УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ПОСТОРОННИХ ОБЪЕКТОВ ИЗ ЖИДКОСТИ, А ТАКЖЕ СПОСОБ ОЧИСТКИ СООТВЕТСТВУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
DEVICE FOR REMOVAL OF FOREIGN OBJECTS FROM LIQUID, AS WELL AS METHOD OF CLEANING CORRESPONDING DEVICE

Настоящее изобретение относится к устройству для удаления посторонних объектов из жидкости, предпочтительно из сточных вод, с фильтрующим барабаном, выполненным с возможностью вращения и содержащим фильтрующую поверхность; с приводом барабана, находящимся в кинематической связи с фильтрующим барабаном, для вращения фильтрующего барабана вокруг оси вращения; и с системой очистки для очистки фильтрующей поверхности; при этом система очистки содержит направляющую, выполненную предпочтительно в виде линейной направляющей, а также распылительное приспособление, выполненное с возможностью осуществления посредством привода возвратно-поступательного движения вдоль направляющей и обеспечивающее возможность опрыскивания фильтрующей поверхности жидкостью для очистки.
Кроме того, предлагается способ очистки фильтрующей поверхности выполненного с возможностью вращения фильтрующего барабана, предназначенного для удаления посторонних объектов из жидкости, предпочтительно из сточных вод, при этом фильтрующий барабан посредством привода барабана приводят во вращение вокруг оси вращения; при этом обеспечивают возвратно-поступательное движение распылительного приспособления по заданной траектории движения относительно фильтрующей поверхности; при этом посредством по меньшей мере одного распылительного сопла распылительного приспособления на фильтрующую поверхность выпрыскивают жидкость для очистки с целью удаления с фильтрующей поверхности находящихся на фильтрующей поверхности остатков посторонних объектов.
Устройства подобного типа достаточно известны из уровня техники и предназначены для отделения твердых посторонних объектов от жидкостей. В частности, соответствующие устройства применяются при очистке сточных вод коммунальных хозяйств или промышленных предприятий, при которой посторонние объекты (например, в виде камней или волокнистого материала) необходимо отделить от водной фракции, при этом эффективность отделения, помимо прочего, зависит от размера отверстий фильтрующей поверхности фильтрующего барабана.
В любом случае во время фильтрования, т.е. во время отделения посторонних объектов, то и дело происходит закупорка отдельных отверстий фильтрующей поверхности, так что их время от времени, а то и непрерывно необходимо чистить. Это выполняется, например, опрыскиванием жидкостью для очистки (под которой в рамках настоящего изобретения может пониматься, например, вода или фильтрат с фильтрующего барабана). Кроме того, в связи с этим известно опрыскивание фильтрующей поверхности жидкостью для очистки посредством одного или более распылительных сопел, при этом распылительные сопла совершают возвратно-поступательное движение по определенной траектории движения, чтобы жидкостью для очистки можно было опрыскать всю область фильтрующей поверхности.
Несмотря на то, что такой способ очистки уже дает удовлетворительные результаты очистки, также еще существует необходимость в повышении эффективности очистки применяемого устройства и, наряду с этим, также эффективности фильтрования, характеризующей его.
В документе WO 2002/02868 A1 описано изобретение, которое относится к устройству для промывки и удаления смеси из волокнистой массы. Устройство содержит два круглых элемента решетчатого барабана, которые предназначены для вращения друг относительно друга с целью создания зоны прессования, при этом по меньшей мере один из указанных элементов барабана является полым, обеспечивая возможность выведения жидкости радиально внутрь в элементе барабана. Указанный элемент барабана расположен в желобе, который частично заключает кожух элемента барабана, при этом смесь из волокнистой массы подается между кожухом элемента барабана и его желобом, который снабжен продольными уплотнителями. Устройство также содержит по меньшей мере одно приспособление для вымывания, при этом указанное приспособление расположено в области между зоной и местом, в котором элемент барабана в который раз соприкасается со смесью. Указанное приспособление содержит по меньшей мере одно сопло для испускания плоской струи высокого давления, которая в основном направлена к поверхности кожуха элемента барабана, при этом сопло предназначено для движения вперед и назад вдоль осевой протяженности элемента барабана и по периферии элемента барабана, не упираясь в элемент барабана.
Даже если указанное сопло выполнено с возможностью поворота под определенным углом альфа, очищающее действие не является оптимальным и, таким образом, не улучшено.
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить степень очистки соответствующих устройств, которая в этом отношении положительно отличается от степени очистки у известных из уровня техники аналогов.
Эта задача решается с помощью устройства и способа с признаками, изложенными в независимых пунктах формулы изобретения.
Устройство содержит в основном выполненный с возможностью вращения фильтрующий барабан с фильтрующей поверхностью, предпочтительно выполненной цилиндрической, а также привод барабана, находящийся в кинематической связи с фильтрующим барабаном, для вращения фильтрующего барабана вокруг, например, направленной горизонтально или под наклоном оси вращения (в дальнейшем согласно изобретению под понятием «фильтрование» в целом понимается отделение твердых элементов от жидкости).
Кроме того, для фильтрующей поверхности, которая может быть представленной, например, в виде сетки или в виде перфорированной, то есть снабженной отверстиями, (цилиндрической) поверхности, предусмотрена система очистки, предназначенная для очистки фильтрующей поверхности, при этом система очистки содержит направляющую, выполненную предпочтительно в виде линейной направляющей, а также распылительное приспособление, выполненное с возможностью осуществления посредством привода возвратно-поступательного движения вдоль направляющей и обеспечивающее возможность опрыскивания фильтрующей поверхности жидкостью для очистки. Для этого распылительное приспособление содержит по меньшей мере один несущий элемент, выполненный с возможностью осуществления возвратно-поступательного движения вдоль направляющей (например, в виде салазок), а также по меньшей мере одно распылительное сопло, расположенное на несущем элементе, при этом распылительное сопло находится в соединении с системой трубопроводов, по которой на распылительное сопло можно подавать жидкость для очистки (например, воду).
В целом, здесь необходимо обратить внимание на то, что распылительное приспособление, а также направляющая расположены предпочтительно снаружи фильтрующего барабана, так что во время очистки жидкость для очистки выпрыскивают на фильтрующую поверхность снаружи (подлежащая очистке жидкость в этом случае подается внутрь фильтрующего барабана, так что посторонние объекты задерживаются на внутренней стороне фильтрующей поверхности и во время очистки в противотоке, т.е. в направлении, встречном относительно направления фильтрования, отделяются от фильтрующей поверхности и улавливаются внутри фильтрующего барабана предусмотренным при необходимости улавливающим устройством, например проходящей параллельно оси вращения приемной ванной, и могут выводиться из фильтрующего барабана.
Кроме того, здесь в отношении настоящего изобретения, т.е. также для описанного ниже способа, в целом необходимо отметить, что процессы фильтрования, в которых посторонние объекты посредством фильтрующей поверхности отделяются от жидкости, могут чередоваться с процессами очистки, в ходе которых фильтрующая поверхность опрыскивается жидкостью для очистки. В той же степени, разумеется, является также возможным, чтобы система очистки работала во время процесса фильтрования, так что фильтрующая поверхность одновременно тоже непрерывно чистится во время удаления посторонних объектов из жидкости.
Кроме того, является предпочтительным, если распылительные сопла (или по меньшей мере их часть) расположены концентрически относительно оси. Благодаря этому удается избежать неуравновешенности во время вращения распылительных сопел. В частности, несущий элемент должен дополнительно содержать опору для определяющего ось осевого элемента, который проходит в направлении оси вращения фильтрующего барабана и на котором, в свою очередь, расположены держатели распылительных сопел, которые, следовательно, обеспечивают опору распылительным соплам или охватывают их в их концевых областях.
Кроме того, является предпочтительным, если направление распылительного сопла (сопел) относительно оси является таким, что жидкость для очистки, выходящая из распылительного сопла (сопел) при работе распылительного приспособления, за счет реактивной силы вызывает вращение распылительного сопла (сопел) вокруг оси. Распылительные сопла в этом случае автоматически двигаются вокруг оси при подаче жидкости для очистки, и для этого не требуется дополнительного приводного механизма. Для этого распылительные сопла направлены предпочтительно так, что выходящая жидкость для очистки покидает распылительные сопла по меньшей мере частично в направлении, проходящем косо относительно оси. Кроме того, все распылительные сопла должны быть направлены так, что реактивная сила соответственно выходящей жидкости для очистки вызывает вращение распылительных сопел в одном и том же направлении вращения.
Также является предпочтительным, если привод барабана и привод распылительного приспособления согласованы друг с другом, при этом в случае изменения скорости вращения фильтрующего барабана происходит также изменение скорости перемещения распылительного приспособления и/или наоборот.Несмотря на то, что привод барабана и привод распылительного приспособления в целом могут быть выполненными в виде одного приводного механизма, который находится в кинематической связи как с несущим элементом распылительного приспособления, так и с фильтрующим барабаном, например, посредством соответствующей передачи, является предпочтительным, если под указанными приводами подразумеваются отдельные механизмы. Если скорость вращения фильтрующего барабана повышается соответствующими управляющими командами (например, поскольку эффективность фильтрования у фильтрующего барабана необходимо привести в соответствие), то необходимо осуществить управление устройством, а также повысить скорость перемещения распылительного приспособления, то есть несущего элемента и расположенного на нем распылительного сопла (сопел), чтобы обеспечить надежную очистку всей фильтрующей поверхности.
Также является предпочтительным, если привод распылительного приспособления выполнен для перемещения несущего элемента во время работы системы очистки вдоль направляющей по меньшей мере по участкам со скоростью максимально 10 м/с, предпочтительно со скоростью максимально 7 м/с. При этом ускорение и замедление распылительного приспособления или несущего элемента в концевых областях направляющей должны происходить как можно более резко, чтобы добиться как можно более однородного характера выпрыскивания выпрыскиваемой на фильтрующую поверхность жидкости для очистки по всей ширине фильтрующего барабана (т.е. по его пространственной протяженности в направлении его оси вращения).
Также является предпочтительным, если распылительное сопло содержит выпускное отверстие для выпуска жидкости для очистки, при этом величина наименьшего расстояния между выпускным отверстием и фильтрующей поверхностью составляет от 1 см до 20 см, предпочтительно от 5 см до 15 см. Если величина расстояния находится в указанном диапазоне, то может обеспечиваться надежная очистка фильтрующей поверхности без риска повреждения фильтрующей поверхности при соответственно высоком давлении ударяющейся об нее жидкости для очистки.
Является особенно предпочтительным, если величина наименьшего расстояния между выпускным отверстием и осью распылительного сопла составляет от 5 см до 30 см, предпочтительно от 10 см до 25 см. Движение выпускного отверстия (отверстий) распылительного сопла (сопел) происходит в этом случае относительно оси по кругу с диаметром от 10 см до 60 см. В связи с этим необходимо в общем отметить то, что распылительные сопла должны быть выполнены так, чтобы жидкость для очистки выпускалась из выпускных отверстий веерообразно.
Кроме того, изобретение относится к способу очистки фильтрующей поверхности выполненного с возможностью вращения фильтрующего барабана, предназначенного для удаления посторонних объектов из жидкости, предпочтительно из сточных вод, при этом фильтрующий барабан, а также применяемая система очистки могут содержать признаки (по отдельности или в любом сочетании), которые уже были описаны или еще будут описаны далее.
В любом случае по меньшей мере во время очистки фильтрующий барабан посредством привода барабана приводят во вращение вокруг оси вращения. Кроме того, относительно фильтрующей поверхности обеспечивают возвратно-поступательное движение распылительного приспособления по заданной траектории движения, предпочтительно проходящей линейно и направленной параллельно оси вращения фильтрующего барабана. Распылительное приспособление, в свою очередь, содержит по меньшей мере одно распылительное сопло, посредством которого во время очистки на фильтрующую поверхность выпрыскивают жидкость для очистки (например, воду) для удаления с фильтрующей поверхности находящихся на фильтрующей поверхности остатков посторонних объектов.
Согласно изобретению предлагается во время очистки по меньшей мере периодически приводить в движение, предпочтительно вращать, распылительное сопло вокруг оси, находящейся на расстоянии от выпускного отверстия распылительного сопла, пока оно совершает возвратно-поступательные движения по указанной траектории движения. Если распылительное сопло вращается вокруг оси, то оно описывает предпочтительно циклоидную траекторию движения, так что фильтрующая поверхность очищается особенно тщательно.
Является предпочтительным, если жидкость для очистки выпускают из распылительного сопла так, что она за счет реактивной силы вызывает движение, предпочтительно вращение, распылительного сопла вокруг оси. В этом случае не требуется какого-либо отдельного привода для приведения в движение распылительного сопла (сопел) вокруг оси.
Является особенно предпочтительным, если распылительное сопло вращают вокруг оси со скоростью вращения, величина которой составляет от 0,1 оборота в секунду до 100 оборотов в секунду, предпочтительно от одного оборота в секунду до 30 оборотов в секунду. Скорость вращения можно варьировать, например, изменением давления выходящей из распылительного сопла (сопел) жидкости для очистки.
Также является предпочтительным, если фильтрующий барабан во время очистки приводят в движение со скоростью вращения, величина которой составляет от 0,1 оборота в минуту до 10 оборотов в минуту, предпочтительно от одного оборота в минуту до 8 оборотов в минуту. В дальнейшем очистка может осуществляться во время фильтрования жидкости, при этом также возможна непрерывная очистка с одновременным фильтрованием, так что подлежащая фильтрованию жидкость то и дело вступает в контакт с очищенной фильтрующей поверхностью. Также является предпочтительным, если во время очистки распылительное приспособление перемещают по траектории движения по меньшей мере по участкам со скоростью максимально 10 м/с, предпочтительно со скоростью максимально 7 м/с.
Кроме того, является предпочтительным, если в случае изменения скорости вращения фильтрующего барабана происходит также изменение скорости перемещения распылительного приспособления и/или наоборот. В частности, скорость перемещения распылительного приспособления необходимо повышать (или снижать), если скорость вращения фильтрующего барабана повышается (или снижается), при этом скорость перемещения можно изменять пропорционально скорости вращения.
В частности, является особенно предпочтительным, если скорость перемещения распылительного приспособления и скорость вращения фильтрующего барабана согласовывают друг с другом так, что всю фильтрующую поверхность опрыскивают по меньшей мере один раз жидкостью для очистки после максимально 20 оборотов фильтрующего барабана, предпочтительно после максимально трех оборотов фильтрующего барабана. Благодаря этому обеспечивается то, что очищается по меньшей мере большая часть фильтрующей поверхности, если она снова вступает в контакт с подлежащей фильтрованию жидкостью (фильтрующий барабан, как правило, окружен жидкостью лишь до определенного уровня, при этом система очистки расположена в области, в которой нет никакой жидкости).
Наконец, является предпочтительным, если жидкость для очистки непосредственно перед выпуском из распылительного сопла подают под давлением, величина которого составляет от 3 бар до 200 бар, предпочтительно от 100 бар до 200 бар. Это обеспечивает надежную очистку фильтрующей поверхности, т.е. надежное отделение удерживающихся на фильтрующей поверхности посторонних объектов, при этом жидкость для очистки необходимо выпрыскивать предпочтительно на сторону фильтрующей поверхности, обращенную от удерживающихся на той посторонних объектов.
Другие преимущества изобретения описаны в нижеприведенном примере осуществления. В графических материалах в каждом случае схематически показано:
фиг. 1 выбранные составные части устройства для удаления посторонних объектов из жидкости согласно изобретению; и
фиг. 2 элементы показанной на фиг. 1 системы очистки.
На фиг 1 схематически показано устройство согласно изобретению для удаления посторонних объектов из жидкости. Устройство содержит фильтрующий барабан 2, выполненный с возможностью вращения, что на фигуре не показано, вокруг оси 4 вращения и содержащий выполненную цилиндрической фильтрующую поверхность 1 (которая может быть выполненной, например, в виде сетки или снабженной отверстиями металлической поверхности). Фильтрующий барабан 2 может быть закрытым на своих торцевых сторонах, кроме впускного отверстия для жидкости и отверстия для отведения отделенных посторонних объектов. В той же степени фильтрующий барабан 2 может быть частично погружен в подлежащую обработке жидкость и/или снабжен проходящей внутри фильтрующего барабана 2 приемной ванной (не показана), в которую во время вращения фильтрующего барабана 2 (который приводится соответствующим приводом 3 барабана) падают попадающие наверх посторонние объекты.
Независимо от конкретного варианта осуществления устройства предусматривается система 5 очистки для очистки фильтрующей поверхности 1, важные составные части которой показаны на фиг. 1 и 2 (фрагмент фиг. 1).
В общем, система 5 очистки содержит направляющую 6, на которой расположено распылительное приспособление 8, которое посредством привода 7 может совершать возвратно-поступательное движение вдоль направляющей 6 (при этом направляющая 6 проходит предпочтительно параллельно оси 4 вращения фильтрующего барабана 2). Распылительное приспособление 8, в свою очередь, содержит расположенный на направляющей 6 несущий элемент 9, на котором в показанном примере осуществления расположены посредством опоры 15 два распылительных сопла 10, при этом опора 15 делает возможным вращение распылительных сопел 10 вокруг оси 11 (распылительные сопла 10 и их выпускные отверстия 13 в каждом случае расположены на расстоянии от оси 11, обеспечиваемом держателем 12 распылительных сопел).
Если на распылительные сопла 10 под высоким давлением (соответствующие данные представлены выше) подается жидкость 14 для очистки, то она выходит из выпускных отверстий 13 предпочтительно веерообразно, что особенно хорошо видно на фиг. 2. Наконец, выпускные отверстия 13 направлены так, что жидкость 14 для очистки выходит из распылительных сопел 10 всегда в одном и том же направлении вращения, таким образом, распылительные сопла 10 во время очистки автоматически вращаются вокруг оси 11. В случае направления, показанного на фиг. 2, распылительные сопла 10 вращаются по часовой стрелке, если смотреть на ось 11 сверху.
Кроме того, за счет перемещения несущего элемента 9 вдоль направляющей 6 распылительные сопла 10 перемещаются по всей ширине (т.е. пространственное удлинение в направлении оси 4 вращения) фильтрующего барабана 2. Кроме того, поскольку фильтрующий барабан 2 по меньшей мере во время очистки вращается вокруг своей оси 4 вращения, то в результате этого вся фильтрующая поверхность 1 в течение определенного времени очистки опрыскивается жидкостью 14 для очистки и, следовательно, освобождается от удерживающихся на ней посторонних объектов.
Настоящее изобретение не ограничивается представленными и описанными примерами осуществления. Изменения в рамках формулы изобретения так же возможны, как и любое сочетание описанных признаков, даже если они представлены и описаны в разных частях описания, или пунктах формулы, или в разных примерах осуществления.
Перечень ссылочных позиций
1 - Фильтрующая поверхность
2 - Фильтрующий барабан
3 - Привод барабана
4 - Ось вращения фильтрующего барабана
5 - Система очистки
6 - Направляющая
7 - Привод распылительного приспособления
8 - Распылительное приспособление
9 - Несущий элемент
10 - Распылительное сопло
11 - Ось распылительного сопла
12 - Держатель распылительных сопел
13 - Выпускное отверстие распылительного сопла
14 - Жидкость для очистки
15 - Опора