СЕКТОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДИСКОВОГО ФИЛЬТРА, ПЛАСТИНА ДЛЯ СЕКТОРНОГО ЭЛЕМЕНТА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
SECTOR ELEMENT OF DISK FILTER, PLATE FOR SECTOR ELEMENT AND METHOD OF ITS MANUFACTURING

Область техники
[1] Изобретение относится к области вакуумных дисковых фильтров, предназначенных для разделения жидкости и взвешенных в ней частиц, и может быть использовано в процессах по обогащению руды.
Предпосылки к созданию изобретения
[2] Дисковый фильтр, принцип действия которого широко известен, содержит ряд установленных на вращающемся валу фильтровальных дисков, каждый из которых образован несколькими секторными элементами. Каждый секторный элемент содержит пластину секторного элемента, имеющую две параллельные друг другу боковые поверхности. Боковые поверхности пластины образованы наружными поверхностями боковых стенок, которые выполнены из водопроницаемой пористой керамики. Между внутренними поверхностями боковых стенок образована герметичная внутренняя полость. При прохождении пластины секторного элемента через ванну с пульпой в полости пластины создают вакуум, который в совокупности с капиллярным эффектом, характерным для пористой керамики, побуждает жидкость просачиваться в полость пластины сквозь боковые стенки, откуда жидкость попадает в дренажную систему дискового фильтра и удаляется.
[3] Во время подъема пластины секторного элемента из ванны на ее боковых поверхностях остается слой налипших частиц, представляющий собой обезвоженный концентрат – кек, который при нахождении над ванной высушивается под продолжающимся действием вакуума. Далее при помощи специальных скребков кек счищается на транспортер и удаляется в качестве готового продукта процесса фильтрования. После этого в полость пластины секторного элемента подают избыточное давление воздуха или жидкости с целью прочистки пор – так называемая, обратная промывка, а затем описанный цикл повторяется вновь.
[4] В патентной публикации RU2611524C1, 27.02.2017 раскрыт секторный элемент, пластина которого имеет две параллельные друг другу боковые поверхности, которые, в свою очередь, образованы наружными поверхностями первой и второй боковых стенок, выполненных из водопроницаемой пористой керамики. Между внутренними поверхностями боковых стенок размещен срединный элемент, который выполнен в виде сотовой структуры, заключенной между двумя диафрагмами. Сотовая структура состоит из стенок, образующих соты и расположенных перпендикулярно боковым поверхностям пластины, а диафрагмы обеспечивают герметичность каждой соты и всей сотовой структуры в целом. Между внутренней поверхностью каждой боковой стенки и срединным элементом расположены каналы, которые в своей совокупности образуют единую герметизированную полость. Устье герметизированной полости открывается наружу, что позволяет обеспечить отвода фильтрата.
[5] Данное решение, являющееся прототипом изобретения, позволяет снизить массу пластины секторного элемента, а также предотвратить ее фрагментацию при возникновении трещин в боковых стенках, однако, оно имеет и ряд существенных недостатков. Во-первых, при сборке пластины клей из мест соединения срединного элемента и контактных участков внутренней поверхности каждой боковой стенки выдавливается в каналы, где закрывает поры керамики, снижая ее водопроницаемость. Во-вторых, вследствие наличия водонепроницаемой диафрагмы каналы получаются очень узкими, что вследствие их высокого гидравлического сопротивления не позволяет обеспечить необходимый уровень пониженного и повышенного давления в удаленных областях герметизированной полости. Указанные обстоятельства существенным образом ухудшают производительность дискового фильтра.
[6] Целью изобретения является преодоление проблем, свойственных прототипу, и разработка облегченной пластины секторного элемента дискового фильтра, имеющей высокую прочность и обеспечивающей высокую производительность при фильтровании.
Сущность изобретения
[7] Для достижения поставленной цели настоящее изобретение реализовано посредством трех объектов изобретения.
Первым объектом изобретения является пластина секторного элемента дискового фильтра, имеющая две параллельные друг другу боковые поверхности. Боковые поверхности пластины образованы наружными поверхностями первой и второй боковых стенок, выполненных из водопроницаемой пористой керамики. Внутренняя поверхность каждой из первой и второй боковых стенок включает в себя проточную часть, краевой контактный участок и внутриполостные контактные участки. Краевой контактный участок и внутриполостные контактные участки внутренней поверхности второй боковой стенки расположены напротив таковых внутренней поверхности первой боковой стенки. Между внутренними поверхностями первой и второй боковых стенок размещен срединный элемент, который соединен с краевым контактным участком и внутриполостными контактными участками внутренней поверхности каждой из первой и второй боковых стенок так, что между проточной частью внутренней поверхности каждой из первой и второй боковых стенок и срединным элементом имеется зазор. По меньшей мере, в области срединного элемента, перекрывающейся при взгляде сверху с краевыми контактными участками внутренних поверхностей боковых стенок, срединный элемент выполнен в виде ячеистой структуры, причем ячейки ячеистой структуры, перекрывающиеся при взгляде сверху с краевыми контактными участками, заключают в себе первый клеевой слой и второй клеевой слой. Первый клеевой слой пролегает от краевого контактного участка внутренней поверхности первой боковой стенки в сторону краевого контактного участка внутренней поверхности второй боковой стенки. Второй клеевой слой пролегает от краевого контактного участка внутренней поверхности второй боковой стенки в сторону краевого контактного участка внутренней поверхности первой боковой стенки.
[8] В частном случае первого объекта изобретения первый клеевой слой и второй клеевой слой образуют единый клеевой слой, который не прерывается на всем протяжении от краевого контактного участка внутренней поверхности первой боковой стенки до краевого контактного участка внутренней поверхности второй боковой стенки.
[9] В другом частном случае первого объекта изобретения, по меньшей мере, в части областей срединного элемента, перекрывающихся при взгляде сверху с внутриполостными контактными участками внутренних поверхностей боковых стенок, срединный элемент выполнен в виде ячеистой структуры, причем, ячейки ячеистой структуры, перекрывающиеся при взгляде сверху с внутриполостными контактными участками, заключают в себе первый клеевой слой и второй клеевой слой. Первый клеевой слой пролегает от внутриполостного контактного участка внутренней поверхности первой боковой стенки в сторону соответствующего ему внутриполостного контактного участка внутренней поверхности второй боковой стенки, а второй клеевой слой пролегает от внутриполостного контактного участка внутренней поверхности второй боковой стенки в сторону соответствующего ему внутриполостного контактного участка внутренней поверхности первой боковой стенки.
[10] В этом случае первый клеевой слой и второй клеевой слой могут образовывать единый клеевой слой, который не прерывается на всем протяжении от внутриполостного контактного участка внутренней поверхности первой боковой стенки до соответствующего ему внутриполостного контактного участка внутренней поверхности второй боковой стенки.
[11] В еще одном частном случае первого объекта изобретения каждая из первой и второй боковых стенок выполнена так, что краевой контактный участок и внутриполостные контактные участки выступают от проточной части внутренней поверхности боковой стенки в направлении, противоположном ее боковой наружной поверхности. В этом случае срединный элемент может быть выполнен с неизменной толщиной по всей площади внутренней поверхности боковых стенок.
[12] В еще одном частном случае первого объекта изобретения каждая из первой и второй боковых стенок выполнена так, что внутренняя поверхность боковой стенки представляет собой плоскость, в которой лежит краевой контактный участок, внутриполостные контактные участки и проточная часть, и которая расположена параллельно наружной поверхности боковой стенки. В этом случае в областях срединного элемента, перекрывающихся при взгляде сверху с проточной частью внутренней поверхности каждой из первой и второй боковых стенок, срединный элемент выполнен с уменьшенной толщиной.
[13] В еще одном частном случае первого объекта изобретения срединный элемент выполнен в виде однородной ячеистой структуры по всей площади внутренней поверхности первой и второй боковых стенок. Является, однако, предпочтительным случай, в котором ячеистая структура выполнена в виде сотовой структуры с шестигранными сотами, причем стенки, образующие соты, расположены перпендикулярно боковым поверхностям пластины.
[14] В еще одном частном случае первого объекта изобретения в краевой области пластины, расположенной вблизи ее малой торцевой поверхности, выполнено устье. Устье соединяет с внешним пространством герметизированную полость пластины, которая заключена между внутренними поверхностями боковых стенок и содержащими клеевые слои ячейками ячеистой структуры срединного элемента, перекрывающимися с краевыми контактными участками внутренних поверхностей боковых стенок. В этом случае срединный элемент может иметь вырез, выполненный так, что срединный элемент при взгляде сверху не перекрывается с устьем.
[15] В еще одном частном случае первого объекта изобретения торцевая поверхность пластины образована клеевым слоем, нанесенным на торцевую поверхность срединного элемента и торцевые поверхности боковых стенок.
[16] Вторым объектом изобретения является способ изготовления пластины секторного элемента дискового фильтра, которая является пластиной, выполненной согласно первому объекту изобретения или его любому частному случаю. Способ характеризуется тем, что срединный элемент помещают на первую боковую стенку так, что краевой контактный участок внутренней поверхности первой боковой стенки при взгляде сверху перекрывается ячеистой структурой срединного элемента. Ячейки ячеистой структуры, перекрывающиеся при взгляде сверху с краевым контактным участком внутренней поверхности первой боковой стенки, заполняют клеем на всю их высоту. Вторую боковую стенку помещают на срединный элемент так, что что краевой контактный участок внутренней поверхности второй боковой стенки располагается напротив краевого контактного участка внутренней поверхности первой боковой стенки.
[17] В частном случае второго объекта изобретения перед тем, как срединный элемент помещают на первую боковую стенку, на краевой контактный участок внутренней поверхности первой боковой стенки наносят клей, и перед тем, как вторую боковую стенку помещают на срединный элемент, на краевой контактный участок внутренней поверхности второй боковой стенки наносят клей.
[18] В предпочтительном случае второго объекта изобретения ячейки ячеистой структуры, перекрывающиеся при взгляде сверху с внутриполостными контактными участками внутренней поверхности первой боковой стенки, заполняют клеем на всю их высоту. В этом случае является предпочтительным, если перед тем, как срединный элемент будет помещен на первую боковую стенку, на внутриполостные контактные участки внутренней поверхности первой боковой стенки будет нанесен клей, и перед тем, как вторая боковая стенка будет помещена на срединный элемент, на внутриполостные контактные участки внутренней поверхности второй боковой стенки будет нанесен клей.
[19] В частном случае второго объекта изобретения после склеивания боковых стенок на торцевую поверхность пластины наносят клеевой слой, выравнивающий торцевую поверхность срединного элемента и торцевые поверхности боковых стенок.
[20] Третьим объектом изобретения является секторный элемент дискового фильтра, содержащий пластину, выполненную согласно первому объекту изобретения или любому из его частных случаев.
Краткое описание чертежей
[21] Осуществление изобретения будет пояснено ссылками на фигуры:
Фиг. 1 - общий вид секторного элемента дискового фильтра, содержащего пластину и дренажный соединитель;
Фиг. 2 – виды сверху и сбоку на пластину секторного элемента, выполненную согласно первому объекту изобретения;
Фиг. 3 – вид сверху на боковую стенку пластины;
Фиг. 4 – вид сверху на срединный элемент, выполненный согласно предпочтительному случаю первого объекта изобретения;
Фиг. 5 – вид сверху на боковую стенку пластины, на которой уложен срединный элемент, соты сотовой структуры которого, перекрывающиеся с контактными участками внутренней поверхности боковой стенки, заполнены клеем;
Фиг. 6 – разрез по линии А – А с Фиг. 5 для собранной пластины, выполненной согласно первому объекту изобретения;
Фиг. 7 - разрез по линии А – А с Фиг. 5 для собранной пластины, выполненной согласно предпочтительному случаю первого объекта изобретения;
Фиг. 8 - разрез В - В с Фиг. 5 для собранной пластины, выполненной согласно первому объекту изобретения;
Фиг. 9 – общий вид дренажного соединителя для соединения с пластиной по первому объекту изобретения;
Фиг. 10 - общий вид дренажного соединителя в сборе.
Осуществление изобретения
[22] Осуществление изобретения будет показано на наилучших известных авторам изобретения примерах реализации изобретения, которые не являются ограничениями в отношении объема охраняемых прав.
[23] Секторный элемент 1 дискового фильтра, общий вид которого показан на Фиг. 1, включает в себя пластину 10 и дренажный соединитель 100.
Конструкция и технические результаты первого объекта изобретения
[24] Пластина 10 (Фиг. 2) содержит две параллельные друг другу боковые поверхности 20 и 40, а также торцевую поверхность 70, включающую в себя малую торцевую поверхность 71, большую торцевую поверхность 72 и две радиальные торцевые поверхности 73 и 74. Малая торцевая поверхность 71 в эксплуатационном положении пластины 10 обращена в сторону вала дискового фильтра, большая торцевая поверхность 72 обращена в противоположную сторону, а радиальные торцевые поверхности 73 и 74 проходят в радиальном направлении и соединяют малую торцевую поверхность 71 с большой торцевой поверхностью 72.
[25] Боковые поверхности 20 и 40 пластины 10 образованы боковой наружной поверхностью 21 первой боковой стенки 22 и боковой наружной поверхностью 41 второй боковой стенки 42 соответственно. Торцевая поверхность 70 пластины 10 пролегает перпендикулярно ее боковым поверхностям 20, 40 и образована торцевыми поверхностями 23, 43 боковых стенок 22, 42, а также торцевой поверхностью 53 описанного ниже срединного элемента 50, более точно – клеевым слоем 59 (Фиг. 6), покрывающим указанные торцевые поверхности 23, 43, 53.
[26] Первая и вторая боковые стенки 22 и 42 выполнены из водопроницаемой пористой керамики, предпочтительно – из керамики глиноземистого состава с добавлением алюмосиликатов. Между внутренней поверхностью 25 первой боковой стенки 22 и внутренней поверхностью 45 второй боковой стенки 42 заключена герметизированная полость 30 (Фиг. 6), конфигурация которой будет описана ниже.
[27] На Фиг. 3 показан вид сверху на первую боковую стенку 22, который, по существу, отображает ее внутреннюю поверхность 25, включающую в себя проточную часть 26, краевой контактный участок 27 и множество внутриполостных контактных участков 28. Краевой контактный участок 27 и внутриполостные контактные участки 28 являются плоскими и лежат в одной плоскости, которая параллельна боковой наружной поверхности 21. В данном случае они выступают от проточной части 26 в направлении, противоположном боковой наружной поверхности 21.
[28] Проточная часть 26 представляет собой ту часть внутренней поверхности 25, которая не включает в себя краевой контактный участок 27 и внутриполостные контактные участки 28. В данном случае проточная часть образована плоским проточным участком 261 и изогнутыми проточными участками 262 (Фиг. 6), соединяющими плоский проточный участок 261 с краевым контактным участком 27 и внутриполостными контактными участками 28. Соответственно, в контексте признака частного случая первого объекта изобретения «краевой контактный участок 27 и внутриполостные контактные участки 28 выступают от проточной части 26 внутренней поверхности 25 боковой стенки 22 в направлении, противоположном ее боковой наружной поверхности 21» под проточной частью 26 следует понимать ее плоский проточный участок 261 или участок, наиболее удаленный от плоскости контактных участков 27, 28.
[29] Вторая боковая стенка 42 имеет структуру, аналогичную структуре первой боковой стенке 22, при этом она выполнена так, что все элементы второй боковой стенки 42 расположены зеркально по отношению к соответствующим элементам первой боковой стенки 22. Как было показано выше, в пластине 10 первая и вторая боковые стенки 22 и 42 совмещены друг с другом так, что их внутренние поверхности 25 и 45 оказываются обращенными друг к другу. Соответственно, при таком совмещении краевой контактный участок 47 и внутриполостные контактные участки 48 внутренней поверхности 45 второй боковой стенки 42 располагаются напротив краевого контактного участка 27 и внутриполостных контактных участков 28 внутренней поверхности 25 первой боковой стенки 22 (Фиг. 6). Аналогично, проточная часть 46 (плоский проточный участок 461 и изогнутые проточные участки 462) внутренней поверхности 45 второй боковой стенки 42 располагается напротив таковых у внутренней поверхности 25 первой боковой стенки 22.
[30] Между внутренней поверхностью 25 первой боковой стенки 22 и внутренней поверхностью 45 второй боковой стенки 42, т.е. частично в герметизированной полости 30, расположен срединный элемент 50. В предпочтительном случае срединный элемент 50 выполнен из полимерного материала, например, из полиамида, в частности, стеклонаполненного полиамида. Срединный элемент может быть изготовлен также из АБС пластика, фенопласта, аминопласта, текстолита, стеклотекстолита. Кроме того, для изготовления срединного элемента 30 может быть использован пенополиимид или эпоксидно-новолачный термореактивный пенопласт, такой как ПЭН-И-100, 200 и 300 или других марок.
[31] Срединный элемент 50 соединен с краевым контактным участком 27 и внутриполостными контактными участками 28 внутренней поверхности 25 первой боковой стенки 22 так, что между проточной частью 26 ее внутренней поверхности 25 и срединным элементом 50 имеется зазор 31 (Фиг. 6). Аналогичным образом срединный элемент 50 соединен с боковой стенкой 42, поэтому между проточной частью 46 внутренней поверхности 45 второй боковой стенки 42 и срединным элементом 50 имеется зазор 31.
[32] На Фиг. 4 показан срединный элемент 50 в предпочтительном варианте его выполнения. Срединный элемент 50 выполнен по форме боковых стенок 22 и 42, поэтому при наложении срединного элемента 50 на первую боковую стенку 22 (Фиг. 5) при взгляде сверху он практически полностью перекрывает ее внутреннюю поверхность 25. Следует отметить, что в контексте данной заявки понятие «при взгляде сверху» означает направление, перпендикулярное боковой наружной поверхности 21 боковой стенки 22 и/или боковой наружной поверхности 41 боковой стенки 42 («или» применимо в случае, если вторая боковая стенка 42 рассматривается отдельно).
[33] Кроме того, срединный элемент 50 выполнен в виде однородной сотовой структуры с шестигранными сотами, причем стенки, образующие соты, (далее также – стенки сотовой структуры) расположены перпендикулярно боковым поверхностям пластины и имеют равную высоту по всей площади срединного элемента. Понятие «однородная сотовая структура» в контексте данной заявки означает, что все соты на виде сверху являются одинаковыми на всей площади сотовой структуры. Понятие «высота стенок, образующих соты» (далее также – «высота сот») означает размер стенок в направлении, перпендикулярном боковым наружным поверхностям 21 и 41, т.е. в направлении толщины пластины 10. Следует отметить, что в отличие от прототипа соты сотовой структуры срединного элемента 50 являются открытыми с обеих сторон.
[34] Соты 55 сотовой структуры, перекрывающиеся при взгляде сверху с краевыми контактными участками 27 и 47 (Фиг. 5, Фиг. 6), заключают в себе первый клеевой слой 52 и второй клеевой слой 54. Первый клеевой слой 52 пролегает от краевого контактного участка 27 внутренней поверхности 25 первой боковой стенки 22 в сторону краевого контактного участка 47 внутренней поверхности 45 второй боковой стенки 42, а второй клеевой слой 54 пролегает от краевого контактного участка 47 внутренней поверхности 45 второй боковой стенки 42 в сторону краевого контактного участка 27 внутренней поверхности 25 первой боковой стенки 22.
[35] Аналогично соты 56 сотовой структуры, перекрывающиеся при взгляде сверху с внутриполостными контактными участками 28 и 48 (Фиг. 5, Фиг. 6), также заключают в себе первый клеевой слой 52 и второй клеевой слой 54. Первый клеевой слой 52 пролегает от внутриполостного контактного участка 28 внутренней поверхности 25 первой боковой стенки 22 в сторону соответствующего ему внутриполостного контактного участка 48 внутренней поверхности 45 второй боковой стенки 42, а второй клеевой слой 54 пролегает от внутриполостного контактного участка 48 внутренней поверхности 45 второй боковой стенки 42 в сторону соответствующего ему внутриполостного контактного участка 28 внутренней поверхности 25 первой боковой стенки 22.
[36] Поскольку клеевой слой 52 пролегает в направлении высоты сот 55 и 56, то площадь контакта клея и стенок, образующих соты 55 и 56, является увеличенной по сравнению, например, со случаем, когда клей находится в контакте только с торцевой поверхностью стенок, образующих соты 55 и 56. Таким образом, между краевым контактным участком 27 и срединным элементом 50, а также между множеством внутриполостных контактных участков 28 и срединным элементом 50 установлена прочная связь, обеспечиваемая протяженным в направлении высоты сот 55 и 56 клеевым слоем 52. Более того, общий клеевой слой, образованный клеевыми слоями 52 всех сот данного контактного участка, оказывается, по существу, армирован стенками, образующими соты 55 и 56, что дополнительно усиливает прочность клеевого соединения боковой стенки 22 и срединного элемента 50.
[37] Аналогичная прочная связь установлена между краевым контактным участком 47 и срединным элементом 50, а также между множеством внутриполостных контактных участков 48 и срединным элементом 50, что означает наличие прочного клеевого соединения боковой стенки 42 и срединного элемента 50. Таким образом, описанная конфигурация обеспечивает прочное соединение первой и второй боковых стенок 22 и 42. Следует отметить, что в качестве клея в предпочтительном случае используется конструкционный клей на основе эпоксидных смол с инертными заполнителями.
[38] В предпочтительном случае первого объекта изобретения первый клеевой слой 52 и второй клеевой слой 54 образуют единый клеевой слой 57, который не прерывается на всем протяжении от краевого контактного участка 27 до краевого контактного участка 47 и от каждого внутриполостного контактного участка 28 до соответствующего ему внутриполостного контактного участка 48 (Фиг. 7). В этом случае прочность соединения боковых стенок 22 и 42, а также надежность герметизации полости 30 являются максимально возможными.
[39] Однако размещение сотовой структуры в местах клеевого соединения контактных участков 27, 28 с контактными участками 47, 48 имеет и иной полезный эффект. В отличие от прототипа, клеевой слой 57 (справедливо также и для клеевых слоев 52 и 54) остается ограниченным в пределах сот 55 и 56, т.е. он не выдавливается в проточные части 26 и 46 при прижатии боковых стенок 22 и 42 друг к другу на этапе сборки. Незначительное количество клея, которое все-таки может быть выдавлено, преимущественно застывает на внешней стороне стенок, которые ограничивают соты, являющиеся крайними в группе сот 55 и 56. Таким образом, заявленное изобретение позволяет предотвратить попадание клея на проточные части 26 и 46 внутренних поверхностей 25 и 45 боковых стенок 22 и 42 соответственно, а значит, предотвратить перекрытие клеем пор керамики и вызванное этим снижение водопроницаемости боковых стенок 22 и 42.
[40]   Кроме того, описанная конфигурация срединного элемента 50 позволяет снизить массу пластины 10, выполненную по заданному размеру, определяемому в направлении, перпендикулярном ее боковым поверхностям 20 и 40, т.е. в направлении толщины пластины 10. Этот эффект обеспечивается легкостью сотовой структуры по сравнению с замещаемым объемом керамики, что обусловлено наличием пустот и малой плотностью полимерного материала, из которого изготовлена срединный элемент 50.
[41] Следует отметить, что открытая сотовая структура срединного элемента 50 снижает гидравлическое сопротивление герметизированной полости 30, что в отличие от прототипа позволяет быстро и без значительных потерь изменять давление даже в самых удаленных ее областях. Далее, каждая пара соответствующих друг другу внутриполостных контактных участков 28 и 48 в совокупности с перекрывающимися с ними сотами 56 и клеевым слоем 57 (или клеевыми слоями 52, 54), расположенным в этих сотах, формируют внутриполостную стенку 32. Внутриполостные стенки 32 пролегают в герметизированной полости 30 перпендикулярно наружным боковым поверхностям 21 и 41 боковых стенок 22 и 42. Расположение внутриполостных стенок 32 обеспечивает такую конфигурацию проточных частей 26 и 46 внутренних поверхностей 25 и 45 первой и второй боковых стенок 22 и 42, которая является оптимальной с точки зрения минимизации гидравлического сопротивления потоку фильтрата.
[42] Далее, однородная сотовая структура срединного элемента 50 обладает пластичностью и сохраняет свою целостность при изгибе. Благодаря протяженности краевых контактных участков 27 и 47, а также многочисленности внутриполостных контактных участков 28 и 48, посредством которых осуществлено прикрепление боковых стенок 22 и 42 к срединному элементу 50, при повреждении пластины 10 вследствие удара или изгиба, фрагментация боковых стенок 22 и 42 на осколки практически исключается, даже если боковые стенки 22 и 42 претерпели растрескивание. Это позволяет исключить повреждение других секторных элементов дискового фильтра, а также не допустить попадания осколков в его дренажную систему и вызванное этим повреждение насосов и иного оборудования.
[43] Краевые области пластины 10 представляют собой области пластины 10, расположенные вблизи ее торцевой поверхности 70 в пределах краевых контактных участков 27 и 47. Краевая область 11 пластины 10, примыкающая к малой торцевой поверхности 71, имеет увеличенную ширину в направлении герметизированной полости 30, по сравнению с другими краевыми областями пластины 10 (Фиг. 3). На краевой области 11 выполнены отверстия 15 для установки крепежных устройств, обеспечивающих закрепление секторного элемента на валу дискового фильтра. На боковые поверхности 20 и 40 пластины 10 вблизи ее краевой области 11 может быть нанесено водонепроницаемое покрытие 12 (Фиг. 1), исключающее подсос воздуха через область, не погружаемую в ванну с пульпой.
[44] На краевой области 11 пластины 10 на всю толщину пластины 10 выполнена выемка 90 (Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 5). Отметим, что толщина пластины 10 равна расстоянию между боковыми поверхностями 20 и 40. Выемка 90 имеет охватывающую контактную поверхность 91, которая пересекается с обеими боковыми поверхностями 20 и 40 и с малой торцевой поверхностью 71 с образованием открытого промежутка 92 в малой торцевой поверхности 71. Наличие открытого промежутка 92 в малой торцевой поверхности 71 позволяет разместить в выемке 90 описанный ниже вставной элемент 110 дренажного соединителя 100 так, что обеспечивается возможность вывода соединительного патрубка 150 дренажного соединителя 100 наружу через малую торцевую поверхность 71. Это, в свою очередь, позволяет обеспечить компактность секторного элемента 1 в осевом направлении дискового фильтра, а также обеспечить прямолинейное течение фильтрата, снижающее гидравлические потери.
[45] Следует отметить, что охватывающая поверхность 91 образована боковыми стенками 22 и 42 и частично срединным элементом 50, при этом на нее своим открытым концом выходит устье 34 герметизированной полости 30, т.е., другими словами, герметизированная полость 30 открывается наружу через охватывающую контактную поверхность 91. Как видно на Фиг. 3, устье 34 представляет собой канал, проходящий сквозь краевую область 11 пластины 10 и соединяющий герметизированную полость 30 с наружным пространством.
[46] Устье 34 является областью, в которой концентрируется весь объем выводимого из герметизированной полости 30 фильтрата, и наблюдается самый высокий его расход по сравнению с другими областями того же поперечного размера в герметизированной полости 30. Для того чтобы снизить гидравлическое сопротивление потоку фильтрата в устье 34, в срединном элементе 50 по форме устья 34 выполнен вырез 51 (Фиг. 4). В предпочтительном случае, как показано на Фиг. 5, вырез 51 слегка выходит за пределы устья 34. Поскольку срединный элемент не занимает места в устье 34 и вблизи него, то проходное сечение устья 34 является увеличенным, как это показано на Фиг. 8, по сравнению с другими областями того же поперечного размера в герметизированной полости 30.
[47] Как видно на Фиг. 3, внутренняя поверхность 25 боковой стенки 22 содержит технологический участок 38, выполненный по форме устья 34 и расположенный симметрично устью 34 относительно продольной оси боковой стенки 22. Технологический участок 38 выполнен глухим и предназначен для того, чтобы на этапе изготовления заготовок для боковых стенок 22 и 42 устранить различия в конфигурации их внутренних поверхностей. В результате заготовки для боковых стенок 22 и 42 могут быть изготовлены в одной и той же форме, что повышает технологичность изготовления пластины 10. После изготовления двух одинаковых заготовок в каждой из них выполняют выемку 90, зеркально расположенную относительно другой заготовки, и заготовки превращаются в первую боковую стенку 22 и вторую боковую стенку 42.
[48] Выше был описан предпочтительный случай первого объекта изобретения, однако, первый объект изобретения может быть реализован и иным образом. Например, срединный элемент 50 не обязательно должен быть выполнен в виде однородной сотовой структуры с шестигранными сотами и одинаковой толщиной по всей площади. Срединный элемент 50 может иметь ячеистую структуру с ячейками различной формы, например, треугольными ячейками или квадратными ячейками. Далее, стенки, образующие ячейки могут образовывать с боковыми поверхностями пластины угол, отличный от прямого угла. Кроме того, срединный элемент 50 может иметь ячеистую структуру только в тех его областях, которые перекрываются при взгляде сверху с контактными участками внутренних поверхностей 25 и 45 боковых стенок 22 и 42, при этом данные области могут быть соединены между собой, например, стержневыми или пластинчатыми элементами.
[49] Далее, внутренняя поверхность 25 первой боковой стенки 22 может быть плоской. Другими словами, проточная часть 26 может иметь целиком плоскую форму и лежать в одной плоскости с краевыми контактными участками 27 и внутриполостными контактными участками 28. Аналогичным образом может быть выполнена вторая боковая стенка 42. В этом случае для образования зазора 31, в областях срединного элемента 50, перекрывающихся при взгляде сверху с проточными частями 26 и 46, срединный элемент может быть выполнен с уменьшенной толщиной по сравнению с его толщиной на краевых контактных участках 27, 47 и внутриполостных контактных участках 28, 48. В этом варианте также обеспечивается образование зазора 31 между проточными частями 26 и 46 и срединным элементом 50.
[50] Возможна также и комбинация, когда, например, внутренняя поверхность 25 первой боковой стенки 22 имеет описанную выше конфигурацию для предпочтительного случая первого объекта изобретения, а внутренняя поверхность 45 второй боковой стенки 42 является плоской, при этом срединный элемент 50 должен быть выполнен так, чтобы с каждой его стороны напротив проточных частей 26 и 46 был образован зазор 31.
[51] Кроме того, ячейки 56 ячеистой структуры срединного элемента 50 могут заключать в себе клеевой слой 57 (52 и 54) только в части областей срединного элемента 50, перекрывающихся при взгляде сверху с внутриполостными контактными участками 28 и 48. Даже в этом случае может быть обеспечено прочное скрепление боковых стенок 22 и 42. Более того, возможен случай, когда нет ни одной области срединного элемента 50, перекрывающейся при взгляде сверху с внутриполостными контактными участками 28 и 48, ячейки 56 которой заключали бы в себе клеевой слой 57 (52 и 54). В этом случае, в областях срединного элемента 50, перекрывающихся при взгляде сверху с внутриполостными контактными участками 28 и 48, срединный элемент может быть выполнен, например, сплошным или в виде ячеистой структуры, ячейки которой не заполнены клеем. Соединение срединного элемента 50 с внутриполостными контактными участками 28 и 48 в этом случае может быть осуществлено без закрепления.
[52] Далее, охватывающая контактная поверхность 91 выемки 90 не обязательно должна пересекаться с малой торцевой поверхностью 71 с образованием открытого промежутка 92, как это показано на Фиг. 2. Возможна конфигурация, когда охватывающая контактная поверхность 91, пересекаясь с боковыми поверхностями 20 и 40, имеет замкнутый контур, а вывод фильтрата обеспечивается в направлении, перпендикулярном боковым поверхностям 20 и 40 пластины 10. Возможны также и другие варианты выполнения выемки 90, например, выполнение выемки 90 в виде отверстия в малой торцевой поверхности 71.
Особенности и технические результаты второго объекта изобретения
[53] Вторым объектом изобретения является способ изготовления пластины 10, раскрытой в первом объекте изобретения. Согласно предложенному способу, срединный элемент 50 помещают на первую боковую стенку 22 так, что краевой контактный участок 27 внутренней поверхности 25 первой боковой стенки 22 при взгляде сверху перекрывается ячеистой структурой (предпочтительно – сотовой структурой) срединного элемента 50.
[54] Далее, ячейки (соты 55), перекрывающихся при взгляде сверху с краевым контактным участком 27, заполняют клеем на всю их высоту. Понятие «ячейки, … перекрывающиеся с … краевым контактным участком» указывает на те ячейки, которые полностью перекрываются с краевым контактным участком 27, т.е. всеми своими стенками опираются на краевой контактный участок 27. Данное пояснение справедливо для упоминаемых ниже ячеек, перекрывающихся с внутриполостными контактными участками 28. Понятие «(ячейки) заполняют клеем на всю их высоту» включает также случай, когда слой клея превышает высоту ячеек и удерживается на них за счет вязкости клея. В предпочтительном случае на всю высоту заполнят клеем также и ячейки (соты 56), перекрывающиеся при взгляде сверху с внутриполостными контактными участками 28.
[55] На Фиг. 5 показан вид сверху на заготовку пластины 10, представляющую собой первую боковую стенку 22 с уложенным на краевой контактный участок 27 и внутриполостные контактные участки 28 ее внутренней поверхности 25 срединным элементом 50. Другими словами, на Фиг. 5 показан вид сверху на заготовку пластины 10 в момент перед тем, как будет установлена вторая боковая стенка 42. Соты 55, перекрывающиеся при взгляде сверху с краевым контактным участком 27, и соты 56, перекрывающиеся при взгляде сверху с внутриполостными контактными участками 28, полностью заполнены клеем. Более того, заполнение сот клеем произведено с некоторым избытком, который из-за вязкости клея удерживается на сотах.
[56] Далее, на следующем этапе сборки пластины 10 на заготовку, показанную на Фиг. 5, помещают вторую боковую стенку 42. Вторую боковую стенку 42 располагают при этом так, чтобы краевой контактный участок 47 и внутриполостные контактные участки 48 внутренней поверхности 45 второй боковой стенки 42 были расположены соответственно напротив краевого контактного участка 27 и внутриполостных контактных участков 28 внутренней поверхности 25 первой боковой стенки 22. Затем осуществляют прижим второй боковой стенки 42 к первой боковой стенки 22.
[57] Некоторое количество клея впитывается первой боковой стенкой 22 через краевой контактный участок 27 и внутриполостные контактные участки 28, и второй боковой стенкой 42 через краевой контактный участок 47 и внутриполостные контактные участки 48. Поскольку адгезия клея к керамике выше его адгезии к полимеру, то примерно в середине высоты соты происходит разделение клея. В результате после высыхания клея в сотах 55 и 56 образуются описанные выше первый и второй клеевые слои 52 и 54, что обеспечивает прочное скрепление боковых стенок 22 и 42, а также надежную герметизацию полости 30. Следует отметить, что даже если ячейки заполнены клеем без избытка, то за счет свойств керамики боковые стенки 22 и 42 все равно впитают то количество клея, которое необходимо для прочного их скрепления.
[58] В то же время, является предпочтительным случай, в котором перед тем, как срединный элемент 50 помещают на первую боковую стенку 22, на краевой контактный участок 27 внутренней поверхности 25 первой боковой стенки 22 наносят клей, и перед тем, как вторую боковую стенку 42 помещают на срединный элемент 50, на краевой контактный участок 47 внутренней поверхности 45 второй боковой стенки 42 наносят клей. В этом случае краевые контактные участки 27 и 47 пропитываются клеем заранее, и возникают условия для образования клеевого слоя 57, который не прерывается на всем протяжении от краевого контактного участка 27 внутренней поверхности 25 первой боковой стенки 22 до краевого контактного участка 47 внутренней поверхности 45 второй боковой стенки 42, обеспечивая максимальную прочность соединения боковых стенок 22 и 42. Выполнение описанных операций, создающих условия для формирования непрерывного клеевого слоя 57, является целесообразным и для внутриполостных контактных участков 28 и 48.
[59] Следует отметить, что описанный выше вариант предложенного способа включает в себя случай, когда не все ячейки, перекрывающиеся с внутриполостными участками 28 и 48, а только часть ячеек 56, а именно – те ячейки, которые расположены ближе к центру внутриполостных контактных участков 28 и 48, заполняют клеем. В последнем случае даже то небольшое количество клея, которое выдавливается из заполненных клеем ячеек 56, попадает в свободные ячейки, перекрывающиеся с внутриполостными контактными участками 28 и 48. Тем самым исключается любая возможность попадания клея на проточные части 26 и 46 внутренних поверхностей 25 и 45 боковых стенок 22 и 42, а значит, и вызванное этим перекрытие пор.
[60] После склеивания боковых стенок 22 и 42 на их торцевые поверхности 23 и 43, а также на торцевую поверхность 53 срединного элемента 50 наносят клеевой слой 59, выравнивающий указанные торцевые поверхности 23, 43, 53 в единую торцевую поверхность 70 пластины 10. Данное решение обеспечивает более надежную герметизацию полости 30 и исключение подсоса фильтрата через торцевые поверхности 23 и 43 боковых стенок 22 и 42. Кроме того, посредством данного решения достигается снижение гидравлического сопротивления движению секторного элемента 1 в ванне с пульпой, что позволяет снизить затраты энергии на привод фильтровального диска.
Конструкция и технические результаты третьего объекта изобретения
[61] Секторный элемент 1 дискового фильтра (Фиг. 1) содержит пластину 10, выполненную по любому из описанных выше вариантов первого объекта изобретения, и дренажный соединитель 100 (Фиг. 9, Фиг. 10), предназначенный для соединения пластины 10 с дренажной системой дискового фильтра. Дренажный соединитель 100 содержит вставной элемент 110 и первый накладной элемент 130, которые выполнены друг с другом заодно, а также второй накладной элемент 134, который закрепляется на вставном элементе 110, после установки вставного элемента 110 в выемку 90 пластины 10.
[62] Первый и второй накладные элементы 130, 134 имеют накладные контактные поверхности 131, 135 соответственно, каждая из которых выполнена в виде плоской поверхности. Вставной элемент 110 имеет охватываемую контактную поверхность 111, две торцевые контактные поверхности 112 и открытую поверхность 113. Во вставном элементе 110 выполнено сквозное отверстие 120, продольная ось которого проходит параллельно накладной контактной поверхности 131.
[63] Сквозное отверстие 120 своим первым концом 123 открывается через охватываемую контактную поверхность 111, а своим вторым концом 124 - через открытую поверхность 113. Первый конец 123 выполнен по форме открытого конца устья 34, а второй конец 124 снабжен резьбой для присоединения соединительного патрубка 150, на который в дальнейшем будет надет шланг дренажной системы дискового фильтра.
[64] Если вставной элемент 110 вставлен в выемку 90 пластины 10 так, что его охватываемая контактная поверхность 111 располагается смежно с охватывающей контактной поверхностью 91 пластины 10, то первый конец 123 сквозного отверстия 120 расположен напротив открытого конца устья 34 герметизированной полости 30. Накладная контактная поверхность 131 в этом случае расположена смежно с боковой поверхностью 20, а две торцевые контактные поверхности 113 расположены смежно с малой торцевой поверхности 71. После закрепления на вставном элементе 110 второго накладного элемента 134, вторая накладная контактная поверхность 135 расположена смежно с боковой поверхностью 40.
[65] Между каждой контактной поверхностью дренажного соединителя 100 и соответствующей поверхностью пластины 10 нанесен клей, что совокупности с большой площадью контактных поверхностей и их разнообразным пространственным расположением обеспечивает прочность закрепления дренажного соединителя 100 на пластине 10. Кроме того, обеспечивается прямолинейность передачи фильтрата от устья 34 к шлангу дренажной системы дискового фильтра.
[66] Для изготовления дренажного соединителя 100 могут использоваться различные полимеры, однако, предпочтительным является использование полиамида, в частности, стеклонаполненного полиамида. В качестве клея может быть использован конструкционный клей на основе эпоксидных смол с инертными заполнителями.
[67] Технические результаты, достигаемые использованием секторного элемента 1, представляют собой совокупность технических результатов, достигаемых использованием пластины 10 и дренажного соединителя 100.