Способ обезвоживания материала и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B01D29/44 

Изобретение относится к области машиностроения и химической технологии, а более конкретно к способу обезвоживания материалов на первичных фильтр-прессах и устройствам для его осуществления, и может быть использовано в химической и других отраслях народного хозяйства.

Известен способ обезвоживания материала на червячной машине, включающий фильтрацию суспензии, отжим и регенерацию фильтрующей поверхности на протяжении всего процесса.

Данное техническое решение как наиболее близкое к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту выбрано в качестве прототипа для объекта способ.

Известное устройство для фильтрации и отжима, выбранное в качестве прототипа,

содержит корпус с фильтрующей поверхностью и червяк.

Недостаток известного способа и устройства заключается в том, что они не обеспечивают высокого качества перерабатываемого материала и дополнительного снижения влажности. Это объясняется тем, что средство регенерации представляет собой эластичные наконечники, которые постоянно взаимодействуют с червяком устройства. В результате взаимодействия червяка с эластичными наконечниками (они выполнены как правило из каучука) имеет место повышенный износ наконечников, при этом продукты износа попадают в перерабатываемый материал и снижают его качество. Кроме того, известный способ переработки и устройство для его осуществления обезвоживание проводят за счет процессов фильтрации и механического отVIсо VJ о N

со

жима, при этом влажность получаемого материала определяется геометрией червяка, корпуса и геометрическими размерами фильтрующей поверхности. Производит обезвоживание перерабатываемого мате- риала до более низкой влажности, чтобы снизить затраты энергии на последующих стадиях сушки, не представляется возможным в силу того, что известный способ обезвоживания и устройство не имеют для этого средств. Известны способы обезвоживания, предусматривающие дополнительное воздействие на перерабатываемый материал для снижения его влажности посредством вакуума или обдува нейтральным газом.

Однако известные способы требуют дополнительных энергозатрат извне и имеют сложные устройства для их осуществления и подробно не будут рассматриваться.

Цель изобретения - повышение качест- ва получаемого продукта с одновременным снижением его влажности.

Цель достигается тем, что в способе обезвоживания материала, включающем фильтрацию суспензии,, отжим и регенера- цию фильтрующей поверхности, согласно изобретению производят гранулирование материала и осуществляют отбор части гранулированного материала, а затем осуществляют регенерацию фильтрующего слоя путем размещения отобранной части материала на фильтрующей поверхности и его транспортировки по слою. Цель достигается также тем, что в устройстве для фильтрации и отжима, содержащем корпус с фильтрую- щей поверхностью и средством ее регенерации и червяк, согласно изобретению средство регенерации фильтрующей поверхности выполнено в виде диска с отверстиями, привода, ножа и трубопровода, при этом один конец трубопровода установлен согласно с отверстием диска и с зазором между поверхностью диска, при этом величина зазора равна ширине ножа, а другой конец трубопровода соединен с начальной частью фильтрующей поверхности, при этом нож соединен с приводом и размещен в зазоре с возможностью поворота, а площадь сечения внутренней полости трубопровода равна 0,1-0,15 суммарной площади отверстий в диске.

Именно гранулирование материала и частичный его отбор и последующий ввод в начальный участок фильтрующей поверхности и последующее транспортирование гра- нул вдоль фильтрующей поверхности, обеспечивают достижение цели. Именно выполнение средства для регенерации в виде диска с отверстиями, привода, ножа и трубопровода и определенная их функциональная взаимосвязь обеспечивают достижение цели согласно устройству. В результате перемещения гранулированного материала посредством червяка по поверхности фильтрующего слоя происходит высокоэффективная регенерация последнего.

В связи с изложенным можно сделать вывод, что изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом.

На чертеже представлено поперечное сечение устройства.

Примеры осуществления способа.

Изготовили два лабораторных червячных фильтр-пресса. Одна модель соответствовала техническому решению по авт. св. IM 503583, а другая модель соответствовала предлагаемому техническому решению. Площадь фильтрующей поверхности была равна 50 см .

Пример 1. Осуществляли подачу суспензии ацетилцеллюлозы под давлением 0,3 МПа в пространство между червяком и фильтрующей поверхностью, при этом частота вращения червяка 3 об/мин. Отбирали материал с одной и с другой модели на определения содержания примесей каучука в получаемом осадке. В материале, обезвоженном известным способом были обнаружены примеси каучука, а в материале, обезвоженном предлагаемым способом, примеси каучука не были обнаружены. Таким образом предлагаемый способ обеспечивает достижение цели - повышение качества перерабатываемого материала.

Пример 2. Эффективность процесса обезвоживания определяли по количеству фильтрата в единицу времени. Данные приведены в таблице 1 (отбор производили каждые 5 ч работы).

Из данных табл. 1 видно, что эффективность работы прототипа резко снижается, это объясняется тем, что происходит интенсивный износ эластичных наконечников в процессе работы устройства и механизм регенерации фильтрующей поверхности перестает эффективно работать.

Пример 3. Определяли оптимальное количество отобранных гранул для выполнения регенерации фильтрующей поверхности и влияние ввода гранул на влажность перерабатываемого материла и производительность.

Данные приведены в табл. 2.

Изданных табл. 2 следует, что наиболее оптимальной величиной количества гранул является 10-15 % от общей производительности процесса обезвоживания. Подача гранул более 15 % неэффективна, так как приводит к снижению производительности процесса.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство для фильтрации и отжима, содержит фильтрующую поверхность 1, червяк 2, корпус 3, диск 4 с отверстиями, хомут 5, трубопровод б, нож 7, вал 8, привод 9, подшипник 10, кожух 11 и патрубок 12. Диск 4 с отверстиями соединен с корпусом посредством хомута 5. Между поверхностью диска 4 и торцем трубопровода 6 выполнен зазор, величина которого равна ширине ножа 7 (зазор для наглядности показан большим ширины ножа). Нож 7 установлен на валу 8 с возможностью совместного поворота. Привод 9 выполнен в виде мотор-редук- тора с регулируемым числом оборотов. Вал 8 опирается на подшипник 10. Выход трубопровода соединен с началом фильтрующей поверхности 1. Внутренняя площадь сечения трубопровода 6 равна 0,1-0,15 от общей площади сечения всех отверстий диска 4, Нож 7 выполнен в виде ступицы и двух режущих лопастей.

Устройство работает следующим образом.

Суспензия подается посредством патрубка 12 в пространство между фильтрующей поверхностью 1 и червяком 2. Благодаря избыточному давлению осуществляется процесс фильтрации суспензии че- рез фильтрующую поверхность 1, при этом происходит образование слоя осадка на внутренней поверхности фильтрующей поверхности 1. Червяк 2 вращается и непрерывно срезает образующийся слой, при этом высота слоя остается равной h, т. е. зазору между наружной поверхностью червяка 2 и фильтрующей поверхностью 1. Образующийся при фильтрации фильтрат удаляется через патрубок в кожухе 11. За- тем твердая фаза суспензии обезвоживается за счет изменения межвиткового пространства червяка 2. Осадок долее выдавливается через отверстия диска 4 и измельчается вращающимся ножом 7, при этом часть осадка в количестве 0,1-0,15 от общего количества осадка поступает во внутреннюю полость трубопровода 6. Затем часть осадка в виде гранул перемещается по внутренней поверхности трубопровода 6 и поступает в начальную зону фильтрующей поверхности 1. Гранулы перемещаются посредством червяка 2, по поверхности фильтрующего слоя толщиной h. В результате

взаимодействия гранул с фильтрующим слоем происходит интенсивное разрушение слоя, т. е. происходит регенерация фильтрующей поверхности. Размеры гранул регулируются посредством изменения числа оборотов ножа 7 посредством привода 9.

За счет повторного ввода отжатых гранул в устройство для фильтрации и отжима происходит качественное изменение всего технологического процесса обезвоживания. Вводимые в осадок гранулы изменяют физико-механические характеристики перерабатываемого материала и обеспечивают получение осадка с более низкой влажностью.

Таким образом, использование предлагаемого способа обезвоживания и устройства для его осуществления позволяют по сравнению с известными техническими решениями повысить качество перерабатываемого материала с одновременным снижением его влажности.

Формула изобретения

1. Способ обезвоживания материалов, включающий подачу суспензии с фильтрующей поверхностью и червяком,транспортирование ее с одновременным фильтрованием и отжимом осадка, его сбор и регенерацию фильтрующей поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения качества получаемого продукта с одновременным снижением его влажности, осадок после отжима выдавливают через отверстия диска, измельчают вращающимся ножом с получением гранул и подают часть гранул в начальную зону фильтрования для регенерации фильтрующей поверхности.

2. Устройство для обезвоживания материала, содержащее корпус с патрубками для подачи суспензии, фильтрующей поверхностью и червяком, отличающийся тем, что, с целью повышения качества получаемого продукта с одновременным снижением его влажности, оно снабжено установленными на торце корпуса диском с отверстиями и ножом с приводом, трубопроводом, один конец которого установлен с зазором относительно поверхности диска соосно с одним из его отверстий, а другой конец трубопровода соединен с начальной частью фильтрующей поверхности.

Таблица 1

Использование: для обезвоживания материалов на червячных фильтр-прессах. Сущность изобретения в том, что в устройстве для фильтрации и отжима, содержащем корпус с фильтрующей поверхностью, средство ее регенерации и червяк, средство регенерации выполнено в виде диска с отверстиями привода, ножа и трубопровода, при этом один конец трубопровода установлен соосно с отверстием диска и с зазором между поверхностью диска, величина зазора равна ширине ножа, а другой конец трубопровода соединен с начальной частью фильтрующей поверхности, при этом нож соединен с приводом и размещен в зазоре с возможностью поворота. Образующийся при фильтрации осадок выдавливается через отверстия диска, измельчается на гранулы вращающимся ножом и отбирается часть гранулированного материала, который направляют на регенерацию фильтрующего слоя путем размещения отобранной части материала на фильтрующей поверхности и его транспортировки по слою. 2 с. п. з. ф-лы, 1 ил. 2 табл. ел с

Таблица 2