УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ С МАТЕРИАЛОМ И СПОСОБ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ЕГО ТВЕРДОГО И ЖИДКОГО КОМПОНЕНТОВ
MATERIAL HANDLING DEVICE AND METHOD OF MATERIAL HANDLING FOR ISOLATION OF ITS LIQUID AND SOLID COMPONENTS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к промышленным технологическим устройствам и способам транспортировки и обработки материалов - фильтрующим, отжимным и транспортировочным устройствам. В них осуществляются операции типа транспортной и/или технологической обработки любого подходящего типа, включая, например, операцию перемещения, при которой материал транспортируется с одного места на другое, операцию отжима, операцию фильтрации, при которой материал разделяется на жидкие и твердые компоненты, или любую комбинацию двух или более подобных операций.
В частности, устройство относится к устройствам для отжима и фильтрации (осушения) пропитанного водой шлама, например, сточных вод, обогащенной руды, пустой породы, руды, угольной мелочи, отходов обогащения, древесной целлюлозы, бумажной массы, сельскохозяйственной продукции, сусла/жома технического винограда, а также глин для производства кирпича, фильтрации воды (например, опреснения воды) и фильтрации воды для аквакультуры, а также и других целей. Помимо средств перемещения для выполнения транспортных операций, такие устройства могут содержать средства управляемого отжима материала и удержания отжатого материала с получением массы, контейнеры для транспортировки шлама или иного материала от одной технологической ванны к другой.
Уровень техники
Известно использование ленточных фильтр-прессов для отделения жидкостей от взвесей твердых материалов. Такие фильтры могут быть использованы при обработке сточных вод для удаления воды. Как правило, ленточный фильтр содержит две натянутых замкнутых ленты, циркулирующих вокруг направляющих валиков, причем между двумя лентами образована зона сжатия. Помимо зоны сжатия в ленточном фильтре имеется гравитационная зона, где вода может стекать из обрабатываемого материала, и клиновидная зона, в которой твердые материала подготавливаются для подачи в зону сжатия, где они подвергаются сжатию для извлечения из них влаги. По крайней мере одна из лент выполнена из водопроницаемого материала для облегчения отвода выделенной воды.
Существующие ленточные фильтр-прессы для осушения шлама страдают от отекания шлама, и обычно допускают наличие на ленте равномерного слоя шлама толщиной 10-20 мм. Для того чтобы предотвратить отекание шлама, на некоторых плоских ленточных фильтр-прессах по краю ленты делаются боковые ограждения, удерживающие шлам. Но и в этом случае в процессе работы распределение шлама по ленте оказывается неравномерным и лента используется не полностью. Кроме того, при распределении шлама по ленте часть его разбрызгивается и технологический процесс может сопровождаться загрязнением.
Специфической проблемой использования подобных ленточных фильтр-прессов является обеспечение сохранения правильного положения ленты при ее движении по направляющим валикам, особенно в области зоны сжатия, где происходит взаимодействие лент для сжатия обрабатываемого материала.
Последние разработки в области ленточных фильтр-прессов раскрыты в WO 99/07457 (Дэй) под названием «V-фильтр». Эта конструкция является усовершенствованием базового двухленточного фильтр-пресса, обеспечивая более равномерное распределение шлама. Кроме того, здесь решена проблема отслеживания движения более чем одной ленты. Однако применение этой конструкции ограничено малыми объемами, поскольку она провисает между удерживающими/сжимающими валиками, что может привести к растяжению лент при перегрузке. Кроме того, здесь не допускается большая высота гидростатического напора, поскольку уровень жидкости не может быть выше верхнего края V-образного сита.
Настоящее изобретение было разработано с учетом проблем и трудностей описанного уровня техники. Целью изобретения является разработка устройства и способа для повышения эффективности процесса отжима материалов и преодоления вышеуказанных недостатков рассмотренных устройств и способов.
Раскрытие изобретения
Для достижения заявленного технического результата заявлено устройство для выполнения операций с материалом, включающее в себя по меньшей мере одну вытянутую полосу с возможностью перемещения по заданному пути и разъемного соединения вдоль продольных краев с образованием перемещаемой трубчатой конструкции, при этом указанная конструкция с возможностью выполнения внутри нее по меньшей мере части операции с материалом. Устройство может содержать ленточную систему для, по меньшей мере, одной вытянутой полосы, которая включает ленточную часть, при этом трубчатая конструкция выполнена с возможностью ее непрерывной сборки на одном ее конце и непрерывной разборки на другом ее конце во время движения ленточной системы. Устройство может содержать систему направляющих валиков, при этом ленточная система является замкнутой с возможностью циркуляции по заданному пути, на котором расположена система направляющих валиков, при этом ленточная система движется вокруг нее. Устройство может включать по меньшей мере одну вытянутую полосу с возможностью разъемного соединения вдоль своих продольных краев скользящими соединительными средствами, например, "молнией".
В устройстве могут быть средства ввода указанного материала в трубчатую конструкцию. В устройстве могут быть средства сжатия трубчатой конструкции вдоль ее части для выдавливания жидкости из материала в твердом состоянии, содержащегося в трубчатой конструкции. Устройство может иметь средства для сжатия трубчатой конструкции, которые имеют пресс для механического сдавливания трубчатой конструкции. В устройстве может быть пресс с возможностью приложения линейной сдавливающей силы к трубчатой конструкции. Пресс может иметь циклически перемещающийся узел с внутренней ветвью, которая находится с одной стороны зоны сжатия, вдоль которой перемещается трубчатая конструкция, подвергаемая сжатию. Пресс может содержать дополнительный циклически перемещающийся узел, внутренняя ветвь которого расположена на противоположной стороне зоны сжатия, при этом взаимодействующими внутренними ветвями двух циклически перемещающихся узлов сформирована зона сжатия. В устройстве может быть по меньшей мере один циклически перемещающийся узел с двумя замкнутыми полосами, пространственно разделенными друг от друга, и группа кулачков с возможностью создания чередующихся областей сжатия и расширения для трубчатой конструкции, которые установлены с интервалом на указанные полосы. Кулачки могут содержать вытянутые валики, закрепленные между двумя замкнутыми лентами и расположенные в направлении, поперечном направлению движения замкнутой ленточной системы. В устройстве может быть группа валиковых систем, при этом трубчатая конструкция сжата при ее изгибе при перемещении около по меньшей мере одной валиковой системы. Трубчатая конструкция может быть сжата в результате растяжения трубчатой конструкции при осевом натяжении ленточной части, создаваемом вышеуказанным материалом внутри трубчатой конструкции. В устройстве могут быть средства продольного разделения трубчатой конструкции для выгрузки содержащегося внутри материала.
В устройстве продольное разделение может включать разборку трубчатой конструкции. В устройстве можно разгружать материал из ленточной части после продольного разделения трубчатой конструкции путем выпадения из ленточной части под действием силы тяжести. Устройство может содержать средство очистки для удаления остатков вещества с упомянутой или каждой вытянутой полосы после разделения трубчатой конструкции. Трубчатая конструкция (трубчатая структура) может иметь открытый конец приема указанного материала. Ленточная система (ленточная структура) может иметь ленточную часть с продольными боковые краями с разъемным соединением с формированием трубчатой конструкции. Ленточная система может содержать две или более ленточные секции, при этом один продольный край каждой ленточной секции разъемно соединен со смежным продольным краем соседней ленточной части. По крайней мере часть ленточной части может являться водопроницаемым материалом. Вся ленточная часть может являться водопроницаемым материалом. Ленточная часть может включать две соединенные друг с другом продольные секции, причем одна продольная секция разделена с образованием двух продольных краев. Замкнутая лента может включать два замкнутых канатных элемента, соединенных с ленточной частью, расположенной между ними, причем канатные элементы с возможностью поддержки ленточной части. Каждая система валиков устройства может содержать два колеса, при этом внешний край каждого колеса имеет форму с возможностью удержания и направления соответствующего одного из канатных элементов.
Устройство может быть выполнено так, что способно работать с материалом с твердой и жидкой компонентами, и в котором можно выполнить операцию разделения твердого и жидкого компонентов в веществе.
Для достижения технического результата разработано устройство обработки материала для разделения его твердого и жидкого компонентов, включающее в себя трубчатую конструкцию, по меньшей мере одну вытянутую полосу с возможностью герметичного и разъемного соединения вдоль ее продольных краев для сборки трубчатой конструкции с проницаемой для жидкости боковой стенкой, средства ввода обрабатываемого материала в трубчатую конструкцию, средства сжатия трубчатой конструкции вдоль ее длины с возможностью выдавливания жидкости из вышеуказанного материала в трубчатой конструкции.
Для достижения технического результата разработано устройство обработки материала для разделения его твердого и жидкого компонентов, включающее в себя трубчатую конструкцию с гибкой боковой стенкой, проницаемой для жидкости, при этом трубчатая конструкция имеет камерную часть, которая с одного конца открыта для приема материала для обработки, а с другого конца обжата с возможностью ограничения потока жидкости при его прохождении сквозь камерную часть, при этом обжатие трубчатой конструкции выполнено поперечным сдавливанием внутрь гибкой боковой стенки с сокращением площади поперечного сечения, ограниченного боковой стенкой, и с соответствующим сжатием материала внутри камерной части.
Для достижения технического результата разработано устройство для транспортировки материала между двумя заданными точками, включающее в себя замкнутую ленточную систему с возможностью перемещения по замкнутому пути, с замкнутой ленточной частью с возможностью сборки в трубчатую конструкцию, проходящую между двумя заданными точками, при этом трубчатая конструкция имеет концевую часть ввода материала для транспортировки вдоль нее и концевую часть вывода транспортируемого материала.
Для достижения технического результата разработано устройство сборки и разборки трубчатой конструкции, включающее в себя замкнутую ленточную систему с возможностью перемещения по замкнутому пути, с замкнутой ленточной частью, при этом ее продольные края выполнены с возможностью разъемного соединения для непрерывной сборки перемещаемой трубчатой конструкции на одном ее конце и непрерывной разборки на другом ее конце во время движения замкнутой ленточной системы.
Для достижения технического результата разработано устройство сборки и разборки трубчатой конструкции, включающее в себя замкнутую ленточную систему, с возможностью перемещения по замкнутому пути, с замкнутой ленточной частью, при этом ее продольные края выполнены с возможностью разъемного соединения для непрерывной сборки перемещаемой трубчатой конструкции на одном ее конце и непрерывной разборки на другом ее конце во время движения замкнутой ленточной системы, при этом замкнутая ленточная система имеет два замкнутых канатных элемента, соединенных с ленточной частью, расположенной между ними, при этом канатные элементы выполнены с возможностью поддержки ленточной части, систему валиков, которая имеет два колеса, при этом внешний край каждого из них имеет форму с возможностью удержания и направления соответствующего одного из канатных элементов.
Для достижения технического результата разработан способ обработки материала, при котором используются все вышеуказанные модификации устройств.
Для достижения технического результата разработан способ обработки материала для разделения его твердого и жидкого компонентов в котором:
перемещают по замкнутому пути одну или более гибких лент, при этом каждая из них с боковой стенкой, проницаемой для жидкости, соединяют путем разъемного соединения одну или более гибких лент вдоль продольных их краев для формирования трубчатой конструкции, сминают часть трубчатой конструкции для сжатия находящегося внутри материала для выдавливания из нее жидкой компоненты материала, разъединяют продольные края одной или более замкнутых лент с раскрытием заключенной внутри твердой компоненты материала для ее удаления.
Для достижения технического результата разработано устройство, по существу соответствующее описанному здесь со ссылками на приложенные чертежи, способ обработки материала, по существу соответствующий описанному здесь и способ обработки материала для разделения его твердого и жидкого компонентов, по существу соответствующий описанному здесь.
Рассмотрим подробней ключевые моменты изобретения с комментариями важных особенностей изобретения. В соответствии с одной особенностью изобретения, предлагается устройство для осуществления операции с материалом, содержащее одну или более вытянутых полос, двигающихся по контуру (замкнутому пути) и приспособленных для разъемного соединения друг с другом своими продольными краями для образования трубчатой конструкции, внутри которой должна выполняться по крайней мере часть операции.
В предпочтительном варианте, устройство содержит ленточную систему, образующую упомянутые одну или более вытянутых полос, посредством которой на одном ее конце может непрерывно собираться трубчатая конструкция, а на другом ее конце эта трубчатая конструкция может непрерывно разбираться при движении одной или каждой ленточной структур.
В предпочтительном варианте, ленточная структура приспособлена к замкнутому движению по контуру, включающему структуру направляющих валиков (система направляющих валиков), вокруг которых происходит движение ленточной структуры.
В предпочтительном варианте, одна или более вытянутых полос приспособлены для разъемного соединения друг с другом своими продольными краями посредством скользящих соединительных средств, например типа застежки "молния". В частности, подходящие скользящие соединительные средства подобного типа раскрыты в патенте США №6,467,136, выданном на имя Нейла Д.Б.Грэма, содержание которого полностью включено в настоящее описание посредством ссылки.
В предпочтительном варианте, устройство также содержит средства для подачи материала, над которым выполняется операция, в трубчатую структуру. В предпочтительном варианте, устройство также содержит средства для сжатия трубчатой конструкции вдоль ее части. Это может использоваться для уплотнения материала, прокачки материала вдоль трубчатой конструкции или комбинации уплотнения и прокачки. Назначением уплотнения может быть удаление жидкости из материала, находящегося в трубчатой структуре.
Средства для сжатия трубчатой конструкции могут содержать пресс для механического сжатия трубчатой конструкции. Пресс может быть приспособлен для линейного сжатия трубчатой конструкции. Пресс может содержать циклически двигающуюся структуру, у которой внутренняя ветвь проходит с одной стороны зоны сжатия, вдоль которой может проходить трубчатая конструкция, которая должна быть подвергнута сжатию. Пресс также может содержать другую циклически двигающуюся структуру, внутренняя ветвь которой проходит с противоположной стороны зоны сжатия, причем в этой конфигурации обеспечивается взаимодействие двух циклически двигающихся структур с созданием зоны сжатия. Каждая циклически двигающаяся структура может содержать две замкнутых ленты, расположенные параллельно разнесенными друг от друга, на которых установлено с интервалом некоторое число кулачков, взаимодействие которых устроено так, что они обеспечивают сжимающее воздействие на трубчатую структуру с чередующимися областями сдавливания и расширения (восстановления). Кулачки могут содержать вытянутые валики, закрепленные между двух замкнутых лент, проходящие в направлении, перпендикулярном направлению движения замкнутой ленточной структуры. Вытянутые валики могут обладать упругостью, чтобы частично приспосабливаться к профилю трубчатой конструкции.
Трубчатая конструкция может быть подвергнута сжатию по мере того, как она испытывает изгиб, огибая одну или более структур валиков. Кроме того, трубчатая конструкция может подвергаться сжатию в результате натяжения трубчатой конструкции из-за осевого натяжения ленточной части, а также натяжения из-за нагрузки, создаваемой материалом внутри трубчатой конструкции. Такое сжатие может способствовать обработке материала, содержащегося в трубчатой конструкции. Там, где обработка включает осушение материала, сжатие может способствовать выдавливанию воды из материала.
В предпочтительном варианте, устройство также включает разделяющие средства для продольного разделения трубчатой конструкции для извлечения содержащегося внутри материала. Подобное продольное разделение может содержать разборку трубчатой конструкции.
Как правило, материал выгружается из ленточной части после продольного разделения трубчатой конструкции, выпадая из ленточной части под действием силы тяжести.
Для удаления остатков материала из одной или каждой вытянутой полосы после разделения трубчатой конструкции могут быть использованы средства очистки. Средства очистки могут подвергать ленточную часть очистке, которая может включать отскабливание, мойку, применение очищающей текучей среды (жидкой или газообразной) под давлением, отсос или любую комбинацию таких действий. В предпочтительном варианте, трубчатая конструкция открыта с конца со стороны ее сборки для ввода материала, с которым должна выполняться операция.
Замкнутая ленточная система может содержать вытянутую ленточную часть. В одной конфигурации, может быть только одна ленточная часть, продольные боковые края которой приспособлены для разъемного соединения друг с другом для образования трубчатой конструкции. В другой конфигурации, могут использоваться две или более ленточных части, причем у каждой ленточной части один продольный край разъемно соединен со смежным продольным краем соседней ленточной части.
Ленточная часть может содержать две соединенных друг с другом продольные секции, причем одна продольная секция разделена для образования двух продольных краев. В тех случаях, когда обработка включает осушение материала, благодаря проницаемости ленточной части вода извлекается из трубчатой конструкции. Замкнутая лента может дополнительно содержать два замкнутых канатных элемента, прикрепленных к ленточной части, причем канатные элементы приспособлены для поддержки между ними ленточной части. Канатные элементы могут иметь любую подходящую форму, например, ликтросы, канаты или приводные цепи. Каждая структура валиков может содержать два колеса, конфигурация по наружной окружности которых позволяет направлять соответствующий один из канатных элементов. В конструкции, где канатные элементы содержат канаты или тросы, конфигурация наружной окружности каждого колеса может иметь вид обода с наружным пазом для удержания в нем соответствующего одного из канатных элементов. В конструкции, где в качестве канатных элементов используются приводные цепи, колеса могут содержать шестерни с зубьями по наружной окружности для зацепления с цепями.
В предпочтительном варианте, предусмотрены средства для разведения в стороны друг от друга канатных элементов на этапах, когда трубчатая конструкция подвергается сжатию. Это делается для того, чтобы сжатая трубчатая конструкция сохраняла натянутое состояние без сгибов, складок и морщин. Присутствие сгибов, складок и морщин может затруднить равномерное сжатие находящегося внутри материала.
В соответствии со вторым вариантом изобретения, предложено устройство для обработки материала с разделением его твердых и жидких компонентов, содержащее одну или более вытянутых полос, приспособленных для герметичного и разъемного соединения вдоль их продольных краевых частей для получения трубчатой конструкции, имеющей проницаемую для жидкости боковую стенку, средства для введения в трубчатую конструкцию подлежащего обработке материала и средства для поступательного сжатия трубчатой конструкции вдоль ее длины для выжимания жидкости из материала, находящегося в трубчатой конструкции.
В соответствии с третьим вариантом изобретения, предложено устройство для обработки материала с разделением его твердых и жидких компонентов, содержащее трубчатую конструкцию, имеющую проницаемую для жидкости гибкую боковую стенку, при этом в трубчатой конструкции образована расширенная часть, причем один конец расширенной части открыт для введения материала, подвергаемого обработке, а трубчатая конструкция пережата с другого конца расширенной части, чтобы ограничить выход через него потока жидкости, причем пережимание трубчатой конструкции обеспечивается сдавливанием сбоку внутрь гибких боковых стенок для уменьшения площади поперечного сечения, ограниченной боковой стенкой, и тем самым сжатия материала, находящегося между сминающейся боковой стенкой, для образования трубчатой конструкции.
В соответствии с четвертым вариантом изобретения, предложено устройство для транспортировки материала между двумя пунктами, содержащее замкнутую ленточную систему, двигающуюся по контуру, при этом замкнутая ленточная система содержит замкнутую ленточную часть, приспособленную для ее сборки в трубчатую конструкцию, проходящую между двумя пунктами, причем транспортируемый материал вводится с одного конца трубчатой конструкции для его транспортировки вдоль нее, и транспортируемый материал выводится с другого конца трубчатой конструкции.
В соответствии с пятым вариантом изобретения, предложено устройство, содержащее замкнутую ленточную структуру, перемещающуюся по контуру, при этом замкнутая ленточная структура содержит замкнутую ленточную часть, продольные края которой приспособлены для разъемного соединения для сборки двигающейся трубчатой конструкции, при этом трубчатая конструкция может непрерывно собираться с одного ее конца и непрерывно разбираться на другом ее конце во время движения замкнутой ленточной структуры.
В соответствии с шестым вариантом изобретения, предложено устройство, содержащее замкнутую ленточную структуру, двигающуюся по контуру, включающему по крайней мере одну структуру валиков, при этом замкнутая ленточная структура содержит замкнутую ленточную часть, приспособленную для сборки двигающейся трубчатой конструкции, посредством чего трубчатая конструкция может непрерывно собираться с одного ее конца и непрерывно разбираться с другого ее конца при движении замкнутой ленточной структуры, а замкнутая ленточная структура дополнительно содержит два замкнутых канатных элемента, соединенных с ленточной частью, причем эти канатные элементы приспособлены для поддержки между ними ленточной части, при этом структура валиков содержит два колеса, конфигурация наружной окружности каждого колеса позволяет удерживать и направлять соответствующий один из канатных элементов.
В соответствии с седьмым вариантом настоящего изобретения, предложен способ обработки материала, использующий устройство в соответствии с любой из особенностей изобретения, приведенных выше.
В соответствии с восьмым вариантом изобретения, предложен способ обработки материала с разделением его твердых и жидких компонентов, содержащий шаги: использование одной или более гибких лент, каждая из которых может двигаться по замкнутому контуру, разъемное соединение одной или более лент вдоль их продольных краев для формирования трубчатой конструкции, боковая стенка которой проницаема для жидкости, сжатие нижней части трубчатой конструкции для сдавливания находящегося там вещества для выдавливания из него жидкости, и разъединение продольных краев одной или более замкнутых лент с тем, чтобы открыть находящееся внутри твердое вещество для его удаления. В соответствии с девятым вариантом изобретения, предложен способ транспортирования материала с использованием устройства согласно четвертому, пятому или шестому вариантам изобретения.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет лучше понятно при знакомстве с приведенным ниже описанием нескольких конкретных вариантов его выполнения, проиллюстрированных приложенными чертежами, на которых:
Фиг.1 схематически представляет вид сбоку устройства в соответствии с первым вариантом выполнения;
Фиг.2 схематически представляет вид поперечного сечения замкнутой ленточной структуры, образующей часть устройства, показанного на Фиг.1, причем ленточная часть ленточной структуры показана в раскрытом состоянии;
Фиг.3 представляет вид, аналогичный виду на Фиг.2, за исключением того, что ленточная часть находится в закрытом состоянии для формирования трубчатой конструкции;
Фиг.4 схематически представляет вид поперечного сечения по линии 4-4 на Фиг.1;
Фиг.5 схематически представляет вид поперечного сечения по линии 5-5 на Фиг.1;
Фиг.6 схематически представляет вид поперечного сечения по линии 6-6 на Фиг.1;
Фиг.7 схематически представляет вид поперечного сечения по линии 7-7 на Фиг.1;
Фиг.8 схематически представляет вид поперечного сечения по линии 8-8 на Фиг.1;
Фиг.9 схематически представляет вид поперечного сечения замкнутой ленточной структуры и первого направляющего элемента;
Фиг.10 схематически представляет вид поперечного сечения замкнутой ленточной структуры и второго направляющего элемента;
Фиг.11 схематически представляет вид поперечного сечения замкнутой ленточной структуры и связанную с ней установку для промывки;
Фиг.12 схематически представляет вид сбоку устройства в соответствии со вторым вариантом выполнения;
Фиг.13 схематически представляет вид сбоку сжимающей структуры, образующей часть устройства, показанного на Фиг.12;
Фиг.14 схематически представляет вид сбоку устройства в соответствии с третьим вариантом выполнения;
Фиг.15 схематически представляет вид сбоку сжимающей структуры, образующей часть устройства, показанного на Фиг.14;
Фиг.16 схематически представляет вид сбоку устройства в соответствии с четвертым вариантом выполнения;
Фиг.17 представляет вид сбоку фрагмента устройства, показанного на Фиг.16;
Фиг.18 схематически представляет вид поперечного сечения замкнутой ленточной структуры, образующей часть устройства, показанного на Фиг.16, причем ленточная часть ленточной структуры показана в раскрытом состоянии;
Фиг.19 представляет вид, аналогичный виду на Фиг.18, за исключением того, что ленточная часть находится в закрытом состоянии для формирования трубчатой конструкции;
Фиг.20 представляет вид, аналогичный виду на Фиг.19, за исключением того, что трубчатая конструкция показана в другом месте вдоль ее длины, где она подвергнута боковому сжатию;
Фиг.21 представляет вид, аналогичный виду на Фиг.20, за исключением того, что трубчатая конструкция показана уже в другом месте вдоль ее длины, где она подвергнута дальнейшему боковому сжатию;
Фиг.22 схематически представляет вид сбоку устройства в соответствии с пятым вариантом выполнения;
Фиг.23 представляет вид поперечного сечения трубчатой конструкции внутри устройства, показанного на Фиг.22;
Фиг.24 схематически представляет вид поперечного сечения одной секции замкнутой ленточной части, образующей часть устройства, показанного на Фиг.23;
Фиг.25 схематически представляет вид поперечного сечения другой секции замкнутой ленточной части, образующей часть устройства, показанного на Фиг.23;
Фиг.26 представляет вид сбоку фрагмента устройства в соответствии с шестым вариантом выполнения;
Фиг.27 схематически представляет вид части устройства, показанного на Фиг.27, образующей пресс;
Фиг.28 представляет вид сбоку фрагмента устройства в соответствии с седьмым вариантом выполнения;
Фиг.29 схематически представляет вид сбоку части устройства, показанного на Фиг.28, образующей пресс;
Фиг.30 схематически представляет вид сбоку устройства в соответствии с восьмым вариантом выполнения;
Фиг.31 представляет сечение по линии 31-31 на Фиг.30;
Фиг.32 представляет сечение по линии 32-32 на Фиг.30;
Фиг.33 схематически представляет вид сбоку устройства в соответствии с девятым вариантом выполнения;
Фиг.34 представляет сечение по линии 34-34 на Фиг.30;
Фиг.35 представляет сечение по линии 35-35 на Фиг.33;
Фиг.36 схематически представляет вид сбоку устройства в соответствии с десятым вариантом выполнения;
Фиг.37 схематически представляет вид сбоку устройства в соответствии с одиннадцатым вариантом выполнения;
Фиг.38 представляет вид с торца устройства, показанного на Фиг.37;
Фиг.39 схематически представляет вид сбоку устройства в соответствии с двенадцатым вариантом выполнения, включающим несколько зон обработки;
Фиг.40 представляет поперечное сечение части Фиг.39, иллюстрирующее первую ступень обработки;
Фиг.41 представляет поперечное сечение части Фиг.39, иллюстрирующее вторую ступень обработки;
Фиг.42 представляет вид бокового сечения для второй ступени обработки;
и Фиг.43 схематически представляет вид сбоку устройства в соответствии с тринадцатым вариантом выполнения.
Осуществление изобретения
Первый вариант выполнения, представленный чертежами на Фиг.1-11, относится к ленточному фильтровальному устройству 10 для обработки материала, заключается в разделении его твердых и жидких компонентов.
Устройство 10, согласно этому варианту выполнения, было разработано специально для обработки шламового материала, например, сточных вод с целью осушения шламового материала для облегчения извлечения сухого вещества и его последующей обработки. Ленточное фильтровальное устройство 10 может иметь, конечно, и другие применения. Устройство 10 содержит замкнутую ленточную структуру (ленточную систему) 11, приспособленную для кругового движения по контуру 12, включающему структуры 13 направляющих валиков, по которым проходит ленточная структура.
Замкнутая ленточная структура 11 содержит вытянутую ленточную часть 15, выполненную из листового материала, в частности, из водопроницаемого листового материала, например, эластичного материала фильтрующих прокладок, например, тканого полипропилена. Ленточная часть 15 имеет два расположенных друг против друга продольных края 17, 18. Ленточная часть 15 также содержит две соединенные продольные секции 16а, 16b, причем продольная секция 16b разделена с образованием двух продольных краев 17, 18. Внутренняя поверхность 15а ленточной части образована двумя расположенными друг против друга продольными секциями 16а, 16b.
Замкнутая ленточная структура 11 также содержит соединительные средства 19 для разъемного соединения двух продольных краев 17, 18 ленточной части 15 для формирования трубчатой конструкции 21, имеющей гибкую боковую стенку 22. Вытянутая полость, охватываемая трубчатой конструкцией 21, ограничена внутренней стенкой 15а ленточной части 15.
Соединительные средства 19 содержат скользящие соединительные средства в виде застежки "молнии". Особенно пригодными скользящими соединительными средствами являются средства, описанные в патенте США №6,467,136, выданном Нейлу Д.Б.Грэму, содержание которого включено в настоящее описание посредством ссылки. В показанной конструкции, скользящие соединительные средства 19 содержат охватываемую часть 23 соединителя, расположенную вдоль продольного края 17, и охватывающую часть 25 соединителя, расположенную вдоль продольного края 18.
Замкнутая ленточная структура 11 также содержит два замкнутых канатных элемента 31, 32, соединенных с ленточной частью 15. Канатные элементы 31, 32 приспособлены для поддержания между ними ленточной части 15. Канатные элементы 31, 32 могут иметь любую подходящую форму, например, ликтросов, канатов или приводных цепей.
Канатные элементы 31, 32 сцеплены со структурой валиков, что будет описано далее.
Ленточная часть 15 соединена с двумя канатными элементами 31, 32 с тем, чтобы удерживаться между ними посредством соединительных частей 27. В показанной конфигурации, каждая соединительная часть 27 содержит гибкую соединительную полосу 28, отходящую в сторону между ленточной частью 15 и соответствующим канатным элементом, и также вытянутую вдоль него. Соединительная полоса 28 соединена с ленточной частью 15 в прилегающем месте 29 соединения между ее продольными секциями 16а, 16b. Каждая соединительная часть 27 может, конечно, иметь любую другую форму, например, может содержать множество соединительных элементов, расположенных с интервалом вдоль края между ленточной частью 15 и соответствующим канатным элементом 31, 32. В такой конструкции, интервалы между соединительными элементами должны обеспечивать движение соединительной части вокруг структуры 13 валиков.
Структура 13 валиков может опираться на плавающую подвеску для обеспечения отслеживания движения замкнутой ленты 11 по структуре 13 валиков.
Каждая структура 13 валиков содержит два колеса 14, закрепленных на валу 16. Конфигурация наружной окружности 14а каждого колеса 14 позволяет удерживать и направлять соответствующий один из канатных элементов 31, 32. В конструкции, где канатные элементы 31, 32 содержат тросы или канаты, конфигурация наружной окружности 14а может иметь вид обода с пазом, куда вкладывается канатный элемент. В конструкции, где канатные элементы 31, 32 содержат приводные цепи, колеса 14, могут содержать шестерни с зубьями по наружной окружности 14а для зацепления с цепью. Замкнутый контур 12 движения включает зону 33 сборки, где происходит сведение продольных краев 17, 18 ленточной части 15 и их соединение с помощью соединительных средств 19 для формирования трубчатой конструкции 21, и зону 35 разборки, где соединительные средства 19 разъединяются для разведения продольных краев 17, 18 и, соответственно, раскрытия трубчатой конструкции 21.
Зона 33 сборки включает первый замок 34, который взаимодействует с охватываемым и охватывающим элементами 23, 25 соединителя, сдвигая их в зацепление "молния" по мере того, как замкнутая лента 11 проходит по замкнутому контуру 12. Зона 35 разборки включает второй замок 36, также функционирующий во взаимодействии с охватываемым и охватывающим элементами 23, 25 соединителя, раздвигая их с выведением из зацепления "молния" при движении замкнутой ленты 11 по контуру 12. В такой конструкции, продольные края 17, 18 ленточной части 15 непрерывно соединяются в месте 33 сборки, а соединенные продольные края 17, 18 непрерывно разъединяются в зоне 35 разборки для разделения трубчатой конструкции 21 по мере того, как замкнутая лента 11 проходит по контуру 12. Зона 33 сборки содержит дополнительные направляющие валики (не показаны) для непрерывного перевода ленточной части 15 из открытого, в основном плоского состояния, через промежуточное дугообразное состояние, в окончательное, замкнутое состояние, когда продольные края 17, 18 соединяются друг с другом с помощью соединительных средств (под действием первого замка 34) с образованием трубчатой конструкции 21. Дополнительные направляющие валики могут содержать V-образные валики (не показаны) для натяжения ленточной части 15 с целью поддержания равномерного натяжения ленточной части 15 при ее смыкании замком "молния".
Зона 35 разборки содержит направляющее устройство 40 для непрерывного перевода ленточной части 15 из сомкнутого состояния, соответствующего трубчатой структуре 21, в раскрытое состояние. Контур 12, по которому циркулирует замкнутая ленточная структура 11, содержит нисходящую рабочую ветвь 41, восходящую рабочую ветвь 42, падающую, в основном, вертикальную ветвь 43, в целом горизонтальную разгрузочную ветвь 44, и восходящую возвратную ветвь 45.
Структуры 13 валиков, входящие в контур 12, включают первый и второй верхние поворотные валики 51, 52, первый и второй нижние поворотные валики 53, 54 и промежуточный поворотный валик 55, расположенный между двумя верхними поворотными валиками, но на более низком уровне для создания нисходящей рабочей ветви 41, проходящей от первого верхнего поворотного валика 51, и восходящей рабочей ветви 42, проходящей ко второму верхнему поворотному валику 52. Структуры 13 валиков также включают два натяжных валика 56, 57, один из которых работает совместно с поворотным валиком 53, а другой работает совместно с поворотным валиком 54.
По крайней мере одна из структур 13 валиков приспособлена для работы в качестве привода движения ленточной структуры по контуру 12.
Ленточная часть 15 в замкнутом состоянии, когда продольные края 17, 18 соединены с формированием трубчатой конструкции, схематически показана на Фиг.3. Ленточная часть 15 в раскрытом состоянии, когда обнажена внутренняя поверхность 15а, схематически показана на Фиг.2.
Ленточная часть 15 находится в раскрытом состоянии, когда ленточная структура 11 обходит первый верхний поворотный валик 51. На этом этапе сборка трубчатой конструкции 21 еще не начата. Преобразование ленточной части 15 в конфигурацию трубчатой конструкции 21 происходит, когда она проходит через зону 33 сборки. Сборка завершается, как только два продольных края 17, 18 окажутся соединенными в зацепление "молния" первым замком 34; на этом этапе ленточная часть 15 закрыта и образует трубчатую конструкцию 21. По мере того, как ленточная часть 15 постепенно переходит от открытого состояния к закрытому состоянию, в ней образуется открытый канал, который постепенно смыкается с формированием в итоге трубчатой конструкции 21. Соответственно, ленточная часть 15 в нисходящей ветви 41 контура 12 ленточной структуры 11 содержит верхнюю секцию 61, где ленточная часть находится в открытом состоянии, нижнюю секцию 63, где ленточная часть закрыта, образуя трубчатую конструкцию 21, и промежуточную секцию 65 с конфигурацией канала. Промежуточная секция 65 примыкает к открытому верхнему концу 67 трубчатой конструкции 21.
Средства 70 подачи используются для загрузки шламового материала в трубчатую конструкцию 21. Средства 70 подачи включают подводящую трубу 71, выпускной конец 73 которой проходит в трубчатую конструкцию 21 через ее открытый конец 67. Доступ подводящей трубы 71 к открытому верхнему концу 67 трубчатой конструкции 21 обеспечивается за счет промежуточной секции 65 с конфигурацией канала. Выпускной конец 73 подводящей трубы расположен внутри трубчатой конструкции 21 таким образом, что он проходит ниже верхнего уровня находящегося там шламового материала, причем типичный уровень показан на Фиг.1 и имеет обозначение 75. При такой конфигурации, выпускной конец 73 погружен в шламовый материал, благодаря чему удается избежать чрезмерного разбрызгивания материала, подаваемого в трубчатую конструкцию 21. Со средствами 70 подачи связан плавающий клапан (не показан), предназначенный для непрерывной регулировки подачи шламового материала в трубчатую конструкцию 21.
В нисходящей рабочей ветви 41 находящаяся в шламовом материале жидкость может стекать из трубчатой конструкции 21 сквозь ее проницаемые боковые стенки под действием силы тяжести и гидростатического давления находящегося в ней шламового материала. Аналогично, жидкость может вытекать из трубчатой конструкции 21 сквозь ее проницаемые боковые стенки в восходящей рабочей ветви 42 под действием силы тяжести и гидростатического давления.
Структура 80 сбора расположена под рабочими ветвями 41, 42 для сбора стекающей из них жидкости. Структура 80 сбора включает выпускной канал 81, через который может быть отведена собранная жидкость и направлена к другому пункту для дальнейшей обработки или использования. После прохождения по нисходящей рабочей ветви 41, трубчатая конструкция 21 поворачивает вокруг промежуточного валика 55 и начинается восходящая ветвь 42.
Восходящая рабочая ветвь 42 включает средство 90 сжатия, в котором трубчатая конструкция 21 подвергается сжатию для дальнейшего извлечения жидкости из находящегося в ней шламового материала. Извлеченная таким образом жидкость выводится из трубчатой конструкции 21 сквозь ее проницаемые стенки и стекает в структуру 80 сбора.
Средство 90 сжатия установлено так, чтобы воздействовать линейным сжатием на проходящую сквозь нее часть трубчатой конструкции 21 и, тем самым, извлекать дополнительную жидкость из шламового материала. В средстве 90 сжатия имеется пресс, содержащий две циклически перемещающиеся структуры 91, каждая из которых имеет внутреннюю ветвь 97 и наружную ветвь 99. Две циклически перемещающиеся структуры 91 расположены таким образом, что две внутренние ветви 97 при взаимодействии образуют зону 98 сжатия, вдоль которой может двигаться трубчатая конструкция 21 для ее сжатия. Каждая циклически перемещающаяся структура 91 содержит две замкнутых полосы 93, проходящие вокруг концевых валиков 94, причем две полосы 93 расположены параллельно разнесенными друг от друга и имеют несколько расположенных с интервалом кулачков 101. Кулачки 101 содержат вытянутые валики 102, закрепленные между двумя замкнутыми полосами 93. При этом валики 102 проходят в направлении, перпендикулярном направлению движения замкнутой ленточной структуры 11. Кулачки 101 на внутренних ветвях 97 взаимодействуют друг с другом, оказывая сжимающее воздействие на трубчатую конструкцию 21, создавая чередующиеся области сдавливания и расширения (восстановления). Сжимающие структуры 91 расположены таким образом, что расстояние между внутренними ветвями постепенно уменьшается в направлении движения трубчатой конструкции 21, благодаря чему постепенно сужается зона 98 сжатия с непрерывным усилением сжимающего воздействия на трубчатую конструкцию.
Помимо воздействия сдавливающей силой на трубчатую конструкцию 21, кулачки 101 служат для того, чтобы подталкивать шламовый материал, содержащийся в трубчатой структуре, к перемещению вверх вместе с движущейся трубчатой структурой, вместо того, чтобы сползать вниз внутри трубчатой конструкции под действием веса и препятствовать процессу осушения.
В одном варианте, структуры 91 могут работать от внешнего привода, то есть к ним прилагается движущая сила, под действием которой они выполняют циклическое движение. Это может, например, достигаться приведением в движение одного или обоих концевых валиков 95, что является преимуществом, так как дополнительно способствует движению замкнутой ленточной структуры 13 по контуру 12. Кроме того, если скорость движения внутренних ветвей 97 отличается от скорости движения трубчатой конструкции 21, проходящей между ними, внутренние ветви 97 подвергают трубчатую конструкцию перистальтическому воздействию для создания чередующихся волн сдавливания и расширения.
В другом варианте, структуры 91 могут свободно вращаться в том смысле, что к ним не приложено никакой движущей силы и они подвергаются циклическому перемещению исключительно в силу взаимодействия с движущейся трубчатой конструкцией 21. После прохождения восходящей рабочей ветви 42, трубчатая конструкция 21 поворачивает вокруг второго верхнего валика 52 и переходит в по существу вертикально спадающую ветвь 43.
Спадающая рабочая ветвь 43 включает средство 110 сжатия, в котором трубчатая конструкция 21 сдавливается для извлечения из нее остатков жидкости. Извлеченная таким образом жидкость выходит из трубчатой конструкции 21 сквозь ее проницаемые боковые стенки и стекает в структуру 111 сбора. Структура 111 сбора включает выпускные каналы 112, по которым собранная жидкость может быть отведена и отправлена к другому пункту для дальнейшей обработки и использования.
Средство 110 сжатия приспособлено для приложения линейной сдавливающей силы к части трубчатой конструкции 21, проходящей сквозь него, для сжатия трубчатой конструкции и, таким образом, извлечения оставшейся жидкости из содержащегося там шламового материала.
Средство 110 сжатия включает пресс, содержащий две циклически перемещающиеся структуры 113, которые располагаются таким образом, что две внутренние ветви 119 при своем взаимодействии образуют зону 118 сжатия, вдоль которой может проходить трубчатая конструкция 21 и подвергаться там сжатию.
Каждая циклически перемещаемая структура 113 содержит две замкнутые полосы 115, расположенные параллельно на расстоянии друг от друга и имеющие несколько кулачков 123, установленных с интервалом. В показанной конструкции, кулачки 123 содержат вытянутые валики 124, укрепленные между двумя замкнутыми полосами 115. При этом валики 124 проходят в направлении поперечном направлению движения замкнутой ленточной структуры 11. Кулачки 123 на внутренних ветвях 119 в результате своего взаимодействия подвергают трубчатую конструкцию 21 сжатию с созданием чередующихся областей сдавливания и расширения (восстановления). По крайней мере часть из валиков 124 может обладать упругостью с тем, чтобы приспосабливаться к профилю той части трубчатой конструкции 21, в контакте с которой они находятся.
Как и в случае двух циклически перемещаемых структур 91, средства 90 сжатия, две циклически перемещаемые структуры 113 могут работать от привода с тем, чтобы осуществлять циклическое перемещение независимо от движения трубчатой конструкции, либо могут двигаться под влиянием движения трубчатой конструкции 21. В одном варианте, две циклически перемещаемые структуры 113 могут двигаться в направлении, в котором их внутренние ветви 119 движутся вместе с движущейся трубчатой конструкцией 21. Кроме того, внутренние ветви 119 могут двигаться с той же скоростью, что и движущаяся трубчатая конструкция, либо, в другом варианте, с другой скоростью. В том случае, если внутренние ветви 119 движутся со скоростью, отличающейся от скорости трубчатой конструкции 21, может быть усилено сжимающее воздействие для уплотнения материала внутри трубчатой конструкции. Двигаясь относительно трубчатой конструкции 21, внутренние ветви могут двигаться быстрее или медленнее по сравнению с ней. В другой конструкции, две циклически перемещаемые структуры 113 под воздействием привода могут двигаться так, что внутренние ветви будут перемещаться в направлении, противоположном направлению движения трубчатой конструкции 21. В такой ситуации, содержащийся внутри трубчатой конструкции 21 материал будет подвергаться более сильному уплотняющему воздействию.
Кроме сжатия, осуществляемого устройствами 90, 110 сжатия, трубчатая конструкция 21 может быть подвергнута некоторому сжатию за счет изгиба при прохождении вокруг промежуточной структуры 55 валика и структуры 52 второго верхнего валика. Кроме того, трубчатая конструкция 21 может быть подвергнута сжатию в результате натяжения, которое прилагается к трубчатой структуре 21 посредством осевого растяжения ленточной части 15 и также натяжения, возникающего от нагрузки, создаваемой шламовым материалом, содержащимся внутри трубчатой конструкции 21.
После прохождения примерно вертикальной рабочей ветви 43, трубчатая конструкция 21 поворачивает вокруг первого нижнего поворотного валика 53 и начинает движение по горизонтальной разгрузочной ветви 44, когда продольная секция 16b ленточной части 15 оказывается снизу.
Натяжной валик 56, взаимодействуя с поворотным валиком 53, поддерживает натяжение циркулирующей ленточной структуры 11.
Разгрузочная ветвь 44 включает зону 35 разборки, где разъединяются соединительные средства 19 для разделения продольных краев 17, 18 трубчатой конструкции 21, и где трубчатая конструкция в результате раскрывается. Соединенные продольные края 17,18 непрерывно разделяются в зоне 35 разборки для того, чтобы раскрыть трубчатую конструкцию 21 по мере того, как замкнутая лента 11 циркулирует по контуру 12, и обнажить внутреннюю поверхность 15а ленточной части 15. В частности, зона 35 разборки включает второй замок 36, который взаимодействует с охватываемым и охватывающим элементами 23, 25 соединителя для последовательного их разведения по принципу "молнии" по мере того, как замкнутая ленточная структура 11 циркулирует по контуру 12. Кроме того, зона 35 разборки включает направляющее устройство 40 для непрерывного перевода ленточной части 15 из закрытого состояния, с формированием трубчатой конструкции 21, в состояние, когда она открыта так, что внутренняя поверхность 15а ленточной части 15 обнажена.
На этом этапе продольные секции 16b ленточной части 15, которые включают два продольных края 17, 18, находятся с нижней стороны. По мере того, как ленточная часть 15 открывается, осушенный шламовый материал выпадает из циркулирующей ленточной структуры 11.
Для приема осушенного шламового материала, выпадающего из ленточной части 15, когда она раскрывается из трубчатой конструкции 21, используется зона 130 сбора. В показанной конструкции, зона 130 сбора содержит ленточный конвейер 131, который передает собранный шламовый материал к другому пункту для дальнейшей обработки. На Фиг.1 собранный шламовый материал, обозначенный числом 133, показан сбрасываемым с одного конца конвейера 131.
Направляющее устройство 40 непрерывно разворачивает ленточную часть 15 из сомкнутого состояния, соответствующего трубчатой структуре 21, в открытое состояние. Направляющее устройство 40 содержит последовательность профилированных направляющих элементов 140, по которым проходит ленточная часть 15. В показанной конструкции, направляющие элементы 140 включают три направляющих элемента 141, 142, 143. Каждый направляющий элемент 140 имеет поверхность 145 для скольжения внутренней поверхности 15а ленточной части 15. Направляющее устройство 40 обеспечивает натяжение ленточной части 15 по мере ее развертывания из сомкнутого состояния в раскрытое состояние, что обеспечивает отсутствие складок или морщин на развернутой ленточной части 15.
Первый и второй направляющие элементы 141, 142 действуют как скребки 147, отскребающие внутреннюю поверхность 15а ленточной части 15, для удаления с них каких-либо остатков шламового вещества.
Разгрузочная ветвь 44 также включает установку 149 для промывки, совмещенную с третьим направляющим элементом 143. Установка 149 для промывки содержит систему 150 орошения для разбрызгивания моющей текучей среды, например, воды, на ленточную часть 15 с ее наружной стороны. Система 150 орошения содержит верхнюю штангу 151 опрыскивателя и две боковых штанги 153 опрыскивателя, каждая из которых установлена так, чтобы разбрызгивать моющую текучую среду на ленточную часть 15. Струя может проникнуть сквозь проницаемые боковые стенки ленточной части 15 для очистки ее внутренней поверхности 15а. Для сбора использованной моющей текучей среды и удаленного шламового вещества, стекшего с ленточной части 15, используется структура 155 сбора. Собранная моющая текучая среда и любое попутное шламовое вещество могут быть возвращены в ленточную структуру 11 для дальнейшей обработки. С этой целью структура 111 сбора содержит водосборник 157 под системой орошения и рециркуляционный трубопровод 159, впускной конец которого 161 соединен с водосборником 157, а выпускной конец 163 соединен с открытым верхом трубчатой конструкции 21 в ее ветви 41. В рециркуляционный трубопровод 159 установлен рециркуляционный насос 165.
После прохождения по разгрузочной ветви 44, ленточная структура 11, у которой ленточная часть 15 теперь находится в раскрытом состоянии, поворачивает вокруг второго нижнего поворотного валика 54 и начинает возвратную ветвь 45. Натяжной валик 57 во взаимодействии с поворотным валиком 54 поддерживает натяжение циркулирующей ленточной структуры 11. Хотя это и не показано на чертежах, используются средства для раздвигания канатных элементов 31, 32 друг от друга на тех этапах, где трубчатая конструкция 21 подвергается сжатию. Это делается для того, чтобы обеспечить сохранение сжатой трубчатой конструкцией 21 натянутого состояния без складок и морщин. Наличие складок и морщин может усложнить достижение равномерного сжатия материала, заключенного внутри трубчатой конструкции. Раздвижение канатных элементов 31, 32 на этапах, когда трубчатая конструкция 21 подвергается сжатию, можно видеть на Фиг.6, сравнивая ее с Фиг.4 и 5. На Фиг.6 трубчатая конструкция 21 показана двигающейся через средство 90 сжатия. В результате сжатия трубчатой структуре 21 приходится деформироваться в сторону и канатным элементам 31, 32 необходимо раздвигаться друг от друга наружу, чтобы освободить место для поперечного расширения трубчатой конструкции 21, на боковой стенке 22 которой могут появиться складки и морщины.
Средства, способствующие раздвиганию канатных элементов 31, 32 друг от друга, могут содержать пружины или натягивающие механизмы, приспособленные для соединения с канатными элементами на тех ветвях движения этих элементов, этапы которых предусматривают сжатие трубчатой конструкции.
На основе вышесказанного понятно, что в первом варианте выполнения представлено простое, но эффективное ленточное фильтровальное устройство 10 для разделения твердых и жидких компонентов материала, например, сточных вод, подвергаемых обработке. Разделение включает первый этап фильтрации на первой ветви 41, где жидкость (вода) отводится под действием силы тяжести и гидростатического давления из нижней секции 63 ленточной части 15, которая сомкнута с образованием трубчатой конструкции 21. Сжатие нижней секции 63 в результате осевого растяжения этой нижней секции позволяет сжимать шламовый материал с выдавливанием воды. Жидкость внутри нижней секции 63 может быть отведена оттуда сквозь водопроницаемую боковую стенку, равномерно распределяясь по периферии трубчатой конструкции. Это возникает и усиливается благодаря гидростатическому давлению, развиваемому под действием столба жидкости, проходящей сквозь проницаемую боковую стенку трубчатой конструкции, увлекающей за собой к боковой стенке шламовый материал. Шламовый материал равномерно распределяется по боковой стенке, поскольку жидкость перетекает к точкам с низкой плотностью/сопротивлением и избегает точек с высокой плотностью/сопротивлением. Таким путем равномерный слой шлама наносится по боковой стенке части трубчатой конструкции, образованной нижней секцией 63 ленточной части 15 вдоль первой ветви 41. Отложившийся шламовый материал равномерно уплотняется гидростатическим давлением жидкости изнутри, прижимающей шлам к боковой стенке трубчатой конструкции 21. Разделение также включает второй этап фильтрации на второй ветви 42, где жидкость (вода) также может отводиться из трубчатой конструкции 21 под влиянием силы тяжести и гидростатического давления. Осевое растяжение трубчатой конструкции в некоторой мере усиливает ее поперечное сжатие и способствует выведению воды. На второй ветви 42 также происходит сжатие трубчатой конструкции 21 в средстве 90 сжатия для дальнейшего извлечения воды из шламового материала, содержащегося в трубчатой структуре 21. Разделение также включает и третий этап фильтрации на третьей ветви 43, где происходит сжатие трубчатой конструкции 21 в средстве 110 сжатия для извлечения возможных остатков жидкости из шламового материала, находящегося в трубчатой структуре 21. Затем осушенный шламовый материал выводится на четвертой ветви 44 и собирается. При необходимости, собранный материал может быть подвергнут дальнейшей обработке.
В силу конфигурации различных ветвей в контуре 12 циркуляции ленточной структуры 11, воздействие силы тяжести на шламовый материал при движении ленточной структуры 11 вниз на первой и третьей ветвях 41, 43 может давать энергию для подъема шламового материала при движении ленточной структуры 11 вверх на третьей ветви 43.
Циклически перемещаемые структуры 91, 113 подвергают трубчатую конструкцию 21 сжатию для создания чередующихся областей сдавливания и расширения (восстановления). Как было показано выше, это делается с целью уплотнения материала, заключенного в трубчатой структуре. Кроме того, или вдобавок, чередующиеся области сдавливания и расширения (восстановления) могут накачивать заключенный в трубчатой структуре материал, заставляя его перемещаться внутри трубчатой конструкции 21 со скоростью, отличающейся от скорости движения трубчатой конструкции. В некоторых случаях, движение трубчатой конструкции 21 может быть прерывистым, при этом накачивающее действие может способствовать продолжению движения материала, заключенного в трубчатой структуре, несмотря на то, что сама она неподвижна.
На Фиг.12 и 13 показано ленточное фильтровальное устройство 200, в соответствии со вторым вариантом выполнения. Этот вариант выполнения в некотором отношении аналогичен предыдущему варианту выполнения, и одни и те же цифровые обозначения относятся к соответствующим частям. В этом варианте выполнения, трубчатая конструкция 21 обходит вокруг двух поворотных валиков 201 при движении между первой ветвью 41 и второй ветвью 42. Два валика 201 разнесены друг от друга, а между ними висит трубчатая часть 21.
Как и в предыдущем варианте выполнения, ленточное фильтровальное устройство 200 включает два средства 90, 110 сжатия. В этом варианте, однако, второе средство 110 сжатия расположено вдоль горизонтальной ветви 205 ленточной структуры 11, а не на ее вертикальной ветви. Кроме того, в средстве 110 сжатия кулачки 123 с противоположных сторон трубчатой конструкции 21 расположены друг между другом, чтобы создать в трубчатой структуре 21 перистальтическое сдавливание, как это показано на Фиг.13.
Средство 110 сжатия содержит две циклически перемещаемые структуры 113 с противоположных сторон горизонтальной ветви 205. Кулачки 123 на двух внутренних ветвях 119 смещены друг относительно друга таким образом, что один кулачок одной внутренней ветви 11 совмещен с промежутком между смежными кулачками на другой ветви. В такой конфигурации трубчатая конструкция 21 подвергается перистальтическому сдавливанию между взаимодействующими кулачками 123.
Разгрузочная ветвь 44 устройства 200 расположена под горизонтальной ветвью 205 и связанным с ней вторым средством 110 сжатия. На Фиг.14 и 15 показано ленточное фильтровальное устройство 250, в соответствии с третьим вариантом выполнения. Этот вариант выполнения аналогичен в какой-то мере первому варианту выполнения, и одни и те же цифровые обозначения относятся к соответствующим частям.
В этом варианте выполнения, трубчатая конструкция 21 обходит вокруг два поворотных валика 251 при движении между первой ветвью 41 и второй ветвью 42. Два ролика 251 расположены с интервалом, и секция 253 трубчатой части 21 висит между ними.
Так же, как и в первом варианте выполнения, ленточное фильтровальное устройство 250 включает два средства 90, 110 сжатия. Здесь, однако, первое средство 90 сжатия расположено не вдоль второй ветви 42, а вдоль первой вертикальной ветви 261, которая следует за второй ветвью 42. Кроме того, второе средство 110 сжатия расположено на второй вертикальной ветви 262, которая следует за первой вертикальной ветвью 261. Ленточная структура 11 движется вниз вдоль первой вертикальной ветви 261 и вверх вдоль второй вертикальной ветви 262.
В двух средствах 90,110 сжатия кулачки с противоположных сторон трубчатой конструкции 21 расположены в промежутках друг между другом для воздействия на трубчатую конструкцию перистальтическим сдавливанием. Это хорошо видно на Фиг.15, где показано средство 90 сжатия, расположенное вдоль первой вертикальной ветви 261. Средство 90 сжатия содержит две циклически перемещающиеся структуры 91, расположенные с противоположных сторон вертикальной ветви 261. Кулачки 101 на двух внутренних ветвях 97 сдвинуты друг относительно друга таким образом, что один кулачок одной внутренней ветви совмещен с промежутком между двумя кулачками другой внутренней ветви. В такой конфигурации, трубчатая конструкция 21 подвергается перистальтическому сдавливанию между взаимодействующими кулачками 101.
Кроме воздействия сжимающей силой на трубчатую конструкцию 21 кулачки 101, 123 в двух средствах 90, 110 сжатия используются для управления скоростью движения шламового материала при прохождении ленточной структуры по первой и второй вертикальным ветвям 261, 262. В частности, взаимодействием кулачков 101 в первом средстве 90 сжатия замедляется скорость движения вниз шламового материала (под действием силы тяжести), которая превышает скорость движения вниз первой ветви 261.
Кроме того, взаимодействие кулачков 123 на втором средстве 110 сжатия способствует подъему шламового материала, содержащегося в движущейся вверх второй вертикальной ветви 262, преодолевая силу притяжения. В этом варианте выполнения, в первой и второй ветвях 41, 42 используются две примерно вертикальные колонны 270, а разгрузочная ветвь 44 устройства 250 расположена на самом верху. В некоторых вариантах применения это может давать преимущество.
На Фиг.16-21 представлено ленточное фильтрующее устройство 300 в соответствии с четвертым вариантом выполнения, предназначенное для обработки материала с разделением его твердой и жидкой фаз. Устройство 300 было разработано специально для обработки сточных вод с целью осушения сточных вод для облегчения извлечения твердого вещества для последующей обработки. У ленточного фильтрующего устройства могут быть, конечно, и другие применения.
Устройство 300 содержит замкнутую ленточную структуру 311, проходящую по направляющим валикам 313. Замкнутая ленточная структура 311 содержит вытянутую ленточную часть 315, выполненную из водопроницаемого материала, например, эластичного материала фильтрующих прокладок. Ленточная часть 315 имеет два противолежащих продольных края 317, 318. Замкнутая лента 311 дополнительно содержит соединительные средства 319 для разъемного соединения двух продольных краев 317, 318 так, чтобы сформировать трубчатую конструкцию 321, имеющую гибкую стенку 322. Соединительные средства 319 содержат скользящие соединительные средства по типу "молнии". Скользящие соединительные средства 319 содержат охватываемый соединитель 323 вдоль продольного края 317 и сопряженный с ним охватывающий соединитель 325 вдоль продольного края 318. Замкнутая лента 311 также содержит два замкнутых ликтроса 331, 332, соединенных с ленточной частью 315. Ликтросы 331, 332 удерживаются и направляются пазами в валиках 313, которые независимо подвешены на пружинах или рычагах, что обеспечивает надлежащее отслеживание движения замкнутой ленты 311 вокруг валиков 313.
Устройство 310 включает зону 333 сборки, где продольные края 317, 318 ленточной части 315 соединяются соединительными средствами 319 с образованием трубчатой конструкции 321, и зону 335 разборки, где соединительные средства 319 разделяются для разделения продольных краев 317, 318. Зона 333 сборки содержит первый замок 334, который во взаимодействии с охватываемым и охватывающим элементами 323, 325 соединителя сдвигает их в зацепление "молния". В зоне 335 разборки имеется второй замок 336, также работающий во взаимодействии с охватываемым и охватывающим элементами 323, 325 соединителя, непрерывно разделяя их по принципу "молнии". В такой конструкции, по мере того, как замкнутая лента 311 циркулирует вокруг направляющих валиков 313, продольные края 317, 318 ленточной части 315 непрерывно соединяются в точке сборки 333, а соединенные продольные края 317, 318 непрерывно разъединяются в зоне 335 разборки для раскрытия трубчатой конструкции 321.
Между направляющими валиками 313а и зоной 333 сборки расположены дополнительные направляющие валики для того, чтобы непрерывно переводить ленточную часть 315 из раскрытого и преимущественно плоского состояния, через промежуточное дугообразное состояние, в, наконец, сомкнутое состояние, когда продольные края 317, 318 соединены друг с другом соединительными средствами 319 с помощью первого замка 334. Дополнительные направляющие валики включают V-образный валик для полной натяжки ленточной части 315 для сохранения, в основном, однородного натяжения на ленточной части при ее раскрытии и смыкании "молнией". Аналогично, дополнительные направляющие валики установлены между зоной 335 разборки и валиком 313b для непрерывного перевода ленточной части 315 из сомкнутого состояния в раскрытое и, в основном, плоское состояние при прохождении вокруг валиков 313b, 313с и между парами валиков 313а, 313b, 313с и 313d.
Контур циркуляции, по которому движется замкнутая ленточная структура 311, содержит вертикальную ветвь 341, протянувшуюся между валиками 313а и валиком 313f. Трубчатая структура 321 включает расширенную часть 343, проходящую вниз от зоны 333 сборки. Другими словами, расширенная часть 343 образуется после того, как продольные края 317, 318 ленточной части 315 соединяются соединительными средствами 319. В такой конструкции, верхний конец 345 расширенной части 343 открыт для приема материала 346 сточных вод (обозначен волновыми линиями и цифрой 346). Для ввода материала 346 сточных вод в расширенную часть 343 используются средства 347 подачи. Средства 347 подачи включают подводящую трубу 349, выпускное отверстие 351 которой проходит в материал сточных вод, содержащийся в расширенной части 345, так что погружен в него. Этим исключается излишнее разбрызгивание материала сточных вод, подаваемого в расширенную часть 343. Поплавковый клапан 352, связанный со средствами 347 подачи, непрерывно регулирует подачу материала сточных вод в расширенную часть 343.
Нижний конец 353 расширенной части 343 закрыт посредством обжатия трубчатой конструкции 321, затрудняющего прохождение потока жидкости. Обжатие трубчатой конструкции 321 достигается смятием внутрь гибкой стенки 322, сокращающим площадь поперечного сечения, ограниченную боковой стенкой. Гибкая боковая стенка 322 вдавливается внутрь в смятое состояние под воздействием направляющих средств 357, содержащих два нажимных валика 358, 359, между которыми проходит трубчатая конструкция 321. Каждый нажимной валик 358, 359 опирается на соответствующие опорные валики 361, на которых он свободно может вращаться.
Преимуществом пневматических шин является то, что чем выше давление в них, тем сильнее они сходятся и выжимают максимальное количество текучей среды из шлама. Давление в шинах поднимается до максимального, после чего давление сбрасывается, и они спускаются и деформируются. В альтернативном варианте, валики 358, 359 могут устанавливаться на рычагах, закрепленных на пружинах.
Вокруг расширенной части 343 и под ней размещена структура 363 сбора для сбора жидкого фильтрата (преимущественно, воды), стекающего из расширенной части 343. Вытекание жидкого фильтрата показано на Фиг.16 пунктирными линиями и обозначено числом 365. Жидкий фильтрат 365 может вытекать из расширенной части 343 сквозь водопроницаемую стенку 322 расширенной части 343 благодаря тому, что расширенная часть 343 собрана из водопроницаемой ленточной части 315. Таким путем осуществляется первый этап процесса фильтрации, когда жидкий фильтрат вытекает из расширенной части 343 под действием силы тяжести и собирается в структуре 363 сбора. Структура 363 сбора содержит выпускные каналы 369, по которым собранный жидкий фильтрат может быть удален из структуры 363 сбора и отведен к другому объекту для дальнейшей обработки или использования.
Твердое вещество, оставшееся внутри расширенной части 343, стремится осесть на ее дне 353. По мере того, как трубчатая конструкция 321 проходит между нажимными валиками 358, 359, твердое вещество сжимается с тем, чтобы выжать из него жидкость в первой операции сжатия. Выжатая жидкость может быть после этого выведена сквозь водопроницаемую боковую стенку 322 и отведена в структуру 363 сбора. Различные этапы сминания боковой стенки 322 трубчатой конструкции 321 иллюстрируются Фиг.19, 20 и 21. В частности, на Фиг.19 представлен вид поперечного сечения трубчатой конструкции, имеющего круглую форму, перед каким-либо сжатием. В этом состоянии, трубчатая конструкция 321 существенно раздута содержащимся внутри материалом 346 сточных вод. Вид поперечного сечения, представленный на Фиг.20, показывает трубчатую конструкцию 321 при ее вдавливании внутрь, когда трубчатая конструкция входит в пространство между двумя нажимными валиками 358, 359. Вид поперечного сечения на Фиг.21 показывает трубчатую конструкцию 321 в полностью смятом состоянии в точке, где она полностью сжата между двумя нажимными валиками 358, 359.
Смятая трубчатая конструкция 321 подвергается дальнейшему сжатию на ступени 373. Ступень 373 сжатия содержит два вторичных нажимных валика 375, 377, между которыми проходит смятая трубчатая конструкция для дальнейшего сжатия заключенного там твердого вещества для выдавливания из него жидкости. Каждый вторичный нажимной валик 377, 379 опирается на соответствующие опорные валики 381. Для сбора воды, выделяющейся при вторичной операции сжатия, имеется вторичная структура 383 сбора.
После вторичной операции сжатия, смятая трубчатая конструкция 321 циркулирует вокруг группы нажимных валиков 313h, 313g, 313f и 313е для дальнейшего выдавливания остатков жидкого фильтрата из твердого вещества, заключенного внутри трубчатой конструкции 321. Жидкий фильтрат собирается структурой 385 сбора в форме подноса 387, расположенного под группой валиков. После прохождения группы валиков, трубчатая конструкция 321 подходит к зоне 335 разборки, где соединительные средства 319 вступают во взаимодействие со вторым замком 336. Второй замок 336 разделяет охватываемый и охватывающий элементы 323,325 соединителя как по принципу "молнии". При этом происходит продольное разделение трубчатой конструкции 322, позволяющее раскрыть ленточную часть 315 из сомкнутого состояния в плоское состояние (процесс, до некоторой степени обратный тому, что происходит при приближении к первому замку 334). Ленточная часть 315 затем проходит вокруг валиков 313d, 313с, 313b и 313а, переходя в раскрытое, в основном, плоское состояние при приближении к зоне 333 сборки.
Для сбора твердого вещества, выпадающего из ленточной части 315, когда она раскрывается из трубчатой конструкции 21, имеется область 395 сбора. Область 395 сбора в данном варианте выполнения представлена в форме ленточного конвейера 397, который передает собранное твердое вещество к другому пункту для дальнейшей обработки.
Скребковый механизм 399 используется для очистки стороны ленточной части 315, которая перед этим выполняла роль внутренней стороны трубчатой конструкции 321, для удаления с нее остатков твердого вещества. Также используется вакуумная система 401, которая способствует удалению остатков твердого вещества.
Отличительным признаком ленточного фильтровального устройства 300 в соответствии с данным вариантом выполнения, является то, что кольцевому движению ленточной структуры 311 вокруг направляющих валиков 313 способствует и помогает сила тяготения. В этом отношении, вертикальная ориентация расширенной части 343 способствует созданию дополнительного давления вниз вдоль ветви 341, помогая циркуляционному движению ленточной структуры. Движению ленты также помогает привод, соединенный с любым одним или более направляющим валиком 313, при необходимости.
На основании изложенного выше очевидно, что устройство 300 является простым, но очень эффективным устройством для разделения твердых и жидких компонентов материала, например сточных вод, подвергаемых обработке. Разделение включает первый этап фильтрации, когда вода стекает из расширенной части 343 под действием силы тяжести. Жидкость внутри расширенной части 343 трубчатой конструкции 321 может стекать оттуда сквозь проницаемую для жидкости боковую стенку 322, равномерно распределяясь по окружности расширенной части. Это вызвано и усиливается наличием гидростатического давления, развиваемого столбом жидкости, проходящей сквозь проницаемую боковую стенку расширенной части и увлекающей за собой шлам. Материал распределяется равномерно по боковой стенке 322 расширенной части 343, поскольку жидкость течет к точкам с низкой плотностью/сопротивлением и избегает областей с высокой плотностью/сопротивлением. Таким образом, равномерный слой шлама наносится по боковой стенке расширенной части. После нанесения, шлам равномерно уплотняется благодаря гидростатическому давлению действующей изнутри жидкости, прижимая шлам к боковой стенке расширенной части. На этом этапе твердое вещество также смещается ко дну расширенной части 343 под действием силы тяжести. Под действием массы твердого вещества трубчатая конструкция 321 проходит между нажимными валиками 358 и 359, при этом происходит сжатие твердого вещества с выдавливанием из него жидкого фильтрата, который проходит сквозь проницаемую для жидкости боковую стенку трубчатой конструкции. Следующие этапы сжатия имеют место перед тем, как твердое вещество удаляется из ленточного фильтра.
На Фиг.22-25 показано ленточное фильтровальное устройство 400, в соответствии с пятым вариантом выполнения. Ленточное фильтровальное устройство 400 в некоторой мере аналогично ленточному фильтровальному устройству в соответствии с четвертым вариантом выполнения, за исключением того, что ленточная часть 315 содержит две ленточные секции 411, 412. Каждая ленточная секция 411, 412 содержит материал, проницаемый для жидкости, например, эластичный материал фильтрующих прокладок. Каждая ленточная секция 411, 412 также содержит два противолежащих продольных края 417, 418 и ликтрос 430, прикрепленный к ней вблизи одного края. Используются соединительные средства 419, 420 для разъемного соединения одной части продольного края каждой ленточной секции со смежной частью продольного края другой ленточной секции для формирования трубчатой конструкции 321, как это показано на Фиг.23.
На Фиг.26 и 27 показано ленточное фильтровальное устройство 450, в соответствии с шестым вариантом выполнения. Ленточное фильтровальное устройство 450 в некоторой мере аналогично ленточному фильтровальному устройству в соответствии с четвертым вариантом выполнения, за исключением того, что два нажимных валика 358, 359, на которых имеются направляющие средства 357, разведены на большее расстояние с тем, чтобы сформировать расширенную часть 343 с более толстой горловиной 344 между двумя валиками 358, 359. В горловине 344 образуется столб шлама 431, который продвигается за валики 358, 359. Замкнутый ленточный пресс 432 образован между направляющими средствами 357 в виде двух нажимных роликов и ступенью 373 сжатия, образованной нажимными валиками 375, 377, для сжатия столба шлама 431.
Как хорошо видно на Фиг.27, замкнутый ленточный пресс 432 содержит две замкнутых полосы 433, 435, расположенных с противоположных сторон смятой трубчатой конструкции 321, содержащей столб 431 шлама, который подвергается сжатию. Каждая замкнутая ленточная структура 433, 435 содержит замкнутую ленту 437, выполненную из сеточного материала, проходящую вокруг разнесенных валиков 439. Каждая замкнутая лента 437 имеет внутреннюю ветвь 441, которая прижимается к смятой трубчатой структуре 321. При взаимодействии внутренних ветвей 441 двух замкнутых лент 437 к смятой трубчатой структуре 321 прикладывается сжимающая сила для выдавливания остатков жидкого фильтрата из столба 431 шлама, находящегося внутри трубчатой конструкции 321. Жидкий фильтрат может проходить сквозь перфорированную систему замкнутых лент 437.
Утолщенная горловина 344 помогает блокировать обратный поток шлама на нижнем конце расширенной части 343, направленный в основное пространство расширенной части, благодаря влиянию направляющих валиков 358, 359.
На Фиг.28 и 29 показано ленточное фильтровальное устройство 500 в соответствии с седьмым вариантом выполнения. Ленточное фильтровальное устройство 500 в некоторой мере аналогично ленточному фильтровальному устройству 450 в соответствии с шестым вариантом выполнения, за исключением того, что каждая замкнутая лента 437 имеет поперечные клинья 451, расположенные с интервалом вдоль ее длины. Благодаря взаимодействию клиньев 451 на двух замкнутых лентах 437, достигается сжатие смятой трубчатой конструкции 321 и разделение находящегося там столба 431 шлама на доли или порции 453, размер которых соответствует расстоянию между соседними клиньями. Клинья 451 сходятся, образуя замкнутые камеры, каждая из которых содержит одну порцию или долю 453 столба шлама. Закрытые камеры позволяют предотвратить возвращение шлама в расширенную часть 343 в результате сжимающего воздействия замкнутых лент.
Следует иметь в виду, что область притязаний изобретения не ограничена областью описанных выше вариантов выполнения. В частности, следует понимать, что ленточное фильтрующее устройство, предложенное в изобретении, может найти применение в различных областях для фильтрации материала, содержащего жидкие и твердые компоненты, и не сводится исключительно к обработке сточных вод.
Кроме того, следует учитывать, что устройство, предложенное в изобретении, может быть использовано для операций транспортной и/или технологической обработки любого подходящего типа, типичными примерами которых могут служить следующие варианты выполнения.
На Фиг.30, 31 и 32 показано устройство 550, в соответствии с восьмым вариантом выполнения. Устройство 550 используется для выполнения операций обработки материала. В этом варианте выполнения, материал содержит зернистый материал, например, мелкого или грубого помола, который должен быть обработан жидкостью, например, в процессе кислотного травления.
Устройство 550 содержит бак 551, имеющий ванну 552 с некоторым объемом обрабатывающей жидкости. Подвергаемый обработке материал транспортируется сквозь ванну 552 в трубчатой структуре 553. Так же, как и в описанных выше вариантах выполнения, трубчатая конструкция собирается из замкнутой ленточной части 557 замкнутой ленточной структуры 559, которая приспособлена для кругового движения по контуру, содержащему направляющие валики.
Средства 563 подачи используются для подачи обрабатываемого материала в трубчатую конструкцию 553 через ее открытый конец 555. Контур, по которому циркулирует замкнутая ленточная структура, проходит через ванну 552. Секция 565 трубчатой конструкции 553 внутри ванны 552 проходит по непрямому маршруту, в котором трубчатая конструкция 553 внутри ванны 552 проходит вокруг валиков 567.
Замкнутая ленточная часть 557, из которой собирается трубчатая конструкция 553, содержит материал, проницаемый для обрабатывающей жидкости, находящейся в ванне 552, в результате чего находящийся в трубчатой секции материал подвергается воздействию обрабатывающей жидкости при движении сквозь ванну.
Трубчатая структура 553 может иметь любой профиль поперечного сечения, начиная от круглого до практически плоского. При заполнении трубчатой конструкции 553 обрабатываемым материалом, она, скорее всего, будет раздуваться и примет полностью круглую форму. В других условиях, однако, трубчатая конструкция 553 может не быть полностью заполнена предназначенным для обработки материалом, и тогда ее форма будет, скорее всего, уплощенной.
В показанной конфигурации, устройство 550 включает инжекционную систему 570 для впрыска обрабатывающей жидкости в трубчатую конструкцию 553 для гарантии хорошего соприкосновения подвергаемого обработке материала с обрабатывающей жидкостью. Инжекционная система 570 содержит инжекционную камеру 573, сквозь которую проходит трубчатая часть 553 при ее движении сквозь ванну 552. Инжекционная камера 573 образована инжекционной манжетой 574. У инжекционной манжеты 574 имеется вход 575 и выход 577, через которые с уплотнением входит и выходит из камеры 573 трубчатая часть. Как показано на Фиг.31, камера 573 окружает трубчатую часть 553 внутри манжеты 574. Впускная труба 579 предназначена для подвода обрабатывающей жидкости в инжекционную камеру 573, при этом впрыскиваемая обрабатывающая жидкость находится внутри камеры и соприкасается с частью трубчатой конструкции 553, проходящей сквозь камеру. Обрабатывающая жидкость, заключенная в камере 573, может соприкасаться с подвергаемым обработке материалом внутри трубчатой конструкции 553 сквозь проницаемую боковую стенку трубчатой конструкции. На самом деле, используются две инжекционные системы 570, одна из которых представляет собой первую инжекционную систему 571 с входной стороны валиков 567, а другая - вторую инжекционную систему 572 с выходной стороны валиков.
Устройство 550 может также содержать систему 580 выведения для выведения обрабатывающей жидкости, заключенной в трубчатой структуре 553, после того, как материал выйдет из обрабатывающей жидкости, находящейся в ванне 552. Система 580 выведения содержит камеру 581 выведения, образованную экстракционной манжетой 583, имеющую вход 585 и выход 587, через которые трубчатая конструкция 553 с уплотнением входит в камеру выведения и выходит из нее. Впускная труба 591 используется для подвода в камеру 581 выведения экстрагирующей текучей среды, которая может представлять собой сжатый воздух, для выталкивания остатков обрабатывающей жидкости из материала, заключенного в трубчатой структуре. В показанной конструкции, экстрагирующая текучая среда вводится в камеру 581 выведения с ее верхней стороны. В такой конструкции, выводимая жидкость может выходить в нижнюю часть камеры 581 выведения, где она может накапливаться и, возможно, повторно использоваться. Снизу камера 581 выведения перфорирована, поэтому выводимая жидкость может стекать из камеры выведения в поддон 595, из которого она может стекать в ванну 552.
Поскольку профиль сечения трубчатой конструкции 553 может меняться (от в целом круглого к уплощенному, как было показано ранее), необходимо, чтобы вход 575 и выход 577 инжекционной манжеты 574, а также вход 585 и выход 587 экстракционной манжеты 583 имели средства для адаптации к различным возможным профилям поперечного сечения.
На Фиг.33, 34 и 35 показано устройство 600 в соответствии с девятым вариантом выполнения. Устройство 600 во многих отношениях аналогично устройству 550 из предыдущих вариантов выполнения и поэтому здесь используются соответствующие цифровые обозначения для идентификации аналогичных частей. В этом варианте выполнения, бак 551 образует не ванну, а скорее, область 601 сбора, из которой обрабатывающая жидкость, введенная в трубчатую конструкцию 553, может вытекать. Здесь используются две инжекционных системы 570, одна из которых является первой инжекционной системой 571 с входной стороны валиков 567, а вторая является второй инжекционной системой 572 с выходной стороны валиков. В каждом случае, впрыскиваемая обрабатывающая жидкость может стекать из проницаемой боковой стенки трубчатой конструкции 553 и может быть собрана в области 601 сбора.
На Фиг.36 показано устройство 650, в соответствии с десятым вариантом выполнения. В устройстве 650 обрабатываемый материал подвергается последовательной поэтапной обработке. В типовой конфигурации, этапы обработки могут включать первую обработку кислотой, вторую обработку кислотой и обработку щелочью для нейтрализации кислотного воздействия. Таким образом, в устройстве используется ряд обрабатывающих жидкостей, и в данном варианте выполнения таких жидкостей три. В частности, устройство 650 содержит первый реактор 651, второй реактор 652 и третий реактор 653. Подлежащий обработке материал последовательно передается через три реактора в трубчатой структуре 655, сформированной из замкнутой ленточной структуры 657, приспособленной для циркуляции по контуру, включающему направляющие структуры 659 валиков, как это было в ранее представленных вариантах выполнения.
Замкнутая ленточная структура 657 собирается в трубчатую конструкцию 655 в зоне 661 сборки и разделяется в зоне 663 разборки, где обработанный материал может быть извлечен в области 665 сбора. В контуре используются первое и второе сжимающие устройства 667, 669, вокруг которых замкнутая ленточная структура проходит между третьим реактором 653 и зоной 663 разборки.
В то время как на Фиг.36 контур, по которому циркулирует замкнутая ленточная структура 657, схематически показан как проходящий под тремя реакторами 651, 652, 653, следует понимать, что на практике он будет, скорее, проходить в стороне от трех резервуаров.
На Фиг.37 и 38 представлено устройство 700 в соответствии с одиннадцатым вариантом выполнения. Устройство 700 приспособлено для отжима обрабатываемого материала. В показанной конструкции, операция отжима включает три ступени отжима, а именно, первую ступень 701 отжима, вторую ступень 702 отжима и третью ступень 703 отжима. Материал транспортируется между тремя ступенями отжима в трубчатой структуре 705, собранной из замкнутой ленточной структуры 707, по аналогии с представленными ранее вариантами выполнения. Как и в представленном ранее варианте, трубчатая конструкция 705 может иметь поперечное сечение любого подходящего профиля, включая в целом круглый или уплощенный. Трубчатая структура 705 собирается в зоне 711 сборки и разделяется в зоне 713 разборки, где отжатый обрабатываемый материал может быть выгружен в области 715 сбора.
В каждой ступени 701, 702, 703 отжима имеется по два валика 721, 722, между которыми проходит трубчатая конструкция 705, подвергаясь сжатию (как показано на Фиг.37), благодаря чему создается отжимающее воздействие на обрабатываемый материал. Жидкость, выжатая из заданного материала в операции отжима, может быть отведена через проницаемую боковую стенку трубчатой конструкции 705. Средства 725 сбора используются в каждом устройстве отжима для сбора жидкости, отведенной из трубчатой конструкции.
На Фиг.38 показана ветвь замкнутой ленточной структуры 707 между третьей областью 703 отжима и областью 715 сбора. На этом виде показано, что возвратная ветвь замкнутой ленточной структуры 707 расположена с одной стороны от ветви трубчатой конструкции 705 и трех ступеней отжима. На Фиг.38-42 показано устройство 750 в соответствии с двенадцатым вариантом выполнения. В устройстве 750 обрабатываемый материал подвергается последовательной поэтапной обработке. Типовым применением устройства 750 может быть обогащение полезных ископаемых, где обрабатываемый материал должен подвергаться последовательности операций обработки.
В устройстве 750, обрабатываемый материал последовательно транспортируется между ступенями обработки в трубчатой структуре 751, собираемой из замкнутой ленточной структуры 753, циркулирующей по контуру, как это происходило в представленных ранее вариантах выполнения. Трубчатая структура 751 собирается в зоне 755 сборки и разбирается в зоне 757 разборки.
В представленной конфигурации, обрабатываемый материал транспортируется через четыре зоны обработки, каждой из которых соответствует одна ступень обработки. Первая зона 761 обработки включает впрыск обрабатывающей жидкости в обрабатываемый материал. Во второй зоне 762 обработки производится выделение обрабатывающей жидкости из обрабатываемого материала. В третье зоне 763 производится впрыск второй обрабатывающей жидкости в обрабатываемый материал. В четвертой зоне 764 производится выделение второй обрабатывающей жидкости из обрабатываемого материала.
В первой зоне 761 обработки используется инжекционная система 771, содержащая инжекционную камеру 773, сквозь которую проходит трубчатая конструкция 751. Инжекционная система 771 включает впускную трубу 775, по которой может подаваться обрабатывающая жидкость в инжекционную камеру 773, откуда она может проникать сквозь проницаемую стенку трубчатой конструкции 751 для соприкосновения с находящимся там обрабатываемым материалом. Нижняя часть инжекционной камеры 773 перфорирована, поэтому излишки обрабатывающей жидкости могут сливаться из инжекционной камеры 773 для ее сбора в камере 777 сбора.
Вторая ступень 762 обработки содержит систему 780 выведения, которая обеспечивает пропускание экстрагирующей текучей среды, например, сжатого воздуха, сквозь трубчатую конструкцию 751 для выведения излишков обрабатывающей текучей среды из обрабатываемого материала. Система 780 выведения содержит насадку 781 над трубчатой конструкцией 751 и перфорированный поддон 783 под трубчатой конструкцией. В такой конструкции, через насадку 781 подается сжатый воздух с верхней стороны трубчатой конструкции 751, откуда он под давлением протекает поперек обрабатываемого материала, чтобы выйти с нижней стороны, унося с собой излишки обрабатывающей жидкости. В показанной конструкции, перфорированный поддон 783 содержит замкнутую ленту 784, в которой ее ленточная часть выполнена из сетки или иного материала с отверстиями. Область 789 расположена под поддоном 783 для сбора выделенного материала. Третья зона 763 обработки аналогична по конструкции первой зоне 761 обработки.
Соответственно, четвертая зона 764 обработки аналогична по конструкции второй зоне 762 обработке.
Устройство, предложенное в изобретении, может быть также использовано для транспортировки материала, особенно шламового материала, без проведения при этом какой-либо его обработки.
На Фиг.43 показано устройство 800, в соответствии с тринадцатым вариантом выполнения. Устройство 800 используется для передачи материала с первого пункта 801 ко второму пункту 802. В показанной конструкции, второй пункт 802 поднят относительно первого пункта 801. Два пункта, однако, могут быть расположены друг относительно друга произвольно, включая также и расположение примерно на одном уровне.
Предназначенный для транспортирования материал передается с первого пункта 801 на второй пункт 802 в трубчатой структуре 803, собираемой из замкнутой ленточной структуры 805, циркулирующей по контуру, также как и в ранее описанных вариантах выполнения. Трубчатая структура 803 собирается в зоне 807 сборки на первом пункте и разделяется в зоне 809 разборки на втором пункте 802. На втором пункте 802, материал выгружается из разделенной трубчатой конструкции 803 в средства 811 сбора. Так же, как и в описанных ранее вариантах выполнения, материал вводится в трубчатую конструкцию 803 средствами 811 подачи, включая линию 813 подачи, связанную с открытым концом 815 трубчатой конструкции 803. В этом варианте выполнения, боковая стенка трубчатой конструкции 803 не проницаема для транспортируемого материала. Опорная структура 817, например, замкнутый ленточный конвейер 819, используется в качестве опоры для ветви трубчатой конструкции 803 между двумя пунктами.
С учетом сказанного, очевидно, что устройство, соответствующее различным вариантам выполнения, может выполнять широкий круг операций по транспортной и технологической обработке материалов.
Следует иметь в виду, что область притязаний изобретения не ограничена описанными вариантами выполнения. Многочисленные модификации и усовершенствования могут быть сделаны без отступления от области притязаний изобретения. В описании, если это не противоречит контексту, слово "содержать" или его варианты, например, "содержит" или "содержащий", подразумевает включение упомянутого объекта или группы объектов, но не исключение какого-либо другого объекта или группы объектов.