ФИЛЬТРОВАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ЦЕНТРОБЕЖНОГО ТИПА

Предложенная полезная модель относится к устройствам для очистки сточных вод от дисперсных примесей и может быть использована в машиностроении, производстве строительных материалов, энергетике, нефтяной и химической промышленности.
Известны устройства для очистки жидкостей от взвешенных веществ в центрифугах с использованием фильтровального устройства в виде перфорированного барабана (А.С. Тимонин «Инженерно-экологический справочник» Т. 2 Рис. 156, стр. 495 изд. Н. Бочкаревой Калуга, 2003-884 с.). За счет центробежной силы жидкость фильтруется через перфорацию барабана, а загрязняющие вещества оседают в виде шлама на поверхности барабана, который необходимо периодически очищать, или обеспечивать выгрузку шлама с использованием специального скребка.
1
2
3
Известно устройство (Патент №2226419 RU B01D 33/39, C02F 1/38. Опубл. 10.04.2004), предназначенное для реализации процессов очистки сточных вод и других жидкостей, содержащих дисперсные примеси. Устройство содержит корпус, конусообразную фильтрующую поверхность, систему ее принудительного вращения, систему питания, сбора и выгрузки жидкости с патрубками. В фильтрующей поверхности дополнительно выполнены концентрично установленные две конусные поверхности с увеличивающимися в 1,2-1,5 раза углами (φ φ φ) при вершине каждого из конусов относительно предыдущей ступени и размерами фильтрующих отверстий от конуса к конусу, выполненными в пропорции 1000:100:1, в направлении от оси вращения конусов к периферии. Данное устройство принято нами за прототип.
1
2
3
Недостатки прототипа следующие. Частицы загрязняющих веществ, оседающие на каждом конусном фильтрующем элементе в виде шлама, могут в виде пленочного потока передвигаться в верхнюю часть каждого конусного фильтр-элемента. Степень этого движения, а, следовательно, и самоочищение будет определяться адгезионными и вязкостными характеристиками шлама, которая ведет себя как не ньютоновская жидкость. Причем, чем меньше углы φ φ φ, тем хуже будет процесс самоочищения, фильтровальная поверхность будет забиваться и требуется периодическая механическая очистка фильтр-элемента, что уменьшает производительность и усложняет технологию обслуживания. Кроме того вращение набора фильтр-элементов не приводит к вращению всего объема жидкости, следовательно, не возникает центробежная сила, которая способствует фракционному разделению взвешенных веществ. Жидкость в прототипе проходит через фильтровальные поверхности только за счет гидростатических сил.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое устройство - обеспечение качественной регенерации фильтровальных элементов, повышение производительности и упрощение технического обслуживания.
Технический результат достигается тем, что в фильтровальном устройстве центробежного типа, содержащем цилиндрический корпус с крышкой, внутри которого коаксиально корпусу расположена цилиндрическая перегородка, которая образует зону для накопления шлама и зону накопления очищенной воды, каждая из зон имеет свои патрубки для отвода шлама и отвода очищенной воды соответственно, новым является то, что в корпусе содержатся фильтровальные барабаны со сливными козырьками, направленными в зону накопления шлама, эти барабаны закреплены с возможностью вращения на подводящей воду на очистку трубе, на которой имеются окна для поступления воды на очистку в полость внутреннего фильтровального барабана, а также на ней жестко закреплены лопасти, кроме того фильтровальные барабаны все кроме наружного на своей наружной стороне оборудованы спиральным скребками, выполненными с возможностью касания внутренней поверхности каждого последующего соответствующего барабана, а на крышке корпуса в полости внутреннего барабана неподвижно закреплен центральный спиральный скребок с возможностью касания внутренней поверхности этого барабана, при этом фильтровальные барабаны имеют различные величины ячеек перфорации, с уменьшением этой величины от внутреннего барабана к внешнему, и для каждого из фильтровальных барабанов обеспечена разная скорость вращения.
Предложенное устройство представлено на Фиг. 1-Фиг. 3, где:
Фиг. 1 - общий вид фильтровального устройства центробежного типа;
Фиг. 2 - вид А (расположение скребков и фильтровальных конусов);
Фиг. 3 - сечение Б-Б (центральная подводящая труба с лопастями и окнами для поступления воды).
Здесь:
1. корпус;
2. перегородка;
3. винтовые (спиральные) скребки;
4. фильтровальный барабан наружный (фильтр-элемент);
5. фильтровальный барабан средний (фильтр-элемент);
6. фильтровальный барабан внутренний (фильтр-элемент);
7. верхняя крышка;
8. узел вращения;
9. центральный спиральный скребок;
10. сливные козырьки для шлама;
11. патрубок отвода шлама;
12. патрубок отвода очищенной воды;
13. лопасти;
14. узел передачи вращения;
15. центральная подводящая труба;
16. коробка передач;
17. окна поступления воды.
В предложенном устройстве цилиндрический корпус 1, внутри которого имеется коаксиально расположенная перегородка 2, образующая две зоны - наружную зону накопления шлама и внутреннюю зону очистки и накопления очищенной воды. Через центр корпуса 1 проходит центральная подводящая труба 15 с окнами 17 для поступления очищаемой воды в зону очистки. Вращение трубы 15 осуществляется в узле вращения 8 от постороннего привода (не показан). На трубе 15 установлены конусообразные барабаны, боковые стенки которых являются фильтровальными элементами: 4 - наружный фильтровальный барабан; 5 - средний фильтровальный барабан; 6 - внутренний фильтровальный барабан. Фильтровальные стенки барабанов 6, 5, 4 имеют различную величину размеров перфорации с уменьшением от внутреннего барабана к внешнему. С тыльной стороны барабанов 6 и 5 имеются спиральные скребки 3, касающиеся фильтровальных поверхностей соответственно 5 и 4. Верхняя часть барабанов 6, 5, 4 имеют сливные козырьки 10 для отвода шлама в зону накопления шлама.
На корпусе 1 установлена крышка 7, на которой имеется узел вращения 8 и закреплен спиральный скребок 9, витками касающийся внутренней фильтровальной поверхности барабана 6. Барабаны 4, 5, 6 расположены на трубе 15 и приводятся во вращение от постороннего привода (не показан) через узел передачи вращения 14 и коробку передач 16. В днище корпуса 1 имеется штуцер 12 - для отвода очищенной воды и штуцер 11 - для отвода шлама.
4
5
6
6
5
4
Предложенное устройство работает следующим образом. Исходная сточная вода подается через центральную подводящую трубу 15 и через окна 17 заполняет пространство внутреннего барабана 6. Одновременно с поступлением воды в устройство, от внешнего привода через коробку передач 16 и узел вращения 14 начинают вращаться барабаны 6, 5, 4, причем, узел вращения 14 обеспечивает разные скорости вращения, со скоростями вращения n, n, n (числа оборотов соответствующих барабанов), при этом n, n, n. Жидкость, поступившая в барабан 6, под действием гидростатических сил начинает профильтровываться через фильтровальную поверхность барабана 6 и поступает в пространство между 5 и 6 барабанами. Наиболее крупные частицы загрязняющих веществ задерживаются на поверхности фильтровального элемента. Центральный неподвижный скребок 9 начинает очищать поверхность фильтровального барабана 6 от шлама за счет вращения барабана. Слой шлама за счет действия центробежных сил поднимается по спиральной поверхности скребка 9 и соответствующий сливной козырек 10 отводится в зону накопления шлама корпуса и выводится через патрубок отвода шлама 11. Жидкость, поступившая во внутренний барабан из окон для поступления воды 17 последовательно проходит фильтровальные поверхности 6, 5, 4, ячейки которых уменьшаются от внутреннего барабана 6 к внешнему барабану 4. Оседающий на фильтровальных поверхностях шлам соскабливается спиральными скребками 3, причем за счет разности скоростей барабанов, скребки, касающиеся фильтровальных поверхностей барабанов 5 и 4 имеют относительно них (т.е. фильтровальных поверхностей) большую скорость вращения, за счет чего шлам соскабливается и по спиральной поверхности скребков поднимается к сливным козырькам 10 и отводится в зону накопления шлама и выводится через патрубок 11. Очищенная вода, пройдя последовательно несколько фильтр элементов, отводится через патрубок 12.
Таким образом, использование в предложенном устройстве набора фильтровальных барабанов с различной величиной ячеек и разной скоростью вращения, позволяет осуществлять эффективную очистку сточных вод от взвешенных веществ с непрерывной регенерацией фильтровальных элементов от оседающего слоя шлама.