Барабанный вакуум-фильтр

Область техники
Полезная модель относится к очистке суспензии фильтрованием и предназначена для использования в пищевой, химической, целлюлозной и других отраслях промышленности.
Уровень техники
Известен барабанный вакуум-фильтр, раскрытый в патенте РФ на изобретение №2050171 (дата приоритета: 11.11.1992, дата публикации: 20.12.1995). Известный фильтр включает вращающийся горизонтальный барабан, разделенный на ряд ячеек с каналами, соединенных с распределительным устройством, включающим подвижную часть с концентрическими отверстиями и неподвижную часть, представляющую собой кольцевую полость, разделенную на вакуумные камеры для фильтрования, промывки и обезвоживания осадка, камеры сжатого газа для разрыхления осадка и регенерации фильтровальной перегородки, систему вакуумирования, состоящую из вакуумных сепараторов для основного и промывного фильтратов, соединенных с вакуумным насосом, корыто для суспензии с мешалкой, устройство для промывки и съема осадка, при этом система вакуумирования снабжена дополнительным ваккумным насосом, при этом вакуумные сепараторы соединены отдельными линиями с разными вакуумными насосами, работающими независимо друг от друга.
Каждая ячейка барабана последовательно проходит зоны фильтрования, промывки и обезвоживания, съема осадка и регенерации фильтровальной перегородки.
Известен барабанный вакуум-фильтр, раскрытый в патенте РФ на изобретение №2164439 (дата приоритета: 07.03.2000, дата публикации: 27.03.2001). Известный фильтр содержит ванну для суспензии, полый вал с двумя цапфами, лежащими в подшипниках, установленных в станине ванны суспензии, звездочки привода вала, закрепленные соосно на валу, распределительные головки на концах вала, дренажную поверхность, покрытую снаружи фильтровальной перегородкой, нож съема осадка, приемник осадка.
При этом полый вал внутри разбит на независимые сектора, у одной из цапф на валу соосно закреплен полый разбитый на сектора диск с системой дренажных каналов, соединенных с независимыми секторами вала, и наружный барабан с внутренними дренажными каналами и дополнительной внутренней дренажной поверхностью, открытый с противоположного торца, а коаксиально наружному барабану на диске закреплено несколько барабанов меньшего диаметра также с внутренними дренажными каналами, наружными и внутренними дренажными поверхностями, при этом все дренажные поверхности покрыты фильтровальными перегородками, у каждой фильтровальной перегородки имеется автономный нож съема осадка, а сброс осадка осуществляется в конвейеры, размещенные со стороны открытого торца параллельно оси фильтра.
Известен барабанный фильтр непрерывного действия для фильтрации жидкости такой, как раствор, содержащий остаток, раскрытый в патенте РФ на изобретение №2271853 (дата приоритета: 26.04.2001, дата публикации: 20.03.2003). Известный фильтр содержит цилиндрический барабан с горизонтальной осью, имеющий продольное сечение прямоугольной формы с вертикальной стенкой, цилиндрической стенкой и осевым отверстием, ограниченным кольцевым бортом, который продолжает цилиндрическую стенку, множество фильтрующих элементов, систему подачи подлежащей фильтрации жидкости, подведенную через указанное отверстие внутрь барабана систему отвода осадка, систему отвода фильтрата и блок подачи текучих сред.
Известен барабанный вакуум-фильтр, раскрытый в источнике https://www.muctr.ru/upload/iblock/31d/Spring_16th_lecture.pdf (Лекция №16 “Фильтрование”, Российский Химико-технологический университет имени Д.И.Менделеева). Известный фильтр имеет вращающийся цилиндрический перфорированный барабан, покрытый металлической сеткой, на которой располагается фильтровальная ткань. Барабан на 30-40% своей поверхности погружен в суспензию, находящуюся в корыте, повторяющем форму барабана. Для предотвращения осаждения в корыте установлена качающаяся мешалка, совершающая маятниковые движения в зазоре между барабаном и корытом. Ввод суспензии возможен в любой точке корыта и производится непрерывно для поддержания постоянного уровня. Барабан разделен радиальными перегородками на ряд изолированных друг от друга камер. Каждая камера соединяется трубой с различными полостями неподвижной части распределительной головки. Трубы объединяются во вращающуюся часть распределительной головки. Благодаря этому при вращении барабана камеры в определенной последовательности присоединяются к источникам вакуума и сжатого воздуха. В результате при полном обороте барабана каждая камера проходит несколько зон, в которых осуществляются различные стадии работы фильтра.
Известен барабанный вакуум-фильтр, раскрытый в источнике http://xn--l1amhh.xn--p1ai/uchebnik/TOO/800.php. (Конспект лекций, Щекотов Владимир Анатольевич, “Технологическое оборудование отрасли, параграф 3.2. Барабанные вакуум-фильтры, их конструкции и принцип действия). Известный фильтр состоит из барабана с фильтрующими ячейками, ванны, в которую поступает суспензия, с маятниковой мешалкой для перемешивания суспензии, распределительной головки, механизма съема осадка, промывного устройства и приводов барабана и мешалки от электродвигателя, при этом барабан, частично погруженный в ванну, закрыт с торцов плоскими крышками и состоит из двух соединенных соосных цилиндров: внутреннего сплошного и наружного перфорированного, покрытого снаружи фильтрующей тканью. Кольцевой зазор между цилиндрами разделен продольными перегородками на фильтрующие ячейки. С торцов укреплены сваркой плоские крышки и фланцевые цапфы, с помощью которых барабан установлен слева в подшипнике скольжения, а справа - в роликовой опоре, состоящей из двух нижних и одного верхнего роликов. Каждая ячейка сообщается трубкой с выводными трубками.
Известен вариант конструкции барабанного вакуум-фильтра (∅4000*7000 для промывки целлюлозы) компании “WARTSILA”). Известный фильтр представляет собой закрытый, вращающийся на двух опорах цилиндр, покрытый перфорированными листами, на которые положена фильтровальная ткань. Через систему коллекторных труб с помощью вакуума целлюлоза осаждается на ткань, а затем снимается. Внутренние стороны торцевых дисков барабана и внутренние кольца жесткости изготовлены из углеродистых сталей.
Данное решение было выбрано в качестве прототипа.
Недостатком известных решений является сниженная надежность вакуум-фильтра, поскольку углеродистый металл подвержен воздействию агрессивной среды, вследствие чего барабан может преждевременно выйти из строя. Помимо этого, выполнение барабана в закрытом исполнении снижает ремонтопригодность вакуум-фильтра.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническая задача, положенная в основу настоящей полезной модели, заключается в предотвращении разрушения торцевых крышек барабана.
Технический результат, достигаемый при осуществлении полезной модели, заключается в повышении надежности и долговечности конструкции.
Полезная модель раскрывает барабанный вакуумный фильтр, состоящий из ванны и барабана, который установлен на соосных опорах с возможностью вращения внутри ванны. Цилиндрическая поверхность барабана выполнена из перфорированных листов с фильтровальной тканью. В отличие от прототипа, в торцах барабана установлены радиально расположенные спицы, к которым крепятся цапфы. В качестве материала спиц использован материал, устойчивый к воздействию агрессивной среды.
Дополнительные преимущества и существенные признаки настоящей полезной модели представлены в следующих частных вариантах осуществления.
В частности, опоры барабана представлены приводной и ячейковой цапфой.
В частности, цилиндрическая поверхность барабана снабжена внутри поперечными ребрами жесткости.
В частности, спицы в торцах барабана изготовлены из нержавеющей стали.
В частности, поперечные ребра жесткости выполнены из нержавеющей стали.
Предлагаемый барабанный вакуум-фильтр отличается тем, что он выполнен в открытом исполнении (открытого типа). Вместо торцевых дисков установлены спицы из нержавеющей стали. Это позволяет не экономить на использовании нержавеющей стали, что положительно сказывается на надежности конструкции в целом. Материал поперечных ребер жесткости, расположенных внутри барабана, и колец жесткости также заменен на нержавеющую сталь. При такой конструкции барабан полностью изготовлен из нержавеющей стали, не подвержен коррозии и доступен для ремонта и обслуживания. Также произведена замена материала цапф для увеличения срока службы.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 иллюстрирует барабан вакуум-фильтра.
Фиг. 2 иллюстрирует внешний вид барабана вакуум-фильтра с торца.
Фиг. 3 иллюстрирует внешний вид барабана вакуум-фильтра с торца.
На чертежах использованы следующие обозначения:
1 - цилиндрический перфорированный барабан;
2 - ячейковая цапфа;
3 - приводная цапфа;
4 - перфорированные листы с фильтровальной тканью;
5 - ребра жесткости;
6 - коллекторные трубы;
7 - промывные трубы;
8 - спицы.
Осуществление полезной модели
В соответствии с Фиг.1, барабанный вакуум-фильтр содержит цилиндрический перфорированный барабан 1, который установлен внутри ванны (на чертеже не показана) на опорах, представленных ячейковой 2 и приводной 3 цапфой. Цилиндрическая поверхность барабана 1 выполнена из перфорированных листов 4, на которых расположена фильтровальная ткань. Внутренняя сторона цилиндрической поверхности снабжена поперечными ребрами жесткости 5, выполненными из нержавеющей стали. Барабан 1 разделен радиальными перегородками (на чертеже не показаны) на изолированные камеры. Каждая камера (на чертеже не показаны) соединена с различными полостями неподвижной части распределительной головки. Коллекторные трубы 6 объединены во вращающуюся часть распределительной головки ячейковой цапфы 2. При вращении барабана 1 камеры в определенной последовательности присоединяются к источникам вакуума и сжатого воздуха. В результате при полном обороте барабана каждая камера проходит несколько зон, в которых осуществляются различные стадии фильтрации. Промывные трубы 7, расположенные внутри торцевой части барабана 1, предназначены для подачи промывной жидкости во время попадания осадка в зону промывки.
Барабан на 30-40% своего объема погружен в суспензию, которой заполнена ванна. Поперечное сечение ванны выполнено полукруглым, повторяющим форму барабана. Ванна сообщена с подводящими трубами, через которые подается суспензия.
В соответствии с Фиг.2, торец цилиндрического перфорированного барабана 1 представлен радиально расположенными спицами 8, к которым крепится приводная цапфа 3, при этом спицы выполнены из материала, устойчивого к воздействию агрессивной среды, в частности, из нержавеющей стали.
В соответствии с Фиг.3, торец цилиндрического перфорированного барабана 1 представлен радиально расположенными спицами 8, к которым крепится ячейковая цапфа 2, при этом спицы выполнены из материала, устойчивого к воздействию агрессивной среды, в частности, из нержавеющей стали. Коллекторные трубы 6 объединены во вращающуюся часть распределительной головки ячейковой цапфы 2.
Барабанный вакуум-фильтр работает следующим образом.
Через питающий трубопровод в ванну подается суспензия. Ванна заполняется до требуемого уровня, поддерживаемого в течение всего процесса. При вращении барабана 1 камеры в определенной последовательности присоединяются к источникам вакуума и сжатого воздуха. В результате при полном обороте барабана каждая камера проходит несколько зон, в которых осуществляются различные стадии фильтрации. Процесс фильтрации происходит в камере до тех пор, пока она погружена в суспензию. Фильтрат отводится через коллекторные трубы 6, подключенные через распределительную головку к вакуумной линии. Фильтровальной перегородкой может выступать фильтровальная лента, натянутая на барабан. При помощи барометрических труб под фильтровальной тканью создается разрежение, за счет чего осаживается целлюлозная масса. По мере пребывания камеры в суспензии слой осадка, представленного целлюлозной массой, на поверхности барабана 1 растет. Когда камера поднимается над поверхностью суспензии, наполнение осадка прекращается. Далее слой осадка попадает в зону промывки. Промывные трубы 7, расположенные внутри торцевой части барабана 1, предназначены для подачи промывной жидкости во время попадания осадка в зону промывки. Промывной фильтрат отводится через другую секцию головки. После промывки осадок подвергается сушке и далее осуществляется съем осадка с барабана с помощью ножа и облегчается отдувкой.