ВАКУУМ-ФИЛЬТР

Полезная модель относится к технике обезвоживания шламов, пульпы и может быть использована для обезвоживания хвостов обогатительных фабрик для использования их при приготовлении закладочной смеси.
Известен сгуститель, содержащий каскад наклонно установленных фильтрующих сит, каждое из которых снабжено приспособлением для регулирования угла наклона и расположено под углом, увеличивающимся на 5…10° относительно предыдущего сита (см. а.с. СССР №1308360, B01D 25/04).
Недостатком известного устройства является низкая производительность, обусловленная неэффективностью системы регенерации фильтрующих сит. Сжатый воздух, подаваемый в коллектор и распределительные трубы, не обеспечивает сброс липкого материала со всей поверхности сита. Сброс происходит лишь там, где гидравлическое сопротивление будет наименьшим. На оставшейся поверхности сита происходит накопление липкого материала и сокращение эффективной площади, обеспечивающей фильтрацию воды.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является вакуумный - фильтр, содержащий питающее загрузочное, разгрузочное устройства, полые фильтровальные камеры, обтянутые с внутренней стороны фильтрующими элементами и сгруппированными в секции на раме, соединенной с питающим и разгрузочным устройствами через запорные клапаны, при этом каждая фильтровальная камера соединена с системой создания вакуума и подачи сжатого воздуха. Кроме того, каждая секция включает жестко закрепленный на раме средний фильтрующий элемент и смонтированные на шарнирах крайние фильтрующие элементы, связанные с приводом (см. а.с. СССР №379278, B01D 25/04).
Недостатком известного устройства является невысокая производительность его работы. Процесс фильтрации сопровождается паузами, в период которых производится разведение крайних фильтрующих элементов и сброс набранного осадка. Только после этого вновь происходит заполнение рабочего объема.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении производительности вакуум-фильтра.
Техническая задача решается тем, что в известном вакуум-фильтре, содержащем питающее, разгрузочное устройства, полые фильтровальные камеры, обтянутые с внутренней стороны фильтрующими элементами и сгруппированные в секции на раме, соединенной с питающим и разгрузочным устройствами через запорные клапаны, при этом каждая фильтровальная камера соединена с системой создания вакуума и подачи сжатого воздуха, рама выполнена в виде замкнутой полости, ограниченной секциями и плоскими стенками, сужающимися к разгрузочному устройству, фильтрующие элементы обращены к замкнутой полости, отделены от нее герметичным кожухом, образующим совместно с секциями дополнительную полость, открытую со стороны разгрузочного устройства и соединенную в верхней части с питающим устройством через патрубок с клапаном. Кроме того, часть герметичного кожуха со стороны разгрузочного устройства выполнена по круговой поверхности, центр кривизны которой лежит в зоне дополнительной полости
На фиг.1 представлена общая схема вакуум-фильтра и разрез А-А, на фиг.2 место I.
Вакуум-фильтр содержит: питающее устройство 1 (фиг.1), разгрузочное устройство 2, полые фильтровальные камеры 3, обтянутые с внутренней стороны фильтрующими элементами 4. Фильтровальные камеры 3 сгруппированы в секции 5 и 6. Секции 5 и 6 соединены между собой через плоские стенки 7 и 8. Размеры плоских стенок 7 и 8 уменьшаются в направление к разгрузочному устройству 2. Секции 5 и 6, плоские стенки 7 и 8, образуют раму 9, и формируют замкнутую полость 10. Рама 9 соединена с питающим устройством 1, через запорный клапан 11 и с разгрузочным устройством 2, через запорный клапан 12. Каждая фильтровальная камера 3 соединена через патрубки 13 и 14 (фиг.2) с системами создания вакуума и подачи сжатого воздуха соответственно.
Каждая фильтровальная камера 3 отделена от замкнутой полости 10 герметичным кожухом 15, который соединяется с соответствующей секцией 5 или 6 по трем сторонам, с образованием дополнительной полости 16, открытой со стороны разгрузочного устройства 2. В верхней части дополнительная полость 16 соединена с питающим устройством 1 через патрубок 17, на котором установлен клапан 18.
Герметичный кожух 15, в части, обращенной к разгрузочному устройству 2, выполнен по круговой поверхности 19, центр кривизны которой 20 расположен со стороны дополнительной полости 16.
Вакуум-фильтр работает следующим образом.
Питающее устройство 1 заполнено пульпой - смесью твердых фракций и воды, запорные клапаны 11 и 12 закрыты. Уровень пульпы в питающем устройстве 1 обеспечивает наличие свободной поверхности. После открытия запорного клапана 11 пульпа поступает в замкнутую полость 10. Одновременно с открытием клапана 11 в полых фильтровальных камерах 3 создается вакуум, за счет подключения через патрубки 13 к системе вакуумирования.
За счет разности давлений на поверхности фильтрующего элемента 4 и замкнутой полости 10 обеспечивается направленное, поступательное движение пульпы по внешней поверхности герметичного кожуха 15 в направление к разгрузочному устройству 2. При достижении круговой поверхности 19 пульпа изменяет форму движения на плоско параллельное. К поступательному движению добавляется вращательное по круговой поверхности 19. Вследствие вращательного движения более плотные частицы пульпы, за счет нормальной составляющей силы инерции, сохраняют преимущественное движение к разгрузочному устройству 2. Жидкая составляющая пульпы - вода, движется в направлении в дополнительную полость 16 и далее к фильтровальной перегородке 4. Разность давлений внутри и вне фильтровальных камер 3 обеспечивает прохождение воды через фильтрующие элементы 4. Твердые фракции задерживаются на фильтрующих элементах 4, на них накапливается слой осадка - обезвоженный кек. Сопротивление движению воды нарастает. После набора предельного количества осадка создание вакуума внутри фильтровальных камер 3 прекращается. Через патрубок 14 в них подается сжатый воздух. Сжатый воздух, проходя через фильтровальные элементы 4, обеспечивает их отдувку в направлении дополнительной полости 16 и сброс набранного кека. При этом воздух собирается в дополнительной полости 16, обеспечивая отжим кека. После достижения требуемого давления в дополнительной полости 16 осуществляется открытие клапана 18. Воздух из дополнительной полости 16 сбрасывается в полость питающего устройства 1 по патрубку 17. После сброса воздуха клапан 18 закрывается, дополнительная полость 16 вновь заполняется пульпой.
Кек, сброшенный с фильтрующих элементов, движется в направлении к разгрузочному устройству 2, вследствие того, что его плотность больше плотности пульпы. Часть пульпы, не контактировавшая с фильтрующими элементами 4, движется с кеком по направлению к разгрузочному устройству 2, при этом ее объем непрерывно уменьшается, вследствие удаления воды. Одновременно уменьшается площадь поперечного сечения замкнутой полости 10, из-за выполнения плоских стенок 7 и 8 суживающимися к разгрузочному устройству 2. Это исключает разубоживание кека сброшенного с фильтрующих элементов 4 в замкнутую полость 10. В каждой секции 5 и 6, в пределах фильтрующих камер 3, расположенных ниже по уровню, объем смеси пульпа-кек уменьшается. Это обусловлено снижением содержания воды, за счет ее удаления расположенными выше фильтровальными камерами 3.
Обезвоженная пульпа-кек, концентрируется в нижней части замкнутой полости 10 над запорным клапаном 12. После его открытия кек поступает в разгрузочное устройство 2, через которое удаляется из вакуум-фильтра.
После выхода на установившийся режим запорные клапаны 11 и 12 остаются открытыми на величину, обеспечивающую непрерывный режим работы.
Выполнение рамы в виде замкнутой полости 10, ограниченной секциями 5, 6 и плоскими стенками 7, 8, сужающимися к разгрузочному устройству 2, обеспечивает компенсацию уменьшения объема пульпы, по мере ее движения вниз, происходящую из-за удаления влаги. Благодаря этому не происходит ее разубоживания при движении к разгрузочному устройству, сохраняя уменьшенный объем влаги.
Образование замкнутой полости 10, ограниченной секциями 5, 6, со сгруппированными на них фильтровальными камерами 3 и плоскими стенками 7, 8, сужающимися к разгрузочному устройству 2, исключает разубоживание кека пульпой. Это обусловлено тем, что сужение поперечного сечения замкнутой камеры 10 обеспечивает непрерывную компенсацию удаленного объема воды. Как следствие в обезвоженную часть кека не попадает дополнительный объем пульпы. Сохраняется лишь та ее часть, что не подвергалась контакту с фильтрующими элементами 4. По мере движения кека к разгрузочному устройству 2, содержание влаги снижается за счет ее удаления через фильтрующие элементы 3.
Обращение фильтрующих элементов 4 внутрь дополнительной полости 16 обеспечивает их постоянный контакт с пульпой. В результате осуществляется непрерывный процесс фильтрации и обеспечивается повышение его производительности.
Изоляция дополнительной полости 16 от замкнутого объема 10 герметичным кожухом 17, образующим совместно с секциями дополнительную полость, позволяет, при создании вакуума в фильтровальной камере 3, изменять направление движения пульпы на 180°. Первоначально, под действием разности давлений, пульпа движется по внешней поверхности герметичного кожуха 17 в направлении к разгрузочному устройству 2. По достижению открытой со стороны разгрузочного устройства 2, дополнительной полости 16 пульпа движется в противоположном направлении.
При этом более легкая фракция пульпы - вода, меняет направление движения в большем объеме и достигает фильтрующий элемент 4 раньше, чем более тяжелые твердые фракции. Как результат количество воды проходящее через фильтровальную камеру 3, до набора критической толщины кека, увеличивается. Повышается производительность вакуум-фильтра.
Соединение дополнительной полости 16 в верхней части с питающим устройством 2 через патрубок 17 с клапаном 18 позволяет воздух, подаваемый при отдувке, сбрасывать сразу в питающее устройство 2, не вызывая перемешивания пульпы, сохраняя имеющее уже место разделение на составляющие фракции. Это обеспечивает повышение эффективности работы всего вакуум-фильтра.
Выполнение части герметичного кожуха со стороны разгрузочного устройства 19 по круговой поверхности, центр кривизны которой 20 лежит в зоне дополнительной полости 16, позволяет добавить поступательно движущемуся потоку пульпы вращательное движение. Благодаря этому, под действием нормальной составляющей силы инерции, часть твердой составляющей пульпы движется не к фильтровальной перегородке, а к разгрузочному устройству. Это обеспечивает увеличение времени, в течение которого под действием вакуума на поверхности фильтровальной перегородки 4 наберется критическая масса кека. За счет увеличения времени цикла, при том же уровне вакуума удаляется большее количество влаги.
Таким образом, заявляемое устройство, обладает большей эффективностью и производительностью.