УСТАНОВКА ФИЛЬТРОВАЛЬНАЯ Российский патент 2021 года по МПК B01D33/06 

Область техники

Изобретение относится к области обогащения сырья в горнодобывающей, химической и других отраслях промышленности, где нашли применение вакуум-фильтры с приводом вращения, например, в цветной металлургии при подготовке сырья в технологическом процессе получения глинозема.

Уровень техники

 Известна распределительная головка вращающихся вакуум-фильтров (Николаев А.Ф., Бляхер И.Г., Шинделевич Л.Л. и др. Распределительная головка вращающегося вакуум-фильтра. А.с. №352661, 1968 г.) с полостями для подвода вакуума и приема фильтрата, а также отдувочного воздуха, в которой к ее корпусу примыкают с двух сторон притертые шайбы. С внутренней стороны головки стационарная распределительная шайба соприкасается с вращающейся ячейковой, с наружной примыкает подвижная или поворотная шайба, но не вращающаяся вместе с цапфой фильтра благодаря посадке на вал с подшипником. К подвижной шайбе прикреплен рычаг, предназначенный для ее разворота на угол в пределах зоны фильтрования. В свою очередь, в вакуумной полости данной зоны размещен поворотный мостик в виде цилиндра, который прикреплен одним концом к подвижной шайбе с прижимной пружинкой, а другим - входит в отверстие распределительной шайбы. При повороте подвижной шайбы с помощью рычага на определенный угол цилиндр перемещается в вакуумной зоне, отсекая часть зоны, что позволяет регулировать продолжительность пребывания фильтрующей поверхности фильтра под вакуумом, т.е. влиять на производительность. Для предотвращения сообщения вакуумной зоны с атмосферой перед подшипником подвижной шайбы размещается уплотняющее кольцо.

Известна фильтровальная установка с вращающимся барабанным вакуум-фильтром, содержащая емкость/корыто для суспензии, связанную центробежным насосом подачи суспензии в корыто фильтра, распределительное устройство которого соединено трубопроводом с вакуум-насосом последовательно через ресивер и ловушку. Поступающие через соответствующие окна распределительного устройства в ресивер фильтрат и промывная жидкость под действием гидростатического давления по вертикальному трубопроводу попадают в сборник, а воздух, поступивший в фильтр на стадии промывки и обезвоживания осадка, из ресивера по трубопроводу, после отделения от капельной жидкости в ловушке, удаляется вакуум-насосом из системы (В.А.Жужиков, «Фильтрование», Госхимиздат, М., 1961, с.198-199).

Известна фильтровальная установка для фильтрования суспензий, включающая вакуумный фильтр, ресиверы для отбора фильтрата из зоны фильтрования и сушки осадка, трубопроводы, соединяющие посредством распределительного устройства зону фильтрования и зону сушки вакуумного фильтра с ресиверами, ловушку для улавливания капель жидкости, вакуумный насос, барометрический ящик для сбора фильтрата, соединенный трубопроводами с ресиверами и ловушкой, отличающаяся тем, что в трубопровод, соединяющий через распределительное устройство вакуумного фильтра зону сушки с ресивером, встроена камера, выполненная в виде цилиндрической обечайки с крышками, диаметр которой больше диаметра трубопровода, при этом камера имеет патрубок, врезанный в обечайку и соединенный с ресивером или ловушкой( патент RU 2 346 723 C2, опубл. 20.02.2009).

Известна фильтровальная установка с вращающимся барабанным вакуум-фильтром, содержащая емкость/корыто для суспензии, связанную центробежным насосом подачи суспензии в корыто фильтра, распределительное устройство которого соединено трубопроводом с вакуум-насосом последовательно через ресивер и ловушку. в установке фильтровальной с барабанным или дисковым вакуум-фильтром, содержащей вакуум-фильтр с приводом вращения и емкостью для суспензии, распределительное устройство которого последовательно соединено трубопроводом с вакуум-насосом через ресивер для сепарации фильтрата и ловушку остаточной капельной жидкости, а ресивер и ловушка соединены трубопроводами гидростатического стока со сборником фильтрата, полость зоны промывки и обезвоживания осадка верхней части корпуса распределительного устройства снабжена устройством непрерывного удаления воздушного потока из фильтрата, выполненного в виде трубопровода, связанного с полостью резервуара ловушки остаточной капельной жидкости. При этом на корпусе распределительного устройства в зоне промывки и обезвоживания осадка установлен отводящий патрубок трубопровода удаления воздушного потока из фильтрата. (патент RU 2350374, опубл. 20.03.2009). Известное устройство принято за прототип.

Недостаток устройства состоит в том, что отводящий патрубок трубопровода удаления остаточной капельной жидкости имеет тангенциальный выход из распределительной вакуумной головки, направленный вертикально вверх. При данной конструкции торцевая стенка распределительной вакуумной головки выполняет функцию отбойной пластины, тем самым резко снижая скорость удаления остаточной капельной жидкости из зоны промывки и обезвоживания осадка. Следующим недостатком применяемой конструкции является подключение трубопровода от распределительной вакуумной головки в ловушку. Нестабильное давление в вакуумной системе повышает риск заброса фильтрата вместе с воздухом через ловушку в вакуум-насос.

Следующим недостатком применяемой конструкции является ручное регулирование величины вакуума в зоне образования осадка, при помощи открытия или закрытия запорной арматуры на трубопроводе. Нестабильная величина вакуума в зоне образования осадка в процессе фильтрации суспензии приводит к неравномерностям и существенным перепадам в толщине слоя осадка (кека).

Указанные недостатки стимулировали поиск новых технических решений.

Раскрытие изобретения

Технической задачей заявляемого изобретения является получение продукции с минимальным содержанием влаги в осадке (кеке) при одновременном исключении заброса фильтрата вместе с воздухом через ловушку в вакуум-насос.

Техническая задача достигается за счет того, что в установке фильтровальной, содержащей вакуум-фильтр, распределительное устройство, ресивер для сепарации фильтрата и ловушку остаточной капельной жидкости, соединенных между собой трубопроводами, сборник фильтрата, соединенный с ловушкой и ресивером вертикальными трубопроводами гидростатического стока, согласно заявляемому изобретению, распределительное устройство снабжено отводящим трубопроводом, соединенным с корпусом ресивера и выполненным под углом относительно горизонтальной оси распределительного устройства с возможностью направления потока фильтрата сверху вниз, при этом на трубопроводе посредством запорно-регулируемого элемента закреплено устройство автоматического регулирования вакуума, выполненное с возможностью поддержания постоянной величины вакуума в распределительном устройстве в зоне образования осадка.

Способствуют достижению технической задачи следующие зависимые признаки заявляемого изобретения. Угол наклона отводящего трубопровода может составлять 50-70 градусов относительно горизонтальной оси.

Предложенное техническое решение направлено на эффективное применение фильтровальной установки, за счет увеличения скорости движения остаточной капельной жидкости, из зоны сушки фильтрующей суспензии, а так же стабилизации толщины и равномерного распределения осадка на поверхности фильтровальной ткани.

Первым отличительным признаком предложенного устройства является установка дополнительного трубопровода удаления остаточной капельной жидкости из рабочей зоны глубокой сушки и обезвоживания осадка.

Конструкция корпуса распределительного вакуумного устройства снабжено элементом непрерывного удаления остаточной капельной жидкости (фильтрата), выполненного в виде трубопровода, связанного с полостью резервуара ресивера. При этом на корпусе распределительного вакуумного устройства в зоне глубокой сушки и обезвоживания осадка установлен отводящий патрубок трубопровода удаления остаточной капельной жидкости (фильтрата). Патрубок трубопровода установлен в торцевой стенке вакуумного распределительного устройства горизонтально относительно плоскости. Трубопровод относительно патрубка направлен вниз относительно распределительной головки в нижнюю часть ресивера сушки и соединен с ресивером. Угол наклона трубопровода может находиться в пределах 50-70 градусов относительно горизонтальной оси. Данная конструкция подключения трубопровода к распределительному вакуумному устройству, за счет исключения прямых геометрических углов, и гравитационной силы (направления потока сверху-вниз), обеспечивает высокую скорость удаления потока жидкости из рабочей зоны глубокой сушки и обезвоживания.

Вторым отличительным признаком предложенного устройства является устройство автоматического регулирования величиной вакуума в зоне образования осадка.

Корпус распределительного вакуумного устройства непрерывного удаления остаточной капельной жидкости (фильтрата) снабжен патрубком отвода фильтрата из зоны образования осадка (кека). На патрубке устанавливается запорно-регулирующая арматура с редуктором и электроприводом. Постоянное значение величины вакуума выдерживается устройством автоматического регулирования вакуумом, которое в зоне образования осадка (кека), обеспечивает стабилизацию толщины и равномерное распределения осадка на поверхности фильтровальной ткани. Работа фильтровальной установки в таком режиме позволяет получить продукцию с минимальным содержанием влаги в осадке (кеке) и увеличить производительность.

Анализ известных технических решений, касающихся вращающихся барабанных или дисковых вакуум-фильтров, а также анализ совокупности существенных признаков предлагаемого изобретения позволяют сделать вывод о соответствии его критериям «новизна».

Возможность реализации поставленной технической задачи предлагаемой совокупностью существенных признаков подтверждается нижеприведенным примером конкретного выполнения изобретения с барабанным исполнением вакуум-фильтра и иллюстрируется чертежами.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 изображена схема предлагаемой фильтровальной установки с барабанным вакуум-фильтром, на фиг.2 - корпус распределительного вакуумного устройства.

Установка содержит барабанный вакуум-фильтр 1 с наружной поверхностью фильтрования. Барабан вакуум-фильтра смонтирован на цапфах и соединен отводящими фильтрат трубопроводами (на чертеже не показаны) с корпусом распределительного устройства вакуум-фильтра. Зоны полости корпуса распределительного устройства, организованные распределительной шайбой, ответственные за фильтрование суспензии, промывку и обезвоживание осадка (на чертеже не показаны), через отводящие фильтрат патрубки последовательно соединены трубопроводам 9 (фильтрата) с полостью резервуара ресивера.2, трубопровод 10 сушки) полостью резервуара ресивера 3 и через отводящий трубопровод 11 (глубокой сушки и обезвоживания) с резервуаром ресивера 3. Резервуары ресиверов 2 и 3 и ловушки 4 соединены вертикальными трубопроводами 12, 13, 14 со сборником фильтрата 7. На трубопроводе 9 установлена запорно-регулирующая арматура с электроприводом 17, регулирование величиной вакуума в зоне образования осадка осуществляется устройством автоматического регулирования вакуумом посредством контрольно-измерительного регулятора. Вакуум в фильтровальной установке поддерживается, за счет работы вакуум-насоса 6, барометрического конденсатора 5 и гидрозатвора 8. Для отдувки осадка (кека), получаемого в процессе фильтрации используется трубопровод сжатого воздуха 15.

Осуществление изобретения

Установка работает следующим образом.

Суспензия подается в емкость/корыто вакуум-фильтра 1 из аппарата центробежным насосом (на чертеже не показаны). В процессе осаждения, промывки и обезвоживания осадка на барабане вакуум-фильтра 1 фильтрат под действием вакуума в виде воздушно-жидкостной смеси направляется по отводящим трубопроводам 9, 10 через распределительную вакуумную головку 16 (конструкция которой состоит из последовательных зон- фильтрации, промывки, обезвоживания и отдувки осадка, соединенных шайбой) в ресиверы 2 и 3, так же в ресивер 3 поступает поток остаточной капельной жидкости по трубопроводу 11. Регулирование величиной вакуума в зоне образования осадка осуществляется устройством автоматического регулирования 17. Регулирования величиной вакуума в зонах сушки, глубокой сушки и обезвоживания осуществляется в ручном режиме. Фильтрат из резервуаров ресиверов 2 и 3 по вертикальным трубопроводам 12, 13, 14, высотой, обеспечивающей гидростатический сток, поступает в сборник фильтрата 7. Воздух из ресиверов 2 и 3 направляется в ловушку 4, где отделяется от капелек остаточной жидкости, после чего поступает в барометрический конденсатор 5, и далее вакуум-насосом.6 удаляется из системы. Фильтрат из ловушки 4 по трубопроводу 4 поступает самотеком в сборник фильтрата 7. Постоянный вакуум в системе обеспечивается за счет барометрического конденсатора 5 и гидрозатвора 8.

Полученный в процессе фильтрации твердый осадок (кек) отделяется от поверхности барабана под действием импульсной отдувки. Воздух под избыточным давлением на отдувку осадка (кека) поступает из компрессоров по трубопроводу 15, который герметично соединен с распределительным вакуумным устройством барабанного вакуумного фильтра.

Точно в таком же режиме работает установка фильтровальная, оснащенная дисковым вакуум-фильтром.

В результате двухступенчатого разделения (первую ступень разделения (основную) обеспечивает зона сушки, к которой через патрубок подключен резервуар ресивера 2, вторую ступень разделения (дополнительную) обеспечивает зона глубокой сушки, к которой через патрубок подключен резервуар ресивера 3 (фиг.2) воздушно-жидкостного потока в корпусе распределительного устройства повышаются степень сепарации воздушной фракции фильтрата, а также надежность и эффективность работы устройства в целом, за счет возможности увеличения перепада давления в системе фильтровальная установка. Что позволяет увеличить степень обезвоживания фильтруемого осадка (кека).

Изобретение относится к области обогащения сырья в горнодобывающей, химической и других отраслях промышленности, где нашли применение вакуум-фильтры с приводом вращения, например, в цветной металлургии при подготовке сырья в технологическом процессе получения глинозема. Установка фильтровальная содержит вакуум-фильтр (1), распределительное устройство (16), ресивер для сепарации фильтрата (2, 3) и ловушку остаточной капельной жидкости (4), соединенные между собой трубопроводами, сборник фильтрата (7), соединенный с ловушкой (4) и ресивером вертикальными трубопроводами гидростатического стока (12-14). Распределительное устройство (16) снабжено отводящим трубопроводом (11), соединенным с корпусом ресивера (3) и выполненным под углом относительно горизонтальной оси распределительного устройства (16) с возможностью направления потока фильтрата сверху вниз, при этом на трубопроводе (9) посредством запорно-регулируемого элемента закреплено устройство автоматического регулирования вакуума (17), выполненное с возможностью поддержания постоянной величины вакуума в распределительном устройстве (16) в зоне образования осадка. Использование изобретения позволит получить продукцию с минимальным содержанием влаги в осадке (кеке) при одновременном исключении заброса фильтрата вместе с воздухом через ловушку в вакуум-насос. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка фильтровальная, содержащая вакуум-фильтр (1), распределительное устройство (16), ресивер для сепарации фильтрата (2, 3) и ловушку остаточной капельной жидкости (4), соединенные между собой трубопроводами, сборник фильтрата (7), соединенный с ловушкой (4) и ресивером вертикальными трубопроводами гидростатического стока (12-14), отличающаяся тем, что распределительное устройство (16) снабжено отводящим трубопроводом (11), соединенным с корпусом ресивера (3) и выполненным под углом относительно горизонтальной оси распределительного устройства (16) с возможностью направления потока фильтрата сверху вниз, при этом на трубопроводе (9) посредством запорно-регулируемого элемента закреплено устройство автоматического регулирования вакуума (17), выполненное с возможностью поддержания постоянной величины вакуума в распределительном устройстве (16) в зоне образования осадка.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что угол наклона отводящего трубопровода составляет 50-70°.