СПОСОБ СБОРКИ ФИЛЬТРОВАЛЬНОГО УСТРОЙСТВА С ВРАЩАЮЩИМСЯ БАРАБАНОМ
METHOD OF ASSEMBLING FILTERING DEVICE WITH ROTARY DRUM

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к фильтровальному устройству с вращающимся барабаном и, в частности, к барабанной конструкции фильтровального устройства с вращающимся барабаном, например, вращающихся барабанных фильтров, сгустителей, устройств промывки массы и т.п. такого типа, которые используют для фильтрования жидкой массы, например, целлюлозной массы.
Уровень техники
Обычно фильтровальное устройство с вращающимся барабаном общего типа содержит барабанную конструкцию, которая поддерживает расположенный в окружном направлении фильтровальный материал и содержит отделения для фильтрата, сообщающиеся с отверстиями в фильтровальном материале для приема жидкости, отфильтрованной через этот материал. Например, как показано на фиг. 1 и 2 из патентного документа Лути US 3,837,499, обычное фильтровальное устройство с вращающимся барабаном содержит барабанную конструкцию, обозначенную, в общем, поз. 10, которая погружена в ванну или бак 12, содержащий целлюлозную массу или другую жидкую массу, подлежащую фильтрованию. Барабанная конструкция 10 содержит, в общем, приводимый в движение барабан.
Барабанная конструкция содержит поддерживающий барабан с реберными элементами, ограничивающими отделения для фильтрата, которые продолжаются, в общем, в продольном направлении по окружности барабана, и гофрированные покрывные элементы, прикрепленные к реберным элементам зажимами для образования покрытия в окружном направлении вокруг поддерживающего барабана поверх отделений для фильтрата. Каждое углубление гофров в наружной поверхности каждого покрывного элемента сообщается с расположенным ниже отделением для фильтрата через отверстие типа прорези в жалюзи, предназначенное для выпуска жидкости в направлении, в общем, к концу выпуска сообщающегося отделения для фильтрата; и одна сторона каждого гофрированного элемента расположена на расстоянии от смежных участков барабанной конструкции для обеспечения продолжения покрывных элементов в окружном направлении.
Противоположные концы барабанной конструкции закрыты торцевыми крышками, которые соединены с цапфами или исходными средствами для установки барабанной конструкции с возможностью вращения на опорах подшипников. Одна из цапф является полой и сообщается с верхним концом вакуумной трубы или барометрической трубы, которая во время эксплуатации фильтровального устройства обычным образом служит для отвода фильтрата и создания и прикладывания давления ниже атмосферного или вакуума.
На наружной окружности 20 барабана в окружном направлении на расстоянии друг от друга вокруг барабана жестко установлено множество неперфорированных вертикальных реберных или разделительных элементов 30, так что расположенные в окружном направлении смежные элементы 30 барабана образуют противолежащие боковые стенки расположенных по окружности отделений 32 для фильтрата. Реберные элементы 30 продолжаются, в общем, в продольном направлении по наружной окружности 20 барабана, по существу, по всей длине соответствующего барабана; таким образом, отделения 32 для фильтрата барабана продолжаются, в общем, в продольном направлении по наружной окружности 20 барабана на всем ее протяжении. Отделения 32 для фильтрата барабана имеют один или несколько помещенных рядом открытых выпускных концов, снабженных отводными отверстиями, сообщающимися с кольцевым пространством на конце барабана.
Как показано, к каждой наружной окружности 20 прикреплен отдельный опорный реберный элемент 34 между каждыми двумя или более расположенными по окружности смежными реберными элементами 30, причем опорные реберные элементы 34 продолжаются, в общем, в продольном направлении по наружным окружностям 20 и имеют проемы 36 для соединения участков отделения 32 для фильтрата с противоположных сторон от опорного реберного элемента. Как вариант, между каждыми двумя расположенными по окружности реберными элементами 30 может быть предусмотрено несколько опорных реберных элементов 34.
В пространстве на конце барабана установлен неподвижный или неповоротный клапанный узел, обозначенный, в общем, поз. 40. Клапанный узел 40 закрыт с противоположных концов продолжающимися в поперечном направлении торцевыми стенками (не показано) и содержит с его противоположных сторон боковые стенки 52, одна из которых показана на фиг. 2. Боковые стенки 52 содержат удлиненные отверстия 54; отверстия в барабане (не показано) позволяют воздуху из первоначально погружающихся отделений 32 для фильтрата выходить в атмосферу через удлиненные отверстия 54. Существуют непоказанные здесь многочисленные эквивалентные конструкции для обеспечения выполнения функции клапанов.
Барабанная конструкция 10 также содержит гофрированное покрытие, установленное в окружном направлении поверх отделений 32 для фильтрата барабана. Гофрированное покрытие барабана образовано из множества отдельных покрывных элементов или пластин 56, каждая из которых продолжается в продольном направлении по длине одного из отделений 32 для фильтрата и в поперечном направлении или по окружности по ширине, которая немного меньше ширины отделений 32 для фильтрата, причем покрывные элементы прикреплены у противолежащих боковых кромок к расположенным по окружности смежным реберным элементам 30. Гофрированные покрывные элементы содержат внутреннюю сторону или поверхность, которая ограничивает расположенную по окружности наружную сторону соответствующего отделения 32 для фильтрата, и наружную сторону или поверхность, обращенную от такого отделения 32 для фильтрата; и расположенные по окружности смежные покрывные элементы 56 барабана отделены друг от друга по окружности реберным элементом 30. Внутренняя сторона каждого покрывного элемента 56 опирается на промежуточное ребро 34 в случае перегрузки отделения для фильтрата, но предпочтительно не прикреплена к промежуточному ребру.
Гофры покрывных элементов 56 продолжаются по окружности барабана, так чтобы внутренняя сторона каждого покрывного элемента 56 содержала, по существу, параллельные чередующиеся поперечные выступы и углубления, при этом наружная сторона каждого покрывного элемента 56 имеет сходные, в общем, параллельные чередующиеся поперечные выступы и углубления. Углубления и выступы продолжаются по всей ширине покрывного элемента 56. Гофры легко воспринимают тепловое расширение, что является признаком, свойственным их конструкции. Образование гофр поперек покрывных элементов 56 обеспечивает значительную гибкость покрывных элементов 56 из-за тепловых изменений в продольном направлении барабана.
Как показано на фиг. 2, покрывные элементы 56 поддерживаются в необходимом положении, перекрывая отделения 32 для фильтрата у реберных элементов 30 с помощью соединительных средств, представляющих собой, в общем, U-образный зажим 70 на каждом из реберных элементов 30. Крепежные зажимы 70, перевернутые для размещения с плотным прилеганием верхних сторон реберных элементов 30 в углублениях 72, продолжаются по всей длине реберных элементов 30 и содержат по всей длине выполненные как одно целое опорные участки, продолжающиеся наружу от противоположных боковых стенок, ограничивающих углубления 72. Крепежные зажимы 70 барабанной конструкции 10 являются одиночными элементами, образованными отдельно от покрывных элементов 56.
Один край каждого покрывного элемента 56 приварен или иным образом жестко прикреплен к боковой стенке и опорному участку смежного крепежного зажима в контакте с боковой стенкой, чтобы препятствовать протеканию жидкости между краем и смежным элементом 30. Противоположный край каждого покрывного элемента 56 показан как поддерживаемый опорным участком смежного крепежного зажима 70 в заблокированном положении относительно последнего. Противоположный край покрывного элемента 56 расположен по всей длине на расстоянии от боковой стенки (и, тем самым, от смежного реберного элемента 30) посредством зазора или просвета, допуская боковое расширение покрывного элемента 56.
Следует принять во внимание, что проиллюстрированная компоновка краев и крепежных зажимов 70 с блокировкой показана только с целью пояснения; как вариант, края могут быть закреплены иным пригодным образом, допускающим боковое расширение покрывных элементов 56, например, посредством использования элементов, перекрывающих концы и зажимы 70. В варианте выполнения, показанном на фиг. 1 и 2, где предусматривается, что барабанную конструкцию 10 приводят во вращение в направлении по часовой стрелке (если смотреть на фиг. 1), края покрывного элемента 56, приваренные к боковым стенкам и опорным участкам, являются передними краями покрывного элемента 56 в направлении вращения приводного барабана; а другие края являются задними краями покрывного элемента 56.
Каждое углубление в каждом покрывном элементе 56 содержит отверстие 88 типа прорези в жалюзи, соединяющее углубление с расположенным ниже отделением для фильтрата для отвода жидкости от первого к последнему. Отверстия 88 типа прорезей в жалюзи, как наиболее наглядно показано на фиг. 2, расположены рядом с нижними частями углублений; и жалюзи 90 для отверстий 88 предназначены для направления жидкости, текущей из углублений через отверстия 88 в отделения 32 для фильтрата в направлении к концам отделений 32 для фильтрата, имеющих отверстия. Несмотря на то, что в иллюстрированном варианте выполнения показано только отдельное отверстие 88 типа прорези в жалюзи, расположенное рядом с краем покрывного элемента и сообщающееся с каждым углублением, следует принять во внимание, что по желанию или при необходимости для каждой из канавок 68 можно предусмотреть дополнительные отверстия 88 типа прорезей в жалюзи.
Вокруг барабана прикреплен обычный проволочный фильтровальный материал 92, который поддерживается на вершинах выступов наружной поверхности покрывных элементов 56 и крепежных зажимах 70.
Во время эксплуатации фильтровального устройства барабанная конструкция 10 приводится во вращение в направлении по часовой стрелке (если смотреть на фиг. 1) для последовательного приведения в движение отделений 32 для фильтрата ниже уровня жидкой массы в ванне 12 для отложения твердого материала на фильтровальном материале 92 и затем выше такого уровня для сушки накопленного твердого материала и удаления такого материала с помощью снимающего средства (не показано), в общем, в месте, где установлен ролик 94. Во время начального погружения отделений 32 для фильтрата в жидкую массу отложение твердого материала осуществляется без прикладывания давления ниже атмосферного, но воздух в первоначально погружающихся отделениях 32 для фильтрата может выходить в атмосферу. Под самыми нижними концами стенок 52 к отделениям 32 для фильтрата прикладывают давление ниже атмосферного через их открытые концы, в результате чего на фильтровальном материале 92 собирается дополнительный твердый материал. Давление ниже атмосферного продолжается действовать на отделения 32, когда последние вращаются выше уровня жидкой массы, и осуществляется сушка накопленного твердого материала. Давление ниже атмосферного сбрасывают и не прикладывают к отделениям 32 для фильтрата, когда они вращаются к верхнему концу стенок, где осушенный собранный материал удаляют с фильтровального материала до начала следующего цикла фильтрования.
Жидкость, которую отводят через отверстия в фильтровальном материале 92, проходит в углубления в наружной поверхности покрывных элементов 56 и течет в таких углублениях в окружном направлении барабанной конструкции 10 к отверстиям 88 типа прорезей в жалюзи, который выпускают жидкость в расположенные ниже отделения 32 для фильтрата в направлении, в общем, к отверстиям у концов выпуска отделений 32 для фильтрата.
Расширение покрывных элементов 56 в продольном направлении барабанной конструкции 10, разумеется, обеспечивается благодаря гибкости покрывных элементов в продольном направлении барабана. Расширение покрывных элементов 56 в окружном направлении барабана допускается благодаря зазорам и способности покрывных элементов 56 перемещаться в боковом направлении или расширяться относительно реберных элементов 34. В том случае, когда один или несколько покрывных элементов 56 требуют замены из-за локального повреждения, коррозии или по другой причине, замену таких покрывных элементов 56 или во время сборки и позднее во время эксплуатации можно выполнять без удаления или замены других покрывных элементов 56. Но когда края покрывного элемента приварены к крепежному зажиму 70, удаление покрывного элемента 56 из барабанной конструкции 10 может быть затруднено.
Раскрытие изобретения
В вышеуказанном способе крепления покрытия или панели для обычного барабана устройства промывки используют накладки, которые приваривают дуговой сваркой вольфрамовым электродом в среде инертного газа к зажиму или конструкции в форме шляпы. Это трудоемкий процесс, который может выполнять только специально подготовленный/квалифицированный сварщик. Существует другой способ крепления, именуемый как самофиксирующаяся панель, в котором используют вырезы в зажиме или конструкции в форме шляпы и специальные лапки, приваренные к покрывным элементам для обеспечения сборки панели без приварки крепежной накладки. Этот способ требует точного изготовления покрывных элементов (с лапками) и сильно усложняет сборку длинных секций панели. Во время изготовления и в процессе эксплуатации часто требуются модификации, чтобы «адаптировать» самофиксирующиеся покрывные элементы для их установки в вырезы конструкции в форме шляпы.
Идея изобретения относится к накладке с использованием крышки или полосы применительно к способу крепления без необходимости приварки полосы на месте. Вместо сварки предусматривается «зажимание» или «защелкивание» полосы в вырезах в зажиме. Это исключает приварку полосы, а также позволяет легко удалять покрывные элементы.
В частности, раскрыт способ сборки фильтровального устройства с вращающимся барабаном, содержащий этапы: установки конца покрывного элемента на опорный участок, установки перекрывающего участка поверх конца покрывного элемента и вставления соответствующей лапки в соответствующее отверстие в опорном участке, перемещения перекрывающего участка по опорному участку, так чтобы второй участок лапки оказывался под опорным участком, тем самым, удерживая крышку на зажиме, причем конец покрывного элемента захватывается между крышкой и зажимом.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 - обычное фильтровальное устройство с вращающимся барабаном, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 2 - часть барабанной конструкции фильтровального устройства с вращающимся барабаном, показанного на фиг. 1, местный вид в перспективе в увеличенном масштабе;
на фиг. 3 - часть барабанной конструкции фильтровального устройства с вращающимся барабаном по изобретению, местный вид в перспективе в увеличенном масштабе;
на фиг. 4 - часть средства для крепления гофрированных покрывных элементов в фильтровальном устройстве с вращающимся барабаном, показанном на фиг. 3, местный вид сверху в перспективе в увеличенном масштабе;
на фиг. 5 - часть средства для крепления гофрированных покрывных элементов в фильтровальном устройстве с вращающимся барабаном, показанном на фиг. 3, местный вид снизу в перспективе в увеличенном масштабе;
на фиг. 6A, 6B и 6C - вторая часть средства для крепления секционных элементов к зажиму; 6a - вид сверху, 6B - вид сбоку и 6C - вид с торца;
на фиг. 7A, 7B и 7C - первая часть и вторая часть средства для крепления секционных элементов к зажиму; 7a - вид сверху, 7B - вид сбоку и 7C - вид с торца;
на фиг. 8A и 8B - зажим или конструкция в форме шляпы; 8A - вид сверху и 8B - вид с торца.
Прежде чем будет приведено подробное описание варианта осуществления изобретения, следует принять во внимание, что изобретение не ограничивается в отношении его применения до особенностей конструкции и компоновок компонентов, представленных в приведенном ниже описании или показанных на чертежах. Изобретение может предусматривать другие варианты осуществления и может быть внедрено или выполнено различными способами. Кроме того, следует принять во внимание, что используемые в контексте настоящего документа фразеология и терминология предназначены для описания и не должны рассматриваться как ограничение. Использование терминов «включающий в себя» и «содержащий» и их вариантов в контексте настоящего документа, как предусматривается, распространяется на перечисленные ниже элементы и их эквиваленты, а также дополнительные элементы. Использование термина «состоящий из» и его вариантов в контексте настоящего документа, как предусматривается, распространяется только на перечисленные ниже элементы и их эквиваленты. Кроме того, следует принять во внимание, что такие термины, как «передний», задний», «левый», «правый», «вверх», «вниз», «боковой», «верхний» и «нижний» используются для удобства объяснения и не должны рассматриваться как ограничивающие термины.
Осуществление изобретения
На фиг. 3 - 8 показано фильтровальное устройство 100 с вращающимся барабаном (см. фиг. 3), содержащее барабанную конструкцию 110, которая поддерживает расположенный в окружном направлении фильтровальный материал 192, причем барабанная конструкция 110 имеет отделения 132 для фильтрата, сообщающиеся с отверстиями в фильтровальном материале 192 для приема жидкости, отфильтрованной через фильтровальный материал. Элементы, сходные с элементами, показанными на фиг. 1 и 2, имеют сходную нумерацию с добавлением 100 к номеру, показанному на фиг. 1 и 2.
Барабанная конструкция 110 содержит поддерживающий барабан 114, радиально продолжающиеся реберные элементы 130, опирающиеся на барабан и ограничивающие отделения 132 для фильтрата, которые продолжаются, в общем, в продольном направлении по окружности барабана, и гофрированные покровные элементы 156, каждый из которых имеет конец, прикрепленный к реберным элементам с помощью крепежного средства, содержащего крепежный зажим 170 и перекрывающую крышку 174. Таким образом, покровные элементы 156 образуют покрытие, расположенное по окружности вокруг поддерживающего барабана сверху отделений для фильтрата.
Между каждыми двумя радиально продолжающимися реберными элементами 130 по мере необходимости расположены один или несколько опорных элементов 134 для создания дополнительной опоры с нижней стороны покровных элементов 156. Между передним краем каждого покровного элемента 156 и соответствующим зажимом 170 установлено уплотнение 169, как показано на фиг. 4, продолжающееся по длине зажима 170.
Каждый зажим 170 имеет форму шляпы и содержит лежащие в одной плоскости первый и второй краевые опорный участки 173, 175 покровного элемента, соответственно (см. фиг. 4 и 5). Крепежные зажимы 170, перевернутые для размещения с плотным прилеганием верхних сторон реберных элементов 130 в углублениях 172, продолжаются по всей длине реберных элементов 130 и содержат по всей длине выполненные как одно целое опорные участки, продолжающиеся наружу от противоположных боковых стенок, ограничивающих углубления 172. Крепежные зажимы 170 барабанной конструкции 110 являются одиночными элементами, образованными отдельно от покровных элементов 156. Каждый зажим прикреплен в расположенных на расстоянии друг от друга местах к соответствующему реберному элементу посредством сварки, в частности посредством точечной сварки, приклеивания или другого соответствующего средства.
Несколько смежных крышек расположены на реберном элементе и перемещаются по нему.
Как показано на фиг. 4, каждая крышка 174 имеет продолжающиеся напротив друг друга первый и второй краевые участки 177 и 179 соответственно, перекрывающие покровный элемент, причем каждый перекрывающий участок включает в себя множество лапок 181, расположенных на расстоянии друг от друга в направлении продольной оси перекрывающего участка, как показано на фиг. 5, 6 и 7. В частности, крышка 174, как показано на фиг. 7, образована из первой части 191 с перекрывающими участками, которые расположены поверх конца соответствующего покрывного элемента и удерживают его, как показано на фиг. 7C. Крышка 174 также образована из второй U-образной части 193, как показано на фиг. 6 и 7, с множеством лапок 181, расположенных на расстоянии друг от друга в зависимости от боковых стенок U-образной части, причем вторая часть 193 прикреплена, например, посредством сварки, приклеивания или другого пригодного средства, к первой части 191. В других менее предпочтительных вариантах выполнения, крышка может быть образована как цельный элемент (не показано).
Как показано на фиг. 5, каждая лапка 181 крышки имеет первый участок 183, который, когда барабан собран, продолжается перпендикулярно соответствующему опорному участку, и второй участок 185, расположенный под углом к первому участку 183 лапки, и продолжающийся параллельно продольной оси крышки 174.
В показанном варианте выполнения лапки в собранном барабане расположены между концами покровных элементов и зажимом. В других менее предпочтительных вариантах (не показано) лапки могут проходить через отверстия на концах покровных элементов, хотя это потребовало бы выполнения дополнительного этапа изготовления отверстий в покровных элементах для лапок. Таким образом, потребовались бы дополнительные средства для крепления покровных элементов к зажиму.
Опорный участок содержит множество отверстий 195 для размещения лапок (см. фиг. 5 и 8A), расположенных на расстоянии друг от друга вдоль продольной оси опорных участков, причем отверстия 195 соответствуют местам расположения лапок 181. Отверстия 195 для размещения лапок в зажиме имеют большую ширину 196 для начального размещения лапок 181, малую ширину 197 для удерживания лапок 197 и переход между большой шириной и малой шириной. Отверстия для размещения лапок, сужающиеся в направлении перемещения лапок, способствуют креплению лапок в конкретном положении, и в то же время большая ширина облегчает размещение лапок в отверстиях. Как показано на фиг. 8A, такое сужение предусмотрено только с одной стороны зажима, хотя в других вариантах выполнения (не показано), сужение могло бы быть предусмотрено с обеих сторон.
Барабанную конструкцию собирают посредством установки покровного элемента на опорный участок зажима, устанавливая перекрывающий участок крышки поверх конца покровного элемента и вставляя каждую соответствующую лапку в соответствующее отверстие в опорном участке. Далее сборщик перемещает перекрывающий участок по опорному участку зажима, так чтобы второй участок лапки вошел в зацепление с опорным участком, протаскивая первый участок лапки через отверстие для размещения лапки, так чтобы перекрывающий участок плотнее прижался к концам покровных элементов. Таким образом, второй участок лапки оказывается под опорным участком, удерживая крышку на зажиме, причем покровный элемент захватывается между крышкой и зажимом.
В частности, смежные концы двух покровных элементов расположены на зажиме, причем зажим имеет два лежащих в одной плоскости опорных участка, продолжающих в противоположных направлениях, причем каждый опорный участок поддерживает соответствующий один из смежных концов покровных элементов. Крышка имеет два лежащих в одной плоскости перекрывающих участка, каждый из которых расположен поверх соответствующего конца покровного элемента. Как показано на фиг. 4 и 5, каждый из перекрывающих участков 177 и 179 продолжается под углом к концу покровного элемента относительно опорных участков, которые удерживают концы покровных элементов. Таким образом, оба конца смежных покровных элементов после сборки зафиксированы на месте одной крышкой.
После установки одной крышки на зажим устанавливают другую крышку рядом с первой крышкой и т.д. до тех пор, пока барабан не будет полностью собран. Для завершения сборки крышки фиксируются на месте, например, посредством сварки, приклеивания или любого другого пригодного средства.
Собранный таким образом барабан имеет ряд преимуществ по сравнению с обычной барабанной конструкцией. Больше нет необходимости приваривать концы покровных элементов к опорному участку зажима. Это уменьшает стоимость покровных элементов, поскольку при обычном походе поставщик покровных элементов сваривает покровные элементы и зажимы. Кроме того, поскольку больше не требуется приваривать покровные элементы к зажимам, облегчается доступ сборщиков внутрь покровных элементов во время процесса сборки.
Кроме того, в обычных барабанах крышки к зажимам должны приваривать квалифицированные сборщики. Что касается барабана изобретения, поскольку сборщик должен только устанавливать лапки зажима внутрь отверстий для лапок и затем перемещать крышку вдоль зажима, процесс сборки значительно упрощается.
Кроме того, в барабане по изобретению можно более легко заменять покровные элементы в условиях эксплуатации. Больше нет необходимости отделять приваренные покровные элементы от зажимов, и теперь требуется только освободить крышку от соответствующего зажима, перемещая ее вдоль зажима, так чтобы лапки можно было удалить из отверстий для лапок, и затем снять крышку с реберных элементов. Это делает удаление покровных элементов намного более легким процессом.
Ряд других признаков настоящего изобретения определен в приведенной ниже формуле изобретения.