ЛЕНТОЧНЫЙ ФИЛЬТР-ПРЕСС
BAND FILTER PRESS

Устройство относится к области фильтров с фильтрующими элементами, подвижными в процессе фильтрования фильтровальными лентами, предназначено для очистки сточных вод от осадка, шлама, ила, например, в водоснабжении, канализации при механическом обезвоживании осадка бытовых и промышленных сточных вод.
Известен ленточный фильтр-пресс, содержащий раму с множеством валов, прессовыми валами, нижней и верхней бесконечными фильтровальными лентами, гравитационную зону перед клиновидной зоной, верхнего вала клиновидной зоны, смежного вала между клиновидной и гравитационной зонами (см. описание полезной модели к патенту №103076 U1 Российской федерации. МПК B01D 33/04. Опубликовано 27.03.2011 Бюл. №9).
В известном устройстве гравитационная зона расположена на верхней фильтровальной ленте. Верхняя лента гравитационной зоны имеет уклон в сторону смежного вала и клиновидной зоны. Из-за уклона гравитационной зоны в сторону клиновидной зоны фильтрат из осадка гравитационной зоны разжижает пласт осадка, который вместе с верхней лентой движется в клиновидную зону. При этом снижается сцепление осадка с лентой и возможно сползание обводненного пласта осадка в клиновидную зону и ее завал, что приводит к вытеканию осадка по торцам клиновидной зоны и снижению качества обезвоживания осадка.
Давление обезвоживания регулируется за счет степени натяжения фильтровальных лент. В зависимости от вида и густоты осадка угол схождения клина между двумя сходящимися к первому прессовому валу фильтровальными лентами в известном устройстве одинаков. Устройство входного участка с конкретным углом схождения клина к первому прессовому валу проектируется конкретно под определенный вид осадка (шлама), что не позволяет унифицировать изделие к типовому ленточному фильтр-прессу, который пригоден для качественного обезвоживания любого вида и густоты осадка.
Цель усовершенствования - создание типового ленточного фильтр-пресса, в котором возможно качественно подстроить процесс обезвоживания осадка под любой вид и густоту осадков (шламов).
Это достигается тем, что ленточный фильтр-пресс, содержащий раму с множеством валов, прессовыми валами, нижней и верхней бесконечными фильтровальными лентами, гравитационную зону перед клиновидной зоной, верхний вал клиновидной зоны, смежный вал между клиновидной и гравитационной зонами, отличается тем, что гравитационная зона расположена на нижней фильтровальной ленте, нижняя фильтровальная лента в гравитационной зоне имеет уклон от смежного вала в сторону гравитационной зоны, причем верхний вал клиновидной зоны установлен с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, а смежный вал установлен с возможностью перемещения его в горизонтальной плоскости.
Технический результат: гравитационная зона расположена на нижней фильтровальной ленте, а нижняя фильтровальная лента в гравитационной зоне имеет уклон под углом γ от смежного вала в сторону гравитационной зоны, то это не позволяет фильтрату заливать уже частично обезвоженный осадок в гравитационной зоне, который частично обезвоженный гравитационным способом вместе с фильтровальной лентой входит в клиновидную зону.
Уклон фильтровальной ленты гравитационной зоны под углом γ, например, от восьми до двенадцати градусов, в сторону гравитационной зоны устраняет возможность сползания пласта осадка в клиновидную зону. При этом избыточный фильтрат стекает в начало гравитационной зоны, создавая дополнительное давление для стекания его через фильтровальную ленту гравитационной зоны, что улучшает качество и производительность процесса обезвоживания осадка ленточным фильтр-прессом.
Конструкция позволяет серийно производить типовое устройство ленточного фильтр-пресса, в котором возможно подстроить процесс качественного обезвоживания осадка под любой его вид и густоту путем перемещения верхнего вала клиновидной зоны в вертикальной плоскости, а смежного вала в горизонтальной плоскости, до подстройки угла α схождения клина клиновидной зоны на величину от одного до семи градусов, а угла γ уклона фильтровальной ленты гравитационной зоны от восьми до двенадцати градусов.
Для фильтрации осадков бытовых сточных вод величина угла α схождения клина составляет два с половиной градуса. Для фильтрации осадков промышленных сточных вод, например, шламов целлюлозно-бумажных комбинатов, величина угла α схождения клина может быть увеличена до семи градусов путем вертикального перемещения по раме верхнего и/или смежного валов. Для фильтрации суспензий повышенной текучести величина угла α схождения клина может быть уменьшена до одного градуса.
Нижний предел угла γ уклона фильтровальной ленты гравитационной зоны восемь градусов соответствует осадкам с низкой скоростью фильтрации, например, хозбытовых сточных вод. Верхний предел угла γ уклона двенадцать градусов соответствует осадкам с высокой скоростью фильтрации, например, промышленных сточных вод.
Кроме того, ленточный фильтр-пресс снабжен двумя дополнительными валами высокого давления, которые имеют возможность прижимать фильтровальные ленты вместе с осадком к последнему прессовому валу, усилие давления прикладывается к каждому из концов дополнительных валов и автоматически поддерживается пневматическими цилиндрами через рычажные системы.
У последнего прессового вала фильтр-пресса осадок подвергается дополнительному прессованию под воздействием двух дополнительных валов высокого давления, непосредственно автоматически прижимающих обе бесконечные фильтровальные ленты с пластом осадка между ними к последнему прессовому валу в зоне частичного охвата ими последнего прессового вала. Усилие давления создается и автоматически поддерживается пневматическими цилиндрами через рычажную систему одновременно на два дополнительных вала высокого давления. Для усиления воздействия каждого пневматического цилиндра и компенсации длины его подвижного штока усилие от него направляется к дополнительным валам через конец большего плеча рычага рычажной системы. Это позволяет достичь максимальной степени обезвоживания.
Ленточный фильтр-пресс представлен на фиг.1-5.
Фиг.1 - ленточный фильтр-пресс. Общий вид.
Фиг.2 - схема ленточного фильтр-пресса.
Фиг.3 - фрагмент клиновидной зоны фильтр-пресса.
Фиг.4 - фрагмент расположения дополнительных валов высокого давления.
Фиг.5 - общий вид фильтрующего прессового вала.
Перечень обозначений на чертежах.
1 - рама;
2, 3, 4, 5, 6, 7 - прессовый вал;
8 - осадок;
9 - приводной вал;
10, 11 - натяжной вал;
12 - верхний позиционирующий вал;
13 - нижний позиционирующий вал;
14 - верхний вал;
15 - смежный вал;
16, 17, 18, 19, 20, 21 - вал;
22, 23 - дополнительный вал высокого давления;
24, 25 - бесконечная фильтровальная лента;
26 - клиновидная зона;
27 - гравитационная зона;
28 - пневматический цилиндр;
29 - подвижная плита;
30 - рычаг рычажной системы;
31 - меньшее плечо рычага;
32 - большее плечо рычага;
33 - корпус пневматического цилиндра 28;
34 - шарнирная опора корпуса 30 пневматического цилиндра 28;
35 - подвижный шток пневматического цилиндра 28;
36 - шарнирная опора конца меньшего плеча 31 рычага 30;
37 - продольный дренажный канал;
38 - поперечный дренажный канал;
39 - вспомогательный вал;
α - угол схождения клина клиновидной зоны 26;
β - угол уклона фильтровальной ленты 24 относительно горизонтальной плоскости от смежного вала 15 в сторону первого прессового вала 2;
γ - угол уклона фильтровальной ленты 24 гравитационной зоны 27.
Ленточный фильтр-пресс (см. фиг.1-5), содержит раму 1, прессовые валы 2, 3, 4, 5, 6, 7 для отжима фильтрата из осадка 8. Прессовый вал 7 является приводным. Приводным является также вал 9. Прессовые валы 2, 3, 4, 5, 6, 7 лежат в горизонтальных плоскостях. Фильтр-пресс содержит натяжные валы 10, 11, позиционирующие валы 12, 13, валы 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, а также дополнительные валы 22, 23 высокого давления. Прессовые валы от первого вала 2 до последнего вала 7 частично охвачены двумя подвижными в процессе фильтрования бесконечными фильтровальными лентами 24, 25, где фильтровальная лента 24 - нижняя, а фильтровальная лента 25 - верхняя.
Ленточный фильтр-пресс содержит перед первым прессовым валом 2 клиновидную зону 26 постепенного отвода фильтрата из осадка 8 двумя сходящимися к первому прессовому валу 2 под углом α схождения клина бесконечными фильтровальными лентами 24, 25. Фильтровальные ленты 24, 25 имеют возможность непрерывного отвода фильтрата от осадка (шлама) 8, который сдавлен между фильтровальными лентами 24, 25 на вращающихся прессовых валах 2, 3, 4, 5, 6, 7.
Вал 14 является верхним валом 14 клиновидной зоны 26. Вал 15 является смежным валом 15 между клиновидной зоной 26 и гравитационной зоной 27. Нижняя фильтровальная лента 24 содержит гравитационную зону 27, которая расположена по ходу движения лент 24, 25 перед клиновидной зоной 26. Нижняя фильтровальная лента 24 в гравитационной зоне 27 имеет уклон от смежного вала 15 в сторону гравитационной зоны 27. Угол γ уклона фильтровальной ленты 24 гравитационной зоны 27 составляет от восьми до двенадцати градусов.
Смежный вал 15 установлен между клиновидной зоной 26 и гравитационной зоной 27 с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости. Перемещением смежного вала 15 подстраивают угол γ уклона гравитационной зоны 27 и частично угол α схождения клина клиновидной зоны 26.
Верхний вал 14 клиновидной зоны 26 имеет возможность перемещения в вертикальной плоскости до подстройки величины угла α схождения клина клиновидной зоны 26 в пределах от одного до семи градусов. Перемещением вала 14 задают форму клиновидной зоны 26.
Данная конструкция позволяет серийно производить типовое устройство ленточного фильтр-пресса, в котором возможно подстроить процесс обезвоживания осадка 8 под любой вид и густоту осадка 8 при настройке фильтр-пресса под конкретный заказ путем перемещения валов 14, 15, задающих форму клиновидной зоны, относительно натянутых фильтровальных лент 24, 25 до подстройки угла α на необходимую величину, которая требуется для соблюдения необходимого технологического режима входа конкретного вида, густоты, текучести осадка 8 между фильтровальных лент 24, 25.
Например, для фильтрации осадка 8 бытовых сточных вод величина угла α схождения клина составляет два с половиной градуса. Величина угла β уклона фильтровальной ленты 24 относительно горизонтальной плоскости от смежного вала 15 в сторону первого прессового вала 2 составляет двадцать три градуса.
Для фильтрации шламов целлюлозно-бумажных комбинатов величина угла α схождения клина клиновидной зоны 26 может быть увеличена до семи градусов путем перемещения по раме 1 верхнего и/или нижнего задающих форму клиновидной зоны 26 валов 14, 15.
Для фильтрации более жидкотекучих суспензий величина угла α схождения клина клиновидной зоны 26 может быть уменьшена до одного градуса.
Ленточный фильтр-пресс снабжен двумя дополнительными валами 22, 23 высокого давления, непосредственно прижимающими обе бесконечные фильтровальные ленты 24, 25 к последнему прессовому валу 7 в зоне частичного охвата фильтровальными лентами 24, 25 последнего прессового вала 7, что позволяет дополнительно отжать фильтрат из осадка 8 на последнем прессовом вале 7 и тем повысить качество его обезвоживания перед выходом осадка 8 из фильтр-пресса.
Направление давления дополнительных валов 22, 23 высокого давления ориентировано в сторону последнего прессового вала 7. Усилие давления прикладывается к концам дополнительных валов 22, 23 и автоматически поддерживается пневматическими цилиндрами 28 с рычажными системами у концов валов 22, 23 одновременно на два дополнительных вала 22, 23 высокого давления. Каждая подвижная плита 29 шарнирного крепления в ней концов дополнительных валов 22, 23 высокого давления шарнирно закреплена к рычагу 30 рычажной системы между его двух плеч 31, 32, где плечо 31 рычага 30 меньшее, а плечо 32 рычага 30 большее. При этом корпус 33 пневматического цилиндра 28 шарнирно закреплен через шарнирную опору 34 к вертикальной балке рамы 1, а подвижный шток 35 пневматического цилиндра 28 шарнирно закреплен к концу большего плеча 32 рычага 30 каждой рычажной системы. Конец меньшего плеча 31 рычага 30 рычажной системы шарнирно закреплен через шарнирную опору 36 к верхней горизонтальной балке рамы 1. Соотношение плеч 31, 32 рычага 30 каждой рычажной системы составляет один к двум.
Прессовые валы 2, 3, 4, 5, 6, 7 охвачены бесконечными фильтровальными лентами 24, 25 от половины до двух третей длины окружности поперечного сечения прессовых валов 2, 3, 4, 5, 6, 7.
Прессовые валы 2, 3, 4, 5, 6, 7 так расположены в пространстве вдоль вертикальной плоскости, что при переходе фильтровальных лент 24, 25 от предыдущего прессового вала к последующему фильтровальные ленты 24, 25 позволяет иметь уклон от 5 до 30 градусов относительно горизонтальной плоскости в сторону последующего по ходу движения фильтровальных лент 24, 25 прессового вала.
Для ускорения отвода фильтрата от осадка первые два по ходу движения осадка прессовых вала 2, 3 выполнены фильтрующими. При этом фильтрат отводится от слоя осадка 8 одновременно с двух внешних сторон фильтровальных лент 24, 25.
Каждый фильтрующий вал 2, 3 ленточного фильтр-пресса для отвода фильтрата от лент 24, 25 содержит на поверхности обрезиненного вала множество открытых равномерно расположенных продольных профильных дренажных каналов 37, а также снабжен поперечными концентричными дренажными каналами 38, которые сообщены с пересекающими их продольными дренажными каналами 37.
Для гравитационного стока фильтрата с валов продольные профильные каналы каждого из фильтрующих валов 2, 3 расположены на траекториях многозаходных винтовых линий, причем для устранения скольжения лент вдоль каждого из валов 2, 3 направление винтовых линий от одного конца каждого из валов 2, 3 до его середины - справа налево, а направление винтовых линий от противоположного конца каждого из валов 2, 3 до его середины - слева направо или наоборот. Система дренажных каналов 37, 38 обеспечивает их самоочистку, снижает скольжение лент 24, 25 вдоль каждого из валов 2, 3.
Из-за существенного уменьшения выделения фильтрата из осадка 8 при его обезвоживании по ходу движения лент 24, 25, а также для упрощения конструкции устройства ленточного фильтр-пресса, остальные прессовые валы 4, 5, 6, 7 ленточного фильтр-пресса выполнены не фильтрующими.
Валы фильтр-пресса обрезинены. Обрезиненные валы из упругоэластичного материала частично сминаются под воздействием давления лент 24, 25 и распрямляются при уходе лент 24, 25 от валов, при этом на поверхности каналов сложно задержаться жестким загрязнениям, что также способствует самоочистке устройства.
Для увеличения давления на осадок 8 по ходу его движения с лентами 24, 25 прессовые валы 2-7 уменьшаются в диаметре, т.е. каждый последующий меньше в диаметре предыдущего прессового вала 2-7.
Для корректировки расположения кромок лент 24, 25 относительно концов прессовых валов ленточный фильтр-пресс содержит по одному позиционирующему валу 12, 13 на каждую бесконечную фильтровальную ленту 24, 25. Позиционирующие валы 12, 13 способны отклоняться от параллельности в горизонтальных плоскостях для направления соответствующей из фильтровальных лент 24, 25 при их работе в требуемом направлении с помощью внешнего воздействия исполнительных механизмов горизонтального перемещения одного или обоих концов позиционирующих валов 12, 13.
Устройство работает следующим образом.
Принцип действия ленточного фильтр-пресса заключается в формировании слоя осадка 8 между двумя фильтровальными лентами 24, 25 и удалении фильтрата (влаги) из осадка 8 (шлама) под действием давления, создаваемого прессовыми валами 2-7 и фильтровальными лентами 24, 25.
Предварительно кондиционированный осадок 8 поступает на фильтровальную ленту 24 гравитационной зоны 27 фильтр-пресса и равномерно распределяется по всей ширине ее рабочей поверхности. Свободная жидкость (фильтрат) просачивается сквозь фильтровальную ленту 24, попадает в поддон (на чертежах не показан) и удаляется. При гравитационном процессе обезвоживания осадок 8 уплотняется и мягко движется по поверхности гравитационной зоны 27 фильтровальной ленты 24 без повреждения его структуры. Гравитационная зона 27 предшествует клиновидной зоне 26 фильтр-пресса.
После предварительного уплотнения на фильтровальной ленте 24 гравитационной зоны 27 осадок 8 подвергается дальнейшему обезвоживанию между двумя бесконечными лентами 24, 25 в клиновидной зоне 26 и далее в прессовой зоне с прессовыми валами 2-7.
В клиновидной зоне 26 осадок 8 обезвоживается за счет постепенно увеличивающегося давления, образующегося между двумя сходящимися к первому прессовому валу 2 лентами 24, 25. Фильтрат вытесняется из осадка 8, поскольку объем осадка 8 уменьшается по ходу движения фильтровальных лент 24, 25.
Давление обезвоживания в клиновидной зоне 26 регулируется за счет степени натяжения бесконечных фильтровальных лент 24, 25, а также за счет изменения угла α схождения клина в клиновидной зоне 26.
Сформированный в гравитационной зоне 27, а затем в клиновидной зоне 26 пласт осадка 8 между двух фильтровальных лент 24, 25 проходит дальнейшее обезвоживание в прессовой зоне между прессовыми валами 2-7.
Гравитационная зона 27 расположена на нижней фильтровальной ленте 24, а нижняя фильтровальная лента 24 в гравитационной зоне 27 имеет уклон под углом γ от смежного вала 15 в сторону гравитационной зоны 27, то это не позволяет фильтрату заливать уже частично обезвоженный осадок 8 в гравитационной зоне 27, который частично обезвоженный гравитационным способом вместе с фильтровальной лентой 24 входит в клиновидную зону 26.
Уклон фильтровальной ленты 24 гравитационной зоны 27 под углом γ, например, от восьми до двенадцати градусов, в сторону гравитационной зоны 27 устраняет возможность сползания пласта осадка 8 в клиновидную зону 26. При этом избыточный фильтрат стекает в начало гравитационной зоны 27, создавая дополнительное его давление для стекания его через фильтровальную ленту 24 гравитационной зоны 27, что улучшает качество и производительность процесса обезвоживания осадка 8 ленточным фильтр-прессом.
Конструкция позволяет серийно производить типовое устройство ленточного фильтр-пресса, в котором возможно подстроить процесс качественного обезвоживания осадка 8 под любой его вид и густоту путем перемещения верхнего вала 14 клиновидной зоны 26 в вертикальной плоскости, а смежного вала 15 в горизонтальной плоскости, до подстройки угла α схождения клина клиновидной зоны 26 на величину от одного до семи градусов, а угла γ уклона фильтровальной ленты 24 гравитационной зоны 27 от восьми до двенадцати градусов.
Для фильтрации осадка бытовых сточных вод величина угла α схождения клина составляет два с половиной градуса. Для фильтрации осадка промышленных сточных вод, например, шлама целлюлозно-бумажных комбинатов, величина угла α схождения клина может быть увеличена до семи градусов путем вертикального перемещения по раме верхнего и/или смежного валов. Для фильтрации суспензий повышенной текучести величина угла α схождения клина может быть уменьшена до одного градуса.
Нижний предел угла γ уклона фильтровальной ленты 24 гравитационной зоны 27 восемь градусов соответствует осадку 8 с низкой скоростью фильтрации, например, хозбытовых сточных вод. Верхний предел угла γ уклона двенадцать градусов соответствует осадку 8 с высокой скоростью фильтрации, например, промышленных сточных вод.
Вспомогательный вал 39 предназначен для защиты клиновидной зоны 26 от переполнения осадком 8. Вал 39 расположен над клиновидной зоной 26 между верхним валом 14 клиновидной зоны 26 и первым прессовым валом 2. В случае переполнения осадком 8 клиновидной зоны 26 вал 39 придерживает вздутие верхней ленты 25 и излишний осадок 8 выдавливается из клиновидной зоны 26, что частично защищает прессовые валы 2-7 и фильтровальные ленты 24, 25 от перегрузки со стороны пласта осадка 8.
У последнего прессового вала 7 фильтр-пресса осадок 8 подвергается дополнительному прессованию под воздействием двух обрезиненных дополнительных валов 22, 23 высокого давления, непосредственно автоматически прижимающих обе бесконечные фильтровальные ленты 24, 25 с пластом осадка 8 между ними к последнему прессовому валу 7 в зоне частичного охвата ими последнего прессового вала 7. Усилие давления создается и автоматически поддерживается двумя пневматическими цилиндрами 28 через рычажные системы, которые воздействуют одновременно на концы двух дополнительных валов 22, 23 высокого давления. Для усиления воздействия каждого пневматического цилиндра 28 и компенсации длины его подвижного штока 35 усилие от него направляется к валам 22, 23 через конец большего плеча 32 рычага 30 каждой из рычажных систем. Это позволяет достичь максимальной степени обезвоживания. Далее обезвоженный осадок 8 с помощью скребка (на чертежах не показан) удаляется из ленточного фильтр-пресса.