ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ЛЕНТОЧНЫЙ ФИЛЬТР С ВЫРАВНИВАНИЕМ ОТНОСИТЕЛЬНО ВАКУУМНОЙ КАМЕРЫ
HORIZONTAL BAND FILTER WITH LEVELLING RELATIVE TO VACUUM CHAMBER

Область техники
Настоящее изобретение относится, в общем, к горизонтальным ленточным фильтрам и, в частности, к ленточному фильтру с роликовой декой, выполненной подвижной с целью оптимизации выравнивания ленты относительно вакуумной камеры (аппарата), установленной под лентой.
Уровень техники
Горизонтальные ленточные фильтры используются в течение некоторого времени в различных приложениях, где требуется непрерывная фильтрация таких пульп, как обрабатывающие минералы, руды, химикаты, отходы, пищевые и древесные суспензии. Ленточные фильтры состоят из фильтрующего материала, наложенного на конвейерную ленту, снабженную дренажными отверстиями, сообщающимися с вакуумной камерой. Пульпа непрерывно подается с одного края ленты, и фильтрат отводится через дренажные отверстия по мере переноса лентой высушенных остатков к разгрузочному краю ленты, где они выгружаются.
На фиг.1 представлена типичная конфигурация промышленного горизонтального ленточного фильтра. Подаваемая пульпа, обычно представляющая собой смесь воды и твердых частиц, у загрузочного края 10 устройства равномерно распределяется по всей ширине фильтрующего материала 12 узлом 14 верхней подачи, приспособленным под конкретные технологические требования. Фильтрующий материал 12 поддерживается лентой 15, непрерывно движущейся между загрузочным и разгрузочным краями устройства. Обезвоживание пульпы происходит во время перемещения за счет приложения вакуума к низу ленты 16, подаваемому через последовательность дренажных отверстий, расположенных по центру ленты.
Как ясно видно на фиг.2 (через вырыв в фильтровальном материале 12) и сечении, данном на фиг.3 (с удаленным фильтровальным материалом), такие дренажные отверстия 18, как правило, разнесены на несколько сантиметров друг относительно друга вдоль продольной оси ленты 16 и выровнены относительно вакуумной камеры 20, установленной под лентой. Вакуумная камера 20 снабжена узкой продольной щелью 22, обращенной к низу отверстий 18, и находится в герметичном контакте с нижней поверхностью ленты 16. Разность давлений, созданная в вакуумной камере удаленным вакуумным насосом Р, вытягивает жидкость из пульпы через фильтрующий материал 12, обычно полотно, вдоль поперечных каналов 24, выполненных в ленте 16, и затем через дренажные отверстия 18, центрированные относительно вакуумной камеры 20. Размеры каналов и дренажных отверстий тщательно подобраны, так чтобы выполнять гидравлические и пневматические требования к потоку, обеспечивающие эффективную фильтрацию.
Для выполнения специфических требований технологии может быть использован промывочный узел 26, действующий при перемещении кека, полученного из обезвоженной пульпы, вдоль направления движения ленты. Горизонтальные ленточные фильтры могут занимать приблизительно 45 метров в длину и приблизительно 7 метров в ширину, и поэтому для получения продукта могут быть использованы несколько промывочных участков вдоль направления ленты. Фильтрат и воздух, вытянутые вакуумом, воздействующим на дренажные отверстия 18, собираются в вакуумной камере 20, протянувшейся вдоль всей длины дренажной ленты 16, и далее поступают в сборник 28, в котором жидкость освобождается от воздуха и откачивается из устройства. Обезвоженный кек С отделяется от фильтрующего материала 12 у разгрузочного края 30 устройства за счет того, что фильтрующий материал оборачивается вокруг небольшого, установленного у разгрузочного края ролика 32, отделяясь от дренажной ленты 16 при ее повороте вокруг приводного ролика 34. Несколько промывочных разбрызгивателей 36, установленных на возвратной стороне устройства, используются для очистки фильтрующего материала 12 и ленты 16. Постоянное натяжение ленты 16 создается регулировкой положения ведомого шкива 38, находящегося у загрузочного края устройства, и фильтрующий материал 12 аналогичным образом удерживается в натянутом состоянии за счет воздействия веса ведомого шкива 40.
Очевидно, что действие и эффективность горизонтальных ленточных устройств в большой степени зависит от надлежащего выравнивания дренажных отверстий 18 относительно узкого канала, образованного щелью 22 в вакуумной камере 20, расположенной под закольцованной лентой. Как хорошо известно специалистам в данной области, растягивающее усилие, прилагаемое к ленте 16 ведущим шкивом 34, вызывает боковое отклонение в ответ на изменение трения, воздействующего на пути движения ленты. Как только дренажные отверстия 18 перестают совпадать со щелью 22 вакуумной камеры, прекращается всасывание, и эффективность фильтрации снижается. Эта проблема особенна присуща более протяженным ленточным фильтрам, и установка боковых роликов для удержания ленты в определенных рамках не вносит значительных улучшений. Поэтому такое снижение эффективности ограничивает развитие высокопроизводительных установок. Настоящее изобретение направлено на решение данной проблемы.
Раскрытие изобретения
В свете вышесказанного в настоящем изобретении предлагается механизм (узел) регулирования положения дренажных отверстий, выполненных в дренажной ленте, таким образом, чтобы обеспечивать их выравнивание с вакуумной камерой по всей длине фильтровальной линии. Секцию роликов, поддерживающих дренажную ленту, устанавливают на подвижной конструкции, выполненной с возможностью поперечного перемещения роликов в степени, необходимой для компенсации поперечного несовпадения между дренажными отверстиями и вакуумной камерой, возникающего при движении ленты. Таким образом, если обнаруживается смещение дренажной ленты к одному краю вакуумной камеры (и, следовательно, также смещение дренажных отверстий относительно щели в вакуумной камере, приводящее к снижению всасывания), то производится корректирующее воздействие путем перемещения подвижной секции роликов в противоположном направлении, за счет чего восстанавливается всасывание и поддерживается эффективное действие ленточного фильтра.
Контроль выравнивания производят с использованием датчика, приспособленного для регистрации положения дренажных отверстий в ленте относительно оси вакуумной камеры. При обнаружении смещения, превосходящего заданный допуск, на приводной механизм подается сигнал, вызывающий поперечное перемещение роликов, поддерживающих ленту, в направлении, требуемом для восстановления выравнивания дренажных отверстий с вакуумной камерой. Использование контура обратной связи между датчиком положения и приводным блоком, настроенного на точное выравнивание дренажных отверстий, обеспечивает непрерывный мониторинг положения ленты и корректировку этого положения для сохранения всасывания по длине ленты.
В соответствии с другим частным вариантом выполнения изобретения используют двухприводную систему для обеспечения более равномерного распределения усилия по длине приводного шкива, снижая тем самым поперечное смещение дренажной ленты. Увеличенный крутящий момент, развиваемый двухприводной системой, создает преимущество, заключающееся в возможности увеличения длины ленты и, соответственно, производительности фильтра.
Другие различные цели и преимущества изобретения станут более понятны из нижеследующего их описания изобретения, которое проиллюстрировано чертежами и подробным описанием предпочтительных вариантов выполнения.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано
на фиг.1 - вид в перспективе обычного горизонтального ленточного фильтра;
на фиг.2 - вид в перспективе загрузочного края типичной конструкции ленточного фильтра, данный с вырывом, открывающим дренажные отверстия в дренажной ленте;
на фиг.3 - поперечное сечение типичной конструкции ленточного фильтра с изображением вакуумной камеры, взаимодействующей с дренажными отверстиями в дренажной ленте;
на фиг.4 - схематический вид в перспективе роликовой конструкции с изображением положения датчика регистрации несовпадения между дренажными отверстиями в дренажной ленте и лежащей ниже вакуумной камерой;
на фиг.5 - блок-схема регулирования по обратной связи, используемая для осуществления изобретения;
на фиг.6 - схематический вид в перспективе роликовой конструкции и рамы горизонтального ленточного фильтра;
на фиг.7 - схематическое представление вида сверху предлагаемой в изобретении подвижной роликовой конструкции;
на фиг.8 - частичный вид сверху разгрузочного края горизонтального ленточного фильтра с предлагаемыми в изобретении двумя приводами вращения шкива;
на фиг.9 - вид с торца в вертикальной плоскости разгрузочного края горизонтального ленточного фильтра с фиг.8.
Осуществление изобретения
В основе изобретения лежит установление того факта, что выравнивание между дренажными отверстиями, выполненными в дренажной ленте горизонтального ленточного фильтра, и расположенной ниже вакуумной камерой можно успешно поддерживать по всей длине технологической линии за счет бокового сдвига части роликов, поддерживающих ленту. Так как боковое перемещение ленты в основном возникает при схождении ленты с ведомого шкива, установленного у загрузочного края ленты, предлагаемый в изобретении механизм (узел) выравнивания предпочтительно вводится у этого загрузочного края.
На фиг.4 изображен загрузочный край 10 горизонтального ленточного фильтра при удаленных дренажной ленте 16 и соответствующих поддерживающих роликах, чтобы были видны рама 42 и вакуумная камера 20, находящаяся при работе под лентой. Как ясно видно на чертеже, вакуумная камера 20 закреплена вдоль продольной оси ленточной рамы 42, чтобы принимать фильтрат, вытягиваемый из фильтрующего материала 12 через дренажные отверстия 18, расположенные вдоль центральной линии дренажной ленты (смотри также фиг. 1-3), В соответствии с изобретением вблизи ведомого шкива 38 установлен датчик 44 положения, предназначенный для регистрации любого несовпадения между дренажными отверстиями ленты 16 и осью вакуумной камеры 20. Датчик 44 предпочтительно закреплен на поперечной планке 46 перед загрузочной стороной вакуумной камеры 20, так что неточное совмещение ленты немедленно регистрируется, как только она начинает свое движение по замкнутому кольцу после оборота вокруг ведомого шкива 38.
Датчик 44 может представлять собой любой сенсор, приспособленный для регистрации бокового смещения дренажных отверстий 18 при их последовательном прохождении мимо датчика. Например, ячейка звукового сенсора может регистрировать изменение звука, создаваемого постепенно уменьшающимися отверстиями, обращенными к датчику, что может происходить при боковом перемещении ленты к одному краю или другому краю датчика. Дополнительные ячейки сенсора могут быть установлены сбоку, вблизи центральной ячейки для определения направления поперечного смещения. То есть, как только центральная ячейка регистрирует изменение звукового сигнала, соседняя ячейка в направлении поперечного смещения должна также зарегистрировать изменение звукового сигнала (в то время как другая соседняя ячейка его не регистрирует), что определяет направление поперечного смещения ленты.
В соответствии с изобретением, если детектором 44 обнаруживается поперечное смещение ленты относительно положения заданной контрольной точки, то через блок 50 контроллера выдается соответствующий сигнал на привод 48, что показано на фиг.5, на перемещение роликовой конструкции, поддерживающей дренажную ленту, в направлении, противоположном поперечному смещению, как необходимо для восстановления выравнивания дренажных отверстий с вакуумной камерой. В обычном режиме регулирования с замкнутой обратной связью перемещение роликовой конструкции происходит пропорционально поперечному смещению, измеренному датчиком 44, при коэффициенте усиления, установленном так, чтобы обеспечить как можно более быстрое выравнивание при отсутствии нежелательных колебаний или неустойчивости.
На фиг.6 и 7 представлена роликовая конструкция, приспособленная в соответствии с изобретением для работы с узлом поперечного перемещения роликовых дек у загрузочного края фильтровальной линии и расположенной над ними дренажной ленты (не показана). Каждая ленточная линия содержит последовательность верхних роликовых секций 52 с отдельными роликами 54, поддерживающими ленту при ее перемещении между ведомым и ведущим шкивами. Альтернативно дренажная лента может быть снабжена на своей нижней поверхности впрессованным тканевым покрытием для увеличения силы трения между роликовыми секциями и лентой, что улучшает поведение ленты при движении. Каждая секция 52 содержит расположенные бок о бок роликовые деки, скрепленные с рамой 42. В соответствии с изобретением секция 58 верхних роликов соединена с возвратно-поступательным узлом 48, способным перемещать роликовые деки или часть дек в направлении, поперечном относительно продольной оси ленты.
Например, как показано на фиг.7, каждая роликовая дека секции 58 может быть соединена у одного края с рамой 42 через фиксированный шарнир 60, дающий возможность деке двигаться поперечно у другого края, как показано стрелкой А. Привод 48 прикреплен к раме 42 и соединен с другими краями роликовых дек с помощью плавающих шарниров 62, обеспечивая поперечное перемещение, необходимое для выравнивания лежащей над деками ленты. Соединительная конструкция 64 предназначена для связывания перемещения двух роликовых дек подвижной секции 58. Приводом 48 могут служить, например, реверсивный двигатель, воздействующий на ходовой винт через группу шестерен, и толкатель, расположенные на одной из сторон роликовой секции 58, так чтобы обеспечивать перемещение в обеих поперечных направлениях при необходимости двигать ролики для восстановления выравнивания отверстий в дренажной ленте с лежащей ниже вакуумной камерой. Другая сторона роликовой секции 58 удерживаться другим стержнем 68 с возможностью проскальзывания установленным на ленточной раме 42.
На основе испытаний описанного выше устройства выравнивания ленты можно ожидать, что есть возможность поддерживать непрерывное всасывание по всей длине ленты при ее длине 45-50 метров путем установки предлагаемого в изобретении механизма у загрузочного края линии. Поэтому это расположение предпочтительно. Для лент большей длины может быть использовано несколько подвижных секций, введенных в разных местах по длине ленты, как, например, у обоих краев линии длиной 60-70 метров.
Каждая ленточная линия приводится в действие приводным шкивом, установленным у разгрузочного края линии (смотри фиг.1). Известно, что лента имеет тенденцию к поперечному перемещению, если ось приводного шкива не точно перпендикулярна продольной оси ленты, и что вибрации в конструкции шкива или небольшие отклонения могут вызвать такой же эффект. Типичные приводы ленты состоят из двигателя, соединенного с одним концом приводного шкива, создавая движущую силу, которая становится несбалансированной при высокой тянущей нагрузке, прикладываемой лентой к приводному шкиву. Поэтому в соответствии с другим частным вариантом выполнения изобретения для приведения в движение ленточной линии предпочтительно использовать двухприводную систему.
Как показано на виде сверху на фиг.8, для вращения приводного шкива 34 у разгрузочного края 30 ленточной линии используются два приводных механизма, такие как электродвигатели. На фиг.9 на виде с торца линии в разрезе показаны два таких двигателя. Как легко могут понять специалисты в данной области техники, действие двух приводных двигателей синхронизировано так, чтобы получить в точности одинаковый крутящий момент у каждого из концов приводного шкива 34, обеспечивая тем самым однородность силы тяги, прикладываемой по ширине ленты. Такая конфигурация привода обладает тем дополнительным преимуществом, что обеспечивает большую движущую силу, что в свою очередь дает возможность работать с более длинными ленточными линиями для получения большего количества обработанного материала.
Специалистами в данной области техники могут быть внесены различные изменения в представленные детали, операции и компоненты, не выходящие за объем описанного изобретения, определяемый приложенной формулой изобретения. Например, хотя в изобретении описаны понятия, относящиеся к звуковому датчику 44, ясно, что любой другой сенсор или комбинация сенсоров, пригодных для регистрации поперечного смещения дренажных отверстий ленты относительно вакуумной камеры, могут быть использованы аналогичным образом для сохранения выравнивания в соответствии с изобретением. Например, можно полагать, что для реализации изобретения пригодны оптические и электрические датчики (например, емкостные или индуктивные бесконтактные). Аналогично может быть использовано широкое разнообразие механизмов поперечного смещения роликовых дек по управляющим сигналам для восстановления выравнивания дренажных отверстий с вакуумной камерой. Это включает, но не ограничивается этим, шаговые двигатели, сервоприводы, пневмо- или гидроцилиндры и даже ручные устройства.
Следовательно, хотя настоящее изобретение представлено и описано в вариантах, которые, как кажется, являются наиболее целесообразными и предпочтительными, нужно понимать, что в них могут быть внесены изменения, не выходящие за объем изобретения, который не ограничен приведенными деталями, но соответствует объему, представленному в формуле изобретения так, чтобы охватывать все эквивалентные признаки способа и устройства.