дисковый вакуум-фильтр

Формула изобретения

1. Дисковый вакуум-фильтр, содержащий ванну с суспензией, расположенный над ней ячейковый вал, образованный из каналов ячейкового вала, к которым подсоединены входные патрубки с секторами фильтра, расположенными по окружности ячейкового вала, образуя диски, установленные с возможностью частичного погружения в ванну с суспензией при вращении ячейкового вала, а также распределительную головку с патрубком отвода фильтрата, отличающийся тем, что площадь ₁ поперечного сечения каждого канала ячейкового вала в плоскости первого от распределительной головки входного патрубка с сектором больше площади S₂ поперечного сечения канала ячейкового вала в плоскости следующего от распределительной головки входного патрубка с сектором и т.д. до S_n - площади поперечного сечения канала ячейкового вала в плоскости последнего от распределительной головки входного патрубка с сектором, т.е. S₁>S₂>S₃>...>S_n, при этом S₁ меньше или равна площади поперечного сечения патрубка отвода фильтрата из распределительной головки S_pг, a S_n больше или равна площади поперечного сечения входного патрубка S_вп.

2. Дисковый вакуум-фильтр по п.1, отличающийся тем, что поверхность канала ячейкового вала с подсоединенными к ней входными патрубками с секторами фильтра параллельна оси вращения ячейкового вала, а противоположная поверхность канала ячейкового вала находится под некоторым углом к оси вращения ячейкового вала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение, описание которого приведено ниже, относится к средствам обезвоживания суспензии и может быть использовано в черной и цветной металлургии, а также в химической промышленности и в других отраслях промышленности.

Известен дисковый вакуум-фильтр, содержащий ванну с суспензией и расположенный над ней ячейковый вал, образованный каналами ячейкового вала, к которым подсоединены входные патрубки с секторами фильтра, расположенными по окружности ячейкового вала, образуя диски, установленные с возможностью частичного погружения в ванну с суспензией при вращении ячейкового вала, а также распределительную головку с патрубком отвода фильтрата, причем площади поперечных сечений каналов ячейкового вала постоянны по всей длине и поверхности каналов ячейкового вала параллельны оси его вращения (см., например, полезную модель PФ №21747).

Этот известный дисковый вакуум-фильтр обладает существенными недостатками, а именно повышенным расходом энергии на обезвоживание, низкой производительностью и неэффективным отводом фильтрата из зоны сушки, что обусловлено выполнением каналов ячейкового вала с постоянным поперечным сечением и удалением фильтрата по горизонтальной поверхности каналов ячейкового вала, что не позволяет использовать эффект самотечности фильтрата по наклонной поверхности. Еще одним существенным недостатком данной конструкции фильтра является то, что по окончании сушки фильтрат не полностью удаляется с горизонтальной поверхности каналов ячейкового вала, в момент отдувки кека происходит вдувание оставшегося фильтрата из каналов ячейкового вала в сектора и вторичное повышение влажности кека.

Задачей настоящего изобретения является улучшение известного дискового вакуум-фильтра путем поиска конструкции канала ячейкового вала, позволяющей использовать эффект самотечности фильтрата для его быстрого и полного удаления из полостей вакуум-фильтра и ликвидации отмеченных у прототипа недостатков.

Поставленная задача решена таким образом, что в известном дисковом вакуум-фильтре, содержащем ванну с суспензией и расположенный над ней ячейковый вал, образованный из каналов ячейкового вала, к которым подсоединены входные патрубки с секторами фильтра, расположенными по окружности ячейкового вала, образуя диски, установленные с возможностью частичного погружения в ванну с суспензией при вращении ячейкового вала, а также распределительную головку с патрубком отвода фильтрата, согласно настоящего изобретения площадь поперечного сечения канала ячейкового вала постоянно изменяется по его длине, от максимальной со стороны распределительной головки до минимальной в противоположном конце канала ячейкового вала S₁>S₂>....>S_n, где S₁ - площадь поперечного сечения канала ячейкового вала в плоскости первого от распределительной головки входного патрубка с сектором; S₂ - площадь поперечного сечения канала ячейкового вала в плоскости второго от распределительной головки входного патрубка с сектором, S_n - площадь поперечного сечения канала ячейкового вала в плоскости последнего от распределительной головки входного патрубка с сектором, при этом S₁ меньше или равна площади поперечного сечения патрубка отвода фильтрата из распределительной головки S_pг, a S_n больше или равна площади поперечного сечения входного патрубка S_вп. Поверхность канала ячейкового вала с подсоединенными к ней входными патрубками с секторами фильтра параллельна оси вращения ячейкового вала, а противоположная поверхность канала ячейкового вала находится под некоторым углом к оси вращения ячейкового вала.

Такое новое техническое решение позволяет получить дисковый вакуум-фильтр, в котором продольное сечение канала ячейкового вала, имеющее форму усеченного конуса, обеспечивающее быстро, полностью и эффективно отводить фильтрат из полостей фильтра самотеком. Такой дисковый вакуум-фильтр имеет более высокую производительность и эффективность обезвоживания.

Анализ патентной и научно-технической информации, проведенный заявителем, показал, что заявляемая совокупность существенных признаков предлагаемого технического решения неизвестна.

Изобретения иллюстрируется на чертежах, где на фиг.1 изображен предлагаемый дисковый вакуум-фильтр; на фиг. 2 - каналы ячейкового вала дискового вакуум-фильтра по известному и предлагаемому вариантам.

Дисковый вакуум-фильтр содержит ванну 1 с суспензией (суспензия в ванне на чертеже не показана) и расположенный над ней ячейковый вал 2, состоящий из каналов 3 ячейкового вала, к которому подсоединены входные патрубки 4 с секторами 5, расположенными по окружности вала, образуя диски 6. Сектора 5 установлены с возможностью частичного погружения свободными концами в ванну 1 с суспензией при вращении ячейкового вала 2. Имеется распределительная головка 7 с патрубком 8 отвода фильтрата. Распределительная головка 7 присоединена к ячейковому валу 2.

Площадь поперечного сечения канала ячейкового вала постоянно изменяется по его длине, от максимальной со стороны распределительной головки до минимальной в противоположном конце канала ячейкового вала (см. фиг.2, вариант В). Фильтр имеет фильтрующую поверхность, образованную частично погруженными в ванну с суспензией дисками 6, вращающимися вместе с ячейковым валом 2. Число дисков 6 в фильтре зависит от его конструкции. Каждый диск 6 собран из отдельных секторов 5, обтянутых фильтровальной тканью, являющейся фильтровальной перегородкой, и установленных на входных патрубках 4 каналов 3 ячейкового вала, выполненного в виде набора каналов в одной общей трубе. Эти каналы по количеству равные числу секторов в диске 6 в сумме образуют ячейковый вал.

Ячейковый вал своими концами опирается на подшипники и устанавливается над ванной, которая постоянно заполнена суспензией во время работы фильтра. К торцам (или по крайней мере к одному из них) ячейкового вала 2 крепятся распределительные головки с патрубками 8 отвода фильтрата и подачи сжатого воздуха.

При вращении ячейкового вала и собранных на нем дисков каждый ряд секторов через каналы ячейкового вала сообщается с различными полостями распределительной головки, прижатой к торцам вала, и последовательно проходит зону набора осадка (кека) на ткань, зону сушки осадка и зону отдувки осадка. Зоны набора и сушки осадка соединены с вакуумпроводом через отдельно взятые полости распределительной головки и их патрубки, а зона отдувки - с линией сжатого воздуха через соответствующую полость распределительной головки и патрубок.

При погружении секторов в суспензию в зоне набора под действием вакуума происходит отсасывание фильтрата из ванны. В результате чего под действием разности давлений по обе стороны фильтровальной перегородки на поверхности ткани на секторах дисков происходит набор твердого осадка, а жидкость (фильтрат), проникая через осадок и ткань, собирается во внутренние полости секторов, откуда под действием вакуума через входной патрубок 4 попадает в канал ячейкового вала и через соответствующую полость распределительной головки 7 и патрубок отвода фильтрата 8 удаляется в сборник фильтрата.

При входе ячейкового вала и установленного на нем ряда секторов в зону отдувки, соединенную через соответствующую полость распределительной головки и патрубок с линией сжатого воздуха, под действием импульсной подачи воздуха (мгновенной отдувки) осадок (кек) отделяется от фильтроткани секторов и выгружается через карманы ванны в приемник твердого осадка.

Таким образом, каждый канал ячейкового вала с установленным на нем рядом секторов за один оборот ячейкового вала проходит через три зоны обработки: зону набора осадка, зону сушки осадка и зону отдувки осадка. При этом из опыта эксплуатации дисковых вакуум-фильтров и исследований установлено, что во всей системе (при прочих равных условиях: крупности продукта, скорости движения фильтрующей поверхности, плотности суспензии, величины вакуума, величины технологических зон, качества фильтроткани, конструкции элементов, составляющих фильтр и других параметров) лимитирующим звеном, определяющим экономические показатели процесса обезвоживания суспензий на дисковых вакуум фильтрах, является эффективность отвода фильтрата из каналов ячейкового вала. При этом было установлено, что важным для наиболее эффективного отвода фильтрата является поддержание площади поперечного сечения канала ячейкового вала в плоскости первого от распределительной головки входного патрубка с сектором S₁ меньше либо равной площади поперечного сечения патрубка отвода фильтрата из распределительной головки S_pг, а площадь поперечного сечения канала ячейкового вала в плоскости последнего от распределительной головки входного патрубка с сектором S_n больше либо равна площади поперечного сечения входного патрубка S_вп.. Выполнение вакуум-фильтра в виде канала переменного сечения, увеличивающегося по ходу движения фильтрата, и увеличение его объема с указанными конструктивными параметрами позволяют снизить гидравлическое сопротивление потоку, а поскольку образующая канала, ближняя к оси вращения вала, расположена под углом, то и использовать гравитационную составляющую движения фильтрата.