Способ фильтрования суспензий и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК B01D17/00 B01D29/07 

Изобретение относится к фильтрованию суспензий через фильтровальную перегородку под давлением и может найти применение в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - интенсификация процесса фильтрования и регенерации .фильтрующей перегородки.

Проведены экспериментальные исследования на лабораторной установке в достаточно широком диапазоне режимов и суспензий. Например, для гармонического закона деформации фильтрующей перегородки в 1-м сечении от волнового и вибрационного движений линейный поперечный размер изменяется по следующей зависимости:

Hi(t)Hn(t)+H2i(t),

где Hii(t)l b- nii 1+sln(yi t+pi), H2i(t)

Ol t, hn П21 , (Oi , (fX ( t ) - СДВИГ

фазы в l-м сечении. Диапазон низкочастотного волнового движения 0,1-2 Гц, диапазон высокочастотного вибрационного движения (Oi 20-100 Гц, наибольшее волновое смещение ,05, наибольшее вибрационное смещение ,003 м. Существуют также ступенчатые законы деформации перегородки для ее волнового движения. Частота этих движений 0,1-2 Гц, вибрации и смещения аналогичны предыдущему случаю. Возможны и другие зависимости Hi(t). при которых деформация фильтрующей перегородки такова, что появляются чередующиеся по времени в пространстве замкнутые и разомкнутые фильтрующие объемы с избыточным давлеOs

ю о

00

о

нием в них, перемещающихся в требуемых направлениях.

На фиг. 1 изображен пример временной диаграммы приложения нагрузок и соответствующие им фазы деформации фильтрующего элемента; на фиг. 2 - пример двусторонней деформации элемента; на фиг. 3 - пример изменения размера фильт- руюхцегсГканала в сечении.

На фиг. 1 приведен пример временной диаграммы приложения нагрузок и соответствующие им фазы деформации гибкого фильтрующего элемента, выполненного в виде плоской поверхности открытого протяженного П-образного корпуса, при односто- роннем приложении к ней нагрузок в плоскостях, перпендикулярных оси корпуса. Корпус с фильтрующим элементом образуют фильтрующий канал. Волна поперечной деформации фильтрующего элемента и чередующиеся фильтрующие объемы образуются между фильтрующим элементом и корпусом. Номера плоскостей, в которых приложены статические нагрузки FI и F4 - 1 и А, а в которых приложены Динамические нагрузки с вибрацией F2 и Рз - 2 и 3. В общем случае число плоскостей приложения нагрузок может быть любое, но минимальное число - две.

Рабочий цикл фильтрования суспензией по виброволновому способу состоит из трех фаз деформации фильтрующего элемента, соответствующих приложениям нагрузок Fi-F4 в плоскостях 1-4, перпендикулярных оси канала.

1фаза. Ввод суспензии и перекрытие канала. Прикладывается статическая нагрузка F4 в плоскости 4 и перекрывается фильтрующий канал в этом месте. Затем в канал вводится суспензия. К фильтрующему элементу после этого прикладывается статическая нагрузка FI в плоскости 1, и канал перекрывается и в этом месте.

2фаза. Фильтрование и регенерация фильтрующего элемента. К образовавшемуся между перекрытыми местами замкнутому фильтрующему объему прикладываются динамические нагрузки F2 и Рз, например противофазно, с вибрацией для фильтрования и перемещения суспензии с осадком, а затем и одного осадка волной деформации фильтрующего элемента внутри объема с управляемым или неуправляемым обжатием этого объема на каждом периоде волны деформации элемента.

3фаза. Удаление или транспортирование осадка из канала. Поочередно, например со сдвигом на полпериода, прикладываются в плоскостях 2 и 3 статические нагрузки F и Рз и снимаются перед

этим или одновременно с Р2 нагрузка F4 в сечении 4. Осадок волной деформации гиб- - кого фильтрующего элемента, которая формируется нагрузкой, удаляется из этой части

канала в сторону вывода. Затем вновь повторяется 1 фаза. Введение вибрационного воздействия повышает эффективность фильтрования, регенерации фильтрующего элемента и удаление осадка из него.

На фиг. 2 показаны фазы деформации гибкого фильтрующего элемента, выполненного в виде цилиндрического канала, при двухстороннем приложении к нему нагрузок в плоскостях, перпендикулярных оси канала. Временная диаграмма приложения нагрузок подобна предыдущему случаю (фиг. 1). Возможны и многие другие формы деформации канала, удовлетворяющие условиям и существенным отличительным

признакам предлагаемого способа.

На фиг. 3 показаны изменения размера фильтрующего канала в поперечном направлении в третьей плоскости, соответствующего зависимости +Н23,

где (1+cos йл t), Ha3 h2Sln ш t.

Устройство для фильтрования суспензий схематически изображено на фиг. 4 и 5; на фиг, 6 - схема подключения источников волнового и вибрационного воздействий; на

фиг. 7 - схема волнового и вибрационного воздействий от различных источников.

Устройство содержит корпус 1 с жесткой перфорированной перегородкой 2. установленной в нем на подставках 3, так что

между ней и корпусом имеется полость 4; гибкий фильтрующий элемент 5, образующий канал 6, уложенный на перегородку 2 и связанный с входным 7 и выходным 8 патрубками корпуса 1, механизм деформации,

выполненный например, в виде гидро- или пневмоцилиндров 9 со штоками 10, подключенных к программному элементу задания, выполненному в виде источников.волнового 11 и вибрационного 12 воздействий. Корпус

1 имеет два патрубка отвода фильтрата 13 и дополнительный патрубок 14, соединяющий полость 4 с источником тепла (не показан). Источники волнового 11 и вибрационного 12 воздействий соединены с

цилиндрами 9 соответственно через электрические клапаны 15 и 16, управляемые от ЭВМ 17, подключенной к ним через устройство согласования 18. Число плоскостей приложения нагрузок четыре - , 2, 3, 4.

5 Устройство работает следующим образом.

Первоначально штоки 10 цилиндров 9 в сечениях В-В и Г-Г (фиг. 4) подняты, а в сечениях Б-Б и Д-Д опущены. Гибкий фильтрующий элемент 5 в сечениях Б-Б и Д-Д деформирован так, что канал 6 в этих сечениях полностью перекрыт. Затем поднимается шток 10 в сечении Б-Б и канал 6 в этом месте открывается. Суспензия через входной патрубок 7 поступает в канал 6. После этого шток 10 сечения Б-Б вновь опускается, перекрывая канал так, что между сечениями Б-Б и Д-Д образуется замкнутый фильтрующий объем. На образовавшийся замкнутый фильтрующий объем начинают давить штоки 10 сечений В-В и Г-Г. Штоки движутся в противофазе(см. временную диаграмму фиг. 1) и при этом вибрируют. Образующаяся при этом движении штоков 10 в гибком фильтрующем элементе 5 поперечная волна деформации с вибрацией вовлекает в интенсивное движение суспензию и осадок, и тем самым ускоряет фильтрование и регенерацию фильтрующего элемента. Кроме того, штоки 10 в сечениях В-В и Г-Г при своем движении осуществляют управляемое или неуправляемое обжатие фильтрующего объема, и тем самым повышают в нем давление, что также способствует ускорению процесса фильтрования. После того, как фильтрат выжмется через фильтрующий элемент 5 и в объеме канала 6 останется только осадок, шток 10 сечения Д-Д поднимается, а штоки 10 сечений В-В, Г-Г, Д-Д поочередно опускаются. При таком движении осадок с фильтрующего элемента 5 удаляется или транспортируется из канала б к выходному патрубку 8. Фильтрат удаляется из корпуса 1 через патрубок 13. После этого штоки 10 сечений В-В и Г-Г поднимаются и устройство приводится в первоначальное положение. Далее цикл повторяется. При необходимости осадок может быть дополнительно подсушен. Для этого полость 4 корпуса 1 через дополнительный патрубок 14 соединяется с источником тепла (не показан).

На фиг. 6 приведена схема подключения источников волнового и вибрационного воздействий. Если механизм деформации гибкого фильтрующего элемента электромагнитного или электродинамического принципов действия, то суммарный управляющий сигнал волнового и вибрационного движений через сумматоры непосредственно подается на механизм деформации. Если механизм деформации, например пневмо- или гидравлического принципа действия, то в этом случае управляемые клапаны 15 и Т6 в соответствии с программой ЭВМ 17 регулируют подачу рабочего тела в цилиндры 9. Так организуется схема управления, если оба воздействия - волновое и вибрационное передаются фильтрующему элементу

непосредственно механизмом деформации этого элемента.

На фиг. 7 приведен пример схемы раздельной передачи волнового и вибрацион5 ного воздействий от различных источников. На приведенном примере волновое движение фильтрующему элементу передается механизмом деформации, содержащим пневмоцилиндры 9 со штоком 10, располо10 женные на корпусе 1, а вибрация фильтрующему элементу передается через корпус, с которым жестко или кинематически связан вибровозбудитель 12, например, электромагнитный, электродинамический, механи15 ческий и т. д.

Предлагаемый способ позволяет повысить производительность и качество процесса фильтрования благодаря более эффективной регенерации фильтрующего

0 элемента и расширению его функциональных возможностей путем выбора типа механизма деформации фильтрующего элемента, источников волнового и вибрационного воздействий, которые подключены к

5 механизмам деформации с помощью ЭВМ. Это позволяет обеспечить широкие возможности для придания гибкому фильтрующему элементу самых разнообразных движений, наиболее эффективно обеспечивающих ре0 генерацию фильтрующего элемента, удаление с него осадка и дальнейшее его транспортирование. Кроме того, имеется возможность программного, т. е. с помощью ЭВМ, согласования работы устройств, реа5 ликующих данный способ, независимо от того как они соединены, параллельно или последовательно.

Формула изобретения

1.Способ фильтрования суспензий в- 0 протяженном канале, имеющем по меньшей

мере одну фильтрующую перегородку, включающий подачу суспензии в замкнутую полость, создание в последней давления и разделение суспензии фильтрующей пере5 городкой на фильтрат и осадок, отличающийся тем, что, с целью .интенсификации процесса фильтрования и регенерации фильтрующей перегородки, замкнутую полость образуют в канале путем приложения

0 к фильтрующей перегородке статических .нагрузок минимально в двух плоскостях перпендикулярных оси канала, а давление в замкнутой полости создают путем приложения к фильтрующей перегородке динамиче5 ских нагрузок, например противофазных, с вибрацией, минимально в двух плоскостях перпендикулярных оси канала, и размещенных между статическими нагрузками.

2.Устройство фильтрования суспензий, содержащее корпус с входным и выходным

патрубками, патрубок отвода фильтрата, гибкий фильтрующий элемент, расположенный в корпусе с образованием канала, сое- диненного с входным и выходным патрубками и кинематически связанного с механизмом деформации, отличающее- с я тем, что. с целью интенсификации процесса фильтрования и повышения эффективности регенерации фильтра, оно снабжено вибровозбудителем, соединенным с механизмом деформации, и программным элементом задания, соединенным с вибровозбудителем.

3. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что механизм деформации фильтрующего элемента выполнен в виде пневмо- или гидроцилиндров, расположенных на корпусе вдоль канала и соединенных со штоками, расположенными в корпусе.

4. Устройство по п. 1,отличающеес я тем, что программный элемент задания

выполнен в виде соединенных с пневмо- или

гидроцилиндрами источников волнового и

вибрационного воздействия, соединенных с

ЭВМ через управляемые электрические

пневмо- или гидроклапаны и согласующий

элемент.

5. Устройство по п. 1,отл ича ю щее- с я тем, что. с целью расширения функциональных возможностей, фильтр снабжен перфорированной перегородкой, расположенной вдоль канала с образованием полости между фильтрующим элементом и корпусом, соединенной, например, с источником тепла через дополнительный патрубок, установленный на корпусе.

Изобретение относится к фильтрованию суспензий через фильтровальную перегородку под давлением и может найти применение в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Цель изобретения - интенсификация процесса фильтрования и регенерации фильтрующей перегородки. Фильтровальная перегородка приводится одновременно в низкочастотное волновое и высокочастотное вибрационное воздействия. Это позволяет расширить фундаментальные возможности перегородки, которая помимо традиционной функции разделения суспензии выполняет одновременно и функции источника управляемого избыточного давления, источника транспортирования осадка и источника регенерации перегородки. Для осуществления этого в устройстве содержится источник деформации перегородки, в который введен вибровозбудитель и соединенный с ними программный элемент задания. 2 с. и 3 з. п. ф-лы.

Плоскости 5 4 1гразо 1 1 J

Ј 4

Фиг. 1

fyfc/tfitCOSCJjt) Sifltyt

Л 2л № . w2t Фиг 5

«vi

Фив. 5

Фиг.6

/S,

/////SSS//////SS/S

П Риг.7

Составитель А.Евдокимов Редактор А.Калениченко Техред М.МоргенталКорректоры.Король

Заказ 3878ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1

/S,