 16 и 17 вплотную к плите, а свободные концы звеньев 25 надеваются на аналогичные оси соседней плиты поверх звеньев 24.

Фильтровальные плиты 5 разделены промежуточной фильтровальной плитой 27 на две разгрузочные секции (фиг.1), промежуточными фильтровальными плитами 27 и 28 - на три разгрузочные секции (фиг.4) и промежуточными фильтровальными плитами 27, 28 и 29 - на четыре разгрузочные секции (фиг.6). Промежуточные фильтровальные плиты отличаются от фильтровальных плит 5 тем, что дополнительно снабжены кронштейнами 30 (фиг.8), смонтированными на их верхней грани, а их кронштейны подвески 14 и 15 выполнены несколько большей длины.

На мосту 3 установлены направляющие 31 и 32 (фиг.8, 11), на которые опираются ролики подвески 18 и 19. Кроме того, в мосту 3 установлены оси 33 крепления корпусов гидроцилиндров 8-13 (на фиг.9 показана ось 33 для крепления гидроцилиндра 12), причем последние отцентрированы втулками 34. Штоки гидроцилиндров 8-13 заканчиваются проушинами 35 (фиг.8), которые посредством осей 36 соединены с кронштейнами 30 промежуточных фильтровальных плит 27, 28 и 29, образуя, таким образом, шарнирные соединения.

Как можно видеть на фиг.8, оси 16, 17 роликов подвески плит, которые одновременно являются осями закрепления ограничительных планок, а также оси 36, соединяющие проушины 35 штоков гидроцилиндров с кронштейнами 30 подвески промежуточных плит, находятся в одной горизонтальной плоскости. Это исключает наличие моментов, которые могли бы вызывать перекосы или заклинивания элементов подвески при перемещении плит фильтр-пресса.

Работает фильтр-пресс следующим образом.

Исходная суспензия подается в заранее сжатый с помощью механизма зажима 7 пакет фильтровальных плит 5 и промежуточную фильтровальную плиту 27 (фиг.1). Жидкая фаза проходит через фильтрующие перегородки (на чертежах не показаны) и отводится из фильтр-пресса, а отфильтрованный осадок постепенно заполняет пространство внутри фильтровальных плит 5, 27. После окончания всех технологических операций циклограммы работы фильтр-пресса механизм зажима 7 перемещает нажимную плиту 6 в нерабочее положение около задней стойки 2 (фиг.2). При этом звенья 24 и 25 ограничительных планок, закрепленных на кронштейнах подвески 14 и 15 нажимной плиты 6, выпрямляются и приводят в движение смежную с нажимной плитой фильтровальную плиту 5. К моменту, когда нажимная плита 6 окажется в крайнем положении у задней стойки, все фильтровальные плиты первой разгрузочной секции будут раздвинуты друг от друга на расстояние, примерно равное суммарной длине пары звеньев 24 и 25, и отфильтрованный осадок выпадет из указанных плит под собственным весом. При этом благодаря тому, что направление действия раздвигающей силы находится в одной горизонтальной плоскости с осями ограничительных планок и роликов подвески плит, движение последних происходит без перекосов и заклинивания.

Для выгрузки осадка из второй секции фильтр-пресса гидроцилиндр 8 выдвигает свой шток с проушиной 35 (фиг.3, 8), которая воздействует на ось 36 кронштейна 30, закрепленного на промежуточной плите 27. Плита 27 приходит в движение и начинает катиться на своих роликах подвески 18 и 19 по направляющим 31 и 32 моста 3 в сторону задней стойки 2. Это вызывает перемещение следующих за нею фильтровальных плит 5 благодаря распрямлению звеньев 24 и 25 ограничительных планок. Одновременно перемещение промежуточной плиты 27 приводит к собиранию в пакет фильтровальных плит 5 первой секции, так как упоры 20 и 22 указанной плиты 27 взаимодействуют с упорами 21 и 23 соседней справа плиты 5, а та соответственно взаимодействует своими упорами 20 и 22 с упорами 21 и 23 смежной с нею фильтровальной плиты и т.д. Таким образом, к моменту открытия второй секции фильтр-пресса плиты первой секции оказываются собранными в пакет. При этом, так же, как и во время открытия первой секции, благодаря тому, что направление действия движущей силы находится в одной горизонтальной плоскости с осями роликов подвески, звеньев ограничительных планок и упоров, отсутствуют перекосы и заклинивание плит и роликов их подвески.

После выгрузки осадка из второй секции приводится в действие механизм зажима плит 7, который, воздействуя на нажимную плиту 6, собирает вместе все фильтровальные плиты 5, 27 и сжимает их в герметичный пакет у передней стойки 1, готовя фильтр-пресс к новому циклу фильтрования. При этом, аналогично описанному выше закрытию разгрузочной секции, упоры 20, 21, 22 и 23 взаимодействуют друг с другом, препятствуя перекосам и заклиниванию плит.

Для фильтр-прессов большой поверхности фильтрования может потребоваться разбить весь пакет плит на три и более секций. В случае 3-секционного фильтр-пресса (фиг.4) гидроцилиндр 9 перемещения плит второй секции и гидроцилиндр 10 перемещения плит третьей секции размещаются в мосту 3 в одной плоскости навстречу друг другу. Разгрузка осадка из первой секции происходит так же, как описано выше, при перемещении нажимной плиты 6 к задней стойке 2. Для разгрузки осадка из второй секции гидроцилиндр 9 втягивает свой шток и перемещает промежуточную плиту 27, при этом первая секция плит закрывается, а вторая открывается. Затем гидроцилиндр 10 выдвигает свой шток, соединенный с кронштейном 30 промежуточной плиты 28 (фиг 5), закрывая вторую секцию плит и открывая третью. При этом взаимодействие штоков указанных гидроцилиндров с кронштейнами 30 промежуточных плит 27, 28, звеньев ограничительных планок 24 и 25, а также упоров 20, 21, 22 и 23 происходит аналогично описанному выше.

После выгрузки осадка из последней секции механизм зажима плит 7 собирает фильтровальные плиты 5, 27, 28 и сжимает их в герметичный пакет у передней стойки 1.

В фильтр-прессе с четырьмя секциями в мосту 3 может не хватить места для размещения трех гидроцилиндров. В этом случае один из гидроцилиндров 12 (фиг.6) устанавливается под углом к плоскости, в которой расположены оси роликов подвески 18 и 19 и упоры 20, 21, 22 и 23. Однако и здесь ось 36 шарнирного соединения (фиг.8), с помощью которого проушина 35 штока гидроцилиндра 12 воздействует на кронштейн 30 промежуточной плиты 28, находится в указанной плоскости. Это обеспечивает отсутствие каких-либо моментов сил в описываемом механизме и, как следствие, его работу без перекосов и заклинивания. При этом разгрузка осадка из первой секции происходит так, как описано выше, для разгрузки осадка из второй секции используется гидроцилиндр 11, раздвижка плит третьей секции осуществляется за счет втягивания штока гидроцилиндра 12 (фиг.7), а четвертой - за счет выдвижения штока гидроцилиндра 13.

После выгрузки осадка из последней секции механизм зажима плит 7 собирает фильтровальные плиты 5, 27, 28 и 29 и сжимает их в герметичный пакет у передней стойки 1.

Таким образом, как при выгрузке осадка, так и при сжатии всех плит в герметичный пакет перед началом каждого цикла фильтрования полностью устраняется возможность перекоса и заклинивания элементов подвески плит, и тем самым обеспечивается высокая степень надежности работы фильтр-пресса.

Следует отметить, что идея, заложенная в изобретении, не ограничивается представленными примерами его реализации и чертежами, которые лишь иллюстрируют возможность ее практического использования, а определяется объемом патентных притязаний, изложенных в формуле изобретения.

Так, при пяти и более секциях разгрузки потребуется установить под углом несколько гидроцилиндров, при этом их работа в процессе выгрузки осадка будет аналогичной описанной выше.

Шарнирные соединения штоков гидроцилиндров с кронштейнами промежуточных фильтровальных плит могут быть выполнены не только в виде проушин и осей, но и, например, в виде шаровых шарниров.

При малом количестве секций фильтр-пресса можно обойтись без упоров, выступающих в обе стороны от осей закрепления опорных роликов подвески плит, поскольку в этих условиях вероятность перекоса и заклинивания плит при их сжатии силовым гидроцилиндром незначительна.

Ограничительные планки могут быть также выполнены из одного звена с продольной прорезью, предусмотренной для перемещения в ней направляющего штифта. Кроме того, в качестве эквивалента ограничительных планок могут применяться гибкие элементы, например многозвенные цепочки.

Основным конструктивным отличием заявленного фильтр-пресса от известных аналогов остается при этом расположение осей ограничительных планок и шарнирных соединений преимущественно в одной горизонтальной плоскости с осями закрепления опорных роликов подвески плит, что предотвращает перекос и заклинивание элементов подвески в процессе выгрузки отфильтрованного осадка.

Изобретение относится к области химического машиностроения, в частности к фильтр-прессам, и может быть использовано при разделении жидких гетерогенных систем в химической, пищевой и других смежных отраслях промышленности, а также при очистке промышленных и бытовых сточных вод. Фильтр-пресс включает переднюю и заднюю стойки, соединяющий их мост с подвешенной на нем нажимной плитой, механизм зажима плит, шток которого соединен с нажимной плитой, пакет фильтровальных плит, подвешенных на направляющих моста при помощи кронштейнов подвески с закрепленными на них опорными роликами и расположенных между передней стойкой и нажимной плитой. Фильтровальные плиты соединены между собой, а также с нажимной плитой и передней стойкой ограничительными планками. На мосту установлены силовые агрегаты для посекционного раскрытия фильтр-пресса, рабочие органы которых соединены при помощи шарнирных соединений с кронштейнами промежуточных фильтровальных плит, разделяющих пакет фильтровальных плит на секции. Ограничительные планки и шарнирные соединения кронштейнов промежуточных фильтровальных плит с соответствующими рабочими органами силовых агрегатов смещены к направляющим моста таким образом, что оси указанных ограничительных планок и шарнирных соединений расположены преимущественно в одной горизонтальной плоскости с осями закрепления опорных роликов подвески плит. Технический результат: повышение надежности работы. 7 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Фильтр-пресс с посекционной выгрузкой осадка, включающий переднюю и заднюю стойки, соединяющий указанные стойки мост с подвешенной на нем нажимной плитой, механизм зажима плит, шток которого соединен с нажимной плитой, пакет фильтровальных плит, подвешенных на направляющих моста при помощи кронштейнов подвески с закрепленными на них опорными роликами и расположенных между передней стойкой и нажимной плитой, при этом указанные фильтровальные плиты соединены между собой, а также с нажимной плитой и передней стойкой ограничительными планками, установленные на мосту силовые агрегаты для посекционного раскрытия фильтр-пресса, рабочие органы которых соединены при помощи шарнирных соединений с кронштейнами промежуточных фильтровальных плит, разделяющих пакет фильтровальных плит на секции, отличающийся тем, что ограничительные планки и шарнирные соединения кронштейнов промежуточных фильтровальных плит с соответствующими рабочими органами силовых агрегатов смещены к направляющим моста таким образом, что оси указанных ограничительных планок и шарнирных соединений расположены преимущественно в одной горизонтальной плоскости с осями закрепления опорных роликов подвески плит.2. Фильтр-пресс по п.1, отличающийся тем, что силовые агрегаты выполнены в виде гидроцилиндров.3. Фильтр-пресс по п.2, отличающийся тем, что продольные оси симметрии штоков гидроцилиндров лежат в одной горизонтальной плоскости с осями закрепления опорных роликов подвески плит, а сами гидроцилиндры установлены навстречу друг другу.4. Фильтр-пресс по п.2, отличающийся тем, что продольные оси симметрии штоков гидроцилиндров наклонены к указанной горизонтальной плоскости под углом не более 10°, а сами гидроцилиндры установлены шарнирно с возможностью поворота в вертикальной плоскости.5. Фильтр-пресс по п.1, отличающийся тем, что кронштейны подвески фильтровальных плит установлены с наружной стороны направляющих моста.6. Фильтр-пресс по п.1, отличающийся тем, что опорные ролики подвески каждой в отдельности фильтровальной плиты установлены в плоскости, перпендикулярной продольной оси фильтр-пресса.7. Фильтр-пресс по одному из пп.1 и 6, отличающийся тем, что на осях закрепления опорных роликов подвески плит установлены упоры, выступающие в обе стороны от указанных осей в направлении перемещения фильтровальных плит.8. Фильтр-пресс по п.1, отличающийся тем, что ограничительные планки выполнены из двух шарнирно соединенных между собой звеньев.