Ленточный регулируемый пресс-фильтр

Предложенная полезная модель предназначена для обезвоживания составов с использованием тканевых фильтроэлементов и может найти применение в различных производствах, таких как химическая, целлюлозно-бумажная, пищевая промышленность.
Известны устройства для обезвоживания различных суспензий с использованием ленточных фильтроэлементов, например, в кн. Тимонин А.С. «Инженерно-экологический справочник» Т.2. – Калуга: изд. Бочкаревой Н. 2003 – 884с, на стр. 457 рис 1.38. приведена схема ленточного фильтра, в котором регулирование механического давления осуществляется с помощью шаров переменного диаметра. Данное устройство представляет большую сложную конструкцию и вызывает сильный износ ленточного фильтра.
Известен ленточный фильтр – пресс (патент №2434667, бюл. № 33 от 27.11.2011 г.), в котором имеется несколько прессовых валов, расположенных друг над другом с определенным углом наклона для сбора фильтрата. Конструкция очень сложная и регенерация ленты от шлама производится только ножевыми скребками.
Известно устройство (патент на полезную модель № 108318, от 20.09.2011 г.) «Ленточный фильтр для обезвоживания осадка», в котором имеются дополнительные компенсационные валы и пневматические цилиндры натяжения. Очистку фильтровальной ленты проводят с помощью ножей для срезания спрессованного осадка. Устройство является кинематически сложным.
Известно устройство (патент на полезную модель № 187828, бюл. 8 от 19.03.2019 г.) «Ленточный фильтр – пресс непрерывного действия», в котором имеется дополнительный вал – активатор с волнообразными выступами. Данное устройство принято нами за прототип. Недостатки прототипа следующие.
Наличие вала-активатора вместе с козырьком над ним позволяет регулировать площадь загрузочного окна только в ограниченном диапазоне и вал – активатор способствует активному продвижению только определенной части поступающего материала. Другой недостаток прототипа заключается в том, что очистка фильтровальных полотен только ножами не обеспечивает полной регенерации фильтровального полотна, т.к. часть шлама застревает в порах фильтроэлемента, вследствие чего фильтровальные свойства полотна будут нестабильными по мере эксплуатации. Еще одним недостатком прототипа является отсутствие регулирования скорости движения фильтровального полотна, что необходимо, т.к. интенсивность закупоривания пор фильтровальной ткани будет зависеть от вида, состава и концентрации шлама в исходном отжимаемом материале.
Задачей полезной модели является обеспечение надежной принудительной подачи исходного материала в зону фильтрации и обеспечение стабильной регенерации фильтровальной ткани.
Технический результат полезной модели является повышение качества водоотделения ленточного пресса-фильтра.
Поставленная цель достигается тем, что в ленточном регулируемом фильтр-прессе, который содержит раму с загрузочным бункером, фильтровальные полотна, образующие сужающийся канал и имеющие приводные барабаны, ножи-скребки, имеется шнек под загрузочным бункером, подвижные полотна оборудованы устройством регулирования скорости перемещения, выполненное в виде фрикционного вариатора из двух конусов со скрещивающимися осями и имеет промывные форсунки, установленные в противотоке исходной фильтрации, расположенные в несколько рядов поперек движения фильтровального полотна, в шахматном порядке, бункер подачи отжимаемого материала имеет подвижную заслонку.
Предложенное устройство представлено на фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, где Фиг.1 . – общий вид ленточного пресс-фильтра;
Фиг.2. –сечение устройства с расположенными форсунками;
Фиг.3. – вид уплотняющего шнека;
Фиг.4. – кинетическая схема вариатора,
где 1 – рама, 2 – ведомый барабан нижнего фильтровального полотна, 3 – корпус уплотняющего шнека, 4 – узлы вращения шнека, 5 – лопасти шнека, 6 – вал шнека, 7 – бункер подачи отжимаемого материала, 8 – подвижная заслонка, 9- ведомый барабан верхнего фильтровального полотна, 10 – верхнее фильтровальное полотно, 11 – натяжной ролик верхнего полотна, 12 – ведущий барабан верхнего фильтровального полотна, 13 – скребковые ножи, 14 – поддон верхнего фильтровального полотна, 15 – отвод отжатого материала (шлама), 16 – ведущий барабан нижнего фильтровального полотна, 17 – поддон нижнего фильтровального полотна, 18 – нижнее фильтровальное полотно, 19 – натяжные ролики нижнего фильтровального полотна, 20 – промывные форсунки, 21- поддон сбора промывной воды, 23 – отжимаемый материал, 24 – радиальные кронштейны, 25 – вал ведомого конуса, 26 – ведомый конус, 27 – ведущий конус, 28 – вал ведущего конуса, 29 – узел  регулирования, 30 – звено перемещения промежуточного диска, 31 – промежуточный диск – сателлит, 32- ролики, 33 – вал ведущего барабана нижнего фильтровального полотна.
1
2
Предложенное устройство представляет собой раму 1 с загрузочным бункером 7. В нижней части рамы 1 расположены барабаны: 2 - ведомый и 16 – ведущий барабаны нижнего фильтровального полотна 18. В верхней части рамы 1 находится корпус уплотняющего шнека 3, непосредственно под загрузочным бункером 7. В корпусе 3 имеются лопасти шнека 5, расположенные на валу шнека 6. Вал 6 вместе с лопастями 5 имеет возможность вращения в узлах вращения 4 от постороннего привода (не показан). Верхний узел вращения закрыт крышкой, а нижний узел вращения 4 закреплен радиальными кронштейнами 24, которые имеют заостренную форму в осевом направлении вала шнека 6. В верхней части рамы 1 расположено верхнее фильтровальное полотно 10, которое перемещается по ведомому барабану 9 и ведущему барабану 12, между которыми имеется натяжной ролик 11. Ведомый барабан 9 расположен непосредственно около корпуса уплотняющего шнека 3, а ведущий барабан 12 расположен ниже, так, что между верхним фильтровальным полотном 10 и нижним фильтровальным полотном 18 образуется сужающийся конфузорный канал (α ~ 25÷35°). В выходной части конфузорного канала, между двумя барабанами 12 и 16, находятся скребковые ножи 13 для очистки полотен 10 и 18 от налипшего шлама. Для сбора фильтрата с верхнего полотна 10 под ним имеется поддон 14. Отвод отжатого материала (шлама) производится через патрубок 15. Бункер подачи отжимаемого материала 7 оборудован передвижной заслонкой 8. Нижнее фильтровальное полотно 18 передвигается между ведущим 16 и ведомым 2 барабанами. Натяжение полотна 18 регулируется роликами 19. Для сбора профильтрованной жидкости установлен поддон 17. Над нижней ветвью полотна 18 расположены форсунки 20, установленные в несколько рядов поперек движения полотна 18 в шахматном порядке (фиг.2). Под зоной расположения промывных форсунок 20 находится поддон сбора промывной воды 22 с патрубком отвода воды 21. Внутри рамы 1 расположено устройство регулирования скорости перемещения фильтровальных лент. Устройство представляет собой фрикционный вариатор, который содержит ведущий конус 27 с валом 28, соединенный с внешним приводом (не показан). Ведущий конус 27 передает вращение ведомому конусу 26 и валу 25 через промежуточный диск-сателлит 31, имеющий ролики 32. Ось вращения диска-сателлита 31 и его положение относительно конусов 26 и 27 регулируется звеном перемещения диска 30, а перемещение и фиксация в пространстве определяется узлом регулирования 29. Перемещая звено 30 и меняя положение диска-сателлита 31 относительно конусов 26 и 27, можно бесступенчато менять передаточное отношение между конусами, которое определяется по соотношению n=d/d и передает необходимое число оборотов на вал 33, который определяет скорость движения фильтровального полотна 18. Вращение с барабана 16 передается на ведущий барабан верхнего полотна 12 посредством кинематической связи (ременная или цепная передача, (не показана)). Можно использовать шестеренчатый редуктор, который может быть применен при проектировании фильтра-пресса больших габаритов, для обезвоживания значительных объемов отжимаемого материала.
Предложенное устройство работает следующим образом. Предварительно, до начала работы пресса-фильтра, проводят лабораторные исследования и устанавливают характеристики используемых фильтровальных материалов, служащих фильтровальными полотнами в устройстве. На основе полученных характеристик и исходных данных по составу и концентрации шлама в отжимаемом материале, выбирают скорость перемещения фильтровального (или обеих фильтровальных) полотна и регулируют подачу материала в бункер 7 подвижной заслонкой 8. Включают привод вращения шнека (не показан) и привод вращения барабанов (не показан) и в пространство между верхним полотном 10 и нижним полотном 18 начинает поступать отжимаемый материал 23, непрерывно закачиваемый вращающимся шнеком 5. Заостренная форма радиальных кронштейнов 24 не оказывает значительного сопротивления проходящей отжимаемой массе. Отжимаемая масса 23, поступая в конфузорный суживающийся канал, испытывает возрастающее объемное давление и через фильтровальную ткань полотен 10 и 18 начинает отжиматься жидкая фаза. Большая часть жидкости стекает через нижнее полотно (~ 70%) и собирается на поддон нижнего фильтровального полотна 17. Меньшая часть отжимаемой жидкости профильтровывается через верхнее полотно 10 и собирается в поддон 14. Сгущенная масса 23 после обезвоживания поступает между барабанами 12 и 16, где скребковыми ножами 13 удаляется через магистраль отвода 15. Натяжение полотен 10 и 18 при необходимости регулируется роликами 11 и 19. Нижнее фильтровальное полотно 18 пройдя зону барабана 16, проходя обратно к барабану 2 попадает в зону действия промывных форсунок 20, где загрязняющие компоненты шлама, закупоривающие поры фильтровальной ткани, вымываются сильной струей промывной воды, истекающей из форсунок под высоким давлением, Шахматное расположение обеспечивает полный охват площади полотна, не оставляя непромытых участков. Промывная вода, вместе с удаленным шламом стекает в поддон 22 и удаляется через патрубок 21.
При изменении параметров исходных данных (объем отжимаемого материала, состав и концентрация шлама и др.), осуществляется переналадка фильтр-пресса. Проводится регулирование проходного сечения бункера 7, используя подвижную заслонку 8.
1
2
Используя предварительно полученные опытные данные зависимости скорости фильтрации и скорости передвижения фильтровальных полотен устанавливают необходимую скорость передвижения или одного (нижнего полотна 18) или обеих (верхнего 10 и нижнего 18) используя вариатор (фиг. 4). Передвигая звено 30 относительно узла регулирования 29, устанавливают промежуточный диск-сателлит 31 в такое положение, чтобы ролики 32 обеспечивали необходимое соотношение n=d/d. Это соотношение будет обеспечивать вращение вала 28 и соответственно конуса 27, и передавать это вращение конусу 26 и валу 25. Вращение вала 25 будет передаваться валу 33, обеспечивая вращение барабана 18 и передвижение полотна 18 с необходимой скоростью. При проектировании конкретных устройств пресса-фильтра по предложенной схеме, при больших габаритах, возможно вращение от вала 33 через редуктор передавать на барабан 12, обеспечивая перемещение обеих фильтровальных полотен.
Таким образом, использование предложенного устройства, за счет надежной принудительной подачи отжимаемого материала шнеком и более полной регенерации фильтровальной ткани с регулированием скорости перемещения ткани, позволяет повысить качество водоотделения ленточного пресса-фильтра.