УСТАНОВКА ДЛЯ ФИЛЬТРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ
LIQUID FILTRATION UNIT

Область техники
Изобретение относится к установкам для фильтрования жидкостей (воды, водно-масляных суспензий, масла) с использованием фильтрующего элемента, представляющего собой фильтровальную среду, размещенную на транспортере, приводимом в движение электродвигателем установки.
Изобретение может быть использовано для тонкой очистки смазочно-охлаждающих жидкостей (далее СОЖ), применяемых при обработке металлов, в частности, в кабельном производстве для волочильных машин, служащих для изготовления медных и алюминиевых жил.
Уровень техники
Известны фильтры-транспортеры, предназначенные для очистки СОЖ на водной основе. Например, серия фильтров-транспортеров типа Х44-3.
2
Фильтры-транспортеры Х 44-3 предназначены для очистки смазочно-охлаждающей жидкости на водной основе с вязкостью 1-1,5 мм/с от механических примесей. В качестве фильтровального элемента применяется фильтровальная бумага, обеспечивающая требуемую тонкость очистки жидкости и обладающая необходимой прочностью и пропускной способностью.
Технические характеристики
№ п/п
Параметры
Х44-31
Х44-32
Х44-33
Х44-34
1
Номинальный расход, л/мин
50
100
200
200
2
Номинальная тонкость фильтрации, µm, не более
25
3
Ширина фильтровальной бумаги, мм, не менее
300
450
600
900
4
Запас края транспортирующей ленты на сторону при включении подачи, мм
15-25
5
Масса без СОЖ, кг, не более
24
28,5
46
54
Фильтры-транспортеры рассчитаны для работы в закрытых помещениях при температуре окружающей среды от 1 до до 400°С. Устройство обеспечивают очистку СОЖ на водной основе (96,5% воды и 3,5% эмульсола) при температуре 400°С. Окружающая среда должна быть взрывобезопасной, не должна содержать едких газов, паров и т.д. в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию. Фильтр-транспортер состоит из корпуса, ведущего вала, мотор-редуктора, ведомого вала, устройства для автоматического пуска и остановки привода контейнера, транспортерной ленты, приемника и натяжного устройства.
Такие устройства обеспечивают грубую очистку СОЖ, так как технически не предусмотрено специальных решений для полного исключения попадания частиц шлама в очищенную жидкость. Кроме того, они не рассчитаны на большие скорости пропускания очищаемой жидкости.
В качестве аналога предлагаемого изобретения можно рассмотреть патент США №5919358. Устройство для отделения шлама из СОЖ при металлообработке сверлением смонтировано в прямоугольном корпусе в виде коробки. Устройство содержит прямоугольную раму, систему натяжения и непрерывно движущийся ленточный транспортер в виде сетчатого экрана с ячейками определенного размера, а также цепной механизм и самоочищающийся цепной привод, с помощью которого транспортер движется, зацепляясь за «звездочки» зубчатого барабана. Перемещение транспортера осуществляется по замкнутому контуру вдоль продольной оси рамы. Когда загрязненная жидкость попадает на движущийся транспортер с фильтровальной сеткой, крупные частицы остаются на сетке и сбрасываются с нее по ходу движения в конце коробки. Жидкость с мелкими частицами протекает сквозь ячейки сетчатого экрана на дно коробки.
Это устройство, как и предыдущее, осуществляет грубую очистку СОЖ, так как величина отфильтрованных частиц определяется размерами ячеек сетчатого транспортера.
В качестве прототипа рассмотрим изобретение по российскому патенту №2271852. Описанное в нем устройство обеспечивает качественную очистку загрязненной механическими частицами жидкости фильтрованием сквозь фильтровальное полотно. Это устройство содержит транспортерную ленту для поддержания фильтровального полотна, несущую конструкцию для поддержания транспортерной ленты, а также как минимум одну вакуум-камеру, закрепленную стационарно на несущей конструкции вдоль боковой стороны транспортерной ленты. Движение транспортерной ленты с фильтровальным полотном осуществляется по замкнутому контуру вокруг параллельных, горизонтально расположенных валов, один из которых является приводным. Корпус фильтра образован конструктивными элементами несущей конструкции. Боковыми стенками корпуса фильтра могут также быть вакуум-камеры, расположенные по обеим сторонам транспортерной ленты. Внутренние вертикальные стенки этих вакуум-камер служат боковыми стенками условного короба, в который подается загрязненная жидкость и дном которого является плоскость фильтровального полотна, размещенного на транспортерной ленте. Сама транспортерная лента выполнена из пластика или резины, имеет утолщение по краям, а также поперечные канавки, в которые стекает пропущенная через фильтр жидкость. Причем на дне канавок, в области перехода в утолщение транспортерной ленты, имеются сливные отверстия, сопрягаемые с отверстиями в вакуум-камере через специальные уплотнительные прокладки. Через эти отверстия происходит отсасывание очищенной жидкости в вакуум-камеру, откуда она может забираться в специальный резервуар. Вдоль боковых стенок условного короба установлены прокладки из износостойкого материала, например тефлона, чтобы обеспечить свободное скольжение торцов транспортерной ленты вдоль этих боковых стенок. Эти прокладки образуют наклонную скользкую поверхность упомянутых боковых стенок условного короба.
К недостаткам этого технического решения можно отнести сложность конструкции из-за наличия вакуум-камер и связанной с этим необходимости обеспечения очень хорошей герметизации в области сливных отверстий канавок на транспортной ленте. Кроме того, это ограничивает возможность очистки больших объемов СОЖ. А для волочильных машин в кабельном производстве требуется обеспечивать очистку 2400 и более литров в минуту загрязненных жидкостей.
Целью настоящего изобретения является техническое решение устройства, обеспечивающее скоростную тонкую качественную очистку больших объемов СОЖ (2400-4000 л/мин).
Раскрытие изобретения
Установка для фильтрования жидкости включает в себя корпус фильтра, верхняя часть которого содержит фильтровальную камеру, а нижняя - резервуар для очищенной жидкости. Над фильтровальной камерой размещено средство подачи очищаемой жидкости (например, горизонтально расположенные трубы с отверстиями в нижней части), а в фильтровальной камере размещен ленточный транспортер, приспособленный для поддержания фильтровальной среды (например, фильтровального полотна). Транспортер закреплен на несущей конструкции, содержащей валы, вокруг которых лента транспортера образует замкнутый контур. По крайней мере, один из валов является ведущим и снабжен средством подключения к внешнему приводу. Ближний к нему средний вал центральной транспортерной ленты является распределительным валом, а соседние с распределительным валом валы боковых транспортерных лент являются ведущими валами боковых транспортерных лент. При этом края всех транспортерных лент выполнены в виде своеобразной роликовой цепи. Средство передачи движения транспортерным лентам от ведущего приводного вала включает в себя звездочки, наглухо посаженные на ведущий приводной вал, на средний распределительный вал центральной транспортерной ленты и на ведущие валы боковых транспортерных лент, причем зубья этих звездочек выполнены под упомянутую роликовую цепь. Кроме того, туда также относятся звездочки торцевого конического зацепления, установленные между средним распределительным и боковыми ведущими валами. Остальные валы транспортера являются поддерживающими, свободно насаженными на свои оси (то есть саттелитные). Транспортер выполнен из трех транспортерных лент: одной центральной и двух боковых, расположенных рядом с центральной по обе стороны от нее. Центральная транспортерная лента может иметь несколько валов, например четыре. Два крайних вала расположены по уровню выше средних. Так что средняя часть центральной транспортерной ленты может иметь горизонтальную поверхность, а начало и конец приподняты вверх. Боковые транспортерные ленты не имеют изгиба поверхности, но наклонены в сторону центральной ленты на какой-то угол, но не более 90 градусов (оптимально 30 градусов). Таким образом эти три транспортерные ленты образуют емкость корытообразной формы. Средства подачи очищаемой жидкости в фильтровальную камеру могут содержать одну или несколько труб с отверстиями в нижней части, которые крепятся на боковых стенках корпуса фильтра над транспортером поперек линии движения, и имеют соединение с внешним трубопроводом, откуда подается извне жидкость, подлежащая очистке. Причем на одной или всех трубах может быть установлен гаситель напора, выполненный в виде короба с большим количеством мелких отверстий.
Прижим центральной транспортерной ленты ко всем своим валам, расположенным на разных уровня, могут обеспечить прижимные диски, насаженные через подшипники на трубы с касанием этими дисками поверхности краев центральной ленты транспортера в области перехода с одного на другой вертикальный уровень. Кроме того, устройство содержит механизм прижима и протяжки фильтровального полотна, в который входят размещенные по обе стороны основной транспортерной ленты прижимные устройства, например, по две пары с каждой стороны. Эти прижимные устройства состоят из прижимных роликов с натянутыми на них клиновыми ремнями, касающимися верхнего края боковых транспортерных лент. Они служат для обеспечения прижатия фильтровальной среды к поверхности транспортерных лент.
Вращение приводного вала мотор-редуктора, являющегося ведущим валом центральной транспортерной ленты, передается на средний вал центральной транспортерной ленты через звездочки и саму центральную транспортерную ленту (точнее, через роликовые цепи, которыми являются обе кромки специальной конфигурации транспортерной ленты). Вращение этого среднего вала, являющегося распределительным, передается соседним валам боковых транспортерных лент через звездочки торцевого конического зацепления распределительного вала и валов боковых транспортерных лент, ставших ведущими валами боковых транспортерных лент. А простые звездочки, глухо посаженные на валы боковых транспортерных лент, через роликовую цепь на кромке каждой боковой транспортерной ленты приводят в движение боковые транспортерные ленты, причем синхронно с центральной транспортерной лентой.
Установка может также содержать механизм натяжения транспортерной ленты, включающий в себя, например, пружину и рычаг.
На корпусе установки в области начала движения закреплен держатель для рулона с фильтровальным полотном, которое перед началом работы заправляется на транспортерную ленты под прижимные диски и механизм прижима и протяжки фильтровального полотна.
Установка также может содержать фартуки из водонепроницаемого упругого материала (например, резины) в виде длинных прямоугольных пластин, закрепленных вдоль верхних кромок обеих боковых стенок корпуса фильтра со свободным набегом на боковые транспортерные ленты.
Установка может содержать датчик уровня жидкости, закрепляемый на одной из труб средства подачи очищаемой жидкости.
С внешней стороны корпуса установки закрепляется контейнер для отработанной фильтровальной среды.
Таким образом конструкция установки, включающая в себя транспортер, рабочая поверхность которого выполнена с углублением (благодаря исполнению из трех транспортерных лент, боковые из которых расположены по наклоном к центральной, а центральная имеет приподнятость в начале и конце движения по рабочей зоне), при условии наложения на него фильтровального полотна заданного типа обеспечивает качественную быструю очистку больших объемов СОЖ на большой площади фильтрации. Наличие связи транспортера с внешним управляемым мотор-редуктором, позволяет перемещать фильтровальное полотно, наложенное на транспортер, по какой-то программе или принудительно. Загрязненный участок полотна при этом сползает с транспортера в контейнер для утилизации, а его место занимает свежий. В качестве защиты от перелива жидкости через край установки предусмотрен датчик уровня, который срабатывает при превышения уровня жидкости в фильтровальной камере выше заданного (что связано с очень сильным загрязнением фильтровального полотна, поры которого перестают пропускать через себя жидкость). Использование защитных фартуков, закрепленных вдоль боковых транспортерных лент, исключает попадание брызг грязи в стекшую очищенную СОЖ. Уменьшению разбрызгивания СОЖ при подаче в фильтровальную камеру загрязненной СОЖ из труб отверстиями в нижней части способствуют предусмотренные гасители напора, размещаемые на каждой трубе. Кроме того, в установке предусмотрены специальные прижимные диски и прижимные устройства, обеспечивающие создание корытообразной конфигурации поверхности транспортера и плотный прижим фильтровального полотна ко всей поверхности транспортера, а также удобную первичную заправку фильтровального полотна на транспортер.
Перечень чертежей
Фиг.1 - профиль транспортера в поперечном сечении по ведомому валу.
Фиг.2 - фильтровальная камера установки для фильтрования жидкости в момент заправки фильтровального полотна на транспортер.
Фиг.3 - профиль центральной транспортерной ленты в продольном сечении.
Осуществление изобретения
Установка для фильтрования жидкости может быть выполнена в виде конструкции, основные составляющие которой представлены на фиг.1, 2 и 3. Цифрами обозначены следующие позиции:
(1) корпус
(2) мотор-редуктор
(3) приводной ведущий вал
(4) распределительный вал центральной транспортерной ленты
(5) ведущий вал боковой транспортерной ленты
(6) звездочка с торцевым коническим зацеплением
(7) труба
(8) гаситель напора
(9) центральная транспортерная лента
(10) боковая транспортерная лента
(11) прижимной диск
(12) прижимное устройство
12а ролик
12б клиновой ремень
(13) фильтровальное полотно
(14) держатель для рулонного фильтровального полотна
(15) звездочка
(16) механизм натяжения транспортерных лент
(17) поддерживающий (саттелитный) вал
(18) фартук
(19) датчик уровня
(20) опора
(21) крышка
Работа установки происходит следующим образом.
Перед началом работы рулон с фильтровальным полотном 13 размещают на держателе 14 и заправляют на транспортер под прижимные диски 7 с помощью механизма 1 прижима и протяжки фильтровального полотна, состоящего из двух пар прижимных устройств 12.
Загрязненная жидкость, подлежащая очистке, поступает под давлением из внешнего трубопровода в трубы 7, горизонтально закрепленные над транспортером поперек линии движения фильтровального полотна. Благодаря гасителю напора 8 подача жидкости в корытообразное углубление транспортера с полотном происходит без сильного разбрызгивания.
Тип фильтровального полотна 13 определяет размер фильтруемых частиц. Очищенная жидкость проходит сквозь поры фильтровального полотна и отверстия в транспортерных лентах 9,10 и стекает в нижнюю часть корпуса 1 установки, являющуюся резервуаром для очищенной жидкости. По мере оседания шлака фильтровальное полотно 13 загрязняется. Поэтому периодически подается сигнал управления на мотор-редуктор 2, который приводит во вращение приводной ведущий вал 3. Этот вал приводит в движение все три транспортерные ленты благодаря цепной передаче на звездочках 15, надетых на ведущий вал 3 и распределительный вал 4, и специальной конфигурации (под цепь) кромок центральной транспортерной ленты 9, а также с помощью звездочек с торцевым коническим зацеплением 6, насаженных по торцам соседних валов. Полотно протаскивается вперед по ходу движения, а его грязный конец сползает с транспортера в контейнер для утилизации. В целях исключения перелива жидкости через край корпуса установки (что возможно при сильном загрязнении фильтровальной среды), на одной из труб закреплен датчик 19 уровня жидкости, который вырабатывает тревожный сигнал при превышении заданного уровня. Мотор-редуктор 2 в этом случае может сработать ранее запланированного режимного времени и протащить загрязненную часть фильтра в утиль, а на ее месте окажется чистая часть фильтровального полотна, размотанного из рулона.
Установленный по верхним краям корпуса 1 фильтровальной камеры фартук 18 защищает от нечаянного попадания загрязненной жидкости в очищенную через щели между корпусом и боковыми транспортерными лентами 10.
Для прижатия фильтровального полотна 14 к транспортеру предусмотрены прижимные диски 11 и прижимной ролик 22.
Для крепления труб 10 на корпусе 1 установки предусмотрены опоры 20.
Натяжное устройство 16 предназначено для обеспечения хорошей натяжки транспортерных лент.
Конкретно исполненная модель установки для фильтрования СОЖ со следующими техническими характеристиками:
3
объем ванны - 5,4 м,
ширина фильтровального полотна - 1000 мм,
2
площадь фильтрации - 2,5 м,
смена фильтровального полотна - автоматическая,
обеспечила производительность до 4000 л воды в минуту при средней загрязненности СОЖ.