УЗЕЛ ФИЛЬТРОВАЛЬНОЙ ПЛАТЫ ДЛЯ ФИЛЬТРА
FILTRATION BOARD ASSEMBLY OF FILTER

Соотносящиеся заявки:
[0001] Данная заявка является продолжением заявки №11/0272003, поданной 20 декабря 2004 г, в которой заявлялся приоритет предварительной заявки на патент США №60/551442, поданной 9 марта 2004 г.
Включение путем ссылки:
[0002] Указанные выше заявки настоящим включаются в данное описание во всей полноте путем ссылки на них.
Область изобретения:
[0003] Настоящее изобретение относится в основном к области разделения жидких и твердых компонентов из смеси. Конкретнее, настоящее изобретение относится к усовершенствованному узлу фильтровальной платы и к соответствующим способам и фильтровальным устройствам.
Описание соответствующего уровня техники
[0004] Разделение жидкого и твердого компонентов жидкостно-твердой смеси, или суспензии, является необходимым или желательным процессом при многих производственных процессах. При многих процессах фильтрования суспензия является отходом, причем желательно разделять твердую и жидкую среды и использовать их раздельно. Зачастую твердый компонент может являться опасным материалом, а жидкий компонент можно использовать или переработать для другого применения. Жидкий компонент может являться конечным продуктом, как, например, при производстве соков, причем в этом случае твердый компонент желательно отделять от жидкого, чтобы обеспечить чистоту и прозрачность сока.
[0005] Один из известных способов разделения жидкостей и твердых веществ является поверхностное фильтрование, при котором жидкостно-твердую смесь пропускают через фильтрующий элемент под действием силы тяжести или относительно небольшого давления. Жидкий компонент смеси проходит через фильтрующий элемент, тогда как твердый компонент остается в основном на поверхности фильтрующего элемента. Однако при этом типе процесса фильтрования, как только поверхность фильтрующего элемента существенно покрывается материалом твердых частиц, жидкость более не может проходить через фильтрующий элемент. Фильтрующий элемент должен быть затем очищен или заменен. Таким образом, процессы поверхностного фильтрования полезны только для фильтрования суспензий, имеющих низкую концентрацию твердого компонента.
[0006] В другом способе фильтрования суспензий, имеющих относительно высокую концентрацию твердого компонента, используют устройство, известное как фильтровальный пресс, действующий по принципу вытеснения через фильтр. В фильтровальном прессе используется ряд фильтровальных плат размещенных вблизи одна к другой. Между каждой парой фильтровальных плат имеется пространство, ограничивающее фильтрующую среду. Как правило, каждая фильтровальная плата имеет центральное отверстие, позволяющее сообщаться между собой всем пространствам между каждыми парами плат. Имеется входное отверстие для ввода суспензии во взаимно соединенные пространства вверху по потоку фильтрующейся среды. Одно или несколько выходных отверстий связаны с каждым таким пространством на нижней по потоку стороне фильтровального элемента.
[0007] Суспензию подают через входное отверстие, заполняя все индивидуальные пространства между фильтровальными платами. Как только эти пространства заполнены, повышают давление поступления входящей суспензии, так что жидкий компонент проникает через фильтровальную среду, а материал твердых частиц остается в пространствах выше фильтра по течению. Профильтрованная жидкость, или фильтрат, направляется к выходу (выходам) и выводится. Цикл фильтрования продолжается, пока каждое из пространств не заполнится материалом частиц. Таким образом, в фильтровальном прессе используется практически весь объем пространств, а не только область поверхности фильтра, как это имеет место в способах поверхностного фильтрования.
[0008] Шлам твердых частиц, остающийся в каждом индивидуальном пространстве после цикла фильтрации, следует удалить при подготовке последующего цикла фильтрации. Удаление шлама твердых частиц можно производить вручную или, в некоторых случаях, автоматически. В обоих случаях фильтровальные платы необходимо отделить одну от другой на расстояние, по меньшей мере, равное толщине шлама твердых частиц, чтобы обеспечить его отделение от полости фильтра. Поскольку могут использоваться до сотни или более индивидуальных плат, процесс очистки оказывается очень длительным и приводящим к чрезмерно большому времени простоя, в течение которого фильтровальный пресс не используется. Кроме того, фильтровальный пресс должен быть заметно длиннее фильтровальных плат, чтобы имелось пространство для разделения плат. Более того, наличие множества плат, подлежащих разделению, в полностью автоматизированных системах очистки фильтров, используемых в обычных фильтровальных прессах, является сложным и часто запредельно дорогим.
Сущность изобретения
[0009] Предпочтительные варианты и способы обеспечивают автоматическое удаление шлама из фильтровального пресса эффективным по стоимости способом. Предпочтительные варианты и способы позволяют удалять частицы шлама из фильтровальной камеры фильтровального пресса при сохранении индивидуальных фильтровальных плат в компактном, или сжатом, положении. То есть, предпочтительно, удаление шлама происходит при нахождении индивидуальных фильтровальных плат одна от другой на расстоянии, меньшем толщины шлама частиц. Более предпочтительно, индивидуальные фильтровальные платы в процессе удаления шлама частиц находятся в контакте одна с другой.
[0010] В одном из вариантов узел фильтровальной платы включает первую фильтровальную плату и вторую фильтровальную плату. Первая фильтровальная плата имеет первую поверхность, и вторая фильтровальная плата имеет вторую поверхность напротив первой поверхности. Первая и вторая фильтровальные платы могут перемещаться одна относительно другой между открытым положением и закрытым положением. Когда фильтровальные платы находятся в закрытом положении, внутренняя часть первой поверхности отделена от внутренней части второй поверхности, что создает между ними фильтровальную камеру определенного периметра. Узел фильтровальной платы может уплотняться между первой фильтровальной платой и второй фильтровальной платой, создавая тем самым уплотненную секцию по этому периметру. Уплотненная секция имеет длину, меньшую полной длины периметра, так что узел фильтровальной платы имеет также открытую по периметру секцию. Открытая секция имеет размер и форму, позволяющие удалять шлам частиц из фильтровальной камеры. Узел фильтровальной платы имеет также затвор, перемещаемый между первым положением, закрывающим открытую секцию, и вторым положением, не закрывающим открытую секцию. Далее, затвор в первом положении может уплотнять открытую секцию по периметру.
[0011] В другом варианте способ фильтрования включает образование уплотненной фильтровальной камеры с узлом фильтровальной платы. Узел фильтровальной платы имеет первую фильтровальную плату, вторую фильтровальную плату и затвор. Первая фильтровальная плата и вторая фильтровальная плата могут перемещаться из закрытой позиции в закрытую позицию относительно одна другой, частично закрывая фильтровальную камеру, образовывая, тем самым, открытую секцию фильтровальной камеры. Затвор позволяет закрывать открытую секцию уплотненной фильтровальной камеры. Шлам образовывается в фильтровальной камере. Жидкость из шлама удаляется через фильтровальную среду, которой обложена часть, по меньшей мере, фильтровальной камеры, пока в фильтровальной камере происходит образование шлама частиц, занимающего значительную часть фильтровальной камеры. Удаляют затвор, сохраняя первую фильтровальную плату и вторую фильтровальную плату в закрытом положении, и шлам частиц удаляют через открытую секцию фильтровальной камеры.
[0012] Еще в одном варианте фильтровальный пресс содержит раму, имеющую опорную поверхность. Фильтровальный пресс имеет стационарную головку, подвижную головку и ряд фильтровальных плат. Фильтровальные платы поддерживаются опорной поверхностью между стационарной головкой и подвижной головкой. Ряд фильтровальных плат подвижен относительно одна другой вдоль опорной поверхности между позицией отделения и позицией конденсации. Имеется генератор усилия, передающий усилие на подвижную головку в направлении к стационарной головке для сжимания ряда фильтровальных плат между подвижной головкой и стационарной головкой. Когда генератор усилия создает достаточное усилие для уплотнения ряда фильтровальных плат, соседние пары фильтровальных плат образуют частично уплотненную фильтровальную камеру. По периметру фильтровальной камеры имеется открытая секция. Затвор способен закрывать открытую секцию. Затвор можно удалить из открытой секции, обеспечивая удаление частиц в конденсированном положении из фильтровальной камеры с рядом фильтровальных плат.
[0013] Предпочтительный вариант узла фильтровальной среды для фильтровальной платы имеет паз, окружающий часть фильтровальной платы фильтровальной камеры. Узел фильтровальной среды включает часть фильтровальной среды и уплотнение. Часть фильтровальной среды выполнена таким образом, что она позволяет жидкости проходить через часть фильтровальной среды, и не позволяет среде частиц проходить через часть фильтровальной среды. Уплотнение связано с периферией упомянутой части фильтровальной среды и выполнено таким образом, что оно помещается внутри паза фильтровальной платы.
Краткое описание чертежей
[0014] Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего узла фильтровального пресса описаны со ссылкой на чертежи предпочтительных вариантов. Эти варианты предназначены для иллюстрирования, но не для ограничения настоящего изобретения Чертежи содержат 20 фигур:
[0015] Фиг.1 представляет общий вид фильтровального пресса, включающего ряд узлов фильтровальных плат, имеющего определенные признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения.
[0016] Фиг.2 представляет общий вид конечной части фильтровального пресса Фиг.1.
[0017] Фиг.3 представляет сечение фильтровального пресса Фиг. 1 по линии 3-3 Фиг.2, показывающее полости фильтра, определяемые узлами фильтровальных плат. Внутри каждой полости фильтра расположен скребковый узел.
[0018] Фиг.3а представляет увеличенный частичный разрез фильтровального пресса Фиг.3 вдоль линии 3а-3а на Фиг.3. На Фиг.3а показаны каналы тока, удаляющие фильтрат из полостей фильтра в выпускной канал.
[0019] Фиг.4 представляет поперечное сечение модификации варианта фильтровального пресса Фиг.3. В фильтровальном прессе Фиг. 4 шлам вводится в индивидуальные полости фильтра через центральный питающий канал, против угловых питающих каналов фильтровального пресса Фиг.3.
[0020] Фиг.5а представляет вертикальное сечение одного узла фильтровальной платы, включающей затвор, закрывающий открытую секцию периметра полости фильтра. Предпочтительно, затвор несет узел скребка.
[0021] Фиг.5b представляет вертикальное сечение узла фильтровальной платы Фиг.4а, с удаленными затвором и узлом скребка.
[0022] Фиг.6 представляет сечение фильтровального пресса Фиг.1, показывающее затворы в закрытом положении.
[0023] Фиг.7 представляет сечение фильтровального пресса Фиг.1, показывающее затворы в частично открытом положении.
[0024] Фиг.8 представляет сечение фильтровального пресса Фиг.1, показывающее затворы в открытом положении.
[0025] Фиг.9 представляет увеличенный частичный вид фильтровального пресса Фиг.7.
[0026] Фиг.10 представляет поперечный разрез фильтровального пресса Фиг. 6 с затвором в закрытом положении.
[0027] Фиг.11 представляет поперечный разрез фильтровального пресса Фиг. 7 с затвором в частично открытом положении.
[0028] Фиг.12 представляет поперечный разрез фильтровального пресса Фиг. 8 с затвором в открытом положении.
[0029] Фиг.13 представляет общий вид узла фильтровальной платы, вынутого из фильтровального пресса, и показывает затвор и узел скребка в частично открытом положении. Узел фильтровальной платы имеет пару фильтровальных плат, разделенных рамкой.
[0030] Фиг.14 представляет общий вид одной фильтровальной платы из узла фильтровальной платы Фиг.13.
[0031] Фиг.15 представляет общий вид рамки узла фильтровальной платы Фиг.13.
[0032] Фиг.16 представляет общий вид затвора и узла скребка узла фильтровальной платы Фиг.13.
[0033] Фиг.17 представляет общий вид модификации узла фильтровальной платы Фиг.13, в которой узлы скребков двух соседних узлов фильтровальных плат удалены с противоположных сторон узлов фильтровальных плат.
[0034] Фиг.18а представляет модификацию фильтровального пресса Фиг.1. В фильтровальном прессе Фиг.18а продольная ось узла фильтровальной платы ориентирована существенно вертикальным образом. Предпочтительно, в большинстве других отношений фильтровальный пресс Фиг.18а практически подобен фильтровальному прессу Фиг.1.
[0035] Фиг.18b показывает фильтровальный пресс Фиг.18а с затворами и скребками в открытом положении. Соседние скребки и затворы выполнены открытыми с противоположных сторон узла фильтровальной платы, обеспечивая пространство для удаления шлама частиц.
[0036] Фиг.19 представляет общий вид фильтровальной платы, включающей узел фильтровальной среды, где фильтровальная среда и запирающий элемент соединены вместе, образуя единое целое.
[0037] Фиг.20 представляет сечение фильтровальной платы Фиг.19 по линии 20-20 Фиг.19, и более подробно иллюстрирует фильтровальную среду и запор.
Подробное описание предпочтительного варианта
[0038] Фильтровальный пресс используют для разделения жидкой и твердой компонент из их смеси, такой, как суспензия или взвесь. Например, описанный здесь фильтровальный пресс, на который обычно ссылаются под номером 20, может использоваться при фильтровании жидкостей, промышленных отходов, бытовых отходов, или для осуществления процесса разделения компонент в других условиях. Фильтровальный пресс 20 можно использовать также в ряде других промышленных применений.
[0039] В ходе процесса фильтрации твердая фаза собирается в фильтровальной камере фильтровального пресса 20 и образовывает шлам частиц. Фильтровальный пресс 20 включает, предпочтительно, механизм быстрого удаления шлама из фильтровальной камеры, без необходимости полного разделения фильтровальных плат одна от другой, как это подробнее описано ниже. Например, в одном варианте выполнения шлам удаляют из фильтровального пресса с использованием подвижного затвора, обеспечивающего доступ в фильтровальную камеру. Раскрытые здесь способы и структуры описаны в контексте фильтровального пресса, однако они могут использоваться в любом из широкого вида фильтровальных применений, как это является очевидным для лиц, сведущих в данной области, с учетом настоящего описания. Далее, лица, сведущие в данной области, поймут, что для образования последующих вариантов можно модифицировать и/или комбинировать один с другим многие из следующих описанных вариантов или их частей, и что не единственный признак является существенным в работе фильтровального пресса. Таким образом, некоторые признаки и аспекты узлов фильтровального пресса, описанные ниже, могут также быть использованы в различных иных фильтровальных устройствах.
[0040] Фиг.1 иллюстрирует фильтровальный пресс 20, предназначенный для разделения твердых и жидких компонент взвеси или суспензии. Фильтровальный пресс 20 включает, предпочтительно, концевую стойку 22, набор фильтровальных плат 24 и головную стойку 26. Набор фильтровальных плат 24 расположен между концевой стойкой 22 и головной стойкой 26. Пара рельсов 28 установлена между концевой стойкой 22 и головной стойкой 26 и, предпочтительно, поддерживает набор фильтровальных плат 24. В изображенном варианте каждая фильтровальная плата сборки фильтровальных плат 24 может быть при желании отделена от других фильтровальных плат, что позволит удалять или заменять одну или несколько индивидуальных фильтровальных плат, или обеспечить доступ к фильтровальной среде. Альтернативно, однако, фильтровальные платы могут быть соединены между собой и могут иметь любой периметр и или позволять, или предотвращать относительное перемещение фильтровальных плат, как это описано. В одном из вариантов часть или вся сборка фильтровальных плат может быть выполнена в виде единого, монолитного куска материала.
[0041] В общем, фильтровальный пресс 20 пропускает суспензию через набор фильтровальных плат 24, используя фильтровальную среду для удержания твердой компоненты суспензии и обеспечении прохода жидкой компоненты, или фильтрата, через набор фильтровальных плат 24. Собранный твердый компонент накапливается, образуя в каждой из фильтровальных полостей шлам из частиц материала. Шлам удаляют из набора фильтровальных плат 24 в конце каждого цикла фильтрования, после чего может быть осуществлен последующий цикл фильтрования.
[0042] Концевая стойка 22 имеет, предпочтительно, орган управления 30, корпус 32 и генератор усилия, такой как гидравлический силовой блок 34. Предпочтительно, гидравлический силовой блок 34 приспособлен для приложения сжимающей силы к набору фильтровальных плат 24 такого уровня, который обеспечивает уплотнение между каждой фильтровальной платой набора фильтровальных плат 24. Концевая стойка 22 поддерживает также один пары рельсов 28 и, предпочтительно, закрывает часть гидравлического силового блока 34, включая часть, по меньшей мере, гидравлического цилиндра 36 гидравлического силового блока 34.
[0043] Орган управления 30, предпочтительно, позволяет пользователю управлять рабочими параметрами фильтровального пресса 20. Например, в одном варианте орган управления 30 является цифровым орган управления, обеспечивающим регулирование параметров подачи суспензии (таких, как давление или скорость подачи суспензии) и усилия, развиваемого гидравлическим цилиндром 36 при сжатии набора фильтровальных плат 24. В изображенном варианте орган управления 30 расположен сверху корпуса 32. Однако орган управления 30 может быть помещен в других подходящих местах, обеспечивающих свободный доступ к органу управления 30.
[0044] В изображенном варианте корпус 32 образует внутреннюю камеру 39, окружающую силовой гидравлический блок 34. Лица, сведущие в данной области, поймут, что корпус 32 может иметь различные формы и конфигурации, подходящие для помещения части, по меньшей мере, силового гидравлического блока 34. В некоторых вариантах корпус 32 не является обязательным или желательным.
[0045] Гидравлический блок 34 обеспечивает давление в гидравлическом цилиндре 36, прилагая силу к части, по меньшей мере, набора фильтровальных плат 24. В изображенном варианте гидравлический цилиндр 36 имеет корпус 38 и стержень, или поршневой шток 40, простирающийся наружу из одного конца корпуса 38. Поршневой шток 40 может перемещаться внутрь и наружу корпуса 38. Поршневой шток 40 может перемещаться внутрь и наружу корпуса 38 для избирательного приложения или отложения сжимающей силы к набору фильтровальных плат 24.
[0046] Предпочтительно, открытый конец поршневого штока 40 связан с подвижной головкой 42, поддерживаемой парой рельсов 28 на конце набора фильтровальных плат 24 напротив головной стойки 26. Поршневой шток 40 перемещает головку 42 вдоль рельсов 28, избирательно прилагая сжимающую силу к набору фильтровальных плат 24 против стационарной головки 44, которая поддерживается, предпочтительно, головной стойкой 26. Таким образом, гидравлический цилиндр 36 может перемещать подвижную головку 42 вдоль продольной оси фильтровального пресса 20 в направлении к или от концевой стойки 22 для избирательного сжатия или высвобождения набора фильтровальных плат 24.
[0047] Набор фильтровальных плат 24 включает, предпочтительно, один, по меньшей мере, узел фильтровальной платы, указываемый, обычно, ссылочным номером 46. Более предпочтительно, набор фильтровальных плат 24 включает ряд узлов фильтровальной платы 46, участвующих в фильтровании твердых частиц из суспензии. Желательно, чтобы каждая индивидуальная фильтровальная плата, за исключением концевых плат, образовывала фильтровальную полость с каждой соседней фильтровальной платой. Таким образом, каждая индивидуальная фильтровальная плата узлов фильтровальных плат 46, за исключением концевых плат, образует часть двух отдельных узлов фильтровальных плат 46, как это подробнее описано ниже.
[0048] Источник суспензии 48 подает суспензию на фильтровальный пресс 20 и, точнее, на набор фильтровальных плат 24, как это показано линией суспензии 50 на Фиг.1. В изображенном варианте суспензия, поступающая из источника суспензии 48, проходит через подающий проход 52, расположенный в углу набора фильтровальных плат 24. В альтернативном варианте подающий проход 52 может быть расположен в центральной части набора фильтровальных плат 24, как это описано ниже со ссылкой на Фиг.4.
[0049] Через подающий проход 52 суспензия вводится в каждую фильтровальную камеру набора фильтровальных плат 24. По мере прохождения суспензии от подающего прохода 52 через набор фильтровальных плат 24, она перемещается в радиальном направлении, заполняя фильтровальные полости 46 внутри узлов фильтровальных плат, как это показано стрелками 53 на Фиг.1. Суспензия фильтруется при прохождении от подающего прохода 52 через фильтровальную среду, задерживающую твердый компонент суспензии и пропускающую жидкий компонент суспензии, или фильтрат, в открытую часть 54 одного из нескольких выходных проходов 56. Фильтрат вытекает через выходной проход 56, соединяющийся с каждой фильтровальной полостью вниз по течению фильтровальной среды, и проходит через головную стойку 26. Фильтрат выходит из выхода 58 и, по желанию, собирается или используется.
[0050] В изображенном варианте узлы фильтровальных плат 46 представляют собой вертикально ориентированные платы, перемещаемые вдоль общей горизонтальной оси между закрытым, или сжатым, положением и раздвинутым положением. Однако в альтернативном варианте узлы фильтровальных плат 46 могут собираться вертикально, как это описано ниже со ссылкой на Фиг.18, или в любой другой подходящей ориентации. Количество узлов фильтровальных плат 46, образующих набор фильтровальных плат 24, может существенно варьироваться в зависимости от требуемой емкости фильтровального пресса 20. В общем, большое число узлов фильтровальных плат 46 в фильтровальном прессе 20 служит для обеспечения фильтрования значительного количества суспензии при каждом цикле фильтрования, тогда как небольшое число узлов фильтровальных плат 46 может оказаться достаточным при меньшем объеме фильтрования, или когда фильтруемая суспензия имеет относительно низкую концентрацию твердой компоненты. Далее, для обеспечения требуемой емкости можно также изменять размеры узлов фильтровальных плат 46. Предпочтительно, узлы фильтровальных плат 46 имеют размеры по высоте и ширине около от 18 дюймов до 58 дюймов, или площадь примерно до 2 квадратных метров, хотя в иных случаях могут оказаться желательными и большие узлы фильтровальных плат 46.
[0051] Предпочтительно, верхняя поверхность пары рельс 28 поддерживает рукоятки 47, имеющиеся на противоположных сторонах каждой фильтровальной платы набора фильтровальных плат 24. Рельсы 28 расположены на противоположных сторонах набора фильтровальных плат 24. Предпочтительно, рукоятки 47 скользяще захватывают верхнюю поверхность рельсов 28, так что узлы фильтровальных плат 46 могут перемещаться по рельсам 28, позволяя разделять одну от другой индивидуальные фильтровальные платы.
[0052] Подвижная головка 42 имеет, предпочтительно, направляющую накладку 60, скользящую по верхней поверхности рельсов 28, что позволяет подвижной головке 42 перемещаться по рельсам 28. Таким образом, как это описано выше, блок гидравлического усилия 34 может перемещать подвижную головку 42 по паре рельсов 28, избирательно сжимая или высвобождая часть или весь набор фильтровальных плат 24. Альтернативно, подвижная головка 42 может перемещаться относительно рельсов 28 на колесиках или роликах, или любым другим подходящим образом. В одном из альтернативных вариантов пара рельсов 28 может быть заменена одним рельсом, который в определенных обстоятельствах может быть помещен выше набора фильтровальных плат 24. Пресс с таким расположением называют верхним фильтровальным прессом.
[0053] На Фиг.1-3 набор фильтровальных плат 24 показан в сдвинутом положении. Хотя это и не показано, предпочтительно, индивидуальные платы набора фильтровальных плат 24 отделены одна от другой, открывая часть, по меньшей мере, полостей фильтра набора фильтровальных плат 24, или позволяя удалять или заменять одну или несколько индивидуальных фильтровальных плат, или обеспечивая доступ к фильтровальной среде. Предпочтительно, однако, чтобы набор фильтровальных плат 24 позволял удалять из фильтровальных камер среду частичек в конце цикла фильтрации без значительного раздвижения фильтровальных плат одна от другой, как это описано ниже более подробно. Таким образом, возможно альтернативное расположение, при котором фильтровальные платы не отделяются одна от другой, или они соединены как единое целое, или образуют монолитную структуру. В одном варианте фильтровальные платы могут быть соединены между собой цепным ромашковым механизмом или сильфонным гидропневматическим механизмом, позволяющими разделять фильтровальные платы одну от другой, предпочтительно, на заранее заданное расстояние.
[0054] Изображенный на Фиг.2 фильтровальный пресс 20 включает, предпочтительно, систему жидкостной циркуляции 62, приспособленную для подачи суспензии из источника 48 на набор фильтровальных плат 24 и для подачи фильтрата от набора фильтровальных плат 24 к выходу 58. В изображенном варианте жидкостная система 62 имеет подающий проход 52 и ряд выпускных проходов 64, соединяющихся с выпускными проходами 56, описанными выше со ссылкой на Фиг.1.
[0055] Подающий проход 52 простирается, предпочтительно, от насоса для суспензии 66 через стационарную головку 44 в фильтровальные полости набора фильтровальных плат 24. Насос для суспензии 66 подает суспензию от источника суспензии 48 к подающему проходу 52. Выпускные проходы 64 собирают фильтрат от внутренних выпускных проходов 56 и доставляют фильтрат к выходу 58, приспособленному для выпуска фильтрата в подходящее место; в некоторых вариантах фильтрат может являться желательным конечным продуктом и может собираться. В других вариантах фильтрат может выпускаться через подходящий механизм, такой, например, как система удаления промышленных отходов.
[0056] Набор фильтровальных плат 24, изображенный на Фиг.3, содержит, предпочтительно, ряд узлов фильтровальных плат 46. В изображенном варианте набор фильтровальных плат 24 включает хвостовую фильтровальную плату 68а, несколько промежуточных фильтровальных плат 68 и головную фильтровальную плату 68b. В общем, на все фильтровальные платы, включая головную и хвостовую фильтровальные платы 68а и 68b, можно ссылаться, как на платы 68. Лица, сведущие в данной области, поймут, что фильтровальные платы 68 и образуемые фильтровальные камеры могут быть в основном прямоугольными, круглыми, или любой иной подходящей формы при взгляде в направлении продольной оси набора фильтровальных плат 24.
[0057] Пара фильтровальных плат 68 соединяется одна с другой, образуя, предпочтительно, узел фильтровальных плат 46, определяющий фильтровальную камеру 70. Обе головная и хвостовая фильтровальные платы 68а, 68b являются, предпочтительно, односторонними. Т.е. каждая из них соединяется только с одной другой фильтровальной платой 68, и платы 68а, 68b расположены на противоположных концах промежуточных фильтровальных плат 68. Промежуточные фильтровальные платы 68 каждая соединяется, предпочтительно, с каждой соседней фильтровальной платой 68. Таким образом, промежуточные фильтровальные платы 68 каждая соединяется с двумя другими фильтровальными платами 68, образуя часть двух узлов фильтровальных плат 46.
[0058] В изображенном варианте рамка 72 расположена между каждой фильтровальной платой 68. Рамка 72 отделяет фильтровальные платы 68 одну от другой, определяя часть, по меньшей мере, толщины фильтровальной камеры 70. В некоторых вариантах, использование рамки 72 позволяет быть плоскими поверхностям фильтровальных плат 68, определяющим фильтровальную камеру 70, так что общая толщина фильтровальной камеры 70 определяется толщиной рамки 72. Такое выполнение предпочтительно, когда желательно иметь плоскую внутреннюю поверхность, обращенную к фильтровальным платам 68, например, когда используют бумажную фильтровальную среду. В других вариантах рамка 72 может отсутствовать, и фильтровальные камеры 70 могут ограничиваться углубленными частями соседних фильтровальных плат 68. Таким образом, хотя изображенный узел фильтровальных плат 46 содержит и фильтровальные платы 68, и рамки 72, возможно также образование фильтровальных камер 70 без рамок 72, причем фильтровальные платы 68 выполняли бы основную эквивалентную функцию рамок 72, как это понятно лицу, сведущему в данной области.
[0059] Каждая фильтровальная плата 68 имеет, предпочтительно, входное отверстие 74, позволяющее жидкости проходить из фильтровальных камер 70 на противоположные стороны фильтровальной платы 68. Вместе, входные отверстия 74 определяют центральный входной проход 76 через набор фильтровальных плат 24, позволяющий жидкости проходить между всеми фильтровальными камерами 70. Таким образом, входной проход 76 позволяет суспензии поступать из входного прохода 52 в каждую фильтровальную камеру 70. В другом варианте, входной проход 76 может находиться в другом месте внутри набора фильтровальных плат 24. Например, проход 76 может быть образован по центру фильтровальных плат 68. Подобный вариант более подробно описан ниже при рассмотрении Фиг.4.
[0060] Каждая, предпочтительно, фильтровальная плата 68, изображенная на Фиг. 3 и 3а, имеет проход для жидкости 78, расположенный на стороне вниз по потоку фильтровальной среды 80, ограничивающий часть, по меньшей мере, фильтровальной камеры 70. Проход 78 расположен, предпочтительно, вдоль основной части фильтровальной среды 80 и выполнен с возможностью протока жидкой компоненты суспензии к выходному проходу 56. В изображенном варианте проход 78 представляет собой область углубления в фильтровальной плате 68 в жидкостной связи с каналом 82, который, в свою очередь, соединен с выходным проходом 56. Жидкость, проходящая через фильтровальную среду 80, поступает в проход 78 и затем проходит через канал 82 в выходной проход 56 благодаря разности давления между входным проходом 52 и выходным проходом 56.
[0061] Проход 78 может иметь любые форму или размер, подходящие для приема фильтрата из фильтровальной среды 80 и затем передачи фильтрата в проход 56. Например, фильтровальные платы могут иметь выступы на своих поверхностях, отделяющие фильтровальную среду 80 от поверхности фильтровальной платы 68 для создания пространства для тока жидкости. Для получения желаемого прохода 78 могут быть использованы любые другие подходящие конструкции.
[0062] Фильтровальная среда 80 представляет собой, предпочтительно, проницаемый материал, позволяющий жидкости проходить сквозь него, и препятствующий проходу сквозь него твердым частицам, имеющим определенные размеры. Фильтровальная среда 80 может являться фильтровальной тканью, экраном, бумагой или иным материалом, подходящим для удаления частичек из суспензии. В изображенном варианте фильтровальная среда 80 определяет, предпочтительно, практически всю вертикальную стенку камеры 70. Далее, фильтровальная среда 80 определяет практически часть пары вертикальных стенок камер 70.
[0063] На Фиг. с 3 по 5b показано уплотнение между фильтровальными платами 68 и помещенными между ними рамками 72. Показанная на Фиг.5b часть, по меньшей мере, периметра фильтровальной камеры 70 является открытой, когда фильтровальные платы 68 и рамки 72 касаются одна другой, или находятся в закрытом положении. То есть фильтровальные платы 68 и рамки 72 не касаются одна другой вдоль открытой секции периметра фильтровальной камеры 70. Закрытая секция периметра образуется, когда фильтровальные платы 68 и рамки 72 касаются одна другой и образуют между собой уплотнение. Эти уплотнения препятствуют, и практически предотвращают, выходу суспензии из жидкостных камер 70 через протекание между фильтровальными платами 68 и рамками 72 в уплотненном положении, когда к набору фильтровальных плат 24 приложена достаточная сжимающая, или запирающая, сила.
[0064] Изображенная на Фиг.3а рамка 72 имеет поверхность 84 напротив поверхности 86 фильтровальной платы 68. Когда рамка 72 и плата 68 находятся в закрытом положении, поверхность 86 прижимается к поверхности 84, образуя уплотнение 88. Аналогично, промежуточная фильтровальная плата 68 имеет поверхность 90, лежащую напротив поверхности 92 рамки 72. Когда рамка 72 и фильтровальная плата 68 заходятся в закрытом положении, то часть, по меньшей мере, поверхности 90 прижимается к части, по меньшей мере, поверхности 92, образуя уплотнение 94. В некоторых вариантах могут быть использованы отдельные уплотняющие элементы для обеспечения уплотнений 88, 94. Например, каждое из уплотнений 88, 94 может содержать резиновый элемент (например, кольцевую прокладку или сальник), сжатый между фильтровальной платой 68 и частью рамки 72. Однако лица, сведущие в данной области, поймут, что имеются и другие средства, которые могут быть использованы для обеспечения целостности камеры 70.
[0065] Как было описано выше, предпочтительно, фильтровальные платы 68 и рамка 72 во взаимодействии определяют периметр 96 камеры 70. В изображенном варианте периметр камеры обычно относится к частям фильтровальных камер 70, обращенным к продольной оси набора фильтровальных 24. Уплотнения 88, 94 создают уплотненную секцию периметра 96, так что жидкость не может покидать фильтровальные камеры 70 набора фильтровальных плат 24, как описано выше. Предпочтительно, каждая из фильтровальных камер 70 уплотнена аналогичным образом. Уплотненная секция, ограниченная уплотнениями 88, 94, имеет длину, предпочтительно, меньшую полной длины периметра 96 камеры 70, так что открытая секция 98 периметра 96 определяется, как описано выше. Как было описано выше, в некоторых вариантах рамка 72 может отсутствовать, и соседние фильтровальные платы 68 могут контактировать одна с другой.
[0066] В изображенном варианте рамка 72 не полностью окружает фильтровальную камеру 70 и определяет существенную часть открытой секции 98. Открытая секция 98 соединена с выходом 100, обеспечивающим выход шлама частиц 102 из пространства между фильтровальными платами 68 через открытую секцию 98.
[0067] На Фиг.5а и 5b затвор 104 выполнен с возможностью закрытия открытой секции периметра 96 и создания уплотнения с рамкой 72 и/или фильтровальными платами 68 для уплотнения фильтровальной камеры 70. Таким образом, при нахождении затвора 104 и ряда фильтровальных плат 24 в закрытом положении, как это показано на Фиг.5а, фильтровальная камера 70 находится в уплотненном положении, и может осуществляться цикл фильтрования. Затвор 104 может иметь множество альтернативных форм и размеров, в зависимости от формы и размера открытой секции 98 фильтровальной камеры 70. Например, в изображенном варианте затвор 104 выполнен в форме удлиненного фланца.
[0068] Как только будет завершен цикл фильтрования, затвор 104 может быть переведен в открытое положение, как показано на Фиг.5b, обеспечивая доступ к фильтровальной камере 70 через открытую секцию 98. Предпочтительно, ряд фильтровальных плат 24 остается в закрытом положении, хотя затвор 104 перемещается в открытое положение. В некоторых случаях давление блока гидравлического усилия 34 может быть уменьшено, так что набор фильтровальных плат 24 более не сжимается с силой, достаточной для уплотнения фильтровальных камер 70. Предпочтительно, однако, чтобы набор фильтровальных плат 24 не раздвигался до любой значительной степени и, более предпочтительно, не раздвигался на расстояние, большее ширины фильтровальной камеры 70. Однако в некоторых вариантах может оказаться желательным раздвижение фильтровальных плат 68 на расстояние, большее ширины фильтровальной камеры 70.
[0069] Изображенная на Фиг.5b открытая секция 98 имеет, предпочтительно, конфигурацию и размер, обеспечивающие удобное удаление шлама 102 (Фиг.5 а) из камеры 70. В изображенном варианте ширина W1 (расстояние вдоль продольной оси узла фильтровальной платы 24) открытой секции 98 приблизительно равна ширине W2 камеры 70. Однако в альтернативном варианте ширина W1 открытой секции 98 может быть менее или более чем ширина W2 камеры 70. Таким образом, имеются разные подходящие формы и размеры открытой секции 98, обеспечивающие удаление шлама из фильтровального пресса 20, предпочтительно, без существенного раздвижения фильтровальных плат 68.
[0070] В изображенном варианте затвор 104 имеет скребковый узел 106. Скребковый узел 106 выполнен с возможностью содействия удалению шлама частиц 102 из фильтровальной камеры 70. Предпочтительно, скребковый узел 106 расположен на затворе 104 и, соответственно, он перемещается по фильтровальной камере 70 при перемещении затвора 104. Изображенная на Фиг.3а и 5b рамка 72 имеет канавку 108, приспособленную для помещения в нее части, по меньшей мере, скребкового узла 106. Когда затвор 104 перемещается из закрытого положения в конце фильтровального цикла, скребковый узел 106 перемещается, предпочтительно, в фильтровальной камере 70, удаляя часть, по меньшей мере, шлама частиц 102, выбрасываемую через открытую секцию 98 периметра 96 фильтровальной камеры 70.
[0071] Скребковый узел 106 имеет, предпочтительно, поверхность, простирающуюся, по меньшей мере, частично, по ширине фильтровальной камеры 70. Кроме того, скребковый узел 106 может иметь дополнительные части 110, которые частично, по меньшей мере, разделяют фильтровальную камеру 70, облегчая разлом шлама частиц 102 при выведении скребкового узла 106 из фильтровальной камеры 70.
[0072] При работе фильтровального пресса 20 набор фильтровальных плат 24 перемещается в закрытое положение, образуя уплотненные фильтровальные камеры 70. Платы (например, фильтровальные платы 68 и рамка 72), находящиеся между подвижной головкой 42 и стационарной головкой 44, прижимаются одна к другой, пока фильтровальные платы 68 не соприкоснутся с соседними фильтровальными платами 68 или с рамкой 72, образуя уплотненную фильтровальную камеру 70 для накопления сжатой суспензии.
[0073] Затвор 104 перемещается в закрытое положение, блокируя отверстие 100 и закрывая камеру 70, как это показано на Фиг.6. Когда затвор 104 находится в закрытом положении, жидкость внутри камеры 70 не может пройти через открытую секцию 98 и выйти из отверстия 100.
[0074] В ходе фильтровального цикла источник суспензии 48 выдает суспензию, проходящую через головную стойку 26 в набор фильтровальных плат 24 в направлении, показанном линией 50 на Фиг.1. Суспензия через проход 52 попадает в набор фильтровальных плат 24 через угловой входной проход 76, как это показано на Фиг.3. По мере прохождения суспензии через фильтровальную камеру (камеры) 70, давление внутри фильтровальной камеры 70 побуждает жидкую компоненту суспензии проходить через фильтровальную среду 80 в проход 78 и затем через проход 56 из набора фильтровальных плат 24. Фильтровальная среда 80 задерживает твердую компоненту суспензии внутри камеры 70. Твердые компоненты аккумулируются внутри камеры 70, образуя шлам частиц 102.
[0075] В конце цикла фильтрования часть, по меньшей мере, оставшейся в шламе частиц жидкости, может быть удалена, по выбору, путем приложения к шламу давления во время цикла сжатия или прессования. На Фиг.4а и 4b изображен насос (например, насос со сжимающейся диафрагмой 111), создающий давление для удаления влаги из шлама 102, создающий давление на жидкость в паре проходов 112 на каждой стороне шлама 102. В изображенном варианте каждый проход 112 ограничен поверхностью фильтровальных плат 68 и гибкой мембраной 114, которая расположена между фильтровальными платами 68 и фильтровальной средой 80, как это понятно лицу, сведущему в данной области. Находящаяся под давлением жидкость в проходах 112 сжимает шлам между противолежащими мембранами 114.
[0076] Когда мембраны 114 создают давление на шлам 102, жидкость выдавливается из шлама 102 через фильтровальную среду 80 в проход 78. Выступы 116, задаваемые мембранами 114, обеспечивают пространство между мембранами 114 и фильтровальной средой 80, образуя проход 78, служащий для пропускания жидкой компоненты суспензии к выходному проходу 56 (Фиг.3). Цикл сжатия формирует, предпочтительно, плотный шлам 102 для облегчения удаления шлама посредством скребкового узла 106. Например, цикл сжатия уменьшает, предпочтительно, величину силы, требуемой для перемещения затвора 104 и скребкового узла 106 из закрытого положения в открытое положение. В одном из вариантов каждая фильтровальная камера 70 содержит только одну гибкую мембрану 114, выполненную, предпочтительно, с возможностью закрывать отфильтрованный шлам только с одной стороны. Таким образом, общее число узлов сжатия шлама может быть уменьшено, снижая, тем самым, стоимость производства. Подобное расположение можно назвать «смешанной упаковкой».
[0077] При необходимости, может проводиться цикл очистки для дальнейшего осушения шлама 102. В одном из вариантов, газ (например, воздух) может проходить в камеру 70 и выходить из нее. Удаление влаги из шлама 102 происходит при продувке газа вдоль шлама 102. Газ может быть комнатной температуры или он может быть нагрет. Кроме того, для содействия осушению отфильтрованного шлама 102 можно использовать вакуумирование фильтровальных камер 70. В другом варианте, скребковые узлы 106, или любые другие подходящие компоненты набора фильтровальных плат 24 или фильтровального пресса 20 могут быть выполнены с возможностью вибрации для обеспечения разлома шлама частиц 102. Для передачи вибрации на скребковые узлы 106 или на другие компоненты можно использовать вибрационный мотор (не показан). Для дальнейшего осушения и/или разламывания частиц могут быть применены, по одному или в любой подходящей комбинации, другие способы, очевидные лицам, сведущим в данной области.
[0078] На Фиг.4 показана модификация фильтровального пресса 20 Фиг.1. Фильтровальный пресс 20 Фиг.4 является, предпочтительно, в основном сходным с фильтровальным прессом Фиг.1 и, таким образом, в нем использованы аналогичные ссылочные обозначения для обозначения аналогичных компонент. Одним отличием между фильтровальным прессом 20 Фиг.1 и фильтровальным прессом 20 Фиг.4 является то, что входной проход 52 у фильтровального пресса 20 Фиг.4 расположен практически в центре набора фильтровальных плат 24, как это понятно лицу, сведущему в данной области. В большинстве других аспектов фильтровальный пресс 20 Фиг.4 практически сходен с фильтровальным прессом 20 Фиг.1 и поэтому он подробно не описывается.
[0079] Возвращаясь к фильтровальному прессу 20 Фиг.1 и обращая внимание на Фиг.5-12, отметим, что фильтровальный пресс 20 включает также, предпочтительно, привод или поручень затвора 118, соединенный с рядом продолговатых элементов, или фланцев, 120 затворов 104. Поручень затвора 118 может быть использован для обеспечения в целом одинакового перемещения затвора 104 относительно набора фильтровальных плат 24 и для одновременного продвижения нескольких или всех затворов 104. Затвор 104 перемещается, предпочтительно, вертикально, выводя затворы 104 (и скребковые узлы 106, если последние имеются) из узлов 46 фильтровальной платы. В альтернативном варианте, затворы 104 могут независимо перемещаться относительно рамок 72, в зависимости от применения. Кроме того, поручень 118 может быть соединен с генератором мощности, таким, как гидравлический силовой узел, выполненный с возможностью перемещения затворов 104 между открытым и закрытым положениями.
[0080] На Фиг.7 затворы 104 и скребковые узлы 106 изображены в частично открытом положении, открывающем доступ к фильтровальным камерам 70. Изображенное здесь положение может быть достигнуто перемещением вниз поручня затвора 118 относительно набора фильтровальных плат 24.
[0081] Затворы 104 на Фиг.8 расположены так, что верхние концевые части скребковых узлов 106 помещены вблизи донных частей фильтровальных камер 70. Таким образом, в открытом положении, предпочтительно, основная часть скребковых узлов 106 простирается от нижнего конца рамок 72.
[0082] На Фиг.13 узел фильтровальной платы 46 изображен отдельно от фильтровального пресса 20. В изображенном варианте пара фильтровальных плат 68 расположена с двух сторон рамки 72, создавая узел фильтровальной платы 46, как это было описано выше. Затвор 104 изображен в положении, частично выходящем из отверстия 100 рамки 72. Отверстие 100 выполнено, предпочтительно, с возможностью помещения в него части затвора 104. В одном из вариантов отверстие 100 имеет концы 122, 124, выполненные с возможностью помещения и зацепления сторон 126 скребкового узла 106. Из позиции, изображенной на Фиг., затвор 104 перемещается в закрытое положение сдвигая затвор 104 в рамку 72 в направлении стрелки 128а путем скольжения сторон 126 вдоль концов 122, 124. Затвор 104 сдвигается, пока фланец 120 не коснется нижней части поверхности 130 рамки 72.
[0083] После того, как затвор 104 достигнет закрытого положения (показанного на Фиг.6), так что фланец 120 создает уплотнение с рамкой 72 и/или фильтровальными платами 68, суспензия может проходить в камеры 70, и не может вытекать через отверстие 100. Когда затвор 104 перемещается из закрытого положения в направлении стрелки 128b, то часть, по меньшей мере, шлама, находящегося в камере 70, может быть удалена через отверстие 100, предпочтительно, с помощью скребкового узла 106. Шлам может быть удален из камеры 70, хотя узел фильтровальной платы 46 находится в закрытом положении и, предпочтительно, при сохранении уплотнений между фильтровальными платами 68 и рамкой 72. Как было описано выше, в некоторых вариантах уплотняющее давление может быть снято с ряда фильтровальных плат 24, предпочтительно, однако, чтобы фильтровальные платы 68 не отделялись одна от другой на расстояние, большее ширины фильтровальной камеры 70.
[0084] Изображенная на Фиг.15 рамка 72 может быть выполнена с возможностью вставления и удержания затвора 104 и/или скребкового узла 106. В изображенном варианте рамка 72 имеет три секции, образующие в целом U-образную конструкцию. Рамка 72 имеет, предпочтительно, пару практически прямоугольных секций 132, 134 и секцию 136, расположенную между ними и соединяющую одни из концов секций 132, 134. В изображенном варианте секции 132, 134 и 136 совместно образуют три стороны периметра 96 фильтровальной камеры 70, как это было описано выше со ссылкой на Фиг. 4а и 4b. Однако рамка 72 может иметь и другие конфигурации, соответствующие фильтровальным камерам 70, имеющим другие формы.
[0085] Рамка 72 имеет, предпочтительно, канавку, или щель, на каждой вертикальной стороне, расположенной напротив фильтровальной камеры 70, выполненную с возможностью принимать одну сторону скребкового узла 106. Кроме того, в секции 136 имеется часть щели 108, причем щель 108 представляет собой в целом U-образную канавку или канал, в который входит часть, по меньшей мере, скребкового узла 106. Таким образом, одна сторона скребкового узла 106 скользяще связана с одной стороной щели 108, причем верхний конец скребкового узла 106 связан с верхней частью щели 108.
[0086] Секции 132, 134 рамки 72 имеют также, предпочтительно, рукоятку или иную выступающую структуру 137, выполненную с возможностью функционировать в качестве рукоятки. Рамка 132 имеет также пару отверстий 138, 140, определяющих, соответственно, часть входных и выходных проходов 52, 56.
[0087] Скребковый узел 106, изображенный на Фиг.9 и 16 поддерживает, предпочтительно, распылительный узел 142, выполненный с возможностью распылять промывочную жидкость на фильтровальную среду 80. Распылительный узел 142 расположенный, предпочтительно, в верхней части скребкового узла 106, может перемещаться вместе со скребковым узлом 106 и затвором 104, обеспечивая очистку фильтровальной среды 80 фильтровальной камеры 70. В изображенном варианте распылительный узел 142 имеет источник промывочной жидкости 144, подающий трубопровод 146 и одно, по меньшей мере, сопло или распылитель 148.
[0088] Источник промывочной жидкости 144 (Фиг.9) обеспечивает подачу промывочной жидкости в подающий трубопровод 146. Промывочная жидкость может поступать из источника жидкости 144 в подающий трубопровод 146 через любой подходящий проход для жидкости. Предпочтительно, однако, чтобы часть прохода для жидкости находилась внутри скребкового узла 106. Источник промывочной жидкости 144 может быть источником любой жидкости, пригодной для распыления из распылительного узла 142 и промывания камер 70. В изображенном варианте источник промывочной жидкости 144 подает жидкость в виде воды с добавлением или без добавления моющих средств. В одном из вариантов, для эффективного и быстрого удаления твердых веществ из фильтровальной среды 80, может поддерживаться определенная температура промывочной жидкости. Например, источник жидкости 144 может подавать на распылители 148 нагретую воду под повышенным давлением, так что распылитель 148 может выдавать спрей 149 высокого давления, быстро очищающий фильтровальную среду 80. Лица, сведущие в данной области, поймут, что источник жидкости 144 может быть источником любой жидкостной среды (например, воздуха, воды, жидких химикатов), которую можно использовать для очистки набора фильтровальных плат 24.
[0089] Распылитель 148 выполнен и приспособлен для направления промывочного спрея на часть, по меньшей мере, фильтровальной среды 80. В изображенном варианте распылитель 148 подает жидкость от источника промывочной жидкости 144 на фильтровальную среду 80 части, по меньшей мере, камер 70 для перемещения и удаления частиц, расположенных внутри камеры 70. Например, один, по меньшей мере распылитель 148 может направлять спрей промывочной жидкости 149 на часть, по меньшей мере, поверхности фильтровальной среды 80.
[0090] Распылительный узел 142 имеет, предпочтительно, более одного, а в изображенном варианте четыре распылителя 148, два из которых расположены для орошения одной стороны фильтровальной камеры 70, а два других расположены для орошения другой стороны фильтровальной камеры 70. Когда затвор 104 перемещается относительно рамки 72, распылители 148 направляют промывочный жидкостной спрей 149, предпочтительно, на фильтровальную среду 80 для перемещения и удаления материала частиц, оставшегося после удаления шлама частиц.
[0091] Скребковый узел 106, изображенный на Фиг.16, имеет, предпочтительно, две стороны 126, простирающихся от верхней части корпуса 152 скребкового узла 106 к нижней части корпуса 152 и связанных с одним, по меньшей мере, скребковым элементом 110. Внутренняя часть корпуса 152 определяет часть, по меньшей мере, камеры 70, предпочтительно, по меньшей мере, часть периметра 96 камеры 70.
[0092] Скребковый элемент 110 имеет противоположные концы 154а, 154b и удлиненную часть 156 между ними. Концы 154а, 154b скребковых элементов 110 связаны со сторонами 126 скребкового узла 106. Предпочтительно, скребковые элементы 110 расположены между распылительным узлом 142 и фланцем 120, параллельно, в основном, один другому. Когда затвор 104 находится в закрытом положении, скребковые элементы 110 проходят, предпочтительно, практически полностью через фильтровальную камеру 70 перпендикулярно продольной оси узла фильтровальной платы 46.
[0093] В изображенном варианте удлиненный корпус 156 каждого скребкового элемента 110 ориентирован в основном горизонтально и имеет в основном прямоугольную форму. Однако скребковый элемент 110 может иметь другие формы, подходящие для перемещения шлама 102. Например, но без намерения ограничить этим, скребковый элемент 110 может иметь в основном округлое, эллиптическое или многоугольное сечение. Более того, как это можно понять, хотя скребковые элементы 110 ориентированы в изображенном варианте в основном горизонтально, в других вариантах выполнения скребковые элементы 110 могут иметь другие ориентации. Например, скребковые элементы 110 могут быть ориентированы вертикально, когда скребковый узел 106 выполнен с возможностью перемещения в горизонтальном направлении. Таким образом, в некоторых предпочтительных вариантах выполнения, скребковые элементы 110 ориентированы практически перпендикулярно к направлению перемещения скребкового узла 106.
[0094] Скребковый узел 106 может иметь любое подходящее число скребковых элементов 110, выполненных с возможностью удаления твердого вещества из фильтровальной камеры 70. В одном из вариантов скребковый узел 104 имеет один скребковый элемент 110. В другом варианте скребковый узел 104 имеет несколько скребковых элементов 110. В изображенном варианте скребковый узел 104 имеет четыре скребковых элемента 110. Каждый из скребковых элементов 110 может иметь форму, сходную с другими скребковыми элементами 110. Альтернативно, однако, скребковые элементы 110 могут иметь формы, отличные от других скребковых элементов 110. Более того, скребковые элементы 110 могут располагаться в разных положениях по сторонам 126. В изображенном варианте скребковые элементы 110 в основном равномерно распределены между верхней частью 158 корпуса 152 и нижней частью 160 корпуса 152. Однако скребковые элементы 110 могут быть и неравномерно распределены между частями 158, 160 для достижения желаемых скребковых и термических характеристик, как это здесь описано.
[0095] Скребковые элементы 110 выполнены, предпочтительно, с возможностью зацеплять и сегментировать часть, по меньшей мере, шлама частиц, образующегося в фильтровальных камерах 70 набора фильтровальных плат 24. Например, как показано на Фиг.4а, шлам 102 окружает часть, по меньшей мере, скребковых элементов 110, после того, как определенное количество твердой компоненты суспензии захвачено набором фильтровальных плат 24. Когда затвор 104 перемещается относительно фильтровальных плат, внешние поверхности 162 скребковых элементов 110 зацепляют шлам частиц 102, разламывая его и направляя шлам 102 вниз через отверстие 100 из набора фильтровальных плат 24. При этом скребковые элементы 110 имеют, предпочтительно, структурные характеристики, достаточные для разламывания шлама частиц 102. В варианте, изображенном на Фиг.5-16, скребковые элементы 110 практически полностью пересекают фильтровальную камеру 70. В некоторых вариантах скребковые элементы 110 даже могут соприкасаться с фильтровальной средой 80.
[0096] В одном из вариантов скребковый элемент 110 выполнен с возможностью обеспечения циркуляции нагретой жидкости от источника нагретой жидкости (не показан) в тепловом контакте со шламом частиц внутри фильтровальных камер 70 для облегчения сушки шлама частиц. Как показано на Фиг.16, предпочтительно, часть, по меньшей мере, скребковых элементов 110 имеет внутренний проход, или канал, 164 для подачи нагретой среды (такой, например, как пар или гидравлическая среда) для теплового контакта со шламом 102 внутри камер 70. Канал 164 имеет продольную ось, в основном совпадающую с продольной осью скребкового элемента 110. Каналы 164 отдельных скребковых элементов 110, предпочтительно, соединяются между собой для обеспечения циркуляции нагретой среды по фильтровальной камере 70 для осуществления сушки, или уменьшения влажности, шлама частиц 102.
[0097] Скребковый узел 106, изображенный на Фиг.16, несет, предпочтительно, одну, по меньшей мере, опорную вставку 166. Альтернативно, если не имеется скребкового узла 106, опорная вставка может располагаться на затворе 104. Как будет понятно лицу, сведущему в данной области, опорная вставка 166 поддерживает фильтровальные платы 68, препятствуя деформации фильтровальных плат 68 в направлении продольной оси набора фильтровальных плат 24 в ходе цикла фильтрации. В изображенном варианте показана одна опорная вставка 166, обычно представляющая собой твердую пластину, соединенную с двумя скребковыми элементами 110 вблизи центральной области скребкового узла 106. Когда скребковый узел 106 находится внутри камеры 70, опорная вставка 166 располагается между стенками камеры 70, предотвращая заметное смещение части, по меньшей мере, стенок камеры 70. Более того, опорная вставка 166 обеспечивает структурную поддержку скребковым элементам 110. Хотя это и не показано, ряд опорных вставок 166 может быть связан с затвором 104.
[0098] Опорная вставка 166 может иметь различные формы в зависимости от желательных структурных характеристик и конфигурации камеры 70. Например, опорная вставка 166 может быть в основном квадратной, прямоугольной, круглой или эллиптической; она может быть прикреплена к одному или к нескольким элементам, таким, как скребковые элементы 110. Опорная вставка 166 может также иметь поверхность, выполненную с возможностью удаления шлама, образованного внутри камеры 70, по мере перемещения скребкового узла между закрытым и открытым положениями.
[0099] Опорная вставка 166 простирается, предпочтительно, по осевой ширине фильтровальной камеры 70. То есть, по расстоянию фильтровальной камеры 70 вдоль продольной оси фильтровального пресса 20. Более предпочтительно, чтобы опорная вставка 166 контактировала с фильтровальной средой каждой фильтровальной платы 68, когда фильтровальные платы находятся в закрытом положении. Опорную вставку 166 используют, когда фильтровальная камера 70 имеет размеры по высоте и ширине (в плоскости, в основном перпендикулярной продольной оси фильтровального пресса 20) более чем около 20 дюймов. Однако при желании одна или несколько опорных вставок могут использоваться в фильтровальных камерах 70, имеющих размеры менее 20 дюймов. Лица, сведущие в данной области, могут определить подходящий размер, конфигурацию и ориентацию опорной вставки 166 в зависимости от желательного взаимодействия между вставкой 166 и фильтровальными платами 68.
[0100] Хотя это и не показано, затвор 104 и скребковый узел 106 могут представлять собой отдельные компоненты, работающие независимо. В одном из вариантов, например, затвор 104 имеет, предпочтительно, фланец 120 для закрывания отверстия 100. Скребковый узел 106, если имеется, расположен, предпочтительно внутри фильтровальной камеры 70 набора фильтровальных плат 24. Затвор 104 можно удалять после цикла фильтрования, при этом для удаления шлама 102 может быть использован скребковый узел 106. В некоторых вариантах скребковый узел 106 может не требоваться и быть нежелательным, и, поэтому, не предусматриваться.
[0101] На Фиг.14 и 15 рамки 72 и фильтровальные платы 68 соединены между собой для уменьшения или исключения относительного перемещения между отдельными фильтровальными платами 68 и рамкой 72 при сжатии суспензии внутри фильтровальных камер 70. Рамка 72 соединена, предпочтительно, с одной, по меньшей мере, фильтровальной платой 68 для предотвращения расширения рамки 72 в радиальном направлении под действием давления среды внутри камеры 70, В варианте, изображенном на Фиг.14 и 15, рамка 72 имеет скважину 168, выполненную с возможностью помещения выступа, или ключа, 170 на плате 68. Рамка 72 имеет, предпочтительно, по скважине 168 на каждой секции 132, 134, приспособленных отвечать двум соответствующим ключам 170 плат 68. Кроме того, обе стороны рамки 72 имеют, предпочтительно, скважины 168, так что платы 68 на обеих сторонах рамки 72 скрепляются с рамкой 72.
[0102] Хотя это и не показано, скважина 168 может представлять собой сквозное отверстие, или другую структуру, выполненную с возможностью приема структуры на плате 68. Альтернативно, рамка 72 может иметь ключ или выступ, выполненный с возможностью вставляться внутрь скважины платы 68. В другом варианте рамка 72 и плата 68 может иметь гребни или пазы, выполненные с возможностью сцепления между собой для предотвращения относительного перемещения между ними. Кроме того, может быть предусмотрен отдельный ключевой элемент, соединяющий углубления в платах 68 и в рамке 72. Далее, могут также быть использованы другие способы предотвращения радиального расширения рамки 72, такие, как, например, внутренние или наружные связи внутри рамки 72, без ограничения ими. В одном варианте, для предотвращения радиального расширения, боковые рельсы 28 могут быть выполнены с возможностью контакта со сторонами рамки 72. В этом варианте рельсы 28 могут иметь размеры, обеспечивающие контакт со значительной частью длины рамки 72, или даже со всей длиной рамки 72.
[0103] Затвор 104 показан на Фиг.10 в закрытом положении. Предпочтительно, как это было описано выше, затвор 104 образует уплотнение с рамкой 72 и/или с платами 68, препятствуя выходу жидкости из фильтровальной камеры 70 в ходе работы. Предпочтительно, уплотнения, образованные между затвором 104 и рамкой 72 и/или платами 68 существенно предотвращают выход суспензии из фильтровальных камер 70.
[0104] Как описано выше, шлам частиц 102 можно нагревать для содействия сушке шлама 102. Нагретая жидкость проходит, предпочтительно, через каналы 164 скребкового узла 106, так что тепло жидкости внутри канала 164 передается шламу 102, и таким образом происходит нагрев шлама. Предпочтительно, канал 164 имеет такой размер, что через скребковый элемент 110 может быть пропущено количество жидкости, достаточное для эффективного нагрева шлама внутри набора фильтровальных плат 24. Нагрев шлама 102 может быть осуществлен в комбинации с циклом сжатия, чтобы убедиться, что шлам 102 является достаточно сухим для подходящего удаления и сбора.
[0105] Как описано выше, цикл очистки может быть использован с последующей сушкой шлама 102. В одном из вариантов, газ (например, воздух) пропускают в камеру и из камеры 70. Влагу из шлама 102 удаляют путем продувания газа через шлам и вдоль шлама 102.
[0106] Затвор 104 переводят из закрытого положения в открытое положение для перемещения скребкового узла 106 и содействия удалению шлама частиц 102 из фильтровальной камеры 70. Затвор 104 может быть переведен из закрытого положения путем перемещения вниз затвора 104 относительно соседних фильтровальных плат 68 и из отверстия 100. Скорость, с которой затвор 104 перемещают из закрытого положения в открытое положение, определяется характеристиками шлама 102.
[0107] Фильтровальные платы 68 остаются, предпочтительно, в закрытом или близком к закрытому, положении, касаясь рамки 72, по мере того, как затвор 104 перемещается в открытое положение. Таким образом, набор фильтровальных плат 24 может находиться между головками 42, 44, так что фильтровальные платы 68 (и рамки 72) находятся в относительно сжатом положении одна относительно другой, когда затвор 104 перемещается из закрытого положения в открытое положение. Далее, несколько затворов 104 могут одновременно перемещаться из закрытого положения в открытое положение при перемещении рельса 118. Таким образом, камеры 70 могут быть освобождены от твердых веществ без разделения фильтровальных плат 68 и рамок 72 одна от другой.
[0108] Альтернативно, поршневой шток 40 может быть втянут для уменьшения силы сжатия, воздействующей на набор фильтровальных плат 24. По уменьшении давления, оказываемого на набор фильтровальных плат 24, затвор 104 может быть перемещен из закрытого положения в открытое положение для удаления шлама. Уменьшение давления облегчает удобное удаление затвора 104 и удаление шлама 102. В другом варианте, фильтровальные платы 68 и рамки 72 могут быть раздвинуты на небольшое расстояние в целях снижения силы, потребной для удаления шлама частиц 102. Предпочтительно, однако, чтобы платы 68 не раздвигались на расстояние, большее ширины W1 фильтровальной камеры 70 или шлама частиц 102.
[0109] При фильтровании суспензии в наборе фильтровальных плат 24 в ходе цикла фильтрования, затвор 104 находится, предпочтительно, в закрытом положении, а распылительный узел 142 выключен, так что практически никакой жидкости не распыляется из распылителей 148. В конце цикла фильтрования затвор 104 перемещается из закрытого положения путем перемещения затвора 104 относительно соседних фильтровальных плат 68 и из отверстия 100. Такое перемещение способствует выводу шлама 102, находящегося внутри камер 70, из отверстия 100, как это было описано выше. Затем, предпочтительно, затворы 104 перемещаются в закрытое положение, и включаются распылители 148, направляя спрей жидкой среды на фильтровальную среду 80, тогда как затвор 104 выдвигается из отверстия 100 для обеспечения хорошей промывки всей длины фильтровальной среды 80, от верха и до низа фильтровальной камеры 70.
[0110] На Фиг.17 показана модификация узла фильтровальной платы 46 Фиг.13. Узел фильтровальной платы 46 Фиг.17 в основном сходен с узлом фильтровальной платы 46 Фиг.13 и поэтому там используются аналогичные ссылочные обозначения для обозначения аналогичных компонент. На Фиг.17 показаны два индивидуальных узла фильтровальных плат 46, имеющих две рамки 72 и три фильтровальные платы 68. Как было описано выше, первый узел фильтровальной платы 46 имеет однонаправленную плату 68, однонаправленную рамку 72 и промежуточную плату 68. Второй узел фильтровальной платы имеет обратно направленную плату 68, обратно направленную рамку 72 и промежуточную плату 68. Таким образом, промежуточная плата 68 составляет часть каждого из изображенных узлов фильтровальных плат 46. Кроме того, однонаправленная и обратно направленная платы 68 могут образовывать часть узлов фильтровальных плат (не показаны), соседствующих с изображенными узлами фильтровальных плат 46.
[0111] Узлы фильтровальных плат 46 Фиг.17 практически сходны с любыми узлами фильтровальных плат 46, описанными в связи с Фиг.1-16. Однако в узлах 46 Фиг.17 затворы 104 и скребковые узлы 106 однонаправленного узла фильтровальной платы 46 и обратно направленного узла фильтровальной платы 46 открыты с разных сторон узлов фильтровальных плат 46. То есть, затворы 104 и скребковые узлы 106 простираются от узлов фильтровальных плат 46 в противоположных относительно продольной оси AL один от другого радиальных направлениях узлов 46. Предпочтительно, затворы 104 и скребковые узлы 106 находятся на противоположных сторонах узлов фильтровальных плат 46 и, более предпочтительно, на противоположных вертикальных сторонах узлов фильтровальных плат 46. Затворы 104 и скребковые узлы 106 могут перемещаться отдельными запорными механизмами, или теми же самыми запорными механизмами. Такое выполнение обеспечивает дополнительное пространство между соседними затворами 104 и скребковыми узлами 106, позволяя легко удалять шлам частиц без воздействия шлама частиц на соседние полости фильтров.
[0112] На Фиг. 18а и 18b изображена модификация фильтровального пресса 20 Фиг.1. Предпочтительно, фильтровальный пресс 20 Фиг.18а и 18b практически сходен с фильтровальным прессом 20 Фиг. 1 и, следовательно, для обозначения аналогичных компонент использованы аналогичные цифровые обозначения. Однако в фильтровальным прессе 20 Фиг. 18а и 18b, продольная ось набора фильтровальных плат 24 ориентирована, главным образом, в вертикальном направлении. Соответственно, при таком расположении требуется меньшая площадь по сравнению с площадью, требуемой для фильтровального пресса Фиг.1.
[0113] Фильтровальный пресс 20 укреплен, предпочтительно, на рамном узле 150, снабженном гидравлическим цилиндром 34. Гидравлический цилиндр 34 выполнен с возможностью избирательного приложения или удаления сжимающей силы на набор фильтровальных плат 24. Гидравлический цилиндр 34 может также быть выполненным с возможностью отведения, позволяя индивидуальным фильтровальным платам 68 (и рамкам 70, если имеются) отделяться одна от другой. Предпочтительно, соседние фильтровальные платы 68 (или рамку 70 и фильтровальную плату 68) соединяет связывающая структура 152, такая как, например, трос или цепь, так что когда удаляется гидравлический цилиндр 34, фильтровальные платы 68 (и рамки 70, если имеются) удерживаются в пространственно разделенном положении связывающими структурами.
[0114] Фильтровальный пресс 20, изображенный на Фиг. 18а и 18b, имеет предпочтительно затворы 104 и скребковые узлы 106, которые, желательно, сходны с описанными со ссылкой на фильтровальный пресс 20 Фиг.1. У фильтровального пресса 20 Фиг.18а и 18b соседние затворы 104 и скребковые узлы 106 удаляются с разных сторон и, предпочтительно, с противоположных сторон набора фильтровальных плат 24, обеспечивая удаление шлама частиц без взаимодействия со шламом частиц соседних фильтровальных полостей. Предпочтительно, фильтровальный пресс 20 имеет движущий механизм 154, выполненный с возможностью перемещения поручня затвора 118 и затворов 104. Желательно, чтобы движущий механизм 154 имел устройство сцепления, выполненное с возможностью преобразования линейного движения в направлении, в основном параллельном продольной оси фильтровального пресса 20 в линейное движение поручня затвора 118 в направлении, в основном перпендикулярном продольной оси фильтровального пресса 20. Однако могут быть использованы и другие подходящие устройства для перемещения поручня затвора 118 и/или затворов 104.
[0115] На Фиг.19 и 20 показана фильтровальная плата 68, имеющая предпочтительный узел фильтровальной среды, имеющий уплотняющий элемент 200 на периферийной кромке фильтровальной среды 80. Удачно, что при таком расположении фильтровальная среда 80 и уплотняющий элемент 200 могут быть удалены и заменены как целое из фильтровальной платы 68. Изображенный вариант делает возможным сократить время, потребное для помещения фильтровальной среды 80 в фильтровальную плату 68 и дополнительно упрощает изготовление фильтровальной платы 68, как это подробно описано ниже.
[0116] Как было описано ранее, фильтровальная среда 80 занимает часть фильтровальной камеры 70 (Фиг.3), определяемую взаимодействием фильтровальных плат 68 и захватывающую определенное количество твердого вещества частиц, позволяя жидкому веществу проходить через фильтровальную среду и покидать фильтровальную камеру 70. Фильтровальная плата 68, изображенная на Фиг.20, имеет паз 202, простирающийся по периферии фильтровальной среды 80. Изображенный здесь паз 202 имеет, в основном, прямоугольную форму и в него помещается, в основном, прямоугольная часть уплотняющего элемента 200. Уплотняющий элемент 200 может дополнительно иметь выступы 204, выступающие от прямоугольной части уплотняющего элемента 200 и, желательно, сжимаются, когда уплотняющий элемент 200 попадает в паз 202 для усиления удержания уплотняющего элемента 200 внутри паза 202. Если желательно, выступы 204 могут простираться по всей длине уплотняющего элемента 200, создавая непрерывную кромку, или, альтернативно, выступы 204 могут прерываться по длине уплотняющего элемента 200. Далее, хотя показана прямоугольная форма в сечении уплотняющего элемента 200 и паза 202, могут быть использованы другие подходящие варианты и формы уплотняющего элемента 200 внутри паза 202, как это понятно лицу, сведущему в данной области.
[0117] Как показано, когда уплотняющий элемент 200 расположен внутри паза 202, уплотняющий элемент 200 предпочтительно окружен с трех сторон фильтровальной платой 68. Желательно, чтобы открытая поверхность уплотняющего элемента 200 имела прокладочную поверхность 206, выполненную с возможностью контакта с противоположной поверхности каждой рамки 72 или фильтровальной платы 68 для образования уплотнения между этими двумя элементами. Предпочтительно, прокладочная поверхность 206 имеет форму, аналогичную прокладочным элементам, обычно используемым в настоящее время в данной области техники, причем эти элементы имеют кольцевой тип и отдельны от фильтровальной среды 80. Изображенная прокладочная поверхность 206 является полукольцевой в сечении и, предпочтительно, простирается по всей длине уплотняющего элемента 200, так что прокладочная поверхность 206 связывает всю фильтровальную камеру 70 (Фиг.3). Однако, при желании, прокладочная поверхность 206 может иметь другие подходящие формы поперечного сечения.
[0118] Как было описано выше, фильтровальная среда 80 прикреплена, предпочтительно, к уплотняющему элементу 200, так что фильтровальная среда 80 и уплотняющий элемент 200 могут удаляться из фильтровальной платы 68 и заменяться, как единое целое. В изображенном варианте периферический край фильтровальной среды 80 заделан в уплотняющий элемент 200, как это показано на Фиг.20. В одном, особенно предпочтительном варианте, уплотняющий элемент 200 выполнен из термопластичного полимерного материала, предпочтительно, из пластизола. Пластизол может быть материалом ПВХ в комбинации с жидким пластичным пластификатором и с другими материалами. Пластизол способен переходить, предпочтительно, в жидкое состояние при нагревании, так что периферический край фильтровальной среды 80 может быть помещен в размягчаемый материал пластисола, из которого изготовлен уплотняющий элемент 200. Как только периферический край фильтровальной среды вводится в материал пластисола, материалу пластисола дают остыть и затвердеться, тем самым заключая периферический край фильтровальной среды 80 внутрь уплотняющего элемента 200. Хотя подобный вариант считается предпочтительным в настоящее время, могут быть использованы также и другие подходящие варианты связывания фильтровальной среды 80 с уплотняющим элементом 200, включая, например, средства механического скрепления, клеящие вещества, процессы переформовки или другие подходящие способы соединений.
[0119] Вариант, изображенный на Фиг.19 и 20 позволяет, преимущественно, упростить конструкцию фильтровальной платы 68. В изображенном варианте, фильтровальная среда 80 и уплотняющий элемент 200 могут быть смонтированы с фильтровальной платой 68 путем помещения уплотняющего элемента 200 в один паз 202. В конструкциях, известных из предшествующего уровня техники, фильтровальная среда присоединяется к фильтровальной плате внутри первого паза, и прокладочный элемент связан с фильтровальной платой внутри второго паза; таким образом, имеется необходимость дополнительного паза и более сложной конструкции фильтровальной платы, поскольку каждый паз должен быть выполнен отдельно или сформирован иным образом. Кроме того, изображенные здесь фильтровальная среда 80 и уплотняющий элемент 200 могут быть соединены с фильтровальной платой 68 в один прием, путем помещения уплотняющего элемента 200 в паз 202, тогда как согласно предшествущему уровню техники требуются два различных приема.
[0120] Хотя настоящее изобретение описано здесь в терминах определенных вариантов, в рамках настоящего изобретения находятся и другие варианты, очевидные для лиц, сведущих в данной области. Таким образом, могут быть сделаны различные изменения и модификации без отхода от духа и объема настоящего изобретения. Например, по желанию может быть изменено положение различных компонент. Более того, не все признаки, аспекты и преимущества требуются с необходимостью для практического осуществления настоящего изобретения. Соответственно, объем настоящего изобретения определяется только прилагаемой формулой изобретения.