ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ С ПРОВОДЯЩИМ ИНДИКАТОРОМ ПОВРЕЖДЕНИЙ

Настоящая полезная модель относится к фильтрующим устройствам, содержащим фильтр, включающий фильтрующие элементы.
Фильтрация представляет собой широко используемый процесс, при котором суспензию или смесь жидкости и твердого вещества принудительно пропускают через среду, при этом твердые вещества удерживаются на среде в виде кека, а жидкая фаза проходит сквозь среду. Данный процесс в общем широко распространен в промышленности. Примеры фильтрации включают глубинную фильтрацию, фильтрацию под давлением и вакуумную фильтрацию, гравитационную и центробежную фильтрацию.
Формирование кека при вакуумной фильтрации основано на создании разрежения в фильтрующих каналах. Наиболее широко используемой фильтрующей средой для вакуумных фильтров являются фильтровальные ткани и среды с покрытием, например, керамическая фильтрующая среда. Данные фильтрующие среды обычно используют в фильтрующих устройствах, содержащих фильтр, включающий фильтрующие элементы, например, во вращающихся вакуумных дисковых фильтрах и вращающихся вакуумных барабанных фильтрах.
Вращающиеся вакуумные дисковые фильтры используют для фильтрации относительно хорошо фильтруемых суспензий в промышленном масштабе, например, при обезвоживании минеральных концентратов. Обезвоживание минеральных концентратов требует большой пропускной способности, в добавление к требованию получения кека с низким содержанием влаги. Такие крупномасштабные процессы обычно являются энергоемкими и требуют средств снижения удельного энергопотребления. Вакуумный дисковый фильтр может включать фильтрующие диски, расположенные коаксиально друг за другом и вокруг центральной трубы или вала. Каждый фильтрующий диск может быть выполнен из ряда отдельных фильтрующих элементов или секторов, называемых фильтрующими пластинами, которые установлены по окружности в радиальной плоскости вокруг центральной трубы или вала, чтобы сформировать фильтрующий диск, и поскольку вал установлен с возможностью поворота, каждая фильтрующая пластина или сектор, в свою очередь, перемещаются в шламобассейн, а далее, по мере вращения вала, поднимаются из бассейна. Когда фильтрующая среда погружается в шламобассейн, под действием вакуума образуется кек поверх этой среды. Когда фильтрующий сектор или пластина выходит из бассейна, поры освобождаются по мере обезвоживания кека в течение заданного времени, которое по существу ограничено скоростью вращения диска. Кек можно выгружать посредством обратного потока воздуха или соскабливанием, после чего цикл начинают снова. В то время как применение тканевой фильтрационной среды требует вакуумных насосов большой мощности, вследствие потерь вакуума через ткань при обезвоживании ткани, керамическая фильтрующая среда при намачивании не позволяет воздуху проходить через нее, что также снижает необходимый уровень вакуума, обеспечивая применение менее мощных вакуумных насосов, и следовательно, приводя к значительной экономии энергии.
Вращающиеся вакуумные барабанные фильтры используют для фильтрации относительно хорошо фильтруемых суспензий в промышленном масштабе, например, при обезвоживании минеральных концентратов. Обезвоживание минеральных концентратов требует большой пропускной способности, в добавление к требованию получения кека с низким содержанием влаги. Вакуумный барабанный фильтр может включать цилиндрическую несущую конструкцию, вращающуюся вокруг продольного вала, формирующего центральную ось барабана. На внешней поверхности цилиндра расположены фильтрующие элементы или пластины. Каждый фильтрующий элемент образует часть цилиндрической внешней поверхности цилиндра. Каждый фильтрующий элемент в ходе каждого оборота вала перемещается на определенный период времени в шламобассейн, расположенный под валом. Фильтрующая пластина поднимается из бассейна по мере вращения вала. Когда фильтрующая пластина погружена в шламобассейн, на внешней поверхности фильтрующей пластины образуется кек, благодаря вакууму внутри фильтрующей пластины. Когда фильтрующая пластина выходит из бассейна, поры освобождаются по мере обезвоживания кека в течение заданного периода времени, который по существу ограничен скоростью вращения барабана. Кек выгружают посредством обратного потока воздуха или соскабливанием, после чего цикл начинают снова. Фильтрующие элементы вращающихся вакуумных барабанных фильтров преимущественно выполнены из пористой керамики.
На фильтрующие элементы оказывают отрицательное воздействие частицы шлама и посторонние соединения, особенно в области применения, относящейся к обезвоживанию минеральных концентратов. Время от времени при эксплуатации происходят повреждения фильтрующих элементов, когда фильтрующие элементы стареют, что-то застревает в скребках или по какой-то другой причине. Поврежденный керамический элемент необходимо удалить, поскольку существует значительный риск, что повреждение одного элемента вызовет эффект домино, так как частицы поврежденного элемента могут повредить соседние фильтрующие пластины и т.д., что может привести к массовому разрушению поврежденных пластин и выведению фильтрующего устройства из строя на долгий период времени. Поврежденный тканевый элемент может вызывать чрезмерное потребление энергии вследствие утечки воздуха.
Общим для вращающихся вакуумных дисковых фильтрующих устройств и вращающихся вакуумных барабанных фильтрующих устройств является большое количество фильтрующих элементов. Это приводит к проблеме, состоящей в том, что может быть трудно быстро обнаружить поврежденный фильтрующий элемент в устройстве.
В WO 2014/170532 описано дисковое фильтрующее устройство, содержащее коаксиальные фильтрующие диски, сектора которых образованы фильтрующими пластинами, содержащими проводящую проволоку, которая повреждается при повреждении пластины. Проводящие проволоки фильтрующих пластин одного и того же сектора последовательных коаксиальных фильтрующих дисков соединены последовательно. Фильтрующее устройство также содержит контроллер, предназначенный для мониторинга целостности последовательного соединения проводящих проволок фильтрующих пластин и подачи сигнала о повреждении в случае обнаружения повреждения последовательного соединения проводящих проволок.
Дисковое фильтрующее устройство, описанное в WO 2014/170532, не позволяет решить указанную выше проблему быстрого обнаружения поврежденного фильтрующего элемента, поскольку сигнал о повреждении не указывает на фильтрующий диск, в котором находится поврежденная фильтрующая пластина.
Краткое описание полезной модели С точки зрения одного аспекта, обеспечивают фильтрующее устройство, включающее фильтр, образованный множеством фильтрующих элементов, где фильтр расположен вокруг центрального вала, причем центральный вал и фильтр выполнены с возможностью поворота вокруг продольной оси центрального вала; фильтрующий элемент включает проницаемый мембранный слой, образующий всасывающую стенку указанного фильтрующего элемента, индикатор, предназначенный для формирования индикации повреждения при повреждении фильтрующего элемента, где фильтрующие элементы расположены в адресных ячейках индикации повреждения, при этом адресные ячейки индикации повреждения расположены последовательно в направлении центрального вала; адресная ячейка индикации повреждения включает передающее устройство, соединенное с индикаторами фильтрующих элементов, расположенными в указанной адресной ячейке индикации повреждения, причем передающее устройство включает средства передачи для беспроводного сообщения сигнала о повреждении на основании индикации повреждения по меньшей мере на одном индикаторе, включенном в указанную адресную ячейку индикации повреждения, таким образом, сигнал о повреждении предназначен для указания адресной ячейки индикации повреждения, в которой сформирована указанная индикация повреждения.
Таким образом, можно обеспечить фильтрующее устройство, в котором можно быстро обнаружить поврежденный фильтрующий элемент.
В одном воплощении передающее устройство расположено в части устройства, которую не заменяют при процедуре замены фильтрующих элементов. Преимущество состоит в том, что передающее устройство не нужно заменять напрасно и можно использовать более дорогие и высококачественные передатчики.
В одном воплощении передающее устройство расположено в центральном валу фильтрующего устройства. Преимущество состоит в том, что минимизируют риск воздействия шлама и отводимых жидкостей на передающее устройство.
В одном воплощении передающее устройство расположено в несущей конструкции, прикрепляющей фильтрующий элемент к центральному валу фильтрующего устройства. Преимущество состоит в том, что передающее устройство прикреплено к устройству, и следовательно, информация о местоположении передающего устройства может быть закодирована в передающем устройстве. Более того, передатчик защищен от воздействия технологических жидкостей и механических напряжений.
В одном воплощении передающее устройство расположено в канале для текучей среды, предназначенном для перемещения текучих сред в фильтрующий элемент и из него. Преимущество состоит в том, что передающее устройство прикреплено к устройству, и следовательно, информация о местоположении передающего устройства может быть закодирована в передающем устройстве. Более того, оператор может легко добраться до передающего устройства и, таким образом, быстро присоединить его к кабельному соединению устройства.
В одном воплощении передающее устройство включает метку/передатчик системы радиочастотной идентификации (РЧИД). Преимущество состоит в том, что можно получить небольшое и надежное передающее устройство.
В одном воплощении передающее устройство представляет собой пассивную РЧИД-метку/передатчик. Преимущество состоит в том, что нет необходимости во внешнем источнике энергии для передатчика.
В одном воплощении проницаемый мембранный слой представляет собой слой пористой керамической мембраны. Преимущество состоит в том, что можно получить механически и химически стойкий мембранный слой.
В одном воплощении по меньшей мере часть индикатора расположена в слое пористой керамической мембраны. Преимущество состоит в том, что может быть получена немедленная индикация повреждения при повреждении мембранного слоя.
В одном воплощении указанная часть индикатора расположена между слоем пористой керамической мембраны и подложкой, несущей указанный слой мембраны. Преимущество состоит в том, что мембрана защищает индикатор от прямых механических и химических воздействий рабочей среды.
В одном воплощении по меньшей мере часть индикатора расположена на периферийной поверхности внешней кромки фильтрующего элемента. Преимущество состоит в том, что индикатор не подвергается непосредственному воздействию механических напряжений, создаваемых, например, скребками.
В одном воплощении проницаемый мембранный слой включает волокнистый материал, такой как ткань, содержащая монофиламентные и/или комплексные нити. Преимущество состоит в том, что мембранный слой может быть дешевым в изготовлении, и его можно быстро заменять.
В одном воплощении, по меньшей мере один индикатор включает электропроводящий провод. Преимущество состоит в том, что можно легко отслеживать целостность провода.
В одном воплощении по меньшей мере один индикатор включает оптическое волокно. Преимущество состоит в том, что оптические волокна выполнены из химически стойких материалов. Кроме того, их легко внедрить в устройство. К тому же, оптическое волокно может легко подвергаться повреждениям и трещинам, и следовательно, сигнал о повреждении может быть сформирован на ранней стадии повреждения.
В одном воплощении по меньшей мере один индикатор включает устройство для формирования звукового сигнала. Преимущество состоит в том, что звуковой сигнал можно услышать, даже если индикатор покрыт остатками или рудой.
В одном воплощении устройство включает по меньшей мере три адресные ячейки индикации повреждения, расположенные последовательно в направлении центрального вала. Преимущество состоит в том, что адресная ячейка индикации повреждения может быть достаточно короткой для того, чтобы персонал сразу обнаруживал поврежденный элемент.
В одном воплощении устройство включает по меньшей мере пять адресных ячеек индикации повреждения, расположенных последовательно в направлении центрального вала. Преимущество состоит в том, что адресная ячейка индикации повреждения может быть достаточно короткой для того, чтобы персонал сразу обнаруживал поврежденный элемент даже в очень большом фильтрующем устройстве.
В одном воплощении фильтрующее устройство включает расположенные последовательно коаксиальные фильтрующие диски с секторами, сформированными из секторных фильтрующих элементов, и адресная ячейка индикации повреждения распространяется не более чем на четыре фильтрующих диска и включает максимально четыре соседних фильтрующих элемента в окружном направлении фильтрующего диска. Преимущество состоит в том, что адресная ячейка индикации повреждения может быть достаточно небольшой для того, чтобы персонал сразу обнаруживал поврежденный элемент.
В одном воплощении адресная ячейка индикации повреждения включает максимально два фильтрующих элементов в окружном направлении фильтрующего диска. Преимущество состоит в том, что поврежденный элемент может быть обнаружен очень быстро.
В одном воплощении адресная ячейка индикации повреждения включает не более одного фильтрующего элемента в окружном направлении фильтрующего диска.
Преимущество состоит в том, что поврежденный элемент может быть обнаружен еще быстрее.
В одном воплощении адресная ячейка индикации повреждения распространяется максимально на два фильтрующих диска. Преимущество состоит в том, что поврежденный элемент может быть обнаружен очень быстро.
В одном воплощении адресная ячейка индикации повреждения распространяется только на один фильтрующий диск. Преимущество состоит в том, что поврежденный элемент может быть обнаружен еще быстрее.
В одном воплощении адресная ячейка индикации повреждения включает только один фильтрующий элемент. Преимущество состоит в том, что поврежденный элемент может быть определен непосредственно сразу после индикации повреждения.
В одном воплощении фильтрующее устройство включает фильтрующий барабан, в котором фильтрующий элемент является частью внешней поверхности указанного фильтрующего барабана, и адресная ячейка индикации повреждения включает максимально два фильтрующих элемента в окружном направлении фильтрующего барабана. Преимущество состоит в том, что поврежденный элемент может быть обнаружен очень быстро.
В одном воплощении адресная ячейка индикации повреждения включает не более одного фильтрующего элемента в окружном направлении фильтрующего барабана. Преимущество состоит в том, что поврежденный элемент может быть обнаружен еще быстрее.
В одном воплощении адресная ячейка индикации повреждения включает не более двух фильтрующих элементов в направлении центрального вала. Преимущество состоит в том, что поврежденный элемент может быть обнаружен очень быстро.
В одном воплощении адресная ячейка индикации повреждения включает не более одного фильтрующего элемента в направлении центрального вала. Преимущество состоит в том, что поврежденный элемент может быть обнаружен еще быстрее.
В одном воплощении передающее устройство расположено в фильтрующем элементе. Преимущество состоит в том, что передающее устройство автоматически заменяют вместе с фильтрующим элементом, и таким образом можно повысить надежность устройства. Кроме того, качество передачи сигнала передающим устройством может быть лучше, и сигнал может легче считываться считывающим устройством.
В одном воплощении передающее устройство включает индикаторное устройство, предназначенное для указания передающего устройства, формирующего сигнал о повреждении, такое как световой элемент, предпочтительно светодиод или устройство для формирования звукового сигнала. Преимущество состоит в том, что персонал может быстрее локализовать передающее устройство.
В одном воплощении беспроводной сигнал является цифровым сигналом. Преимущество состоит в простоте оперирования и обработки сигнала.
В одном воплощении передающие устройства двух расположенных напротив фильтрующих элементов соединены друг с другом, и обеспечена передача беспроводного сигнала о повреждении на основании индикации повреждения, возникающей по меньшей мере от одного из указанных двух противоположно расположенных фильтрующих элементов. Преимущество состоит в том, что можно сразу же заметить повреждение фильтрующего элемента, погруженного в суспензию.
Некоторые другие воплощения отличаются тем, что указано в формуле полезной модели. Воплощения полезной модели также раскрыты в описании и на чертежах этой патентной заявки. Сущность полезной модели также может быть определена другими способами, чем это определено в нижеследующей формуле полезной модели. Некоторые из определений, содержащихся в нижеследующей формуле полезной модели, могут быть необязательными с точки зрения отдельных идей полезной модели. Признаки различных воплощений полезной модели, в пределах объема основной идеи полезной модели, могут быть применимы в других воплощениях.
Краткое описание чертежей. Некоторые воплощения, представленные в настоящем описании, более подробно описаны на прилагаемых чертежах, где
на фиг. 1 представлен вид сверху в перспективе, демонстрирующий пример вакуумного фильтрующего устройства,
на фиг. 2а схематически представлен вид сбоку воплощения вакуумного фильтра,
на фиг. 2b представлен вид в разрезе фильтра, показанного на фиг. 2а,
на фиг. 3а схематически представлен вид сбоку другого воплощения вакуумного фильтра,
на фиг. 3b представлен вид в разрезе фильтра, показанного на фиг. 3а,
на фиг. 4а схематически представлен вид сбоку третьего воплощения вакуумного фильтра,
на фиг. 4b представлен вид в разрезе фильтра, показанного на фиг. 4а, на фиг. 5а представлен вакуумный фильтрующий элемент,
на фиг. 5b представлен вид сбоку воплощения фильтрующего элемента, показанного на фиг. 5а,
на фиг. 5с представлен вид сбоку другого воплощения фильтрующего элемента, показанного на фиг. 5а,
на фиг. 6а представлен второй вакуумный фильтрующий элемент,
на фиг. 6b представлен вид поперечного сечения фильтрующего элемента, показанного на фиг. 6а,
на фиг. 7а представлен третий вакуумный фильтрующий элемент,
на фиг. 7b представлен вид сбоку фильтрующего элемента, показанного на фиг. 7а,
на фиг. 8а представлен четвертый вакуумный фильтрующий элемент,
на фиг. 8b представлен вид сбоку фильтрующего элемента, показанного на фиг. 8а,
на фиг. 9а представлен вид сверху в перспективе, иллюстрирующий другой пример вакуумного фильтрующего устройства,
на фиг. 9b представлен вид сбоку воплощения фильтра, показанного на фиг. 9а,
на фиг. 9с представлен вид поперечного сечения фильтра, показанного на фиг. 9а,
на фиг. 9d представлен фильтрующий элемент фильтра, показанного на фиг. 9а.
На чертежах некоторые воплощения показаны в упрощенном виде для ясности. Аналогичные детали обозначены на чертежах одинаковыми номерами позиций.
Подробное описание полезной модели. Принципы воплощений могут быть использованы для сушки или обезвоживания текучих материалов на любых промышленных производствах, в частности, в добывающей и горнодобывающей промышленностях. В воплощениях, описанных в данном документе, подлежащий фильтрованию материал называют суспензией, но воплощения не ограничены данным видом текучих материалов. Суспензия может иметь высокую концентрацию твердых веществ, например, концентраты основных металлов, железной руды, хромита, феррохрома, меди, золота, кобальта, никеля, цинка, свинца и пирита.
На фиг. 1 представлен вид сверху в перспективе, демонстрирующий пример фильтрующего устройства.
Фильтрующее устройство 1 в данном воплощении представляет собой дисковое фильтрующее устройство, включающее фильтр 2, состоящий из нескольких последовательных коаксиальных фильтрующих дисков 16, расположенных друг за другом коаксиально вокруг центрального вала 4 фильтра 2.
Фильтр 2 поддерживается подшипниками на раме фильтрующего устройства и выполнен с возможностью вращения вокруг продольной оси X фильтра 2, так что нижняя часть фильтра 2 погружена в шламобассейн 21, расположенный ниже фильтра 2. Фильтр вращают, например, с помощью электродвигателя, который не показан на фиг. 1.
Количество фильтрующих дисков 16 может составлять, например, от 2 до 20. Фильтрующее устройство, представленное на фиг. 1, включает двенадцать (12) фильтрующих дисков. Диаметр каждого диска 16 может составлять, например, от 1,5 м до 4 м. Примеры промышленно выпускаемых фильтрующих дисков включают фильтры Ceramec СС моделей СС-6, СС-15, СС-30, СС-45, СС-60, СС-96 и СС-144, выпускаемые Outotec Inc.
Все фильтрующие диски 16 предпочтительно по существу аналогичны по конструкции. Каждый фильтрующий диск 16 может быть образован из ряда отдельных секторных фильтрующих элементов 3, называемых фильтрующими пластинами, которые установлены по окружности в радиальной плоскости вокруг центрального вала 4 фильтра, образуя по существу непрерывную и плоскую поверхность диска. Количество фильтрующих пластин может составлять, например, 12 или 15.
Фильтрующие диски 16 образованы из секторных фильтрующих элементов 3. Фильтрующие элементы 3 включают проницаемый мембранный слой 17, который образует всасывающую стенку указанных фильтрующих элементов 3. Кроме того, фильтрующий элемент включает индикатор 20, предназначенный для формирования индикации повреждения при повреждении фильтрующего элемента 3.
Работу дискового фильтрующего устройства 1 можно регулировать с помощью блока управления фильтром, такого как программируемый логический контроллер (ПЛК).
Функционирование дискового фильтрующего устройства уже описано в разделе данного описания, относящемся к уровню техники.
На фиг. 2а схематически представлен вид сбоку воплощения фильтра, а на фиг. 2b представлен вид в разрезе фильтра, представленного на фиг. 2а.
Фильтрующие элементы 3 распределены по адресным ячейкам 5 индикации повреждения, показанным штрих-пунктирной линией на чертежах. Согласно одному аспекту, представлены по меньшей мере две адресные ячейки 5 индикации повреждения, расположенные последовательно в направлении центрального вала X. Воплощение, представленное на фиг. 2а, 2b, включает последовательные адресные ячейки 5 индикации повреждения, но количество последовательных ячеек может меняться, например, на последующих чертежах представлены некоторые примеры возможных альтернативных вариантов.
Соответственно, адресные ячейки 5 индикации повреждения включают максимально четыре соседних фильтрующих элемента 3, т.е. параллельных в окружном направлении фильтрующего диска 16. В воплощении, представленном на фиг. 2а, 2b, каждая адресная ячейка 5 индикации повреждения включает три соседних фильтрующих элемента 3 в окружном направлении фильтрующего диска 16. Чтобы различить адресные ячейки 5 индикации повреждения, фильтрующие элементы 3 обведены на фиг. 2b. Количество соседних фильтрующих элементов 3, включенных в одну ячейку 5 может меняться, например, на последующих чертежах показаны некоторые примеры возможных альтернативных вариантов.
Адресная ячейка 5 индикации повреждения включает передающее устройство 6, соединенное с индикатором(ами) 20 фильтрующего(их) элемента(ов) 3, расположенным(ими) в указанной адресной ячейки 5 индикации повреждения. Указанное соединение может быть проводным или беспроводным соединением. Передающее устройство 6 включает средства 7 передачи, способные передавать по беспроводной связи сигнал о повреждении на основании из индикации повреждения по меньшей мере на одном индикаторе 20, включенном в адресную ячейку 5 индикации повреждения. Сигнал о повреждении показывает адресную ячейку 5 индикации повреждения, в которой происходит указанная индикация повреждения, и следовательно, поврежденный фильтрующий элемент 3 может быть расположен в устройстве 1 на уровне адресных ячеек 5 индикации повреждения.
В одном воплощении беспроводной сигнал о повреждении представляет собой сигнал в цифровой форме. С этой целью передающее устройство 6 может включать средства преобразования аналоговой индикации повреждения в цифровую форму, т.е. А/Ц преобразователь, но это не всегда необходимо.
В другом воплощении беспроводной сигнал представляет собой аналоговый сигнал.
Сигнал о повреждении, отправленный с помощью средств 7 передачи, принимается средствами приема и направляется, например, в блок управления фильтром для дальнейшей обработки. Средства приема могут представлять собой, например, РЧИД-приемник, расположенный в фильтрующем устройстве 1 или снаружи фильтрующего устройства 1. Следует отметить, что средства приема и блок управления фильтром не показаны на чертежах.
В одном воплощении передающее устройство 6 расположено в части устройства 1, которую не заменяют в ходе процедуры замены фильтрующих элементов 3. Таким образом, передающее устройство 6 остается в устройстве 1, в то время как фильтрующий элемент 3 отсоединяют от устройства 1.
В одном воплощении передающее устройство 6 расположено в центральном валу 4 фильтрующего устройства.
Однако в другом воплощении передающее устройство 6 расположено в фильтрующем элементе 3.
В одном воплощении передающее устройство 6 включает РЧИД-метку/передатчик. Пассивная РЧИД-метка/передатчик имеет преимущество в том, что она не требует собственного источника энергии, но отбирает для себя энергию от сигналов, посылаемых РЧИД-считывателем, предназначенным для считывания сигнала о повреждении. Следует отметить, что РЧИД-считыватель не показан на чертежах этого описания.
Однако передающее устройство альтернативно может представлять собой полуактивную или активную РЧИД-метку.
В одном воплощении передающее устройство 6 включает индикаторное устройство 13, предназначенное для указания передающего устройства 6, формирующего сигнал о повреждении, в особенности для указания расположения передающего устройства 6 оператору, который собирается извлечь поврежденный фильтрующий элемент. Преимущество состоит в том, что процедура замены может быть сокращена. В одном воплощении индикаторное устройство 13 включает световой элемент 14, предпочтительно светодиод. В другом воплощении индикаторное устройство 13 включает устройство для выработки звукового сигнала, такое как громкоговоритель. В одном воплощении индикаторное устройство 13, такое как световой элемент 14, обеспечено для каждого фильтрующего элемента 3. Таким образом, поврежденный фильтрующий элемент очень легко заменить.
На фиг. 3а схематически представлен вид сбоку еще одного воплощения дискового фильтрующего устройства, а на фиг. 3b представлен вид в разрезе дискового фильтрующего устройства, показанного на фиг. 3а. Данное воплощение включает три адресные ячейки 5 индикации повреждения, расположенные последовательно в направлении центрального вала X. Адресные ячейки 5 индикации повреждения распространяются на четыре фильтрующих диска 16 и включают только один фильтрующий элемент 3 в окружном направлении фильтрующего диска 16. Таким образом, в каждой адресной ячейке 5 индикации повреждения находятся четыре фильтрующих элемента.
В одном воплощении передающее устройство 6 расположено в несущей конструкции 8, прикрепляющей фильтрующий элемент 3 к центральному валу 4 фильтрующего устройства.
На фиг. 4а схематически представлен вид третьего воплощения фильтра, а на фиг. 4b представлен вид в разрезе фильтра, показанного на фиг. 4а.
Согласно одному аспекту, фильтрующее устройство 1 может включать по меньшей мере пять адресных ячеек 5 индикации повреждения, расположенных последовательно в направлении центрального вала X. В воплощении, показанном на фиг. 4а, 4b, адресная ячейка 5 индикации повреждения распространяется только на один фильтрующий диск 16, т.е. количество последовательных адресных ячеек 5 индикации повреждения равно количеству фильтрующих дисков 16. В данном случае фильтрующее устройство 1 включает двенадцать (12) фильтрующих дисков 16, и следовательно, двенадцать последовательных адресных ячеек 5 индикации повреждения.
Кроме того, каждая из адресных ячеек 5 индикации повреждения включает только один фильтрующий элемент 3 в окружном направлении фильтрующего диска 16. Таким образом, каждая из адресных ячеек 5 индикации повреждения, показанных на фиг. 4а, 4b включает только один фильтрующий элемент 3.
В одном воплощении адресная ячейка 5 индикации повреждения включает максимально два фильтрующих элемента 3 в окружном направлении фильтрующего диска 16.
В соответствии с другим воплощением, адресная ячейка 5 индикации повреждения распространяется максимально на два фильтрующих диска 16.
В одном воплощении передающее устройство 6 расположено в канале 9 для текучей среды, например, в шланге или трубе для текучей среды, предназначенном для транспортирования текучих сред в фильтрующий элемент 3 и/или из него.
На фиг. 5а представлен фильтрующий элемент, на фиг. 5b представлен вид сбоку воплощения фильтрующего элемента, показанного на фиг. 5а, и на фиг. 5 с представлен вид сбоку другого воплощения фильтрующего элемента, показанного на фиг. 5а.
Согласно одному аспекту, проницаемый мембранный слой 17 может представлять собой слой пористой керамической мембраны, причем по меньшей мере часть индикатора 20 может быть расположена в указанном слое пористой керамической мембраны.
Фильтрующий элемент 3 включает два мембранных слоя 17, расположенных с противоположных сторон фильтрующего элемента. Мембранные слои поддерживаются слоями 18 подложки.
Внутреннее пространство может быть ограничено противоположными слоями 17 мембраны, что приводит к получению сэндвич-конструкции. Внутреннее пространство позволяет обеспечить канал или каналы потока, в которых поддерживают отрицательное давление, т.е. поддерживают разность давлений по всасывающей стенке.
Мембранный слой 17 содержит микропоры, которые оказывают сильное капиллярное действие при контакте с жидкостью. Эта микропористая фильтрующая среда пропускает только жидкости. Фильтрат просачивается через мембранный слой 17 и слой 18 подложки, когда фильтрующий элемент 3 погружен в суспензию, предназначенную для фильтрации, и на мембранных слоях 17 образуется кек из твердых частиц материала.
Согласно одному аспекту, фильтрующий элемент 3 снабжен по меньшей мере одним индикатором 20, проходящим вдоль фильтрующего элемента 3 с образованием непрерывного контура, который расположен так, что разрывается при повреждении фильтрующего элемента 3.
В одном воплощении индикатор 20 включает электропроводящий слой 10, например, печатный электрический провод, литой электрический провод, микрополосковую линию, отдельный электрический провод, металлическую ленту или окрашенную электрическую цепь.
В воплощении, представленном на фиг. 5а, индикатор 20 расположен вдоль периферийной поверхности 22 внешней кромки фильтрующего элемента 3. Индикатор 20 может быть покрыт кислотостойким покрытием, таким как краска или эмаль на основе эпоксидной смолы. Таким образом, в воплощениях, основанных на электропроводящих слоях, можно использовать более дешевые материалы (например, медную ленту), которые не являются кислотостойкими.
В качестве альтернативы, электропроводящий индикатор выполнен из кислотостойкого материала; например, платина или палладий или их композиции являются особенно предпочтительными материалами для реализации кислотостойкой электропроводки.
Целостность индикатора 20 отслеживают с помощью передающего устройства 6, и работу, в частности вращение дискового фильтрующего устройства, немедленно останавливают в ответ на беспроводной сигнал о повреждении, основанный на индикации повреждения на индикаторе 20. Кроме того, сигнал о повреждении указывает адресную ячейку 5 индикации повреждения, в которой сформирована указанная индикация повреждения. Данное действие позволит преимущественно сохранить все другие пластины фильтрующего диска от повреждения. Время простоя снижается, так как избегают последующего разрушения нескольких поврежденных пластин, и оператор дискового фильтра может сконцентрироваться на замене поврежденной пластины. Количество использованных поврежденных фильтрующих пластин снижается, что приводит к более низким эксплуатационным расходам.
На фиг. 5с представлен вид сбоку другого воплощения фильтрующего элемента, показанного на фиг. 5а. Данное воплощение отличается от показанного на фиг. 5b воплощения тем, что вместо одного индикатора 20, там представлено два индикатора 20 на периферийной поверхности 22 внешней кромки фильтрующего элемента 3. Два индикатора 20 расположены близко к кромкам фильтрующего элемента 3. Таким образом, может быть улучшена чувствительность индикаторов 20 к повреждениям, происходящим в мембранном слое 17 и/или слое 18 подложки.
На фиг. 6а представлен второй фильтрующий элемент, а на фиг. 6b представлен вид поперечного сечения фильтрующего элемента, показанного на фиг. 6а.
В данном воплощении индикатор 20 расположен между слоем 18 подложки и мембранным слоем 17 с обеих сторон фильтрующего элемента 3. В данном случае мембранный слой 17 защищает индикатор 20 от механических и химических напряжений, поступающих от технологического оборудования.
Однако индикатор 20 предпочтительно выполнен из кислотостойкого материала, преимущественно платины или палладия. Индикатор 20 может быть изготовлен, например, посредством нанесения (предпочтительно печати) рисунка из проводящей пасты на внешнюю поверхность слоя 18 подложки перед получением мембранного слоя 17. Данный подход также позволяет определить отслоение мембраны перед фактическим повреждением подложки.
На фиг. 7а представлен третий фильтрующий элемент, а на фиг. 7b представлен вид сбоку фильтрующего элемента, представленного на фиг. 7а.
В данном воплощении индикатор 20 расположен в основном на периферийной поверхности 22 внешней кромки, но часть его расположена в/на мембранном слое 17 вблизи внешней кромки фильтрующего элемента 3. Указанная часть может быть расположена в секциях мембранного слоя 17, на которые не воздействуют скребки дискового фильтрующего устройства 1. В качестве альтернативы, указанная часть может быть расположена между слоем подложки и мембранным слоем всасывающей стенки.
В другом воплощении также обеспечивают еще один индикатор 20, часть которого расположена в/на противоположном мембранном слое 17.
Индикатор 20, представленный на фиг. 7а, 7b, включает оптическое волокно 11.
В другом воплощении индикатор 20 включает устройство для формирования звукового сигнала, например, микрофон. Разумеется, устройство для формирования звукового сигнала может быть закреплено, например, в канале 9 для текучей среды.
На фиг. 8а представлен четвертый фильтрующий элемент, а на фиг. 8b представлен вид сбоку фильтрующего элемента, показанного на фиг. 8а.
Также в данном воплощении индикатор 20 расположен в основном на периферийной поверхности 22 внешней кромки, но его часть расположена в/на мембранном слое 17 вблизи средств 14 крепления фильтрующего элемента 3. Указанная часть может быть расположена в секциях мембранного слоя 17, на которые не воздействуют скребки дискового фильтрующего устройства 1. В качестве альтернативы, указанная часть может быть расположена между слоем подложки и мембранным слоем.
В другом воплощении также обеспечен другой индикатор 20, часть которого расположена в/на противоположном мембранном слое 17.
В соответствии с одним аспектом, проницаемый мембранный слой 17 включает волокнистый материал, такой как ткань, включающая монофиламентные и/или комплексные нити.
На фиг. 9а представлен вид сверху в перспективе, демонстрирующий другой пример фильтрующего устройства, на фиг. 9b представлен вид сбоку воплощения фильтра, показанного на фиг. 9а, на фиг. 9с представлен вид поперечного сечения фильтра, показанного на фиг. 9а, и на фиг. 9d представлен фильтрующий элемент фильтра, показанного на фиг. 9а.
Фильтрующее устройство 1 может включать фильтрующий барабан 19, т.е. фильтрующее устройство представляет собой барабанное фильтрующее устройство. Следует отметить, что фильтрующее устройство 1 показано пунктирной линией на фиг. 9а, чтобы более ясно показать конструкцию фильтрующего барабана 19.
2
В барабанном фильтрующем устройстве 1 фильтрующий элемент 3 является частью внешней поверхности фильтрующего барабана 19. Диаметр фильтрующего барабана 19 может составлять, например, 1,8-4,8 м, а длина в аксиальном направлении может составлять 1-10 м. Площадь поверхности фильтра может составлять, например, 2-200 м.
Примеры промышленно выпускаемых барабанных фильтров включают CDF-6/1.8, выпускаемый Outotec Inc.
Фильтрующие элементы 3 разделены на адресные ячейки 5 индикации повреждения в основном подобным образом, как описано ранее в данном описании в связи с дисковыми фильтрами. Таким образом, в соответствии с одним аспектом, представлены по меньшей мере две адресные ячейки 5 индикации повреждения, расположенные последовательно в направлении центрального вала Х фильтрующего барабана 19. Воплощение, представленное на фиг. 9а-9с, включает две последовательные адресные ячейки 5 индикации повреждения, но количество последовательных ячеек может меняться, как описано ранее в данном описании.
В соответствии с одним аспектом, адресная ячейка 5 индикации повреждения включает не более двух фильтрующих элементов 3 в направлении центрального вала X. В воплощении, представленном на фиг. 9а-9с, адресная ячейка 5 индикации повреждения включает два фильтрующих элемента 3 в направлении центрального вала X.
В соответствии с одним аспектом, адресная ячейка 5 индикации повреждения включает максимально два фильтрующих элемента 3 в окружном направлении фильтрующего барабана 19. Как показано на фиг. 9с, данное воплощение включает три (3) фильтрующих элемента 3 на одну адресную ячейку 5 индикации повреждения в окружном направлении фильтрующего барабана 19.
В одном воплощении адресная ячейка 5 индикации повреждения включает только один фильтрующий элемент 3.
На фиг. 9d представлен фильтрующий элемент фильтра, показанного на фиг. 9а. Как описано ранее в данном описании, фильтрующий элемент 3 включает проницаемый мембранный слой 17, который образует всасывающую стенку указанного фильтрующего элемента 3. Кроме того, фильтрующий элемент 3 включает индикатор 20, предназначенный для формирования индикации повреждения при повреждении фильтрующего элемента 3.
Основное отличие фильтрующих элементов барабанных фильтров от фильтрующих элементов дисковых фильтров состоит в том, что последние обычно имеют всасывающие стенки с обеих сторон фильтрующего элемента, тогда как фильтрующие элементы барабанного фильтра обычно имеют всасывающую стенку только на внешней поверхности. Кроме того, фильтрующие элементы барабанных фильтров обычно имеют прямоугольную форму, как показано на фиг. 9d.
Индикатор 20 может быть расположен в элементе 3 барабанного фильтра таким же образом, как описано в связи с фиг. 5а-8b.
Работу барабанного фильтрующего устройства 1 можно регулировать с помощью блока управления фильтром, такого как программируемый логический контроллер (ПЛК).
Действие барабанного фильтрующего устройства уже описано в разделе данного описания, относящемся к уровню техники.
Так же, как и в дисковых фильтрующих устройствах, описанных ранее в данном описании, адресная ячейка 5 индикации повреждения включает передающее устройство 6, соединенное с индикатором(ами) 20 фильтрующего(их) элемента(ов) 3, расположенным(ыми) в указанной адресной ячейке 5 индикации повреждения. Передающее устройство 6 включает средства 7 передачи, которые позволяют передавать сигнал по беспроводной связи на основании индикации повреждения по меньшей мере на одном индикаторе 20, включенном в указанную адресную ячейку 5 индикации повреждения. Сигнал о повреждении показывает адресную ячейку 5 индикации повреждения, в которой сформирована указанная индикация повреждения, и следовательно, поврежденный фильтрующий элемент 3 может быть расположен в устройстве 1 на уровне адресных ячеек 5 индикации повреждения.
В одном воплощении беспроводной сигнал о повреждении представляет собой сигнал в цифровой форме. Для этой цели передающее устройство 6 может включать средства преобразования аналоговой индикации повреждения в цифровую форму, т.е. А/Ц преобразователь, но это не всегда необходимо.
В другом воплощении беспроводной сигнал о повреждении представляет собой аналоговый сигнал.
В одном воплощении передающее устройство 6 расположено в части устройства 1, которую не меняют в ходе процедуры замены фильтрующих элементов 3. Таким образом, передающее устройство 6 остается в устройстве 1, в то время как фильтрующий элемент 3 отсоединяют от устройства 1.
В одном воплощении передающее устройство 6 расположено в центральном валу 4 фильтрующего устройства 1.
В другом воплощении передающее устройство 6 расположено на несущей конструкции 8, прикрепляющей фильтрующий элемент 3 к центральному валу 4 фильтрующего устройства.
В еще одном воплощении передающее устройство 6 расположено в канале 9 для текучей среды, например, в шланге или трубе, предназначенном для перемещения текучих сред в фильтрующий элемент 3 и/или из него.
Однако, в другом воплощении, передающее устройство 6 расположено в фильтрующем элементе 3, как показано на фиг. 9d.
В соответствии с одним аспектом, передающее устройство 6 включает РЧИД-метку/передатчик. Пассивная РЧИД-метка имеет преимущество в том, что она не требует собственного источника энергии, но отбирает для себя энергию от сигналов, посылаемых РЧИД-считывателем, предназначенным для считывания сигнала о повреждении. Следует отметить, что РЧИД-считыватель не показан на чертежах этого описания.
Однако, альтернативно, передающее устройство 6 может представлять собой полуактивную или активную РЧИД-метку.
В одном воплощении передающее устройство 6 включает индикаторное устройство 13, предназначенное для указания передающего устройства 6, формирующего сигнал о повреждении, в особенности для указания положения передающего устройства 6 оператору, который извлекает поврежденный фильтрующий элемент. Преимущество состоит в том, что можно сократить время процедуры замены. В одном воплощении индикаторное устройство 13 включает световой элемент, предпочтительно светодиод. В другом воплощении индикаторное устройство 13 включает устройство для формирования звукового сигнала, такое как громкоговоритель.
Полезная модель не ограничена только лишь воплощениями, описанными выше, напротив, возможно множество изменений в пределах объема защиты полезной модели, определяемого формулой полезной модели, представленной ниже. В пределах объема защиты полезной модели признаки различных воплощений и областей применения могут быть использованы в сочетании с признаками другого воплощения или области применения или заменены ими.
Чертежи и соответствующее описание предназначены только для иллюстрации сущности полезной модели. Полезная модель может отличаться в деталях в пределах объема защиты полезной модели, определенного в последующей формуле полезной модели.
Список обозначений
1 фильтрующее устройство
2 фильтр
3 фильтрующий элемент
4 центральный вал
5 адресная ячейка индикации повреждения
6 передающее устройство
7 средства передачи
8 несущая конструкция
9 канал для текучей среды
10 электропроводящий слой
11 оптическое волокно
13 индикаторное устройства
14 средства крепления
16 фильтрующий диск
17 проницаемый мембранный слой
18 слой подложки
19 барабанный фильтр
20 индикатор
21 шламобассейн
22 периферийная поверхность внешней кромки X продольная ось.