КАМЕРНАЯ ПЛИТА И СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ПРОТЕЧКИ МЕМБРАНЫ Российский патент 2015 года по МПК B01D25/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение в общем случае относится к области фильтрования и, в частности, к способу выявления протечки мембраны и к камерной плите.

Уровень техники

Что касается камерной плиты для мембранного фильтровального устройства, фильтровальное устройство содержит пакет практически одинаковых камерных плит, причем камерные плиты имеют углубления и углубления образуют фильтровальные камеры между соседними камерными плитами пакета, причем в фильтровальные камеры можно подавать суспензию с той стороны фильтровальной ткани, где образуется кек, и суспензия может проходить сквозь фильтровальную ткань на ту ее сторону, где образуется фильтрат, так чтобы твердое содержимое суспензии осаждалось на фильтровальной ткани в виде фильтрационного кека, причем каждая фильтровальная камера содержит подвижную мембрану, при этом мембрана и камерная плита ограничивают отжимающее рабочее пространство и камерная плита содержит входной канал для введения среды, нагнетаемой в отжимающее рабочее пространство для механического отжима соответствующего фильтрационного кека.

Из патента US 4844803 А известно фильтровальное устройство с множеством камерных плит в виде пакетов камерных плит и фильтровальных камер, которые соответственно образуются между соседними камерными плитами пакета. В фильтровальных камерах, по существу, в соответствующей плоскости расстыковки камерной плиты и присоединенной соседней плиты расположены одна или две фильтровальные ткани и резиновая эластичная мембрана в зависимости от конфигурации фильтровального устройства. Во время осуществления операции фильтрования в известном фильтровальном устройстве, через заполняющие элементы (башмаки) в фильтровальные камеры под давлением подается подлежащая фильтрованию суспензия, которая продавливается через фильтровальные ткани. При этом твердое содержимое суспензии осаждается на фильтровальной ткани в виде фильтрационного кека. Подлежащая фильтрованию суспензия, из которой удалено твердое содержимое, в виде фильтрата отводится из фильтровальных камер под фильтровальной тканью, по существу, при отсутствии давления. После фильтрования на одну или две подвижные мембраны воздействуют нагнетаемым воздухом или другой газообразной средой при давлении газа от 4 до 16 бар.

Во всех случаях, когда происходит протечка в одной из мембран известного фильтровального устройства, нагнетаемая среда просачивается на сторону кека и неучтенным образом вытекает из фильтровального устройства вместе с фильтратом. Протечку как таковую можно легко определить путем мониторинга расхода текучей среды, нагнетаемой в фильтровальное устройство, только невозможно идентифицировать поврежденную в данный момент мембрану, в частности, в том случае, когда фильтровальное устройство имеет большое число фильтровальных камер.

Способы и устройства для выявления протекающей мембраны предлагаются в DE 29916427 U1 и DE 20307912 U1. В каждой фильтровальной камере в канал для нагнетаемой среды вводится датчик расхода текучей среды. Протечка соответствующей камеры и ее мембраны выявляется в том случае, когда нагнетаемая среда по-прежнему течет в камеру, когда ее перетекание в другие камеры прекратилось.

Во время отжима фильтрационных кеков в известных фильтровальных устройствах значения расхода текучей среды, нагнетаемой в соответствующие отжимающие рабочие пространства, распределяются в большом диапазоне значений из-за уменьшения давления снаружи фильтровальных камер на протяжении общего питающего трубопровода, из-за неоднородной загрузки твердого содержимого внутри камер или из-за загрязнения соответствующих каналов. Таким образом, мониторинг расходов текучих сред ведет к ошибочному положительному выявлению протекающих мембран или, что более важно, к пропуску действительных протечек.

В JP 10 296009 A раскрыты устройство и способ определения утечек в мембранных фильтровальных плитах, основанные на определении расхода утечек. В D1 предлагается запорный клапан, с помощью которого отжимающее рабочее пространство, находящееся под давлением, может закрываться для того, чтобы туда не могла дополнительно поступать нагнетаемая текучая среда.

Проблема, подлежащая решению

Таким образом, целью изобретения являются другие способ и устройство для выявления протекающей мембраны, которые устраняют недостатки известного уровня техники в данной области.

Сущность изобретения

На основе описанных выше способов такая цель достигается путем поступления нагнетаемой среды в соответствующее отжимающее рабочее пространство каждой из фильтровальных камер, герметичного закрытия соответствующего входного канала после поступления нагнетаемой среды, мониторинга давления внутри отжимающего рабочего пространства, причем выявленное уменьшение давления считается свидетельством протечки соответствующей мембраны. После закрытия канала и мониторинга давления нагнетаемой среды внутри отжимающего рабочего пространства на протечку соответствующей камеры и ее мембраны указывает не расход текучей среды в отжимающем рабочем пространстве, а скорее уменьшение давления в нем.

Способ согласно изобретению можно в равной степени применять в фильтровальных устройствах с одной или двумя фильтровальными тканями на фильтровальную камеру, а также в фильтровальных устройствах, использующих нагнетаемые газообразные или жидкие среды. В частности, в качестве нагнетаемых сред в равной степени можно применять воду, пальмовое масло или подкисленный серосодержащий флюид. Кроме того, способ согласно изобретению в равной степени можно применять при незаполненном состоянии фильтровальных камер независимо от процесса фильтрования или его можно применять во время отжима фильтрационного кека после процесса фильтрования.

В настоящее время известно, что подходящее давление нагнетания при отжиме (и давление для выявления протечки мембраны) должно составлять от 4 до 30 бар. Однако в будущих фильтровальных устройствах можно применять еще более высокое давление. В частности, высокое давление нагнетания при отжиме применяется в фильтровальном устройстве, содержащем мембраны, приваренные к камерным плитам. Фильтровальные устройства со сменными мембранами, прикрепленными или прикрученными болтами к камерным плитам, обычно наполняются (нагнетаемой средой) при более низких давлениях нагнетания при отжиме.

Предпочтительно в способе согласно изобретению протечка мембраны выявляется в случае уменьшений давления до уровня, превышающего фиксированное значение. Поскольку в отжимающих рабочих пространствах легко можно повышать давление до обычного уровня, обычный максимальный уровень уменьшения давления может быть установлен для всех отжимающих рабочих пространств. Такое обычное фиксированное значение значительно облегчает настройку связанных с этим измерительных, индикаторных и сигнальных устройств.

Кроме того, предпочтительно, чтобы значение определялось с помощью статистического анализа данных мониторинга давления во множестве отжимающих рабочих пространств. Мониторинг давления в многочисленных отжимающих рабочих пространствах и статистический анализ данных мониторинга обеспечивает автоматическую установку значения. Фиксированное значение, кроме того, может быть установлено путем применения экспертной системы, основанной на предварительно обработанных данных о давлении.

С учетом описанных выше камерных плит цель изобретения достигается путем применения запорного клапана для закрытия канала и измерительного устройства для измерения давления внутри отжимающего рабочего пространства. Такая камерная плита позволяет осуществить способ согласно изобретению и определяет преимущества упомянутого выше способа.

Предпочтительно внутри камерной плиты согласно изобретению измерительное устройство расположено в канале. В канале измерительное устройство не подвергается воздействию суспензии, тем самым предотвращается загрязнение измерительного устройства и сокращение его функции.

Кроме того, предпочтительно, чтобы измерительное устройство было объединено с запорным клапаном. Объединение запорного клапана с измерительным устройством обеспечивает легкую модернизацию и быструю замену общего элемента.

В предпочтительном варианте осуществления камерной плиты согласно изобретению она снабжена индикатором для индикации давления внутри отжимающего рабочего пространства, причем индикатор находится в пределах видимости, когда камерная плита монтируется в пакет. Такой индикатор обеспечивает легкое считывание данных о давлении, измеряемом внутри отжимающего рабочего пространства, снаружи фильтровального устройства.

В еще одном, предпочтительном варианте осуществления камерной плиты согласно изобретению она снабжена сигнальным устройством для сообщения о протечке мембраны в том случае, когда измерительное устройство измеряет уменьшение давления. Такое сигнальное устройство обеспечивает быстрое визуальное распознавание камерной плиты с протекающей мембраной. Для сообщения о протечке сигнальное устройство, например, может содержать акустический элемент, или выделяться цветом сигнала, или иметь предупредительную световую сигнализацию.

Кроме того, предпочтительно, чтобы камерная плита согласно изобретению содержала передающий элемент для передачи данных о давлении, измеренном с помощью измерительного устройства, на обычное устройство для мониторинга давления в фильтровальном устройстве. Такой передающий элемент и обычное устройство для мониторинга обеспечивают автоматический мониторинг протечки мембраны, а также ведение учета и статистический анализ данных о давлении для технического контроля.

Лучший вариант осуществления изобретения

Способ согласно изобретению и связанное с ним устройство далее описаны более подробно со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, проиллюстрированные на чертежах. На фиг. 1 показана крепежная часть 1 камерной плиты (не показана) согласно изобретению, на фиг. 2 показана деталь той же самой крепежной части 1.

В крепежной части 1 камерная плита содержит два канала 2 для фильтрата, образующих два трубопровода для фильтрата вместе с каналами для фильтрата из последующих таких же камерных плит внутри пакета камерных плит фильтровального устройства. Через трубопровод для фильтрата фильтрат отводится из фильтровальной камеры 3, образованной между данной камерной плитой и соседней камерной плитой пакета (трубопровод для отвода фильтрата, последующие камерные плиты, пакет и фильтровальное устройство не показаны).

Крепежная часть 1 соединяется с основной частью камерной плиты с помощью болтов (основная часть и болты не показаны), направляемых сквозными отверстиями 4, образованными в крепежной части 1. Камерная плита делится на основную часть и крепежные части 1 с двух сторон, чтобы преодолеть ограничение по размерам, определяемым обычными литьевыми прессами, применяемыми для производства камерных плит. Разумеется, изобретение не ограничивается камерными плитами, собранными из основных частей и крепежных частей, но также его можно применять с камерными плитами, отлитыми в виде единого блока.

Кроме того, в крепежной части 1 камерная плита содержит один канал 5 для нагнетания среды, образующий вместе с каналами 5 для нагнетания среды последующих камерных плит нагнетающий трубопровод (нагнетающий трубопровод не показан). Через нагнетающий трубопровод и входной канал 6 нагнетаемая среда подается в отжимающее рабочее пространство (не показано).

Трубопроводы для фильтрата и нагнетающий трубопровод, а также каналы для подачи суспензии (не показаны) фильтровального устройства образованы соответствующими каналами (а именно каналами 2 для фильтрата, каналами 5 для нагнетания среды и последующими каналами для подачи суспензии, последние не показаны) и формируются в крепежной части 1 и в другой крепежной части (не показана) с противоположной стороны камерной плиты. Таким образом, трубопроводы для фильтрата, нагнетающие трубопроводы и каналы для подачи суспензии существуют только в то время, когда камерные плиты собраны в пакет, и размыкаются в то время, когда камерные плиты разъединяются, например, для выгрузки из фильтровальных камер 3 фильтрационного кека.

Камерная плита содержит запорный клапан 7 для закрытия входного канала 6, а также измерительное устройство 8 для измерения давления внутри отжимающего рабочего пространства. Запорный клапан 7 и измерительное устройство 8 объединены внутри одного вставного клапана 9, который обеспечивают в виде единой резервной или модернизирующей части камерной плиты. На своей наружной видимой грани 10 камерная плита содержит сигнальное устройство 11 для сообщения о протечке мембраны. Как вставной клапан 9, так и сигнальное устройство 11 приводятся в рабочее состояние нагнетаемым воздухом, подаваемым через отдельный измерительный канал 12, образованный измерительным трубопроводом (не показан) и гибкими шлангами 13.

Для осуществления проверки возможных протечек мембран перед началом работы с суспензией в отжимающее рабочее пространство камерных плит, собранных в пакет, через нагнетающий трубопровод автоматически подается сжатый воздух в качестве нагнетаемой среды. После того как давление внутри канала 5 для нагнетания среды достигает стационарного режима, нагнетаемый воздух подается во вставные клапаны 9 через измерительный трубопровод для закрытия запорных клапанов 7.

Сигнальное устройство 11 соединяется с отжимающим рабочим пространством и подвергается давлению со стороны нагнетаемой среды внутри отжимающего рабочего пространства. В то время как сигнальное устройство подвергается давлению со стороны нагнетаемой среды, подаваемой из нагнетающего трубопровода, индикаторное устройство 14 показывает зеленый сигнал. Когда давление снижается ниже фиксированного критического значения, индикаторное устройство 14 переключается с зеленого цвета на красный и сигнальное устройство 11 издает звуковой сигнал для сообщения о протечке мембраны.

Обозначения на фигурах

1 - крепежная часть;

2 - каналы для фильтрата;

3 - фильтровальная камера;

4 - сквозное отверстие;

5 - канал для нагнетания среды;

6 - входной канал;

7 - запорный клапан;

8 - измерительное устройство;

9 - вставной клапан;

10 - грань;

11 - сигнальное устройство;

12 - измерительный канал;

13 - шланг;

14 - индикаторное устройство.

Изобретение относится к области фильтрования. Cпособ и устройство выявления протечки мембраны в мембранном фильтровальном устройстве заключается в том, что фильтровальное устройство содержит пакет одинаковых камерных плит, имеющих углубления, которые образуют фильтровальные камеры между соседними камерными плитами пакета, причем в фильтровальные камеры может подаваться суспензия с той стороны фильтровальной ткани, где образуется кек, и суспензия может проходить сквозь фильтровальную ткань на ту ее сторону, где находится фильтрат, так чтобы твердое содержимое суспензии осаждалось на фильтровальной ткани в виде фильтрационного кека, каждая фильтровальная камера содержит подвижную мембрану, а мембрана и камерная плита ограничивают отжимающее рабочее пространство, и при этом камерная плита содержит входной канал для подведения нагнетаемой среды в отжимающее рабочее пространство для механического отжима соответствующего фильтрационного кека, причем способ содержит стадии: подведение нагнетаемой среды в соответствующее отжимающее рабочее пространство каждой из фильтровальных камер, после подведения нагнетаемой среды герметичное закрытие соответствующего входного канала, мониторинг давления внутри отжимающего рабочего пространства и выявление уменьшения давления, которое считается свидетельством протечки соответствующей мембраны. Технический результат - повышение эффективности выявления протечки мембраны. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ выявления протечки мембраны в мембранном фильтровальном устройстве, где фильтровальное устройство содержит пакет, по существу, одинаковых камерных плит, имеющих углубления, которые образуют фильтровальные камеры (3) между соседними камерными плитами пакета, причем в фильтровальные камеры (3) может подаваться суспензия с той стороны фильтровальной ткани, где образуется кек, и суспензия может проходить сквозь фильтровальную ткань на ту ее сторону, где находится фильтрат, так чтобы твердое содержимое суспензии осаждалось на фильтровальной ткани в виде фильтрационного кека, каждая фильтровальная камера (3) содержит подвижную мембрану, а мембрана и камерная плита ограничивают отжимающее рабочее пространство, и при этом камерная плита содержит входной канал (6) для подведения нагнетаемой среды в отжимающее рабочее пространство для механического отжима соответствующего фильтрационного кека, причем способ содержит стадии:
a) подведение нагнетаемой среды в соответствующее отжимающее рабочее пространство каждой из фильтровальных камер (3);
b) после подведения нагнетаемой среды герметичное закрытие соответствующего входного канала (6),
c) мониторинг давления внутри отжимающего рабочего пространства и
d) выявление уменьшения давления, которое считается свидетельством протечки соответствующей мембраны.

2. Способ по предыдущему пункту, в котором протечка мембраны выявляется в случае уменьшений давления до уровня, превышающего фиксированное значение.

3. Способ по предыдущему пункту, в котором значение определяется путем статистического анализа данных мониторинга давления во множестве отжимающих рабочих пространств.

4. Камерная плита для мембранного фильтровального устройства, причем фильтровальное устройство содержит пакет, по существу, одинаковых камерных плит, имеющих углубления, которые образуют фильтровальные камеры (3) между соседними камерными плитами пакета, причем в фильтровальные камеры (3) может подаваться суспензия с той стороны фильтровальной ткани, где образуется кек, и суспензия может проходить сквозь фильтровальную ткань на ту ее сторону, где находится фильтрат, так чтобы твердое содержимое суспензии осаждалось на фильтровальной ткани в виде фильтрационного кека, причем каждая фильтровальная камера (3) содержит подвижную мембрану, а мембрана и камерная плита ограничивают отжимающее рабочее пространство, при этом камерная плита содержит входной канал (6) для подведения нагнетаемой среды в отжимающее рабочее пространство для механического отжима соответствующего фильтрационного кека, а также содержит запорный клапан (7) для закрытия канала и измерительное устройство (8) для измерения давления внутри отжимающего рабочего пространства.

5. Камерная плита по предыдущему пункту, в которой измерительное устройство (8) расположено в канале.

6. Камерная плита по предыдущему пункту, в которой измерительное устройство (8) объединено с запорным клапаном (7).

7. Камерная плита по одному из пп. 4-6, в которой предусмотрен индикатор для индикации давления внутри отжимающего рабочего пространства, причем индикатор находится в пределах видимости, когда камерная плита монтируется в пакет.

8. Камерная плита по одному из пп. 4-6, которая содержит сигнальное устройство (11) для сообщения о протечке мембраны в том случае, когда измерительное устройство (8) измеряет уменьшение давления.

9. Камерная плита по предыдущему пункту, в которой сигнальное устройство (11) содержит акустический элемент для сообщения о протечке.

10. Камерная плита по одному из пп. 4-6, которая содержит передающий элемент для передачи данных о давлении, измеренных с помощью измерительного устройства, на устройство для мониторинга давления в фильтровальном устройстве.