УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ СУСПЕНЗИЙ

Область техники
Полезная модель относится к области фильтрования промышленных суспензий и может найти применение в нефтяной, углеперерабатывающей и других областях промышленности и, в частности, может применяться для обеззоливания угольных экстрактов.
Уровень техники
Известен фильтр-пресс для осветлительного фильтрования, содержащий упорную и опорную плиты, между которыми размещен набор фильтровальных плит с фильтрующими перегородками (патент RU 2185875, B01D 25/12, опубл. 27.07.2002 г.).
Недостатками данной конструкции является низкая эффективность при фильтровании высокоагрессивных и агрессивных жидкостей, а также невозможность фильтрования вязких жидкостей при температуре 350÷380°С.
Также известен фильтр-пресс для разделения суспензий и отжима осадка. Фильтр-пресс содержит цилиндрический корпус, который разделен уплотняющим элементом на две зоны, верхняя из которых предназначена для разделения суспензий, а нижняя - для отжима осадка. Также имеются патрубки подачи суспензии, отвода фильтрата и горловина отвода отжатого продукта. Два перфорированных цилиндра установлены в корпусе коаксиально, а между ними с возможностью перемещения вдоль их поверхностей установлен спиральный очиститель. В нижней части корпуса расположен шнек конической формы, заключенный в конусный перфорированный кожух, оканчивающийся задвижкой. Суспензия поступает в корпус через патрубок. По мере продвижения поток суспензии сгущается за счет фильтрации и отвода жидкости. Сгущенный осадок выводится спиральным очистителем в перфорированный кожух, где захватывается и отжимается шнеком. Отжатая жидкость отводится через перфорированную поверхность кожуха, а обезвоженный продукт удаляется через горловину. Использование фильтра-пресса позволяет увеличить производительность и повысить степень разделения суспензий и отжима готового продукта (патент RU №2162726, B01D 35/00, В30 В 9/12, опубл. 10.02.2001 г.).
Преимуществом данного фильтра-пресса являются: высокая производительность и непрерывность процесса разделения суспензии. Недостатком данной конструкции являются недостаточная чистота фильтрата отводимого из зоны разделения суспензии и влажность отжатого остатка, а также невозможность фильтрования вязких суспензий при высокой температуре.
Наиболее близким аналогом изобретения является техническое решение по патенту RU №139626 U1, B01D 25/19, опубл. 20.04.20014 г. Из данного патента известен фильтр-пресс для очистки жидкости от шлама. Фильтр-пресс содержит рабочий цилиндр с патрубками подвода жидкости на очистку, патрубком отвода очищенной жидкости и патрубком удаления шлама, в котором расположен поршень с фильтрующими перегородками, обеспечивающими двустороннее фильтрующее действие, и выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения с образованием рабочих полостей по обе стороны от днищ поршня. Днища цилиндра с внутренней стороны содержат эластичные диафрагмы, полости между которыми и соответствующими днищами заполнены жидкостью, а цилиндр дополнительно содержит гидроцилиндры для клапанов подвода жидкости на очистку, связывающих патрубки подвода жидкости на очистку с соответствующими рабочими полостями между эластичными диафрагмами и днищами поршня, и гидроцилиндры для клапанов удаления шлама, связывающих полость удаления шлама с рабочими полостями между эластичными диафрагмами и днищами поршня соответственно. В фильтре-прессе клапаны подвода жидкости на очистку и клапаны удаления шлама выполнены в виде заслонок, имеющих возможность перекрытия и связи рабочих полостей с патрубками подвода жидкости на очистку и патрубком удаления шлама соответственно. Фильтр-пресс содержит механизм, обеспечивающий возвратно-поступательное перемещение поршня, который состоит из центральной отводной полой трубы, жестко соединенной с трубой-толкателем, связанной с эксцентричным диском, обеспечивающим перемещение поршня, при этом в трубе-толкателе выполнен канал, соосный центральной отводной полой трубе и соединенный с ней, образуя канал отвода очищенной жидкости, выходящий в полость поршня с одного конца и связанный с патрубком отвода очищенной жидкости с другого конца. Патрубок отвода очищенной жидкости снабжен клапаном-отсекателем, выполненным в виде заслонки, перекрывающей канал отвода очищенной жидкости и обеспечивающей отвод очищенной жидкости через патрубок отвода очищенной жидкости. В фильтре-прессе центральная отводная полая труба выполнена разъемной с регулированием ее длины и герметизацией разъема сильфоном, а полость (камера) удаления шлама выполнена конической с углом наклона образующей 60°-75°.
Недостатком данного технического решения является невозможность фильтрования вязких суспензий при высоких температурах. А также большое количество жидкой составляющей в сухом остатке.
Раскрытие полезной модели
Решаемая задача заключается в конструктивном исполнении устройства, которое позволяет повысить количество извлекаемого фильтрата за счет увеличения давления на фильтруемую суспензию.
При этом техническим результатом является снижение вязкости фильтруемой суспензии и повышение эффективности фильтрации.
Технический результат достигается благодаря тому, что в устройстве для фильтрации суспензий, содержащем рабочий цилиндр с дном, фильтр-поршень, выполненный в виде подвижного полого цилиндра, установленного в рабочий цилиндр с возможностью возвратно-поступательного перемещения, фильтрующий элемент согласно заявляемой полезной модели размещен в нижней части фильтра-поршня, а по всей внешней поверхности рабочего цилиндра размещен нагреватель с вмонтированным в него термоэлектрическим преобразователем.
Полезную модель дополняют следующие отличительные признаки.
Фильтрующий элемент соединен помощью гайки с перфорированной подпорной плитой, которая необходима для того, чтобы фильтрующий элемент не деформировался (разрушился) при высоком давлении.
Дно рабочего цилиндра выполнено разъемным для удобства выгрузки отжатого остатка суспензии.
В зазоре, образуемом внутренней поверхностью рабочего цилиндра, фильтром-поршнем и торцевыми поверхностями гайки, размещена гидравлическая манжета для предотвращения попадания фильтруемой суспензии в зазор между рабочим цилиндром и фильтром-поршнем.
Фильтрующий элемент выполнен в виде, по меньшей мере, одной сетки.
В зазоре, образованном дном и нижней частью рабочего цилиндра, размещена герметичная прокладка для предотвращения утечки суспензии.
Разъемное дно крепится к рабочему цилиндру посредством болтов так, что при необходимости выгрузки сухого остатка отфильтрованной суспензии дно убирается и остаток выдавливается фильтром-поршнем.
Устройство может быть установлено в гидравлический пресс с возможностью возвратно-поступательного перемещения фильтра-поршня под давлением. Также при помощи настроек гидравлического пресса можно изменять скорость перемещения фильтра-поршня.
В заявляемой полезной модели фильтрующий элемент установлен в нижней части фильтра-поршня, а сам фильтр-поршень является сосудом для накопления фильтрата.
Для контроля температуры нагревательного элемента в него вмонтирован термоэлектрический преобразователь.
Полезная модель описывается на примере проведения фильтрования угольного экстракта в лабораторных условиях, однако данная конструкция может быть использована и для разделения других дисперсных и вязких суспензий.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения раскрыта на фиг. 1-5.
Фиг. 1 - Общий вид.
Фиг. 2 - фрагмент устройства.
Фиг. 3-5 - Работа устройства.
Конструктивные элементы, указанные на фиг. 1-5:
1. Рабочий цилиндр.
2. Разъемное дно.
3. Фильтр-поршень.
4. Герметичная прокладка.
5. Болты крепления разъемного дна.
6. Нагревательный элемент.
7. Термоэлектрический преобразователь.
8. Гайка.
9. Фильтрующий элемент.
10. Подпорная перфорированная плита.
11. Гидравлический манжет.
12. Суспензия.
13. Очищенный фильтрат.
14. Сухой остаток суспензии.
Устройство состоит (фиг. 1-2) из рабочего цилиндра 1 с разъемным дном 2 и фильтра-поршня 3. Разъемное дно 2 посредством болтов 5 крепится к нижней части цилиндра 1. Для предотвращения утечки суспензии между цилиндром 1 и дном 2 установлена герметичная прокладка 4. По внешней цилиндрической поверхности цилиндра 1 установлен нагревательный элемент 6, способный нагревать фильтр-пресс до температуры 380°С. Для регулирования и контроля температуры фильтра-пресса на боковой поверхности цилиндра 1 в нагревательный элемент 6 вмонтирован термоэлектрический преобразователь 7. Фильтр-поршень 3 представляет собой пустотелый цилиндр, в нижней части которого закреплены посредством гайки 8 подпорная перфорированная пластина 10 и фильтрующий элемент 9. Для герметизации зазора между цилиндром 1 и фильтром-поршнем 3 установлена гидравлическая манжета 11.
Устройство работает следующим образом.
Представленное устройство (фильтр-пресс) периодического действия, поэтому процесс фильтрации можно разделить на три стадии.
Первая стадия (фиг. 3) - это загрузка в цилиндр и разогрев суспензии (например, угольного экстракта) 12 до температуры, при которой вязкость суспензии будет минимальна, если вязкость суспензии позволяет провести фильтрацию при комнатной температуре, то можно обойтись без нагрева. Также возможно использование уже разогретых суспензий, для этого устройство заранее разогревают до нужной температуры. На данной стадии возможно выдерживание суспензии в разогретом состоянии непосредственно в устройстве, это позволяет провести первоначальную декантацию и осаждение более крупных частиц суспензии на дно устройства.
Вторая стадия (фиг. 4) - это сам процесс фильтрации. Устройство (фильтр-пресс) устанавливается в гидравлический пресс и на фильтр-поршень подается нагрузка, необходимая для процесса фильтрации. По мере того как фильтр-поршень 3 опускается вниз, суспензия 12 пропускается через фильтрующий элемент 9. Очищенный фильтрат 13 накапливается в полости фильтра-поршня 3, а сухой остаток суспензии 14 постепенно спрессовывается на дне цилиндра 1. Очищенный фильтрат по мере его накопления удаляется (откачивается, например, посредством вакуума в приемник или просто сливается). Фильтрацию продолжают до тех пор, пока не прекратится выделение фильтрата в полости фильтра-поршня 3.
Третья стадия (фиг. 5) - это выгрузка отжатого остатка суспензии. У рабочего цилиндра 1 откручивается и убирается разъемное дно 2, а сухой остаток суспензии 14 выдавливается фильтром-поршнем 3 и удаляется.