Вращающийся фильтр - RU2131291C1

Чертежи

Показать все 13 чертежа(ей)

Описание

Настоящее изобретение относится к вращающемуся фильтру, содержащему контейнер для жидкости или суспензии, подлежащей фильтрованию, и роторное устройство, расположенное в контейнере, причем роторное устройство имеет на своей наружной периферии фильтрующий материал, через который фильтруется жидкость и на котором осаждается материал в виде осадка, причем фильтрующий материал размещен в форме по меньшей мере одного кольца, центр которого совпадает с осью вращения роторного устройства и которое проходит в радиальном направлении в основном от наружной окружной поверхности роторного устройства.

С самого начала использования вращающихся фильтров стремились сконструировать фильтры, имеющие
- максимально возможную площадь фильтрации при минимально возможной площади фильтра;
- высокую надежность в работе, особенно в отношении удаления осадка;
- небольшие затраты на производство, приходящиеся на единицу площади фильтрации.

Среди вращающихся фильтров можно выделить три основные группы, а именно: барабанные фильтры, имеющие гладкую цилиндрическую фильтрующую поверхность (гладкие барабанные фильтры), барабанные фильтры, имеющие ребристую фильтрующую поверхность (ребристые барабанные фильтры), и дисковые фильтры.

Простые, сравнительно быстро вращающиеся гладкие барабанные фильтры использовались для обезвоживания суспензий, таких как техническая целлюлоза, как правило, до 2% сухого содержащего, и такие фильтры, заканчивающиеся каналами для фильтра, соединенными с источником вакуума, использовались для промывания и отбеливания целлюлозы, иногда в них применялся еще контрцилиндр для получения примерно 15% сухого содержимого. Удаление осадка из гладкого барабанного фильтра представляет собой сравнительно несложную операцию, при которой используется простой скребок. Однако если фильтрующий материал, как правило, представляющий собой фильтровальную ткань, будет разорван или поврежден иным образом, вся фильтровальная ткань должна быть заменена.

С появлением потребности в увеличении пропускной способности фильтра были разработаны ребристые барабанные фильтры, которые использовались для восстановления волокон и обезвоживания до примерно 2% сухого содержимого. В ребристых барабанных фильтрах, раскрытых, например, в патенте Швеции SE-B-315 490, были получена площадь фильтрации, примерно в 2,5 раза превышающая площадь фильтрации гладкого барабанного фильтра, имеющего такой же наружный диаметр и осевую длину. Вследствие наличия ребристой фильтрующей поверхности использование механических устройств для удаления осадка стало нецелесообразным, поскольку их применение было бы связано с очевидным риском повреждения фильтрующего материала, содержащего фильтровальную ткань, которая проходит непрерывно над несколькими соседними выступами и впадинами поверхности барабана. На практике при удалении осадка используются устройства для распаления жидкости, что приводит к нежелательному разжижению удаленного материала осадка.

В дисковых фильтрах, используемых для улавливания волокон и обезвоживания до примерно 15% сухого содержимого, площади фильтрации примерно в 5-7 раз превышают площадь фильтрации гладкого барабанного фильтра. Одно преимущество дисковых фильтров заключается в том, что каждый отдельный фильтрующий сектор диска фильтра имеет свою собственную фильтровальную ткань, что означает, что в случае повреждения требуется заменить только этот конкретный кусок фильтровальной ткани. Однако увеличенные площади фильтрации приводят к появлению проблем при эксплуатации, таких как необходимость использовать распылительные устройства для удаления осадка, одновременно увеличиваются затраты на единицу площади фильтрации.

Целью настоящего изобретения является разработка вращающегося фильтра, сочетающего лучшие характеристики барабанных фильтров и дисковых фильтров, в частности, что касается пропускной способности фильтра, отношения площади фильтрации к диаметру и длине и надежности работы, но при этом не имеющего недостатков обычных фильтров и дисковых фильтров. В частности, новый фильтр должен обеспечить возможность механического удаления осадка без необходимости выполнения предварительного распыления воды или другой жидкости.

Для достижения этой цели в соответствии с настоящим изобретением разработан вращающийся фильтр, содержащий контейнер для жидкости или суспензии, подлежащей фильтрованию, и роторное устройство, установленное в контейнере, причем роторное устройство имеет на своей наружной периферии фильтрующий материал, через который фильтруется жидкость и на котором осаждается материал в виде осадка, причем фильтрующий материал размещен в форме по меньшей мере одного кольца, центр которого совпадает с осью вращения роторного устройства и которое проходит в радиальном направлении в основном от наружной периферии роторного устройства, причем фильтр отличается тем, что средство для удаления и выгрузки расположено радиально снаружи по отношению к наружной периферии роторного устройства, проходит в основном в направлении роторного устройства вдоль радиальной длины фильтрующего материала и приспособлено для удаления материала осадка с фильтрующего материала и отвода материала осадка радиально наружу в направлении радиально наружной границы фильтрующего материала.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения на периферии роторного устройства расположены множество фильтрующих элементов, сообщающихся сквозь каналы в роторном устройстве с выходным каналом фильтра для фильтрата, причем каждый фильтрующий элемент в основном имеет форму сегмента кольца, имеющего базовую часть и по меньшей мере две фильтрующие поверхности, проходящие радиально наружу от базовой части, при этом фильтрующие элементы образуют по меньшей мере одно в основном замкнутое фильтрующее кольцо, имеющее внутреннюю и наружную окружную поверхность. Этот вариант осуществления отличается тем, что средство для удаления и выгрузки расположено радиально снаружи по отношению к роторному устройству и проходит от места, находящегося радиально снаружи по отношению к наружной окружной поверхности фильтрующего кольца до места, находящегося по существу у его внутренней окружной поверхности, причем средство для удаления и выгрузки приспособлено для удаления материала осадка по меньшей мере с одной фильтрующей поверхности фильтрующих элементов, по меньшей мере одного фильтрующего кольца и для отвода удаленного материала осадка в место, находящееся радиально снаружи по отношению к наружной окружной поверхности фильтрующего кольца.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения более подробно будет описан ниже со ссылками на графические материалы, в которых:
- фиг. 1 представляет собой вертикальное осевое сечение вращающегося фильтра в соответствии с настоящим изобретением, показывающее, в частности, роторное устройство фильтра;
- фиг. 2 представляет собой поперечное сечение роторного устройства по фиг. 1, выполненное по линии 11 - 11 на фиг. 1;
- фиг. 3 представляет собой аксиальное изображение части кольца на фильтрующих элементов, показывающее, в частности, расположение фильтрующих элементов в предпочтительном варианте осуществления;
- фиг. 4 представляет собой сечение вдоль линии IV-IV на фиг. 3, выполненное в увеличенном масштабе;
- фиг. 5 представляет собой сечение вдоль линии V-V на фиг. 3, выполненное в увеличенном масштабе;
- фиг. 6 представляет собой увеличенное изображение зоны VI на фиг. 5;
- фиг. 7 представляет собой увеличенное изображение зоны VII на фиг. 5;
- фиг. 8 представляет собой поперечное сечение фильтра согласно настоящему изобретению, выполненное вдоль линии VIII-VIII на фиг. 1;
- фиг. 9 представляет собой увеличенное изображение части фиг. 8;
- фиг. 10 представляет собой сечение вдоль линии X-X на фиг. 9;
- фиг. 11 представляет собой вид сверху фильтра по фиг. 8 со снятой крышкой;
- фиг. 12 представляет собой окруженную часть XII на фиг. 11 в увеличенном масштабе;
- фиг. 13 представляет собой окруженную часть XIII на фиг. 11 в увеличенном масштабе;
- фиг. 14 представляет собой поперечное сечение фильтра по другому варианту осуществления изобретения, соответствующее сечению по фиг. 8.

Вращающийся фильтр согласно настоящему изобретению содержит опорную конструкцию, содержащую продольные балки (не показаны), и удаленные друг от друга на некоторое расстояние поперечные балки 1 и 2. Поперечные балки служат опорой опорным конструкциям 3 и 4 для подшипников 5 и 6 (фиг. 1 и 11). К поперечным балкам 1 и 2 жестко присоединены ребра 7 и 8 жесткости для торцевых стенок 9 и 10 контейнера 11, имеющего в основном полуцилиндрическую нижнюю стенку 12 (фиг. 8), заканчивающуюся частями 13 и 14 вертикальных боковых стенок. Съемная крышка обозначена поз. 11'. Входные каналы 15 и 16 (фиг. 11) для жидкости, подлежащей фильтрованию, проходят через соответствующие торцевые стенки 9 и 10.

Вал 17 проходит центрально внутри контейнера 11 и имеет обрезанные концы 18 и 19, проходящие через торцевые стенки 9 и 10 и опирающиеся на подшипники 5 и 6. Обрезанный конец 19 имеет шпоночный паз 20 для надежного соединения с возможностью вращения с любым обычным приводным средством, таким как шкив, с целью передачи вращения на вал 17. Как лучше всего видно на фиг. 1 и 2, на валу 17 смонтированы проходящие радиально спицы 21, равномерно распределенные по окружности вала и расположенные группами на некоторых расстояниях друг от друга по длине вала. В показанном варианте осуществления в каждой группе имеется шесть спиц и имеются три группы спиц. На радиальных наружных концах спиц каждой группы соответственно установлено круговое опорное кольцо 22, 23, 24, причем как кольца 22 и 23, так и соответствующие им группы спиц, равномерно расположены на некоторых расстояниях друг от друга в зоне середины длины вала 17, а третье кольцо 24, а также связанная с ним группа спиц размещены рядом с торцевой стенкой 10.

У наружных окружных поверхностей опорных колец 22, 23 и 24 закреплены проходящие в осевом направлении каналы 25 для фильтрата. В показанном варианте осуществления изобретения имеются двенадцать каналов для фильтрата, равномерно распределенных по окружности опорных колец. Как видно на фиг. 1, опорное кольцо 24 проходит в радиальном направлении таким образом, чтобы образовать крышку для концов каналов 25 для фильтрата, обращенных к торцевой стенке 10. На своих противоположных концах, обращенных к торцевой стенке 9, каналы для фильтрата превращаются по существу в направленные радиально внутрь колена 26, открывающиеся в соответствующий отсек 27 вращаемой части 28 обычного клапана 29 для фильтрата, неподвижная часть 30 которого проходит через торцевую стенку 9, плотно прилегая к ней, и предусмотрена с выходным каналом 31 для фильтра. Вращаемая часть 28, прочно прикрепленная к валу 17, при вращении вала 17 вводит одно колено 26 и соответствующий канал 25 для фильтрата за другим в соединение по жидкости с выходным каналом 31.

Вал 17, спицы 21, опорные кольца 22, 23, 24, осевые каналы 25 для фильтрата, колена 26 и вращаемая часть 28 клапана для фильтрата образуют роторное устройство, несущие на своей наружной окружной поверхности множество фильтрующих элементов 32, сообщающихся в проходящими в осевом направлении каналами 25 для фильтрата. Более точно, фильтрующие элементы размещены в множестве расположенных на некотором расстоянии друг от друга в осевом направлении колец 33 фильтрующих элементов (фиг. 1), причем плоскость каждого кольца перпендикулярна валу 17. Каждое кольцо 33 содержит некоторое количество фильтрующих элементов 32, соответствующее числу проходящих в осевом направлении каналов 25 для фильтрата, причем в показанном варианте исполнения имеются двенадцать фильтрующих элементов, элементы каждого кольца расположены на равных расстояниях друг от друга по окружности (фиг. 2), так что элементы колец, имеющие определенную угловую ориентацию относительно вала 17, связаны с тем же проходящим в осевом направлении каналом 25 для фильтрата.

Каждый фильтрующий элемент 32 имеет форму сегмента кольца (фиг. 3), проходящего между соседними проходящими в осевом направлении каналами для фильтрата и включающего часть окружной поверхности, расположенной радиально внутри, или нижнюю часть 34, часть окружной поверхности, распложенной радиально снаружи, или верхнюю часть 35 и в основном радиальные торцевые стенки 36 и 37. Как лучше всего видно на фиг. 5, в показанном варианте осуществления каждой фильтрующий элемент имеет поперечное сечение по существу в виде равнобедренного треугольника, как видно в окружном направлении, причем это сечение включает основание (нижнюю часть 34) и две стороны, соединяющиеся в верхней части 35. Таким образом, оказывается, что описываемый фильтр имеет конфигурацию периферийной части, напоминающую ребристый барабанный фильтр.

Нижняя часть 34 фильтрующего элемента содержит изогнутую дугообразно нижнюю пластину 38 и U-образный профиль 39, проходящий вдоль окружной длины пластины 38. Перемычка 40 U-образного профиля 39 прикреплена в центре к пластине 38, например, с помощью точечной сварки, а его боковые части 41, 42 проходят радиально наружу от нижней пластины 38 (фиг. 7). Каждая торцевая стенка 36, 37 фильтрующего элемента соответственно содержит в основном треугольную торцевую пластину 43, 44 и аналогичный в основном треугольный U-образный профиль 45, 46. Перемычка 47 соответствующего U-образного профиля 45, 46 прикреплена в центре к соответствующей пластине 43, 44, например, с помощью точечной сварки, а боковые части 48, 49 этого профиля проходят от соответствующей пластины 43, 44 в направлении друг к другу. Радиально внутренние концы боковых частей 48, 49 жестко присоединены к концам боковых частей 41, 42 U-образного профиля 39, например, с помощью точечной сварки, так что U-образный профиль 39 совестно с нижней пластиной 38 и U-образные профили 45, 46 вместе с их торцевыми пластинами 43, 44 образуют сравнительно жесткую U-образную каркасную конструкцию. Радиально внутренние концы торцевых пластин 43, 44 отогнуты наружу в окружном направлении фильтрующего элемента так, чтобы образовать соответственно выступы 50, 51 для крепления, предусмотренные с соответствующими отверстиями 52, 53.

Рядом с одним концом фильтрующего элемента, который представляет собой задний конец при вращении роторного устройства, в перемычке 40 U-образного профиля 39 и в нижней пластине 38 выполнено выходное отверстие 54 для фильтрата.

Для обеспечения опоры для фильтровальной ткани 55 или аналогичного фильтрующего материала (только частично показанного на фиг. 3) жесткий пластинообразный элемент 56, имеющий базовую плоскость 57, проходит от нижней части 34 к верхней части 35 с каждой стороны фильтрующего элемента. Имеющий форму пластины элемент также только частично показан на фиг. 3. Предпочтительно, и как хорошо известно в данной области, если имеющий форму пластины элемент образован расположенными на некотором расстоянии друг от друга ребрами или выступами 58, удерживающими фильтрующий материал на некотором расстоянии от базовой плоскости 57 элемента. В базовых плоскостях 57 пластинообразных элементов выполнены отверстия 59 для обеспечения возможности протекания фильтрата через фильтрующий материал и между ребрами или выступами 58, чтобы фильтрат попал во внутреннее пространство фильтрующего элемента между пластинообразными элементами 56. Базовые плоскости 57 пластинообразных элементов 56 жестко присоединены к соответствующим боковым частям 41, 42 U-образного профиля 39, а также к соответствующим боковым частям 48, 49 U-образных профилей 45, 46, например, с помощью точечной сварки.

В верхней части 35 фильтрующего элемента радиально наружные кромки пластинообразных элементов 56 входят в контакт с проставочным и соединяющим элементом 60, включающим центральную U-образную часть 61 и две боковые части 62, 63 в виде перевернутых букв U (фиг. 6). Центральная часть 61 расположена между наружными кромками пластинообразных элементов 56, а боковые части 62, 63 плотно охватывают наружные кромки, тем самым - вместе с непоказанным уплотнением - обеспечивая непроницаемое для жидкости уплотнение в верхней части фильтрующего элемента. Фильтровальная ткань 55 проходит от нижней части 34 с одной стороны фильтрующего элемента, над проставочным и соединительным элементом 60 и к нижней части с другой стороны фильтрующего элемента.

Фильтрующий элемент 32 смонтирован на роторном устройству путем крепления его крепежных выступов 50, 51 к соседним проходящим в осевом направлении каналам 25 для фильтрата. С этой целью в проходящих в осевом направлении каналах для фильтрата выполнены отверстия 64, соответствующие отверстиям 52, 53 в крепежных выступах. В показанном варианте осуществления отверстия 64 представляют собой сквозные отверстия и резьбовой элемент, например, гайка 65, прикреплен к внутренней стороне радиально наружной стенки 66 проходящих в осевом направлении каналов для фильтрата. Винты 67 проходят через соответствующие отверстия 52, 53 и 64 и ввинчены в гайки 65. На практике крепежные выступы 51, 52 соседних концов соседних фильтрующих элементов перекрывают друг друга таким образом, что их соответствующие отверстия 52, 53 выровнены друг относительно друга, и можно использовать один винт 67 для соединения каждой пары перекрывающихся выступов 51, 52. В своем скрепленном положении фильтрующий элемент расположен таким образом, что отверстие 54 выходного канала для фильтрата фильтрующего элемента выровнено относительно соответствующего отверстия 68, выполненного в радиально наружной стенке 66 проходящего в осевом направлении канала 25 для фильтрата.

Выходной канал 31 для фильтрата соединен с источником давления ниже атмосферного, таким как барометрическое колено и/или с источником вакуума. При вращении роторного устройства внутренняя часть каждого фильтрующего элемента в последовательных осевых рядах фильтрующих элементов последовательно вводится в соединение с указанным источником разряжения. Следовательно, когда кольца фильтрующих элементов вращаются через жидкость или суспензию, заполняющую контейнер 11 до заранее заданного уровня, определенного верхними краями участков 13 и 14 вертикальных боковых стенок контейнера 11, твердые частицы в жидкости или суспензии осаждаются на фильтрующем материале, в то время как фильтрат, проникающий через фильтрующий материал, проходит во внутреннюю часть фильтрующих элементов. Затем фильтрат течет в проходящий в осевом направлении канал 25 для фильтрата через отверстия 54 и 68. Каждый проходящий в осевом направлении канал для фильтрата имеет одну стенку 69, представляющую собой заднюю стенку при вращении роторного устройства, которая не параллельна плоскости, проходящей через вал 17, а наклонена к ней таким образом, что указанная стенка проходит под углом вниз в направлении соответствующего колена 26 в положениях при вращении роторного устройства, в которых указанная стенка расположена в горизонтальной плоскости, проходящей через вал 17, или близко от нее. Так как все остальные стенки проходящего в осевом направлении канала для фильтрата в основном параллельны валу 17, наклон задней стенки 69 приводит к увеличению площади поперечного сечения и соответственно к повышению пропускной способности проходящих в осевом направлении каналов для фильтрата в направлении колен 26.

В соответствии с настоящим изобретением расположенные на некотором расстоянии друг от друга вдоль оси кольцеобразные элементы 70 равномерно распределены в осевом направлении роторного устройства и прикреплены к его наружной окружной поверхности. Более точно, эти кольцеобразные элементы, в первую очередь, предназначены для того, чтобы служить в качестве проставочных элементов между соседними кольцами 33 фильтрующих элементов. Соответственно, средняя плоскость каждого кольцеобразного элемента 70 расположена перпендикулярно валу 17 и имеет заранее заданную протяженность в осевом направлении. В предпочтительном варианте осуществления и как лучше всего видно на фиг. 5, каждый кольцеобразный элемент имеет в поперечном сечении форму U-образного профиля, перемычка 71 которого прикреплена к наружной окружной поверхности роторного устройства, а именно к радиально наружным стенкам 66 проходящих в осевом направлении каналов 25 для фильтрата, и боковые части 72 которого определяют расстояние вдоль оси между соседними кольцами 33 фильтрующих элементов. Осевое расстояние между соседними кольцеобразными элементами 70 соответствует ширине, или протяженности в осевом направлении, нижней части 34 фильтрующих элементов, то есть ширине нижних пластин 38 и радиально внутренней части фильтрующих элементов, предусмотренных с пластинообразными элементами 56, так что положение каждого фильтрующего элемента и каждого кольца фильтрующих элементов точно задано в точно определенной плоскости, перпендикулярной валу 17.

Твердые частицы, осажденные на фильтрующем материале фильтрующего элемента при вращении, ниже уровня жидкости образуют осадок, который частично высушивается при прохождении фильтрующего элемента над уровнем жидкости и который подлежит удалению до того, как фильтрующий элемент снова погрузится в жидкость в контейнере. В соответствии с настоящим изобретением приспособление для удаления осадка расположено радиально снаружи по отношению к роторному устройству.

Вариант осуществления такого приспособления для удаления осадка показан на фиг. 8 и включает один скребок 73 для удаления осадка с обращенных друг к другу фильтрующих поверхностей соседних фильтрующих элементов. Конструкция скребка более подробно показана на фиг. 9 и 10.

Каждый скребок 73 содержит удлиненный элемент, имеющий базовый конец 74 и заостренный конец 75. Чтобы соответствовать расстоянию между соседними фильтрующими элементами 32, толщина скребка постепенно уменьшается от базового конца 74 к заостренному концу 75 так, что его направленные вдоль оси кромки расположены близко к противолежащим фильтрующим поверхностям соседних фильтрующих элементов. С целью придания большей жесткости конструкции скребка он имеет U-образное поперечное сечение в виде перевернутой буквы U в показанном варианте осуществления, причем боковые части 76, 77 сечения сужаются от базового конца 74 в направлении заостренного конца 75, а перемычка 78 образует основную плоскость скребка. Скребок смонтирован с возможностью поворота в положении радиально снаружи наружной окружной поверхности колец 33 фильтрующих элементов с тем, чтобы была обеспечена возможность его поворота вокруг оси 79, параллельной валу 17. Более точно, скребок может поворачиваться в плоскости, перпендикулярной валу 17, параллельной средним плоскостям двух соседних колец фильтрующих элементов и расположенной между указанными плоскостями. Эта плоскость также представляет собой среднюю плоскость ранее описанных кольцеобразных элементов 70.

В показанном варианте осуществления по меньшей мере один первый кронштейн 80 прикреплен к верхней кромке 13' части 13 боковой стенки и служит опорой валу 81, проходящему через боковые части 76, 77 скребка 73 у его базового конца 74. Радиальное расстояние между участками 34 радиально внутренней окружной поверхности фильтрующих элементов и осью 79 меньше длины скребка, так что заостренный конец 75 скребка упирается в радиально наружную поверхность перемычки 71 кольцеобразного элемента 70 в положении поворота скребка, в котором его основная плоскость 78 образует острый угол с радиусом, проходящим через точку упора.

Заостренный конец 75 скребка имеет ширину, то есть протяженность в осевом направлении вала 17, соответствующую расстоянию вдоль оси между боковыми частями 72 кольцеобразного элемента 70. На практике ширина застроенного конца 75 несколько меньше указанного расстояния вдоль оси с тем, чтобы обеспечить возможность относительного смещения во скольжением между заостренным концом и кольцеобразным элементом 70 без помех. Таким образом, очевидно, что боковые части 72 кольцеобразного элемента 70, служащие в качестве проставочного средства между соседними кольцами 33 фильтрующих элементов, также служат в качестве направляющего средства для направления заостренного конца 75 скребка в осевом направлении. Кроме того, перемычка 71 кольцеобразного элемента образует поверхность цилиндрического кулачка, направляющую заостренный конец 75 в радиальном направлении. В целом кольцеобразный элемент 70 выполняет функции гладкого, непрерывного осевого и радиального направляющего элемента для заостренного конца скребка независимо от формы колец 33 фильтрующих элементов, в которой имеются разрывы.

Вследствие того, что фильтрующие элементы 32 прикреплены к наружной окружной поверхности роторного устройства, как и кольцеобразный элемент 70, далее называемый направляющим элементом 70, любая овальность или другое нарушение формы роторного устройства будет передаваться не только кольцам фильтрующих элементов, но также и направляющему элементу и, следовательно, заостренному концу скребка. Аналогичным образом, поскольку направляющие элементы 70, также служащие в качестве проставочных элементов между соседними кольцами фильтрующих элементов, определяют осевые положения фильтрующих элементов, какая-либо деформация кольцеобразного проставочного элемента также будет иметь место в соответствующих кольцах фильтрующих элементов. В результате удаление материала осадка с обращенных друг другу сторон соседних фильтрующих элементов будет выполняться наиболее надежным образом, поскольку как осевые, так и радиальные отклонения от точного кругового движения направляющего и проставочного элемента 70 передаются заостренному концу скребка. Чтобы осевое положение скребка в целом соответствовало осевому смещению заостренного конца 75, базовый конец 74 скребка выполнен смещаемым вдоль оси 79, предпочтительно за счет скольжения вдоль вала 81. Таким образом, опасность повреждения скребком фильтровальной ткани устранена за счет того, что скребок - подобно кулачку - следует за осевыми и радиальными смещениями фильтрующих элементов.

Чтобы заостренный конец 75 создавал надлежащее давление на перемычку 71, скребок упруго отклонен в соответствующем направлении. В показанном варианте осуществления один конец упругой пластины 82 из листового металла прикреплен, например, с помощью точечной сварки к перемычке 78 скребка в месте между осью 79 и заостренным концом 75. Противоположный конец пластины 82 прикреплен к элементу 83, жестко связанному с валом 84, ось 85 которого параллельна оси 79. Вал 84 опирается с возможностью поворота по меньшей мере на один второй кронштейн 86, прикрепленный к верхней кромке 13' части боковой стенки. Один конец рычага 87 жестко присоединен к валу 84, а другой конец его связан с поршневым штоком 88 цилиндра 89, который опирается с возможностью поворота на неподвижную часть фильтра не показанным здесь образом. При приведении в действие цилиндра 89 с целью выдвижения поршневого штока 88 происходит поворот рычага 87, вала 84 и элемента 83 в направлении по часовой стрелке, заставляющей пластину 82 изгибаться, как показано на фиг. 9, и тем самым создавать импульс силы упругости, действующий на скребок 73. За счет регулирования хода поршня цилиндра 89 на заостренном конце скребка может быть получено желаемое отклоняющее усилие. Альтернативно, за счет отвода поршневого штока 88 скребок может быть поднят из его положения контакта в канале U-образного направляющего и проставочного элемента 70.

Предпочтительно, и как видно на фиг. 10, множество скребков 73 присоединены к одной проходящей в осевом направлении пластине 82, и с пластиной 82 соединен один проходящий в осевом направлении элемент 83. Предпочтительно, и как видно на фиг. 10, скребки 73, связанные со всеми кольцами фильтрующих элементов, присоединены к одной пластине 82, и элемент 83 проходит за концы пластины 82, подлежащие присоединению к соответствующим рычагам 87, поршневым штокам 88 и цилиндрам 89. Осевые концы пластины 82 изогнуты таким образом, чтобы образовать направленные вверх фланцы жесткости 82'. Чтобы обеспечить сопротивление кручению и изгибу, элемент 83 имеет сравнительно большое поперечное сечение, показанное на фиг. 9 по существу в виде квадратного поперечного сечения. Такое поперечное сечение также обеспечивает достаточно большую поверхность соединения для пластины 82 в целях безопасного изгиба и передачи импульса к скребкам 73.

В соответствии с настоящим изобретением пластина 82 служит не только в качестве упругого элемента при поджиме скребков, а и в качестве лотка для материала осадка, удаленного с фильтрующих элементов скребками. С этой целью пластина проходит радиально наружу от положения, сравнительно близкого к наружным окружным поверхностям колец фильтрующих элементов, и заканчивается за элементом 83 над желобом 90, проходящим вдоль фильтра, как видно на фиг. 11. Вдоль дна желоба проходит вращаемый выгружающий шнек 91 для подачи материала осадка к выходному отверстию 92.

Описываемый фильтр работает следующим образом. Жидкость или суспензия, подлежащая фильтрованию, вводится в контейнер 11 через впускные каналы 15 и 16 на обоих концах контейнера. Такое введение с обоих концов обеспечивает равномерное распределение жидкости по контейнеру. Еще более хорошее, рациональное распределение жидкости достигается благодаря тому, что роторное устройство открыто с обоих концов, что позволяет жидкости попадать во внутреннюю часть роторного устройства, где спицы 21, а также проходящие в осевом направлении каналы 25 для фильтрата обеспечивают перемешивание жидкости. Кроме того, одно или более колец фильтрующих элементов могут быть исключены, чтобы создать открытое пространство между соседними кольцами фильтрующих элементов, как видно на фиг. 11, позволяющее жидкости проходить из внутренней во внешнюю часть роторного устройства или наоборот. Фильтр вращается против часовой стрелки, как показано стрелкой A на фиг. 8. При вращении роторного устройства через жидкость, содержащуюся в контейнере 11, твердые частицы из жидкости осаждаются на фильтрующем материале фильтрующих элементов, а фильтрат проходит через него и удаляется, как описано ранее.

Твердые частицы образуют осадок на фильтрующих элементах, который частично высушиваются во время дальнейшего вращения роторного устройства над поверхностью жидкости. Когда соседние фильтрующие элементы, покрытые осадком, доходят до заостренного конца 75 скребка 73, заостренный конец начинает снимать или соскребать осадок с дна или перемычки 71 U-образного направляющего элемента 70. При дальнейшем вращении обращенные друг к другу стороны соседних фильтрующих элементов подаются ближе к боковым кромкам перемычки 78 скребка, что приводит к удалению материала осадка, осажденного на них. Удаленный материал осадка скользит вдоль перемычки 78 скребка, попадает на лотковую пластину 82, скользит вдоль нее и падает в желоб 90, откуда он подается выгруженным шнеком 91 к выходному отверстию 92.

Рациональным признаком, вытекающим из приведенного выше описания, является то, что удаление осадка в фильтре по настоящему изобретению происходит по-новому и особенно надежным образом. В частности, устранена ранее существовавшая опасность повреждения фильтровальной ткани при использовании механического удаления осадка с фильтров, фильтровальная ткань которых располагалась на ребристой поверхности. Это, в свою очередь, обеспечивает возможность повышения скорости вращения и тем самым производительности фильтра.

Чтобы способствовать удалению материала осадка, могут быть предусмотрены дополнительные средства для удаления. В варианте осуществления, показанном на фиг. 8, 11 и 12, такие средства для удаления содержат вращаемый удаляющий элемент 93, приводимый в действие для удаления материала осадка с обращенных друг к другу фильтрующих поверхностей соседних фильтрующих элементов. Каждый вращаемый удаляющий элемент 93 включает ряд пальцев 94, причем в показанном варианте осуществления имеются четыре пальцы, смонтированные на валу 95 в положениях вдоль его оси, соответствующих осевым положениям скребков 73 вдоль вала 81. Вал 95 параллелен валу 17 и проходит радиально снаружи по отношению к наружным окружным поверхностям колец фильтрующих элементов и над скребками 73 между подшипниковыми опорами 96, 97, предусмотренными в торцевых стенках 9, 10 контейнера 11. Один конец вала предусмотрен со шпоночным пазом 98 для передачи вращательного движения на вал. Как лучше всего видно на фиг. 12, каждый палец представляет собой плоский элемент, сужающийся от базового конца 99 к заостренному концу 100 и проходящий от вала 95 между соседними фильтрующими элементами таким образом, что боковые стороны пальцев проходят близко от фильтрующего материала фильтрующих элементов при вращении вала 95. Вал 95 вращается по часовой стрелке, как показано стрелкой B на фиг. 8, так что материал, удаленный с фильтрующих элементов пальцами 94, выталкивается вдоль соответствующих скребков 73 и в направлении лотковой пластины 82. Предпочтительно, если заостренные концы 100 пальцев 94 проходят близко от плоскостей 78 скребков, чтобы подавать материал, находящийся на них, бесперебойно вперед.

На фиг. 8 и 11 показано дополнительное средство, которым может быть оснащен фильтр и которое полезно при определенных случаях применения фильтра, когда существует необходимость обработки осажденного на фильтрующих элементах материала, такой как отбеливание или промывка. Это средство включает множество дискообразных конструкций или колес 101, смонтированных на валу 102, параллельным валу 17, и проходящих вдоль колец 33 фильтрующих элементов близко от их наружной окружной поверхности. Вал 102 установлен с возможностью свободного вращения в подшипниковых опорах 103, 104, предусмотренных в торцевых стенках 9, 10 контейнера 11. Каждое кольцо 101 имеет радиус, проходящий по существу до внутренней окружной поверхности колес фильтрующих элементов, то есть до кольцеобразного направляющего элемента 70, и диаметральное сечение по существу в форме равнобедренного треугольника, которое сужается от вала 102 в направлении наружной окружной поверхности колеса. Колеса распределены вдоль вала таким образом, что одно колесо установлено между соседними кольцами фильтрующих элементов с некоторым зазором между сторонами колес и сторонами фильтрующих элементов. Хотя предпочтительно, если колеса 101 вращаются синхронно с валом 102, они могут приводиться во вращение по отдельности на валу 102, который в таком случае устанавливается в торцевых стенках 9, 10 без возможности вращения.

Для адаптации к возможным деформациям колец фильтрующих элементов и возникающим из-за них осевым смещениям колец, колеса могут быть выполнены смещаемыми в осевом направлении вдоль вала 102.

Назначение колеса 101 состоит в том, чтобы обеспечить уплотнение между участками его поверхностей, вставленными между двумя соседними кольцами фильтрующих элементов, и фильтрующими элементами, так что жидкость для промывки или отбеливания может содержаться в резервуаре 105, образованном и ограниченном обращенными друг к другу фильтрующими поверхностями фильтрующих элементов, кольцеобразным направляющим элементом 70 и колесом 101. Такая жидкость для промывки или отбеливания подается в пространства между соседними фильтрующими элементами с помощью непоказанных средств и будет пропитывать и проникать в осадок, осажденный на фильтрующих элементах, и затем выводиться вместе с фильтратом.

В данном случае применения фильтра по настоящему изобретению важно иметь возможность соединить фильтрующие элементы с вакуумом во время их прохождения через зону промывки или отбеливания и с удаляющим элементом 73. Тем самым обеспечивается то, что обрабатывающая жидкость проникает в осадок и воздействует на его материал.

При вращении роторного устройства колеса будут вращаться в направлении, указанном стрелкой C, будучи приведенными в движение за счет сцепления силами трения между сторонами колес и материалом осадка, осажденным на фильтрующих элементах. Таким образом, материал осадка будет непрерывно подвергаться обработке в резервуаре 105 по мере прохождения через резервуар.

Вариант осуществления фильтра по настоящему изобретению, который описывается в данном разделе описания и показан, в частности, на фиг. 8, представляет собой фильтр, приспособленный для случаев фильтрования, когда желательно получение высокого содержания сухого вещества в осадке. Это достигается путем размещения средства для удаления на той стороне фильтра, где фильтрующие элементы находятся непосредственно перед погружением в жидкость, содержащуюся в контейнере, после того, как они подверглись воздействию давления ниже атмосферного в течение значительной части оборота.

Следующий вариант исполнения изобретения показан на фиг. 14. В данном случае применения фильтр приспособлен для случаев фильтрования, когда в осадке желательно низкое содержание сухого вещества. Направление A вращения роторного устройства то же, что и на фиг. 8. Однако в отличие от варианта осуществления по фиг. 8 средства 106 для удаления расположены на той стороне роторного устройства, где фильтрующие элементы выходят из жидкости, находящейся в контейнере. Очевидно, что в данном варианте осуществления средства для удаления не могут сочетать выполняемые скребки 73 функции соскребания и выгрузки в одном единственном элементе. Следовательно, средство 107 для удаления содержит один скребок 107 и один элемент 108 для выгрузки. По всем существенным признакам конструкции элемента для выгрузки соответствует конструкции скребка 73. Однако заостренный конец элемента для выгрузки не входит в контакт с направляющим элементом 70, и его боковые кромки находятся на большем расстоянии от соответствующей стороны соседних фильтрующих элементов, чем кромки скребка 73, с тем, чтобы обеспечить возможность прохода осажденного на фильтрующих элементах осадка мимо элемента для выгрузки без соскребания. Скребок 107 установлен с возможностью поворота в крышке 11' над элементом для выгрузки так, что он свешивается с крышки приблизительно в вертикальном направлении, и так, что его заостренный конец может сцепляться с направляющим элементом 70. Боковые стороны скребка расположены близко к обращенным друг к другу сторонам соседних фильтрующих элементов. Материал осадка, снятый скребком 107, падает на элемент 108 для выгрузки и соскальзывает по нему на соответствующую лотковую пластину 109 и дальше вниз в отверстие 110 с выгружающим шнеком 111 и в выходной канал 112.

Реферат

Изобретение предназначено для очистки жидкости или суспензии. Вращающийся фильтр содержит контейнер для жидкости или суспензии, подлежащей фильтрованию, и роторное устройство, которое имеет у своей наружной периферии фильтрующий материал, размещенный в виде по меньшей мере одного кругового кольца, центр которого совпадает с осью вращения роторного устройства и которое проходит в радиальном направлении в основном от наружной окружной поверхности роторного устройства. Средство для удаления и выгрузки осадка расположено радиально снаружи по отношению к наружной периферии роторного устройства, проходит в направлении роторного устройства в основном вдоль радиальной длины фильтрующего материала и приспособлено для удаления материала осадка с фильтрующего материала и для отвода материала осадка радиально наружу к радиально наружной границе фильтрующего материала. Роторное устройство содержит направляющее средство, вращающееся вместе с ним и взаимодействующее со средством для удаления и выгрузки осадка. В фильтре обеспечивается высокая пропускная способность, надежность в работе. 9 з.п.ф-лы, 14 ил.

Формула