НАПОРНЫЙ ФИЛЬТР С ВИБРАТОРОМ Российский патент 2012 года по МПК B01D29/11 B03B5/62 D21D5/02 

Область применения

Область применения изобретения относится к классификации или концентрированию жидкостей, содержащих большое количество волокон или твердых примесей, с помощью средств просеивания или фильтрования.

Переработка и повторное использование промышленных сточных вод и различных сточных вод бытового происхождения и сточных вод различных отраслей промышленности, имеющие цель экономного использования воды, становятся все более и более актуальными. В частности, в бумажной промышленности жидкости, содержащие большое количество волокон или твердых примесей, производятся во время рециклирования использованной бумаги, эти жидкости должны классифицироваться и в дальнейшем концентрироваться.

При выделении твердых частиц из сточных вод установок для производства биогаза и во время разделения суспензии на твердые продукты и жидкости, для высвобождения клейкой массы из просеянной жидкости может использоваться фильтр с тем, чтобы концентрированный поток мог легче преобразовываться в твердую фазу и жидкую фазу посредством использования шнековых компрессоров.

Определение характеристик известных технических решений

В бумажной промышленности преобладают напорные фильтры и напорные сита, в которых жидкость для переработки подвергается воздействию непрерывно изменяющегося, то есть вибрационного, положительного или отрицательного давления с помощью ротора в корпусе. Жидкость продавливается через вертикально расположенное перфорированное сито или колосниковое сито. Примеры подобных узлов показываются в патентных документах DE 2757746 и DE 19911884 A1.

В заявке на патент Германии 19939338.9 предлагается вибрационное сито тонкой очистки, которое также содержит вертикальное цилиндрическое сито в корпусе и цилиндрический вибратор, имеющий возможность для горизонтального перемещения и размещенный внутри сита вместо ротора. Также в этом случае твердые частицы вибрационно и вертикально присоединяются и поднимаются в сторону сита в ритме колебаний вибратора. В кольцевом зазоре между ситом и вибратором непрерывно чередуются положительное и отрицательное давления. Из-за меняющейся по кругу ширины кольцевого зазора жидкость дополнительно приводится в движение, медленно вращаясь в кольцевом зазоре. Вертикальное перфорированное сито или колосниковое сито содержит отверстия, имеющие размеры в пределах между 40 и 250 мкм.

В этом варианте осуществления вибратор подвешивается на пружинных элементах в форме стержней так, чтобы ось вращения вибратора всегда находилась в вертикальном положении.

В заявке PCT WO 02/26348 A1 упомянутое устройство было в дальнейшем превращено в закрытое устройство, где вибратор удерживается четырьмя парными карданными шарнирами вокруг центральной оси с параллельной ориентацией относительно сита.

Дополнительно, для облегчения очистки между вибратором и ситом устанавливается скребок.

В упомянутых решениях подчеркивается точное ориентирование вибрационного узла на горизонтальном круговом пути.

Практически, тем не менее, доказано, что при конструировании подобных вибрационных сит тонкой очистки является важным выделить распределение масс подвижных и неподвижных компонентов устройства.

С одной стороны, критические скорости появляются при ускорении разбалансировок, эти скорости должны миноваться настолько быстро, насколько это возможно. Если это невозможно, устройство остается в диапазоне малых скоростей, испытывая встряхивающие круговые движения, не достигая желаемой скорости работы.

С другой стороны, вибратор только частично погружается в жидкость при заполнении сита тонкой очистки и при работе ниже пределов его рабочих характеристик. По этой причине объемные силы, генерируемые вибратором, действуют несимметрично на компоненты устройства и перегружают шарниры типа стержней или карданных подвесов между корпусом и вибратором.

Также во время непрерывной работы сита тонкой очистки происходит дополнительное нарушение симметричного приложения усилий. За решеткой находится свободное пространство для высвобождения отделенной жидкости.

Отрицательное давление, генерируемое каждым оборотом разбалансировок, закачивает жидкость, которая должна отфильтровываться, от сита в разгрузочную камеру. Как следствие, порции воздуха закачиваются в противоположном направлении потока в разгрузочную камеру. Они смешиваются, как маленькие пузырьки воздуха, с жидкостью, которая должна просеиваться, и перемещаются вверх. Относительно процесса вибрации, это значит, что удельный вес жидкости уменьшается на пути наверх.

В дополнение к этому передача усилия при установлении положительного и отрицательного давления между узлом вибрации и ситом изменяется из-за сжатия этого заключенного в корпус воздуха. При этом не только меньшая масса создается в этих областях. Также, жидкость, содержащая большое количество воздуха, теперь сжимается и влияет на симметричное приложение усилий.

В случае больших сит тонкой очистки вибратор, при заполнении, дополнительно испытывает подъемную силу, которая компенсируется резиновыми подушками, действующими в противоположную сторону.

В решениях, известных к данному моменту, предполагается, что вибрации вибратора действуют непрерывно и горизонтально на поверхность сита, и что вертикальные усилия не передаются от подвижных компонентов, на которых подвешен вибратор или которыми он поддерживается, на корпус.

Практически, однако, усилия, вызываемые описанными несимметричными эффектами, должны гаситься с помощью направляющих узлов, которые могут перемещаться только в горизонтальном направлении.

В случае если скорость разбалансировок вибратора составляет 3000 оборотов в минуту, это значит, что более миллиарда чередующихся вибраций в год должны гаситься этими компонентами.

Поскольку в том случае, если сито тонкой очистки имеет поверхность сита 2 м², действуют центробежные силы от 0,5 до 1 тонны, этот эффект приводит не только к более быстрому разрушению соответствующих компонентов, но также к нестационарному и неустойчивому рабочему поведению сита тонкой очистки и к вторичным вибрациям других компонентов, которые сложно контролировать.

Предмет изобретения

Предметом изобретения является изменение подвеса цилиндрического вибратора относительно известных решений, такое, что, с одной стороны, гарантируется достаточная подвижность в основном кругового горизонтального перемещения вибратора.

С другой стороны, подвес цилиндрического вибратора должен конфигурироваться так, чтобы усилия, вызываемые несимметричными нагрузками на систему, могли компенсироваться вертикальным перемещением вибратора.

Сущность изобретения

Обнаружено, что для гашения горизонтального усилия, генерируемого несимметричными нагрузками на систему, посредством вибрационного поведения рассматриваемых масс требуется только небольшое вертикальное перемещение. Его размер лежит в области, максимум, миллиметров или ниже.

Поскольку, согласно объяснениям, приведенным выше, объемные силы являются эффективными, в особенности в нижней части, соединение вибрационного узла с корпусом также осуществляется в нижней части устройства. В описанных примерах из литературы используются вертикальные несущие компоненты устройства, такие как пружинящие стержни в форме спиц или парные карданные шарниры.

Согласно настоящему изобретению используются цилиндрические резиновые подушки для маленьких сит тонкой очистки без подъемной силы, амортизаторы которых имеют большую горизонтальную подвижность, но они также имеют возможность смещаться по вертикали до определенной степени. В случае больших сит тонкой очистки, имеющих подъемную силу на вибраторе, используются амортизированные резиной узлы карданного типа, которые также могут перемещаться вверх или вниз в дополнение к вертикальной подвижности.

Также предусматривается, что жидкость, которая должна отчищаться, втекает в корпус по касательной, в соответствии с направлением вращения вибрационного узла. Таким образом, жидкость, которая должна разделяться, подается через сито тонкой очистки по спиральному пути через кольцевой зазор между вибратором и ситом. Концентрированные осадки отводятся в нижнюю часть также в соответствии с вращением вибрационного узла по кругу или также центрируются в нижней части корпуса.

Вариант осуществления

В дальнейшем изобретение объясняется более подробно со ссылками на фиг.1-4.

Для лучшего рассмотрения фиг.1 показывает только общую иллюстрацию сита тонкой очистки в целом.

Фиг.2 показывает вид в разрезе маленького сита тонкой очистки, которое еще не содержит скребка между ситом и вибратором.

Фиг.3 показывает сито тонкой очистки, вибратор которого всплывает на поверхность при заполнении и содержит скребок между ситом и вибратором.

На фиг.4 показывается амортизированные резиной соединительные узлы карданного типа.

На фиг.1 жидкость, которая должна очищаться, вводится в устройство через соединительную муфту (1) по касательной и в том же направлении вращения, что и у вибрационного узла. Сито тонкой очистки и вибрационный узел устанавливаются внутри корпуса (2). Очищенная жидкость высвобождается из сита тонкой очистки через соединительную муфту (3). Концентрированные сточные воды непрерывно откачиваются через соединительную муфту (4) по касательной и в том же направлении, что и направление потока.

Для ускорения процедуры просеивания в кольцевом зазоре между вибратором и ситом может устанавливаться скребок, этот скребок приводится в действие через шестерню управления двигателем (5).

Фиг.2 показывает вид в разрезе маленького сита тонкой очистки, вибратор которого является более тяжелым, чем помещенное количество жидкости, и в котором не устанавливается скребок между вибратором и болтом.

Как показано на фиг.1, в этом случае соединительная муфта (1) для введения жидкости, которая должна очищаться, и соединительная муфта (3) для отвода очищенной жидкости также являются различными. Концентрированная жидкость высвобождается из устройства через соединительную муфту (4).

В корпусе (2) устанавливается цилиндрическое колосниковое сито (6), имеющее поверхность сита 0,75 м². Сито имеет высоту 350 мм и диаметр 300 мм. Цилиндрический вибрационный узел (7) имеет диаметр от 270 мм, так что достигается кольцевой зазор в 15 мм.

Вибрационный двигатель (8) прикрепляется к фланцу (9) вибрационного узла (7) и снабжается током через гибкий кабельный канал (10).

Предмет изобретения, создание подвеса вибрационного узла с возможностью перемещения в горизонтальном и вертикальном направлении, обеспечивается тремя резиновыми подушками (11), установленными на внешнем диаметре с шагом 200 мм и на расстоянии в 120°.

Фиг.3 показывает вид в разрезе сита тонкой очистки. Узлы, которые не описываются в дальнейшем, соответствуют узлам на фиг.1 и 2. В этом сите тонкой очистки вибратор (7) генерирует подъемную силу из-за своего размера. Для ускорения очистки сита устанавливается скребок (12) между вибратором (7) и колосниковым ситом (6), этот скребок приводится в действие через шестерню управления двигателем (5).

В корпусе (2) устанавливается цилиндрическое разделяющее сито (6), имеющее поверхность сита 2 м². Высота и диаметр сита составляют 800 мм. Цилиндрическое вибрационное устройство (7) высотой также 800 мм имеет диаметр 700 мм.

При этом скребок (12) двигается по круговой траектории между узлом вибрации (7) и разделительным ситом (6) в кольцевом зазоре шириной 50 мм.

Предметом изобретения является создание подвеса вибрационного узла (7) с возможностью перемещения в горизонтальном и вертикальном направлениях, что обеспечивается тремя амортизированными резиной узлами карданного типа (13), которые описываются более подробно на фиг.4.

Фиг.4 показывает вид в разрезе амортизированного резиной узла карданного типа (13) для соединения вибратора (7) с корпусом (2).

Вибратор (7) зажимается между верхним резиновым амортизатором (14) и нижним резиновым амортизатором (15) с помощью болта (16) и распорной втулки (17). Центральный узел (18) устанавливается на болт (16), при этом верхний резиновый амортизатор (19) и нижний резиновый амортизатор (20) образуют соединение карданного типа между корпусом (2) и вибратором (7) с помощью болта (21) и еще одной распорной втулки (22).

В дополнение к горизонтальному перемещению также могут гаситься воздействия, направленные вверх, а также вниз.

Изобретение предназначено для классификации или концентрирования жидкостей, содержащих большое количество волокон или твердых примесей, с помощью средств просеивания или фильтрования. Устройство включает цилиндрическое сито тонкой очистки, имеющее перфорацию в форме отверстий или в форме щелей, неподвижно установленное в корпусе в вертикальном положении. Внутри сита установлен осевой цилиндрический вибратор с образованием кольцевого зазора, в котором располагается двигатель вибратора, который выполняет круговые горизонтальные колебания и в котором жидкость, которая должна обрабатываться, вводится с одной стороны кольцевого зазора, классифицированная или концентрированная жидкость удаляется с противоположной стороны, а очищенная жидкость или жидкость, снабженная мелкодисперсными частицами, отводится между ситом и стенкой корпуса. Вибрационный узел соединяется с корпусом так, чтобы придавать возможность вертикального перемещения в дополнение к горизонтальному перемещению. Горизонтальные и вертикальные перемещения вибрационного узла принимаются на себя, по меньшей мере, тремя резиновыми амортизаторами, или, по меньшей мере, тремя амортизированными резиной узлами карданного типа. Технический результат: повышение надежности работы фильтра. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для классификации или концентрирования жидкостей, содержащих большое количество волокон или твердых примесей, с помощью средств просеивания или фильтрования, с помощью использования цилиндрического сита тонкой очистки, имеющего перфорацию в форме отверстий или в форме щелей, при этом указанное сито неподвижно установлено в корпусе в вертикальном положении, внутри него установлен осевой цилиндрический вибратор способом, образующим кольцевой зазор, в котором располагается двигатель вибратора, который выполняет круговые горизонтальные колебания, и в котором жидкость, которая должна обрабатываться, вводится с одной стороны кольцевого зазора, а классифицированная или концентрированная жидкость удаляется с противоположной стороны, и очищенная жидкость или жидкость, снабженная мелкодисперсными частицами, отводится между ситом и стенкой корпуса, при этом вибрационный узел (7) соединяется с корпусом (2) так, чтобы придавать возможность вертикального перемещения в дополнение к горизонтальному перемещению, причем горизонтальные и вертикальные перемещения вибрационного узла (7) принимаются на себя, по меньшей мере, тремя резиновыми амортизаторами (11), или горизонтальное и вертикальное перемещения вибрационного узла (7) принимаются на себя, по меньшей мере, тремя амортизированными резиной узлами карданного типа (13).

2. Устройство по п.1, в котором в амортизированном резиной узле карданного типа (13) вибратор (7) зажимается между верхним резиновым амортизатором (14) и нижним резиновым амортизатором (15) посредством болта (16) и распорной втулки (17), и что промежуточный узел (18) устанавливается на болте (16), на котором в свою очередь верхний резиновый амортизатор (19) и нижний резиновый амортизатор (20) образуют соединение карданного типа между вибратором (7) и корпусом (2) средствами болта (21) и другой распорной втулки (22).

3. Устройство по п.1 или 2, в котором жидкость, которая должна очищаться, протекает в корпусе по касательной в том же направлении, что и направление вращения вибрационного узла, и что концентрированный осадок высвобождается от сита тонкой очистки в том же направлении потока.