ЛЕНТОЧНЫЙ ВАКУУМ-ФИЛЬТР

Полезная модель относится к области сельского хозяйства, в частности к устройствам для обезвоживания навозных стоков и их осадков на животноводческих фермах и комплексах.
3
Известен ленточный вакуум-фильтр, содержащий бесконечную фильтровальную ленту с фильтровальной тканью, установленные на приводном и натяжном барабанах, вакуум-коллектор, вакуум-камеры с участками фильтрования, нагнетательную камеру с крышкой, которая имеет боковины и шарнирно установленные по ходу ленты выравнивающие перегородки [а.с. №902788 SU, МКИ B01D 33/04. Ленточный вакуум-фильтр / Коваленко В.П., Бондаренко A.M., Кучмасов Н.И., Федотов В.М. - опубл. 07.02.1982, бюл. №5. - аналог].
Недостатком этой конструкции является низкая эффективность очистки фильтровальной ткани сжатым воздухом и отсутствие средств автоматизации для работы ленточного вакуум-фильтра.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является ленточный вакуум-фильтр для непрерывной вакуумной очистки жидкости, содержащий бесконечную фильтровальную ленту с фильтровальной тканью, установленные на приводном и натяжном барабанах, вакуум-коллектор, вакуум-камеры с участками фильтрования, нагнетательную камеру, трубопровод подачи воды, электромагнитный клапан подачи воды, электромагнитный клапан подачи вакуума в нижний патрубок нагнетательной камеры, датчик уровня обезвоживаемого материала над фильтровальной лентой до нагнетательной камеры, датчик уровня обезвоженного материала над фильтровальной лентой после нагнетательной камеры, блок управления. [Пат. пол. мод. №109002, МПК В01D 33/04 (2006.01). Ленточный вакуум-фильтр / Таранов М.А., Бондаренко A.M., Головинов В.В. - опубл. 10.10.2011, бюл. №28. - прототип].
Недостатками этого фильтра являются низкая надежность работы из-за сложной конструкции и больших габаритов нагнетательной камеры, длительный процесс промывки фильтровальной ткани на ленте и соответственно большие затраты воды на эти цели, вследствие чего имеют место низкие производительность и эффективность очистки навозных стоков.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение производительности ленточного вакуум-фильтра и эффективности очистки навозных стоков.
Для достижения поставленной задачи ленточный вакуум-фильтр, включающий бесконечную фильтровальную ленту с фильтровальной тканью, установленные на приводном и натяжном барабанах, вакуум-коллектор, вакуум-камеры с участками фильтрования, нагнетательную камеру, трубопровод подачи воды, электромагнитный клапан подачи воды, электромагнитный клапан подачи вакуума в нижний патрубок нагнетательной камеры, датчик уровня обезвоживаемого материала над фильтровальной лентой до нагнетательной камеры, датчик уровня обезвоженного материала над фильтровальной лентой после нагнетательной камеры, блок управления, содержит также ультразвуковой датчик уровня с блоком определения уровня жидкости, пару электродов с высоковольтным импульсным блоком, при этом датчик уровня обезвоживаемого материала над фильтровальной лентой до нагнетательной камеры и датчик уровня обезвоженного материала над фильтровальной лентой после нагнетательной камеры подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, первый выход которого соединен с электромагнитным клапаном подачи вакуума в нижний патрубок нагнетательной камеры, а второй выход - с электромагнитным клапаном подачи воды, а третий выход блока управления подключен к первому входу блока определения уровня жидкости, у которого первый выход связан с третьим входом блока управления, второй вход блока определения уровня подключен к ультразвуковому датчику уровня, а второй выход блока определения уровня соединен с входом высоковольтного импульсного блока, чей выход подключен к паре электродов, которые расположены в нижней части нагнетательной камеры, а в ее верхней части установлен ультразвуковой датчик уровня.
На фиг. 1 представлен ленточный вакуум-фильтр с функциональной схемой соединения основных блоков, на фиг. 2 показан разрез А-А на фиг. 1.
Ленточный вакуум-фильтр включает бесконечную фильтровальную ленту 1, под рабочей ветвью которой расположены вакуум-камеры 2, 3 и нагнетательная камера 4. Фильтровальная лента 1 установлена на приводном барабане 5 и натяжном барабане 6, а нижняя ее ветвь снабжена поддерживающими роликами 7. Фильтровальная лента 1 оборудована сквозными продольными прорезями 8 и поперечными пазами 9, а по краям снабжена продольными канавками 10 для крепления фильтровальной ткани 11 с помощью резиновых шнуров 12. Края фильтровальной ленты 1 сопряжены с неподвижными боковинами 13, к которым прикреплена крышка 14 с помощью прижимных элементов 15. Каждая вакуум-камера 2, 3 снабжена патрубками 16 для соединения с вакуум-коллектором 17, а нагнетательная камера 4 патрубком 18 соединена с вакуум-коллектором 17 через электромагнитный клапан 19 и с трубопроводом 20 подачи воды через электромагнитный клапан 21. Кроме того, над рабочей ветвью фильтровальной ленты 1 и перед началом зоны действия вакуум-камеры 2 установлен датчик уровня обезвоживаемого материала 22 над фильтровальной лентой 1 до нагнетательной камеры 4, а над фильтровальной лентой 1 в конце зоны действия вакуум-камеры 3 размещается датчик уровня обезвоженного материала 23 над фильтровальной лентой 1 после нагнетательной камеры 4, при этом высота его расположения ниже датчика уровня обезвоживаемого материала 22. Величина разности уровней расположения датчика уровня обезвоживаемого материала 22 и датчика уровня обезвоженного материала 23 зависит от производительности ленточного вакуум-фильтра. В верхней части нагнетательной камеры 4 расположен ультразвуковой датчик уровня 24, работающий по методу эхо-сигнала. В качестве примера на фиг. 2 показан вариант размещения ультразвукового датчика уровня 24. Также в нижней сферической части нагнетательной камеры 4 размещается пара электродов 25 для высоковольтной импульсной обработки, причем на фиг. 1 показано место расположения этих электродов, а на фиг. 2 в качестве примера представлен вариант установки электродов 25 в нагнетательной камере 4. Датчик уровня обезвоживаемого материала 22 и датчик уровня обезвоженного материала 23 подключены соответственно к первому и второму входам блока управления 26, первый и второй выходы которого соединены соответственно с электромагнитными клапанами 19 и 21. Третий выход блока управления 26 подключен к первому входу блока определения уровня жидкости 27 в нагнетательной камере 4. Ультразвуковой датчик уровня 24 соединен со вторым входом блока определения уровня жидкости 27, первый выход которого связан с третьим входом блока управления 26. Второй выход блока определения уровня жидкости 27 подключен к входу высоковольтного импульсного блока 28, с выходом которого связаны пары электродов 25. Над рабочей ветвью фильтровальной ленты 1 против натяжного барабана 6 установлен загрузочный лоток 29, под ведомой ветвью фильтровальной ленты 1 располагаются разбрызгивающие устройства 30, а против приводного барабана 5 - нож 31.
Предлагаемый ленточный вакуум-фильтр работает следующим образом. Обезвоживаемый материал поступает в загрузочный лоток 29, с помощью которого распределяется равномерным слоем по всей ширине движущейся фильтровальной ленты 1 с фильтровальной тканью 11. Происходит фильтрование жидкой фазы путем удаления через фильтровальную ткань 11 свободной влаги. При перемещении ленты 1 ее продольные прорези 8 совмещаются с прорезями вакуум-камер 2, 3 и нагнетательной камеры 4 и твердая фаза попадает в зону действия вакуума: происходит фильтрование и просушка твердой фазы за счет интенсивного удаления влаги из ее пор и капилляров материала.
Однако под действием вакуума происходит деформация и уплотнение частиц твердой фазы на фильтровальной ленте 11, в результате чего скорость отдачи влаги частицами материала снижается и объем обезвоженного материала над вакуум-камерами 2, 3 и нагнетательной камеры 4 увеличивается, а соответственно высота обезвоженного материала над фильтровальной лентой 11 увеличивается, что приводит к срабатыванию датчика уровня обезвоженного материала 23, подключенного ко второму входу блока управления 26, и фиксированию снижения эффективности фильтрования за счет косвенного контроля относительно объема поступающего обезвоживаемого материала, который определяется датчиком уровня обезвоживаемого материала 22 в начале зоны действия вакуум-камеры 2 за счет имеющейся электрической связи с первым входом блока управления 26.
При этом с первого выхода блока управления 26 выдается сигнал на открытие электромагнитного клапана 21 подачи воды через трубопровод 20 и одновременно со второго выхода этого блока - сигнал на закрытие электромагнитного клапана 19 подачи вакуума в нижний патрубок нагнетательной камеры 4. В результате этих переключений блока управления 26 происходит поступление воды в нагнетательную камеру 4. С выхода блока управления 26 поступает команда, разрешающая прием сигналов от ультразвукового датчика уровня 24. При достижении водой уровня расположения этих датчиков и заполнении водой нагнетательной камеры 4 появляются ультразвуковые эхо-сигналы, которые регистрируются в блоке определения уровня жидкости 27.
Только при заполнении водой нагнетательной камеры 4 происходит разрешение на появление на выходах блока определения уровня жидкости 27 сигналов для дальнейшей работы рассматриваемого технологического участка, при этом происходит подача команды на прекращение подачи воды в нагнетательную камеру 4 и закрытие электромагнитного клапана 21 подачи воды с помощью первого выхода блока определения уровня жидкости 27, сигнал от которого поступает на третий вход блока управления 26. Далее при появлении эхо-сигнала от ультразвукового датчика уровня 24 на втором выходе блока определения уровня жидкости 27 выдается сигнал на вход высоковольтного импульсного блока 28, который вырабатывает импульсные высоковольтные разряды для электродов 25, располагаемых в нагнетательной камере 4.
Разрядные импульсы формируют в водной среде нагнетательной камеры 4 ударные волны, которые оказывают достаточно сильное механическое воздействие на уплотненные в порах фильтровальной ткани 11 частицы осадка стоков, приводя к разрушению структуры слоя твердой фазы и очистке пор фильтровальной ткани 11, т.е. происходит удаление засорения и очистка пор фильтровальной ткани 11 и, вследствие электрогидравлического удара, гидродинамический перенос прилипших частиц осадка в зону над фильтровальной лентой 1.
Таким образом, генерируемые на электродах 25 электроимпульсы в нагнетательной камере 4 приводят к появлению ударных волн высокого давления, которые, достигая фильтровальной ткани 11 через продольные прорези 8 и поперечные пазы 9, воздействуют на монолитную уплотненную твердую фазу материала, размывая и разрушая ее структуру, очищая при этом поры в фильтровальной ткани 11 и восстанавливая ее функциональные свойства по разделению твердой и жидкой фазы обезвоживаемого материала.
По мере очистки пор фильтровальной ткани 11 высота обезвоженного осадка над ней снижается в конце зоны действия вакуум-камеры 3, что приводит к срабатыванию датчика уровня обезвоженного материала 23, после чего происходят переключения, направленные на восстановление нормальной работы ленточного вакуум-фильтра.
С выхода датчика уровня обезвоженного материала 23 поступает сигнал на второй вход блока управления 26, свидетельствующий о его срабатывании при снижении уровня обезвоженного материала над фильтровальной тканью 11. При этом с первого выхода блока управления 26 поступает команда на включение электромагнитного клапана 19 подачи вакуума в нагнетательную камеру 4, благодаря чему эта камера начинает работать как и вакуум-камеры 2 и 3 на фильтрацию воды из обезвоживаемого осадка, поступающего на фильтровальную ткань 11. Отвод отфильтрованной воды осуществляется через патрубки 16 и 18 в вакуум-коллектор 17.
Практическое использование предлагаемой полезной модели с электрогидравлической очисткой позволит ускорить процесс восстановления работоспособности фильтровальной ткани, повысить надежность и производительность ленточного вакуум-фильтра, снизить затраты воды на промывку и в целом уменьшить металлоемкость конструкции по сравнению с известными конструкциями устройств по обезвоживанию навозных стоков.