СЕКТОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДИСКОВОГО ФИЛЬТРА, ДРЕНАЖНЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬ И ПЛАСТИНА ДЛЯ НЕГО
SECTOR ELEMENT OF DISC FILTER, DRAIN CONNECTOR AND PLATE FOR IT

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, боковые стенки которой выполнены из пористой проницаемой керамики, а между боковыми стенками 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, откуда жидкость попадает в дренажную систему дискового фильтра и удаляется.
[3] Во время подъема пластины секторного элемента из ванны на наружных поверхностях ее боковых стенок 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 RU2205057C1, 27.05.2003 раскрыт секторный элемент, в пластине которого на ее обращенной к оси дискового фильтра торцевой поверхности выполнено цилиндрическое соединительное отверстие, имеющее поперечное сечение в форме окружности. Соединительное отверстие проходит параллельно наружным поверхностям боковых стенок и соединяет полость пластины с внешней средой. В соединительное отверстие вставлен первый патрубок штуцера, при этом штуцер содержит также второй патрубок, соединенный со шлангом дренажной системы, посредством которой осуществляется создание вакуума и отсос жидкости. Таким образом, данная конструкция штуцера, выполняющего функцию дренажного соединителя, позволяет обеспечить герметичное соединение шланга дренажной системы с пластиной секторного элемента, образуя из внутренней части дренажной системы и полости пластины секторного элемента единый замкнутый контур.
[5] Описанная выше конфигурация характеризуется компактностью в осевом направлении дискового фильтра, однако, она имеет и ряд существенных недостатков. Во-первых, диаметр первого патрубка штуцера естественным образом ограничен толщиной пластины секторного элемента, которая имеет небольшую величину. Соответственно по сравнению с размером проходного сечения полости пластины, определенном в направлении, параллельном наружным поверхностям боковых стенок, размер проходного сечения первого патрубка штуцера является небольшим. Даже если диаметр проходного сечения первого патрубка штуцера превышает толщину полости, то часть проходного сечения первого патрубка штуцера перекрывается боковыми стенками пластины. Следовательно, в этом случае площадь проходного сечения соединения первого патрубка штуцера и пластины составляет только часть от и без того ограниченной площади проходного сечения первого патрубка штуцера.
[6] Данное обстоятельство создает значительный перепад между давлением в первом патрубке штуцера и давлением в полости пластины секторного элемента, что в свою очередь снижает как эффективность создания вакуума для фильтрации, так и эффективность создания избыточного давления для прочистки пор.
[7] Во-вторых, при возможном внешнем воздействии на второй патрубок штуцера, направленном перпендикулярно боковым стенкам пластины, первый патрубок штуцера воспроизводит усилие на крепежный участок боковой стенки пластины, окружающий первый патрубок. Поскольку диаметр первого патрубка имеет небольшую величину, то площадь действия данного усилия является небольшой, соответственно, давление на крепежный участок боковой стенки пластины оказывается значительным. Для обеспечения прочности пластины по отношению к описанным воздействиям толщину крепежного участка боковой стенки пластины увеличивают, что при заданной толщине пластины приводит к дальнейшему уменьшению диаметра первого патрубка штуцера, усугубляя проблемы, связанные с перепадом давления.
[8] В-третьих, при проведении обратной промывки повышенное давление в полости пластины оказывает выталкивающее воздействие на штуцер, которое при многократном циклическом повторении способно нарушить герметичность соединения первого патрубка штуцера и пластины.
[9] Описанные выше недостатки секторного элемента, раскрытого в патентной публикации RU2205057C1, в основном устранены в секторном элементе, раскрытом в патентной публикации WO2014108602A1, 17.07.2014 и являющимся прототипом изобретения. Здесь цилиндрическое соединительное отверстие проходит сквозь боковые стеки пластин перпендикулярно их наружным поверхностям и на некотором удалении от торцевой поверхности. Поэтому соединительное отверстие жестко не ограничено в диаметре, что позволяет обеспечить достаточную величину проходного сечения вставляемого в него дренажного соединителя.
[10] Кроме того, данный дренажный соединитель имеет большую площадь контакта его крепежных элементов, опирающихся как на участки обеих наружных поверхностей боковых стенок, так и на внутренние поверхности соединительного отверстия, расположенные по толщине боковых стенок, что способствует существенному снижению давления на крепежные участки боковых стенок при воздействии внешнего усилия. Далее, выталкивающая сила при обратной промывке уравновешивается крепежными элементами дренажного соединителя, опирающимися на противоположные наружные поверхности боковых стенок и имеющими надежное винтовое соединение между собой. Таким образом, данная конфигурация позволяет как обеспечить достаточную величину проходного сечения в дренажном соединителе, так и сохранить прочность пластины в месте ее соединения с дренажным соединителем.
[11] Однако в данной конфигурации дренажный соединитель увеличивает габарит секторного элемента в осевом направлении дискового фильтра, что может затруднить установку секторного элемента в рабочее положение или потребовать для этого дополнительных конструктивных решений. Кроме того, поток жидкости здесь подвергается двукратному изменению направления под прямым углом, что повышает гидравлическое сопротивление и снижает эффективность фильтрации. Следует отметить также и сложность конструкции данного дренажного соединителя в части обеспечения герметичности скрепления между собой его крепежных элементов.
[12] Целью изобретения является создание секторного элемента дискового фильтра, в котором увеличение проходного сечения в месте соединения дренажного соединителя и пластины обеспечивается без увеличения осевого габарита секторного элемента и без изменения направления потока жидкости, а также не требует сложных решений по герметизации.
Сущность изобретения
[13] Для достижения поставленной цели настоящее изобретение реализовано посредством трех объектов изобретения.
Первым объектом изобретения является дренажный соединитель, содержащий соединенные друг с другом накладной элемент и вставной элемент. Накладной элемент имеет накладную контактную поверхность, выполненную в виде плоской поверхности. Вставной элемент имеет охватываемую контактную поверхность и открытую поверхность, при этом во вставном элементе выполнено сквозное отверстие, продольная ось которого проходит параллельно накладной контактной поверхности. Первый участок сквозного отверстия своим открытым концом открывается через охватываемую контактную поверхность, а второй участок сквозного отверстия своим открытым концом открывается через открытую поверхность. На всей длине первого участка первый размер поперечного сечения первого участка больше первого размера поперечного сечения второго участка, причем первый размер поперечного сечения каждого участка определен в направлении, параллельном накладной контактной поверхности.
[14] В частном случае первого объекта изобретения на всей длине первого участка первый размер поперечного сечения первого участка непрерывно увеличивается от первого размера поперечного сечения второго участка.
[15] В другом частном случае первого объекта изобретения, по меньшей мере, на части длины первого участка, определяемой со стороны охватываемой контактной поверхности, второй размер поперечного сечения первого участка меньше второго размера поперечного сечения второго участка, причем второй размер поперечного сечения каждого участка определен в направлении, перпендикулярном накладной контактной поверхности. В этом случае второй размер поперечного сечения первого участка может непрерывно уменьшаться от второго размера поперечного сечения второго участка.
[16] В еще одном частном случае первого объекта изобретения открытый конец первого участка сквозного отверстия имеет форму овала.
[17] В еще одном частном случае первого объекта изобретения дренажный соединитель снабжен соединительным патрубком, закрепленным во втором участке сквозного отверстия. Представляется предпочтительным случай, если поперечное сечение второго участка представляет собой окружность, а соединительный патрубок закреплен во втором участке сквозного отверстия посредством резьбового соединения.
[18] В еще одном частном случае первого объекта изобретения вставной элемент снабжен торцевым элементом, который имеет внешнюю поверхность, образующую упомянутую открытую поверхность, и две торцевые контактные поверхности, обращенные к охватываемой контактной поверхности и расположенные по обе стороны от сквозного отверстия перпендикулярно накладной контактной поверхности.
[19] В еще одном частном случае первого объекта изобретения накладной элемент является первым накладным элементом, а накладная контактная поверхность - первой накладной контактной поверхностью. Соединитель при этом снабжен вторым накладным элементом, имеющим вторую накладную контактную поверхность и выполненным с возможностью соединения с вставным элементом так, что вторая накладная контактная поверхность располагается параллельно первой накладной контактной поверхности.
[20] В предпочтительном случае первого объекта изобретения охватываемая контактная поверхность образована параллельным сдвигом образующей прямой по направляющей линии, причем направляющая линия лежит в плоскости, параллельной накладной контактной поверхности, а образующая прямая проходит перпендикулярно плоскости накладной контактной поверхности.
[21] Вторым объектом изобретения является пластина секторного элемента дискового фильтра, имеющая две параллельные друг другу боковые поверхности и малую торцевую поверхность, которая в эксплуатационном положении пластины обращена в сторону вала дискового фильтра. Боковые поверхности пластины образованы наружными поверхностями боковых стенок, выполненных из водопроницаемой пористой керамики и расположенных так, что между их внутренними поверхностями имеется герметизированная полость. На краевом участке пластины, примыкающем к ее малой торцевой поверхности, выполнена выемка, имеющая охватывающую контактную поверхность, на которую своим открытым концом выходит устье герметизированной полости. Охватывающая контактная поверхность пересекается с обеими боковыми поверхностями и с малой торцевой поверхностью с образованием открытого промежутка в малой торцевой поверхности. Первый размер открытого конца устья герметизированной полости, больше второго размера открытого конца устья герметизированной полости. При этом первый размер открытого конца устья герметизированной полости определен в направлении, параллельном боковым поверхностям пластины, а второй размер открытого конца устья герметизированной полости определен в направлении, перпендикулярном боковым поверхностям пластины.
[22] В предпочтительном случае второго объекта изобретения охватывающая контактная поверхность образована параллельным сдвигом образующей прямой по направляющей линии, при этом направляющая линия лежит в плоскости, параллельной боковым поверхностям пластины, а образующая прямая проходит перпендикулярно боковым поверхностям пластины.
[23] В частном случае второго объекта изобретения охватывающая контактная поверхность характеризуется тем, что существует такое сечение охватывающей контактной поверхности, выполненное параллельно боковым поверхностям, которое имеет участок, на котором секущая прямая, проведенная перпендикулярно прямой, соединяющей концы данного сечения, пересекает данное сечение более одного раза.
[24] В еще одном частном случае второго объекта изобретения открытый конец устья герметизированной полости имеет форму овала.
[25] Третьим объектом изобретения является секторный элемент дискового фильтра, содержащий пластину и дренажный соединитель. Пластина выполнена по любому из приведенных выше вариантов второго объекта изобретения. Дренажный соединитель выполнен по любому из приведенных выше вариантов первого объекта изобретения. Дренажный соединитель прикреплен к пластине так, что его охватываемая контактная поверхность расположена смежно с охватывающей контактной поверхностью выемки пластины, а открытый конец первого участка сквозного отверстия расположен напротив открытого конца устья герметизированной полости.
[26] В предпочтительном случае третьего объекта изобретения форма и размер открытого конца первого участка сквозного отверстия совпадают с формой и размером открытого конца устья герметизированной полости.
Краткое описание чертежей
[27] Осуществление изобретения будет пояснено ссылками на фигуры:
Фиг. 1 - общий вид секторного элемента дискового фильтра, выполненного согласно третьему объекту изобретения;
Фиг. 2 - общий вид пластины секторного элемента, выполненной согласно второму объекту изобретения;
Фиг. 3 – увеличенное изображение участка А с Фиг. 2;
Фиг. 4 - перспективный вид пластины секторного элемента с отображением ее внутренней структуры;
Фиг. 5 – общий вид дренажного соединителя, выполненного согласно первому объекту изобретения;
Фиг. 6 – общий вид дренажного соединителя с отображением его внутренней структуры;
Фиг. 7 - вид дренажного соединителя с Фиг. 5 в разрезах А-А и В-В, а также вид снизу;
Фиг. 8 - вид соединительного патрубка для дренажного соединителя;
Фиг. 9 – общий вид дренажного соединителя с Фиг. 5, если смотреть спереди-снизу;
Фиг. 10 - общий вид второго накладного элемента для дренажного соединителя;
Фиг. 11 - общий вид дренажного соединителя, выполненного согласно наиболее предпочтительному случаю второго объекта изобретения;
Фиг. 12 – боковая проекция дренажного соединителя, выполненного согласно наиболее предпочтительному случаю второго объекта изобретения.
Осуществление изобретения
[28] Осуществление изобретения будет показано на наилучших известных авторам изобретения примерах реализации изобретения, которые не являются ограничениями в отношении объема охраняемых прав.
[29] Секторный элемент 1 дискового фильтра, общий вид которого показан на Фиг. 1, включает в себя пластину 10 и дренажный соединитель 100. Поскольку конструкционные особенности дренажного соединителя 100 увязаны с таковыми у пластины 10, являющейся основным компонентом секторного элемента 1, то для более последовательного изложения сначала будет описана пластина 10, являющаяся вторым объектом изобретения.
Конструкция и технические результаты второго объекта изобретения
[30] Пластина 10 (Фиг. 2, Фиг. 4) содержит две параллельные друг другу боковые поверхности 20 и 40, а также малую торцевую поверхность 70, большую торцевую поверхность 80 и две радиальные торцевые поверхности 81 и 82. Малая торцевая поверхность 70 в эксплуатационном положении пластины 10 обращена в сторону вала дискового фильтра, большая торцевая поверхность 80 обращена в противоположную сторону, а радиальные торцевые поверхности 81 и 82 проходят в радиальном направлении и соединяют малую торцевую поверхность 70 с большой торцевой поверхностью 80.
[31] Радиальные торцевые поверхности 81 и 82 выполнены плоскими, а большая торцевая поверхность 80 выполнена в виде дуги окружности. В свою очередь, малая торцевая поверхность 70 содержит два плоских участка 71 и 72, которые на виде сверху расположены симметрично друг другу относительно оси симметрии пластины с образованием угла, открытого в сторону большой торцевой поверхности 80.
[32] Боковые поверхности 20 и 40 пластины 10 образованы боковыми наружными поверхностями 21 и 41 боковых стенок 22 и 42 соответственно. Малая 70, большая 80 и радиальные торцевые поверхности 81 и 82 пластины 10 образованы торцевыми наружными поверхностями 23 и 43 боковых стенок 22 и 42 соответственно. Обратим внимание, что позиции 23 или 43 являются едиными позициями для всех торцевых наружных поверхностей соответствующей боковой стенки 22 и 42.
[33] Боковая стенка 22 имеет внутреннюю поверхность 25, включающую в себя контактные участки, проточную часть и вертикальные участки. Контактные участки и проточная часть внутренней поверхности 25 расположены, по существу, параллельно боковой наружной поверхности 21, причем толщина боковой стенки 22 в области контактных участков больше ее толщины в области проточной части. Вертикальные участки внутренней поверхности 25 соединяют контактные участки и проточную часть, формируя описанные ниже краевые участки и выступающие участки боковой стенки 22. Боковая стенка 42 имеет внутреннюю поверхность 45 с аналогичной конфигурацией.
[34] Между проточной частью внутренней поверхности 25 боковой стенки 22 и проточной частью внутренней поверхности 45 боковой стенки 42 имеется герметизированная полость 30 (Фиг. 4). Следует отметить, что признак второго объекта изобретения «между внутренними поверхностями (боковых стенок) имеется герметизированная полость» включает в себя случай, когда герметизированная полость имеется только между частями внутренних поверхностей, в данном случае – между проточными частями.
[35] В области своей торцевой наружной поверхности 23 боковая стенка 22 имеет обозначенные единой позицией краевые участки 24, на которых ее внутренняя поверхность 25 представлена контактными участками. Соответственно, толщина боковой стенки 22 на ее краевых участках 24 больше, чем толщина боковой стенки 22 в области проточной части ее внутренней поверхности 25. Боковая стенка 42 в области своей торцевой наружной поверхности 43 имеет обозначенные единой позицией краевые участки 44 с аналогичной конфигурацией.
[36] Контактные участки внутренних поверхностей 25 и 45 боковых стенок 22 и 42, расположенные на краевых участках 24 и 44, смыкаются, в результате чего посредством клея, размещенного между ними, обеспечивается скрепление боковых стенок 22 и 42 для образования пластины 10, а также герметизация полости 30. Соединенные данным образом краевые участки 24 и 44 боковых стенок 22 и 42 образуют краевые участки 11, 12, 13, 14 пластины 10, расположенные соответственно вблизи малой 70, большой 80 и радиальных торцевых поверхностей 81 и 82 пластины 10.
[37] Помимо краевых участков 11, 12, 13, 14 пластины 10 конфигурацию герметизированной полости 30 формируют также внутриполостные стенки 31, проходящие перпендикулярно боковым поверхностям 20 и 40 пластины 10. В данном случае каждая внутриполостная стенка 31 образована парой соединенных друг с другом выступающих участков боковых стенок 22 и 42, которые выступают со стороны проточных частей каждой из внутренних поверхностей 25 и 45 (по отдельности выступающие участки на Фиг. 4 не показаны). Внутренние поверхности 25 и 45 боковых стенок 22 и 42 в области выступающих участков представлены контактными участками, которые смыкаются при соединении выступающих участков. Между контактными участками, расположенными на выступающих участках, составляющих пару для образования какой-либо внутриполостной стенки 31, размещают клей для более прочного скрепления боковых стенок 22 и 42 между собой.
[38] Внутриполостные стенки 31 образуют между собой каналы 32 для течения фильтрата. Сама герметизированная полость 30 сообщается с наружным пространством через устье 34. Хотя конфигурация внутриполостных стенок 31 и каналов 32 не является предметом настоящего изобретения, следует отметить, что их расположение определяется в целях минимизации гидравлических потерь при течении фильтрата к устью 34, т.е. к выходу наружу из герметизированной полости 30.
[39] Таким образом, одна часть площади каждой из боковых поверхностей 20 и 40 пластины 10, расположенная напротив проточных частей внутренних поверхностей 25 и 45 боковых стенок 22 и 42, представляет собой рабочую часть, участвующую в процессе фильтрования. Другая же часть площади каждой из боковых поверхностей 20 и 40 пластины 10, расположенная напротив краевых участков 11, 12, 13, 14 и внутриполостных стенок 31, является частью технологической. Эта часть площади выполняет в основном технологические функции по скреплению боковых стенок 22 и 42, герметизации полости 30, а также формированию ее оптимальной внутренней конфигурации.
[40] Боковые стенки 22 и 42 выполнены из водопроницаемой пористой керамики, предпочтительно – из керамики глиноземистого состава с добавлением алюмосиликатов. В то же время, в частном случае выполнения пластины 10 между боковыми стенками 22 и 42 может быть заключена полимерная сотовая конструкция, облегчающая пластину 10, выполненную по заданному размеру. Такая конфигурация не препятствует достижению преимущественных эффектов второго объекта изобретения.
[41] В этом случае выступающие участки, а также краевые участки 24 и 44 боковых стенок 22 и 42 опираются на сотовую конструкцию. Соответствующие друг другу выступающие участки боковых стенок 22 и 42, совместно образующие какую-либо внутриполостную стенку 31, скрепляются между собой и с сотовой конструкцией при помощи клея, размещаемого в тех сотах, которые перекрываются с контактными участками, расположенными на этих выступающих участках боковых стенок 22 и 42.
[42] Аналогичным образом скрепляются между собой и краевые участки 24 и 44 боковых стенок 22 и 42 с образованием краевых участков 11, 12, 13, 14 пластины 10. Следует отметить, что в этом случае малая 70, большая 80 и радиальные торцевые поверхности 81 и 82 пластины 10 образованы торцевыми наружными поверхностями 23 и 43 боковых стенок 22 и 42 лишь частично. При этом другая часть данных торцевых поверхностей образована поверхностью клея, покрывающего сотовую конструкцию со стороны торцевых наружных поверхностей 23 и 43 и герметизирующего полость 30.
[43] Краевой участок 11 пластины 10, примыкающий к малой торцевой поверхности 70, имеет увеличенную ширину в направлении герметизированной полости 30, по сравнению с краевыми участками 12 - 14. На краевом участке 11 выполнены отверстия 15 для установки крепежных устройств, обеспечивающих закрепление секторного элемента на валу дискового фильтра. На боковые поверхности 20 и 40 пластины 10 в области краевого участка 11 может быть нанесено водонепроницаемое покрытие, исключающее подсос воздуха через области, не погружаемые в ванну с пульпой.
[44] На краевом участке 11 пластины 10, примыкающем к плоскому участку 72 ее малой торцевой поверхности 70, на всю толщину пластины 10 выполнена выемка 90. Отметим, что толщина пластины 10 равна расстоянию между боковыми поверхностями 20 и 40. Выемка 90 имеет охватывающую контактную поверхность 91, на которую своим открытым концом 35 выходит устье 34 герметизированной полости 30, т.е., другими словами, герметизированная полость 30 открывается наружу через охватывающую контактную поверхность 91.
[45] Таким образом, устье 34 представляет собой канал, проходящий сквозь краевой участок 11 пластины 10 и соединяющий герметизированную полость 30 с наружным пространством. В свою очередь, под открытым концом 35 устья 34 понимается поперечное сечение устья 34, выполненное в той точке продольной оси устья 34 (точка F на Фиг. 3), за которой с продвижением от герметизированной полости 30 в направлении малой торцевой поверхности 70 поперечное сечение устья 34 перестает иметь замкнутый контур. Поскольку, как следует из Фиг. 4, открытый конец 35 устья 34 представляет собой поперечное сечение минимальной площади из всех поперечных сечений устья 34, имеющих замкнутый контур, то именно величиной открытого конца 35 определяется проходное сечение устья 34.
[46] Далее, как видно на Фиг. 4, первый размер открытого конца 35 устья 34, больше второго размера открытого конца 35 устья 34. При этом первый размер открытого конца 35 устья 34 определен в направлении, параллельном боковым поверхностям пластины 20 и 40, а второй размер открытого конца 35 устья 34 определен в направлении, перпендикулярном боковым поверхностям пластины 20 и 40. В условиях плоской формы пластины 10, именно такая, вытянутая в направлении, параллельном боковым поверхностям пластины 20 и 40, или, другими словами, уплощенная форма открытого конца 35 устья 34 позволяет максимизировать проходное сечение устья 34, в отличие, например, от известной цилиндрической формы. Более того, с точки зрения технологии обработки и снижения гидравлического сопротивления представляется предпочтительным, чтобы открытый конец 35 устья 34 имел форму овала.
[47] Охватывающая контактная поверхность 91 пересекается с обеими боковыми поверхностями 20 и 40 и с малой торцевой поверхностью 70 с образованием открытого промежутка 92 в малой торцевой поверхности 70 (Фиг. 3). Наличие открытого промежутка 92 в малой торцевой поверхности 70 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 70. Это, в свою очередь, позволяет обеспечить компактность секторного элемента 1 в осевом направлении дискового фильтра, а также обеспечить прямолинейное течение жидкости, снижающее гидравлические потери, что недостижимо в прототипе изобретения.
[48] Следует отметить, что малая торцевая поверхность 70 может не иметь плоских участков 71 и 72, а быть, например, цилиндрической. В этом случае для выполнения выемки 90 целесообразно выбирать тот участок малой торцевой поверхности 70, который имеет наименьшую кривизну.
[49] Линия 93 пересечения охватывающей контактной поверхности 91 и боковой поверхности 20 (далее – линия 93 пересечения выемки) имеет участок 98, на котором секущая прямая 94, проведенная перпендикулярно прямой 95, соединяющей концы линии 93 пересечения выемки, пересекает линию пересечения 93 выемки два раза (Фиг. 3).
[50] Это означает, что расположенная между участком 98 и малой торцевой поверхностью 70 область пластины 10 будет препятствовать свободному выходу из выемки вставного элемента 110 дренажного соединителя 100 в направлении, перпендикулярном малой торцевой поверхности 70. Следует отметить, что в собранном состоянии секторного элемента 1 охватывающая контактная поверхность  91 располагается смежно с охватываемой контактной поверхностью 111 вставного элемента 110 дренажного соединителя 100, т.е. по существу находится с ней в контакте через клеевой слой.
[51] Таким образом, указанное выполнение выемки 90 обеспечивает закрепление дренажного соединителя 100 не только посредством клеевого соединения или иных крепежных средств типа винт-гайка, но и посредством самого тела пластины 10.
[52] Следует отметить, что в данном случае линия пересечения 93 выемки совпадает с любым сечением охватывающей контактной поверхности 91, выполненным параллельно боковым поверхностям 20 и 40. Под сечением охватывающей контактной поверхности 91 согласно общепринятой терминологии понимается линия пересечения охватывающей контактной поверхности 91 с секущей плоскостью, в качестве которой здесь выступает плоскость, параллельная боковым поверхностям 20 и 40.
[53] В то же время для достижения указанных выше технических результатов линии пересечения 93 выемки не обязательно должна совпадать с сечением охватывающей контактной поверхности 91. Например, на боковых поверхностях 20 и 40 вдоль выемки могут быть выполнены U-образные фаски и т.п., замкнутые на малую торцевую поверхность 70, а значит, линия пересечения 93 выемки также примет форму U, через которую нельзя провести прямую 94, которая могла бы пересекать линию пересечения 93 выемки более одного раза. Однако, независимо от формы линии пересечения 93 выемки, согласно изобретению, существует такое сечение охватывающей контактной поверхности 91, выполненное параллельно боковым поверхностям 20 и 40, которое имеет участок 98, на котором секущая прямая 94, проведенная перпендикулярно прямой 95, соединяющей концы данного сечения, пересекает данное сечение более одного раза.
[54]  Что касается охватывающей контактной поверхности 91, то в данном варианте она имеет цилиндрическую форму, т.е. образована параллельным сдвигом образующей прямой по направляющей линии, лежащей в плоскости, параллельной боковым поверхностям 20 и 40 пластины 10. Направляющая линия здесь совпадает с линией пересечения 93 выемки и представляет собой дугу окружности, а образующая прямая проходит перпендикулярно боковым поверхностям 20 и 40 пластины 10.
Конструкция и технические результаты первого объекта изобретения
[55] Дренажный соединитель 100 (Фиг. 5 – 12) предназначен для соединения секторного элемента 1 дискового фильтра с дренажной системой дискового фильтра. Дренажный соединитель 100 содержит вставной элемент 110 и накладной элемент 130, которые соединены друг с другом. В данном случае вставной элемент 110 и накладной элемент 130 выполнены заодно.
[56] Накладной элемент 130 имеет накладную контактную поверхность 131, выполненную в виде плоской поверхности. Вставной элемент 110 имеет охватываемую контактную поверхность 111 и открытую поверхность 112. Во вставном элементе 110 выполнено сквозное отверстие 120, продольная ось 125 которого проходит параллельно накладной контактной поверхности 131. Первый участок 121 сквозного отверстия 120 своим открытым концом 123 открывается через охватываемую контактную поверхность 111, а второй участок 122 сквозного отверстия 120 открывается своим открытым концом 124 через открытую поверхность 112.
[57] На всей длине первого участка 121 первый размер L1 поперечного сечения первого участка 121 больше первого размера L2 поперечного сечения второго участка 122, причем первый размер поперечного сечения каждого участка определен в направлении, параллельном накладной контактной поверхности 131. Соответственно, границей между первым участком 121 и вторым участком 122 следует считать точку N (Фиг. 7).
[58] Следует отметить, что под открытым концом 123 первого участка 121 понимается поперечное сечение первого участка 121, выполненное в той точке продольной оси сквозного отверстия 120 (точка S на Фиг. 7), за которой с продвижением от второго участка 122 поперечное сечение сквозного отверстия 120 перестает иметь замкнутый контур.
[59] Указанная конфигурация сквозного отверстия 120 позволяет обеспечить в дренажном соединителе 100 такой переход от уплощенного поперечного сечения устья герметизированной полости пластины 10 к круглому сечению шланга дренажной системы, который не сопровождается образованием участка с пониженным проходным сечением, что присуще, например, первому из описанных выше известных решений.
[60] Кроме того, при боковых воздействиях на дренажный соединитель 100 усилие в данном случае воспринимается не тонким крепежным участком пластины, что свойственно упомянутому известному решению, а передается через охватываемую контактную поверхность 111 и накладную контактную поверхность 131 на обширную охватывающую контактную поверхность и боковую поверхность пластины 10. Соответственно, величина такого усилия, способного нанести повреждения пластине 10, существенно повышается.
[61] Одновременно с этим первый участок 121 сквозного отверстия 120, в который поступает фильтрат, и второй участок 122 сквозного отверстия 120, через который фильтрат выводится, лежат на общей продольной оси 125. Это позволяет избежать как поворотных участков гидравлического контура, повышающих гидравлическое сопротивление, так и размещения на секторном элементе 1 дополнительных конструктивных элементов в осевом направлении дискового фильтра, способных осложнить монтаж секторного элемента, что присуще прототипу изобретения.
[62] Далее, на всей длине первого участка 121, т.е. начиная от точки N до точки S, первый размер L1 поперечного сечения первого участка 121 непрерывно увеличивается от первого размера L2 поперечного сечения второго участка 122. Таким образом, обеспечивается плавность перехода от первого участка 121 сквозного отверстия 120 к его второму участку 122, что дополнительно снижает гидравлическое сопротивление.
[63] Кроме того, по меньшей мере, на части длины первого участка 121, определяемой со стороны охватываемой контактной поверхности 111, в данном случае - на части 127 первого участка 121, второй размер L3 поперечного сечения первого участка 121 меньше второго размера L4 поперечного сечения второго участка 122. При этом второй размер поперечного сечения каждого участка определен в направлении, перпендикулярном накладной контактной поверхности 131. Кроме того, на указанной части 127 первого участка 121 второй размер L3 поперечного сечения первого участка 121 непрерывно уменьшается от второго размера L4 поперечного сечения второго участка 122. Отметим также, что в данном случае на другой части первого участка 121, отличной от его части 127, второй размер L3 первого участка 121 равен второму размеру L4 второго участка 122.
[64] Обратим внимание, что переход от большого второго размера L3 первого участка 121 (точка N) к малому второму размеру первого участка 121 на его открытом конце 123 (точка S) осуществлен в зоне, где первый размер первого участка 121 уже является достаточно большим. Такая конфигурация позволяет не допустить возникновение участка сквозного отверстия 120 с пониженным относительно второго участка 122 проходным сечением, что было бы неизбежно при резком переходе от первого участка 121 с уплощенным поперечным сечением ко второму участка 122 с круглым поперечным сечением.
[65] Во втором участке 122 сквозного отверстия 120 закреплен соединительный патрубок 150 (Фиг. 8, 11, 12), к которому, например, с помощью хомутов присоединяют шланг дренажной системы дискового фильтра. В предпочтительном случае поперечное сечение второго участка 122 представляет собой окружность, и соединительный патрубок 150 может быть закреплен во втором участке 122, например, посредством резьбового соединения. Однако закрепление соединительного патрубка во втором участке 122 сквозного отверстия 120 может быть осуществлено и другим способом, например, посредством посадки в натяг в комбинации с клеевым соединением или без такового. Кроме того, соединительный патрубок 150 и вставной элемент 110 могут быть выполнены заодно.
[66] Форма открытого конца 123 первого участка 121 сквозного отверстия 120 соответствует форме открытого конца 35 устья 34 герметизированной полости 30 пластины 10 и в данном случае имеет форму овала. Форма открытого конца 124 второго участка 122 сквозного отверстия 120, как указывалось выше, в данном случае является круглой. Поскольку форма открытого конца 123 первого участка 121 сквозного отверстия 120 может быть различной для разных случаев формы открытого конца 35 устья 34 герметизированной полости 30, то под продольной осью 125 сквозного отверстия 120 понимается продольная ось второго участка 122 сквозного отверстия 120.
[67] Охватываемая контактная поверхность 111 предназначена для контакта с охватывающей контактной поверхностью 91 и выполнена в полном соответствии с охватывающей контактной поверхностью 91, чтобы располагаться смежно с ней. Следовательно, все особенности охватывающей контактной поверхностью 91 присущи охватываемой контактной поверхности 111 с учетом описанных ниже взаимосвязей. Кроме того, поскольку технические результаты, достигаемые дренажным соединителем 100, проявляются при его совместном использовании с пластиной 10, то все технические результаты, описанные выше для пластины 10 и получаемые в результате описанного выше выполнения выемки 90, справедливы и для дренажного соединителя 100.
[68] Для охватываемой контактной поверхности 111 существует такое сечение, выполненное параллельно накладной контактной поверхности 131, которое имеет участок 119 (Фиг. 7), на котором секущая прямая 113, проведенная параллельно продольной оси 125 сквозного отверстия 120, пересекает данное сечение более одного раза.
[69] Таким образом, в качестве аналога секущей плоскости охватывающей контактной поверхности 91, проведенной параллельно боковым поверхностям 20 и 40, в случае охватываемой контактной поверхности 111 используется секущая плоскость, проведенная параллельно накладной контактной поверхности 131. В качестве аналога секущей прямой 94, пересекающей сечение охватывающей контактной поверхности 91 и проведенной перпендикулярно прямой 95, соединяющей концы линии 93 сечения, в случае охватываемой контактной поверхности 111 используется секущая прямая 113, проведенная параллельно оси 125 сквозного отверстия 120.
[70] В данном случае охватываемая контактная поверхность 111 образована параллельным сдвигом образующей прямой по направляющей линии, причем направляющая линия лежит в плоскости, параллельной накладной контактной поверхности 131. В случае, показанном на Фиг. 5 – 7, направляющая линия представляет собой дугу окружности, а образующая прямая проходит перпендикулярно плоскости накладной контактной поверхности 131.
[71] В рассматриваемом случае дренажного соединителя 100 вставной элемент 110 снабжен торцевым элементом 140, который имеет внешнюю поверхность 143, образующую упомянутую открытую поверхность 112. Торцевой элемент 140 имеет также две торцевые контактные поверхности 141 и 142 (Фиг. 9), которые обращены к охватываемой контактной поверхности 111 и расположены по обе стороны от сквозного отверстия 120 перпендикулярно накладной контактной поверхности 131.
[72] Торцевые контактные поверхности 141 и 142 позволяют в дополнение к охватываемой контактной поверхности 111 и накладной  контактной поверхности 131 увеличить общую площадь контакта дренажного соединителя 100 с пластиной 10. Поскольку в данной конфигурации все контактные поверхности предназначены для клеевого соединения, то увеличение площади контакта повышает надежность закрепления дренажного соединителя 100 на пластине 10. Отметим также, что при выполнении вставного элемента 110 с торцевым элементом 140, дополнительный клеевой слой, располагаемый между торцевыми контактными поверхностями 141 и 142 и малой торцевой поверхностью 70, способствует обеспечению герметичности соединения дренажного соединителя 100 и пластины 10.
[73] Кроме того, при приложении к соединительному патрубку 150 усилия в направлении, параллельном боковым поверхностям 20, 40 и малой торцевой поверхности 70 пластины 10, торцевые контактные поверхности 141 и 142 принимают на себя основную часть этого усилия, передавая его на малую торцевую поверхность 70 в перпендикулярном ей направлении. Следует отметить, что в направлении, перпендикулярном малой торцевой поверхности 70, пластина 10 способна воспринять сравнительно большую нагрузку. Поскольку указанное усилие распределяется по всей площади торцевых контактных поверхностей 141 и 142, то величина такого усилия, способного нанести повреждения как пластине 10, так и дренажному соединителю 100, существенно повышается.
[74] В рассматриваемом случае дренажного соединителя 100 накладной элемент 130 является первым накладным элементом 133, а накладная контактная поверхность 131 - первой накладной контактной поверхностью 134. При этом дренажный соединитель 100 снабжен вторым накладным элементом 135, имеющим вторую накладную контактную поверхность 136 и выполненным с возможностью соединения с вставным элементом 110 так, что вторая накладная контактная поверхность 136 располагается параллельно первой накладной контактной поверхности 134 (Фиг. 9 - 12).
[75] Второй накладной элемент 135 закрепляется на вставном элементе 110 после установки вставного элемента 110 в выемку 90 пластины 10. Вторая накладная контактная поверхность 136 дополнительно увеличивает площадь контакта дренажного соединителя 100 и пластины 10 с соответствующим упрочнением их скрепления друг с другом посредством клея. Следует также отметить, что второй накладной элемент 135 обеспечивает дополнительную герметизацию соединения дренажного соединителя 100 и пластины 10 с противоположной стороны от первого накладного элемента 133.
[76] Далее, при приложении к соединительному патрубку 150 усилия в направлении, перпендикулярном боковым поверхностям 20 и 40 пластины 10, накладные контактные поверхности 134 и 136 принимают на себя основную часть этого усилия, передавая его на боковые поверхности 20 и 40 в перпендикулярном им направлении. т.е. в том направлении, в котором пластина 10 способна воспринять сравнительно большую нагрузку. Таким образом, изламывающего воздействия на пластину, как в случае, когда штуцер вставлен в краевой участок пластины с ее торцевой стороны, не возникает.
[77] Поскольку указанное усилие распределяется по всей площади накладных контактных поверхностей 134 и 136 в дополнение к площади охватываемой контактной поверхности 111, то величина такого усилия, способного нанести повреждения как пластине 10, так и дренажному соединителю 100, существенно повышается. Кроме того, указанная конфигурация позволяет выполнить сквозное отверстие 120 дренажного соединителя 100 с максимальным размером поперечного сечения на его втором участке 122.
[78] Закрепление второго накладного элемента 135 на вставном элементе 110 осуществляется посредством винтового соединения 137 в дополнение к клеевому соединению (Фиг. 11, 12). Использование винтового соединения 137 для закрепления второго накладного элемента 135 на вставном элементе 110, позволяет плотно прижать как первую накладную контактную поверхность 134, так и вторую накладную контактную поверхность 136 к боковым поверхностям 20 и 40 соответственно, и тем самым обеспечить механическую фиксацию дренажного соединителя 100 на пластине 10. Данное решение позволяет также обеспечить эффективность приклеивания первой и второй накладных контактных поверхностей 134 и 136 к боковым поверхностям 20 и 40 соответственно.
[79] Следует отметить, что винтовое соединение 137 может быть выполнено как в виде соединения винт-гайка, как это показано на Фиг. 11 и 12, так и в виде одного или нескольких винтов, ввинчиваемых во внутреннюю резьбу, выполненную в теле вставного элемента 110.
[80] Для удобства взаимного позиционирования вставной элемент 110 и второй накладной элемент 135 снабжены взаимодополняющими позиционирующими элементами 138 и 139 соответственно (Фиг. 9, 10). При этом позиционирующие элементы 138 вставного элемента 110 в данном случае выполнены в виде канавок, а позиционирующие элементы 139 второго накладного элемента 135 выполнены в виде гребней, длина, ширина и форма которых соответствуют соответствующим параметрам упомянутых канавок.
[81] В дренажном соединителе 100 на охватываемой контактной поверхности 111, торцевых контактных поверхностях 141 и 142, а также накладных контактных поверхностях 134 и 136 выполнено рифление 132. Рифление 132 позволяет увеличить площадь клеевого соединения со стороны дренажного соединителя 100 и повысить прочность скрепления дренажного соединителя 100 и пластины 10. Кроме того, выполнение рифления 132 на контактных поверхностях дренажного соединителя 100 позволяет разместить вблизи них избыточное количество клея, что обеспечивает герметичность соответствующего участка контакта дренажного соединителя 100 и пластины 10.
[82] Следует отметить, что рифление 132 может быть выполнено только на некоторых из указанных выше контактных поверхностей. Отметим также, что на всех или некоторых контактных поверхностях пластины 10, контактирующих с указанными контактными поверхностями дренажного соединителя 100, также может быть выполнено рифление, или данные контактные поверхности могут иметь увеличенную шероховатость.
[83] Для изготовления дренажного соединителя 100 могут использоваться различные полимеры, однако, предпочтительным является использование полиамида, в частности, стеклонаполненного полиамида.
Конструкция и технические результаты третьего объекта изобретения
[84] Секторный элемент 1 дискового фильтра содержит пластину 10 и дренажный соединитель 100. Дренажный соединитель 100 вставлен в выемку 90 пластины 10 так, что его охватываемая контактная поверхность 111 расположена смежно с охватывающей контактной поверхностью 91 пластины 10, а открытый конец 123 первого участка 121 сквозного отверстия 120 расположен напротив открытого конца 35 устья 34 герметизированной полости 30. Кроме того, первая накладная контактная поверхность 134 расположена смежно с участком боковой поверхностью 20, две торцевые контактные поверхности 141 и 142 расположены смежно с соответствующими участками малой торцевой поверхностью 70, а вторая накладная контактная поверхность 136 расположена смежно с участком боковой поверхностью 40.
[85] Отметим также, что если охватываемая контактная поверхность 111 дренажного соединителя 100 расположена смежно с охватывающей контактной поверхностью 91 пластины 10, то открытый конец 123 первого участка 121 сквозного отверстия 120 дренажного соединителя 100 естественным образом располагается в точности напротив открытого конца 35 устья 34 герметизированной полости 30 пластины 10. Таким образом, чтобы точно позиционировать открытый конец 123 первого участка 121 сквозного отверстия 120 дренажного соединителя 100 относительно открытого конца 35 устья 34 герметизированной полости 30 пластины 10, достаточно расположить охватываемую контактную поверхность 111 и охватывающую контактную поверхностью 91 смежно друг с другом.
[86] Предпочтительно, если форма и размер открытого конца 123 первого участка 121 сквозного отверстия 120 дренажного соединителя 100 в точности совпадают с формой и размером открытого конца 35 устья 34 герметизированной полости 30. В этом случае можно избежать возникновения дополнительного гидравлического сопротивления, вызванного переходом от открытого конца 35 устья 34 к открытому концу 123 первого участка 121 сквозного отверстия 120.
[87] Между каждой контактной поверхностью дренажного соединителя 100 и соответствующим ей участком поверхности пластины 10 нанесен клеевой слой, обеспечивающий прочное закрепление дренажного соединителя 100 на пластине 10. Следует отметить, что как для скрепления между собой боковых стенок 22 и 42 при получении пластины 10, так и для закрепления на пластине 10 дренажного соединителя 100 в предпочтительном случае используется конструкционный клей на основе эпоксидных смол с инертными заполнителями. Дополнительная механическая фиксация, а также повышение эффективности склеивания обеспечена посредством винтового соединения 137.
[88] Другие технические результаты, достигаемые использованием секторного элемента 1, представляют собой совокупность технических результатов, достигаемых использованием пластины 10 и дренажного соединителя 100.