Пристрій безперервної фільтрації

1 Устройство непрерывной фильтрации, содержащее расположенные на карусели с вертикальной осью вращения фильтрующие ячейки в форме кювет, каждая из которых имеет направленное вверх во время фильтрации отверстие, снабжена фильтрующим слоем, имеет горизонтальную ось опрокидывания, пересекающую ось вращения карусели, и рычаг, жестко соединенный с каждой ячейкой и пересекающий ось опрокидывания в точке опрокидывания, установленные на рычаге с двух сторон от точки опрокидывания следящие элементы, по меньшей мере, один стационарный направляющий элемент для каждого следящего элемента, причем направляющие элементы расположены друг относительно друга с возможностью обеспечения опрокидывания каждой ячейки относительно ее оси опрокидывания, по меньшей мере, одну полость в каждом направляющем элементе для размещения соответствующего следящего элемента, причем полости расположены с возможностью обеспечения поворота рычага вокруг соответствующего следящего элемента при нахождении его в этой полости, и средства для приведения во вращение фильтрующих ячеек вокруг оси вращения, о т л и ч а ю щ е е с я тем-, что каждая фильтрующая ячейка снабжена жестко связанным с ней на ее оси опрокидывания или вблизи от этой оси дополнительным рычагом, при этом устройство содержит перемещаемый упор и упругий элемент, соединяющий упор со стационарной опорой, а дополнительный рычаг установлен с возможностью взаимодействия с упором 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждая фильтрующая ячейка снабжена жестко связанным с ней на ее оси опрокидывания или вблизи от этой оси вторым дополнительным рычагом, при этом устройство снабжено вторым перемещаемым упором и упругим элементом, соединяющим второй упор со стационарной опорой, а второй дополнительный рычаг установлен с возможностью взаимодействия со вторым упором. 3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что первый и второй дополнительные рычаги расположены с одной и другой стороны относительно оси опрокидывания 4. Устройство по пп. 2 или 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что первый и второй дополнительные рычаги выполнены с возможностью образования в совокупности единой детали. 5. Устройство по любому из пп. 2-4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что рычаг образован шатуном, который проходит практически прямолинейно между двумя следящими элементами. 6. Устройство по пп. 4 или 5, о т л ич а ю щ е е с я тем, что основной и дополнительный рычаги в горизонтальной 26554 плоскости расположены в форме креста вокруг оси опрокидывания . 7. Устройство по любому из пп. 2-6, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что основной и дополнительный рычаги выполнены с возможностью образования в совокупности единой детали. 8. Устройство по любому из пп. 2-7, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждый упор выполнен в виде цилиндрического ролика, установленного с возможностью поворота вокруг оси, параллельной оси опрокидывания. 9. Устройство по п.8, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждый дополнительный рычаг выполнен с изогнутой опорной поверхностью, взаимодействующей с упором, при этом рычаг поворачивается вокруг точки касания опорной поверхности и упора при их взаимодействии. 10. Устройство по любому из пп. 1-9, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждый упругий элемент выполнен предварительно напряженным. Настоящее изобретение касается устзуемых в современных установках. ройств непрерывной фильтрации и может Наиболее близким к заявляемому явбыть использовано в фильтрах, именуеляется устройство непрерывной фильтрамых фильтрами Бед-Прейтона, используеции (2), содержащее расположенные на мых главным образом в промышленных 5 карусели с вертикальной осью вращения установках по производству фосфорной фильтрующие ячейки-кюветы. Каждая кюкислоты. вета имеет отверстие, направленное во Такие устройства позволяют идеальвремя фильтрации вверх, и снабжена ным образом осуществить отделение тверфильтрующим слоем. Кюветы соединены дых частиц от жидкости при фильтрации ^ с каруселью шарнирно посредством гов вакууме, затем промывку осадка фильтризонтальной оси опрокидывания, перерации, образованного в ячейку, с послесекающей ось вращения карусели. В устдующим опрокидыванием ячеек для разгройстве предусмотрен рычаг, жестко соерузки осадка. диненный с каждой ячейкой, и пересеИзвестно устройство непрерывной (. кающий ось опрокидывания в точке опрофильтрации [1], содержащее фильтруюкидывания. На рычаге с двух его сторон щие ячейки, расположенные на карусели. от точки опрокидывания установлены слеЯчейки выполнены в виде кювет, каждая дящие элементы-ролики, контактирующие из которых имеет направленное вверх во со стационарно установленными направвремя фильтрации отверстие и снабжена __ ляющими элементами-рельсами, при этом фильтрующим слоем. Ячейки установлерельсы установлены таким образом, что ны с возможностью опрокидывания вокобеспечивают возможность опрокидываруг горизонтальной оси, пересекающей ния каждой ячейки относительно ее оси ось вращения карусели, под действием опрокидывания. Ролики установлены в поопрокидывающего рычага V-образной форлостях, выполненных в каждом рельсе, мы. Конструктивно устройство выполнено 25 причем полости расположены с возможтаким образом, что ячейки переворачиностью обеспечения поворота рычага вокваются вперед в направлении вращения руг соответствующего ролика при нахожкарусели, то есть, в направлении соседдении его в указанной полости. В устней находящейся в состоянии чистки ячейройстве также предусмотрен механизм ки, что оказывает неблагоприятное влия- 30 привода во вращение фильтрующих ячеек ние на эффективность фильтрования. Vвокруг оси вращения. образная форма рычага не позволяет выВ ходе опрокидывания направляющие полнить плечо большого размера, что в рельсы б определенных местах подверсвою очередь не позволяет развить с погаются значительным усилиям, что может мощью рычага больших опрокидывающих приводить к возникновению ударов и вибусилий. Поэтому известное устройство раций и вызывать быстрый износ движупригодно для небольших фильтровальных щихся деталей. Такие усилия имеют месустановок и неприменимо для ячеек больто особенно в момент, когда задний роших размеров и большого веса, испольлик рычага поворота ячейки входят в кон 26554 такт с его направляющим рельсом, во время опрокидывания ячейки, или когда передний ролик входит в контакт с его направляющим рельсом для осуществления возврата ячейки в ее горизонтальное положение. Риск ударов, вибраций и преждевременного износа движущихся деталей приводят к необходимости ограничения скорости вращения фильтра. В результате, так как емкость фильтрации установки пропорциональна квадратному корню из величины скорости вращения фильтра, уменьшается производительность фильтрации. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать устройство непрерывной фильтрации, в котором путем введения дополнительных поддерживающих элементов, частично воспринимающих усилия от опрокидывания ячейки, достигается снижение усилий, действующих на направляющие рельсы, снижается вероятность возникновения ударов и вибраций при опрокидывании ячейки или возвращении ее в горизонтальное положение. Такое усовершенствование позволяет снизить износ движущихся деталей в устройстве фильтрации, а также позволяет проводить фильтрование без ограничения скорости вращения фильтра. Поставленная задача решена тем, что в устройстве непрерывной фильтрации, содержащем расположенные на карусели с вертикальной осью вращения фильтрующие ячейки в форме кювет, каждая из которых имеет направленное вверх во время фильтрации отверстие, снабжена фильтрующим слоем, имеет горизонтальную ось опрокидывания, пересекающую ось вращения карусели, и рычаг, жестко соединенный с каждой ячейкой и пересекающий ось опрокидывания в точке опрокидывания, установленные на рычаге с двух сторон от точки опрокидывания еледящие элементы, по меньшей мере, один стационарный направляющий элемент для каждого следящего элемента, причем направляющие элементы расположены друг относительно друга с возможностью обеспечения опрокидывания каждой ячейки относительно ее оси опрокидывания, по меньшей мере, одну полость в каждом направляющем элементе для размещения соответствующего следящего элемента, причем полости расположены с возможностью обеспечения поворота рычага вокруг соответствующего следящего элемента при нахождении его в этой полости, и средства для приведения во вращение 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 фильтрующих ячеек вокруг оси вращения, согласно изобретению, каждая фильтрующая ячейка снабжена жестко связанным с ней на ее оси опрокидывания ипи вблизи от этой оси дополнительным рычагом, при этом устройство содержит перемещаемый упор и упругий элемент, соединяющий упор со стационарной опорой, а дополнительный рычаг установлен с возможностью взаимодействия с упором. Дополнительный рычаг взаимодействует с опорой и воздействует на нее в направлении приблизительно всегда противоположном направлению действия основного рычага, в то время как следящий элемент-ролик действует в соответствующей зоне приложения усилия. Уравновешивание веса ячейки и сил инерции, возникающих в конце ее опрокидывания, осуществляется за счет следящего ролика, воздействующего на его направляющий рельс. Дополнительный рычаг, воздействующий на подвижный упор, возвращаемый упругим образом, способствует этому уравновешиванию, в результате испытываемое направляющим рельсом усилие уменьшается. Согласно изобретения, каждая фильтрующая ячейка может быть снабжена жестко связанным с ней на ее оси опрокидывания или вблизи от этой оси вторым дополнительным рычагом, при этом устройство снабжено вторым перемещаемым упором и упругим элементом, соединяющим второй упор со стационарной опорой, а второй дополнительный рычаг установлен с возможностью взаимодействия со вторым упором. Второй дополнительный рычаг, взаимодействующий со вторым упором, способствует уравновешиванию сил, возникающих при возвращении ячейки в исходное положение, аналогичным образом уменьшая усилие, воздействующее на направляющий рельс. Первый и второй дополнительные рычаги при этом расположены с одной и другой стороны от оси опрокидывания. Преимущественно они выполнены таким образом, чтобы образовывать единую деталь. Согласно изобретению, рычаг может быть образован шатуном, который проходит практически прямолинейно между двумя следящими элементами. В соответствии с преимущественной формой реализации изобретения, рычаг и дополнительные рычаги расположены в горизонтальной проекции в виде креста вокруг оси опрокидывания. 26554 Согласно изобретению, основной и дополнительный рычаги могут быть выполнены с возможностью образования в совокупности единой детали. В соответствии с частной формой осуществления изобретения каждый упор образован цилиндрическим роликом, имеющим возможность осуществления поворота относительно оси, параллельной оси опрокидывания. Преимущественно, в соответствии с изобретением, каждый дополнительный рычаг имеет изогнутую опорную поверхность для осуществления взаимодействия с его упорным роликом, причем ролик и опорная поверхность взаимно устроены таким образом, что дополнительный рычаг поворачивается приблизительно вокруг точки касания опорной поверхности и упора при их взаимодействии. В этом предпочтительном варианте осуществления изобретения действие рычага является почти точечным на цилиндрическую поверхность ролика и изменение направления этого действия относительно направления действия упругого элемента является минимальным во время всей длительности контакта между упорным роликом и дополнительным рычагом. В соответствии с другой формой осуществления изобретения каждый упругий элемент является предварительно напряженным. На фиг. 1 схематически изображено устройство фильтрации; на фиг. 2 - управление ячейками во время их опрокидывания в известном устройстве (прототип); на фиг. 3 - управление ячейками во время их опрокидывания в устройстве, соответствующем изобретению; на фиг. 4 - разложение сил, действующих в месте наибольшего нагружения направляющих рельсов в прототипе; на фиг. 5 - то же, в предложенном устройстве; на фиг. 6 одна из форм осуществления упора и дополнительного рычага. На различных чертежах идентичные или аналогичные элементы обозначены одинаковыми позициями. На фиг. 1 схематически показано устройство непрерывной фильтрации, которое используется, например, для фильтрации фосфорной кислоты. В показанном на фиг. 1 примере осуществления устройства фильтрующие ячейки 1 в форме кювет имеют отверстие, направленное вверх во время фильтрации, и располагаются на карусели вокруг вертикальной оси вращения 2. Эти ячейки 1 снабжены горизонтальным фильтрую 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 8 щим слоем 3, под который собирается жидкость фильтрации. Каждая ячейка 1 имеет также горизонтальную ось опрокидывания 4, которая пересекает ось вращения 2 карусели. В показанном на фиг. 1 примере осуществления устройства вращение фильтра обеспечивается зубчатой рейкой 5 (частично изображенной на чертеже), которая приводится во вращение в направлении стрелки F вокруг оси 2 при помощи зубчатого колеса 6. Каждая из ячеек 1 снабжена также рычагом поворота 7, из которых один показан на фиг.1. Этот рычаг жестко связан с фильтрующей ячейкой таким образом, чтобы пересекать ее ось опрокидывания в точке опрокидывания 8. Каждый конец рычага поворота снабжен следящим элементом, в показанном на чертеже случае передним роликом 9 и задним роликом 10, если принять во внимание направление вращения F и горизонтальное положение фильтрации ячеек. Как можно видеть из фиг. 1, три фильтрующих ячейки, показанные внизу этого чертежа, прекратили фильтрацию и претерпевают опрокидывание назад вокруг их оси 4 для осуществления выгрузки осадка от фильтрации 11 и промывки 12 фильтрующего слоя. В устройстве, не содержащем дополнительных рычагов и упоров с упругими элементами, опрокидывание фильтрующих ячеек осуществляется при управлении следящими роликами 9 и 10 при помощи стационарных элементов управления, расположенных, например, снаружи от карусели, там, где проходит рычаг поворота 7 ячеек. Можно, например, предусмотреть для устройства, показанного на фиг. 1, напротив трех ячеек, находящихся в состоянии опрокидывания, два управляющих элемента 13 и 14, которые показаны на фиг.2. Как можно видеть из рассмотрения фиг.2, элементы управления 13 и 14 образованы каждый из нескольких изогнутых секций направляющего рельса, по которым скользят соответственно передний ролик 9 и задний ролик 10. В ходе перемещения в направлении стрелки F горизонтальная ось опрокидывания 4 и, следовательно, рычаг 7, который пересекает эту ось а точке опрокидываний 8, перемещается по горизонтальной траектории, обозначенной позицией 15 и показанной штрихпунктирной линией. Передний следящий ролик 9 в ходе своего перемещения встречает полость 26554 16 между двумя секциями рельса 13, расположенными вертикально. При попадании переднего ролика 9 в полость ячейки и задний ролик 10 могут опрокидываться в направлении против часовой стрелки на фиг.2. В конце опрокидывания задний ролик 10 в месте 17 встречает отрезок направляющего рельса 14. Возникает значительное усилие между этим роликом и этим отрезком рельса во время выхода переднего ролика 9 из своей полости 16. Дальше вправо на фиг. 2 задний следящий ролик 10 должен зайти в полость 18, предусмотренную между расположенными вертикально отрезками рельса 14. В ходе этого проникновения передний ролик 9 упирается в месте 19 в отрезок направляющего рельса 13, при этом возникает значительное усилие между этим роликом и этим отрезком рельса. При заходе заднего ролика 10 в его полость происходит опрокидывание ячейки и переднего ролика образом, чтобы возвратить фильтрующую ячейку в ее первоначальное положение. На фиг. 4 показано в увеличенном масштабе место 17 рельса 14 и полость 16 рельса 13 в момент наибольшего нагружения рельса 14. Ячейка 1 показана на этом чертеже схематически. Нужно отметить, что центр тяжести ячейки 20 располагается снаружи от указанной точки 8 опрокидывания ячейки 1. В положении 17 следящий ролик 10 должен уравновешивать усилие, создаваемое весом и силой инерции ячейки, возникающей при опрокидывании, в момент встречи с рельсом 14, Можно записать следующее соотношение (1): х = R D. (1) где Р - вес ячейки + сила инерции; х - расстояние, проецируемое вертикально, от расстояния между точкой опрокидывания 8 и центром тяжести 20 ячейки; R - воздействие следящего ролика 10 в месте 17 на рельс 14 (R является результирующей силы F,, перпендикулярной к рельсу, и F2, силы, действующей по оси рычага поворота 7; D, - расстояние между центром заднего, следящего ролика 10 и точкой опрокидывания 8 ячейки 1. На фиг. 4 D 2 - обозначено расстояние между центром переднего следящего ролика 9 и точкой опрокидывания 8 ячейки 1. 5 10 15 20 25 30 35 10 Следует заметить, что в дополнение к тому, что сила действия R ролика 10 на рельс 14 в положении 17 является значительной, она и ориентирована неблагоприятным образом относительно наклона рельса 14 в этом месте. В устройстве, выполненном согласно изобретению и содержащем дополнительные рычаги, упоры с упругими элементами, опрокидывание и возвращение в исходное состояние ячеек происходит таким образом. На фиг. З в качестве примера показана схематично форма осуществления устройства, соответствующего изобретению, которое может перемещаться по существующим направляющим рельсам, таким как показанные на фиг. 2. Показанное на фиг. 3 соответствующее изобретению устройство дополнительно содержит дополнительный рычаг 21, жестко связанный с каждой ячейкой 1 на оси опрокидывания 4 или поблизости от нее. Может быть также предусмотрен второй дополнительный рычаг 22, также жестко соединенный с каждой фильтрующей ячейкой (см. правую часть фиг.З). В этом последнем случае первый и второй дополнительные рычаги 21 и 22 могут располагаться с одной и другой стороны относительно оси опрокидывания 4, образовывая, например, единую деталь, для которой они служат двумя плечами рычага. В показанном справа на фиг. 3 примере осуществления изобретения, рычаг 7 и дополнительные рычаги 21 и 22 расположены в горизонтальной проекции в виде креста вокруг оси опрокидывания. В этом примере реализации изобре40 тения дополнительные рычаги 21 и 22 имеют слегка изогнутую форму. В момент, когда соответствующий следящий ролик 9 или 10 резко нагружает один из направляющих рельсов 13 или 14, один 45 из дополнительных рычагов 21 или 22 входит в контакт с перемещаемым упором 23 или 24. В показанном на фиг. 3 примере осуществления этот упор образован в виде 50 упорного ролика, имеющего возможность свободно поворачиваться вокруг его оси 27 или 28 и связанного со стационарной опорой 25 или 26, показанной схематично, при помощи упругого элемента. Оси 55 поворота 27 или 28 упорных роликов расположены параллельно оси опрокидывания 4 ячеек в момент действия этих упорных роликов. В соответствии с иллюстрируемым примером упругим элементом, соединяю 11 26554 щим упорный ролик с его стационарной опорой, является пружина сжатия 29 или 30, которая воздействует на упорный ролик таким образом, чтобы удалить его от стационарной опоры, и которая позволяет осуществить перемещение упорного ролика в направлении к его опоре при нагружении этого ролика. Дополнительные рычаги 21 или 22 и соответствующие упоры 23 и 24 взаимодействуют друг с другом таким образом, что при их контактировании дополнительный рычаг действует в направлении, противоположном или почти противоположном направлению действия пружины 29 или 30 (направлению f). На фиг. 5 показано положение 17 рельса 14 соответствующего изобретению устройства, причем этот вид аналогичен фиг. 4. Равновесие сил здесь отвечает следующему равенству (2): х = R D. (1) где величины Р, х( R и D, имеют указанные значения: F3 - действие упорного ролика 23 на пружину сжатия 29 от оси поворота ролика 27, при опоре на этот ролик дополнительного рычага 21, D3 ~ равно горизонтальной проекции расстояния между точкой опрокидывания 8 ячейки 1 и направлением приложения силы F3, воздействующей перпендикулярно рычагу 21 в точке его контакта с упорным роликом 23. Так как величины Р, х и D, являются неизменными, из уравнения (2) вытекает, что величина R значительно уменьшена по сравнению с уравнением (1). В результате направляющий рельс 14 претерпевает значительно меньшую нагрузку в положении 17 и риск ударов и вибраций при опрокидывании ячеек значительно сокращается. Это позволяет увеличить скорость вращения фильтра и, следовательно, производительность фильтрации. Все описанное относительно рычага 21 и упорного ролика 23 в равной мере применимо к рычагу 22 и упорному ролику 24. На фиг. 6 показан более детально пример реализации перемещаемого упора, предусмотренного а соответствии с изобретением для осуществления устройства. Здесь упорный ролик 23 связан со стационарной опорой 25 при помощи изогнутой детали 31. Ролик устроен таким 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 12 образом, что он может поворачиваться вокруг своей оси 27 на одном из концов изогнутой детали 31, которая на другом своем конце шарнирно установлена в подпятнике 32, закрепленном на опоре. Пружина сжатия 29 связана на одном своем конце с осью 27 при помощи вилки 33, которая может свободно поворачиваться вокруг этой оси. Другим своим концом пружина шарнирно соединена с подпятником 34, закрепленным на опоре 25. Наконец, изогнутый рычаг 31 снабжен пластинкой 35, закрепленной на нем в виде выступа. Регулировочный винт 36, ввинченный в резьбовое отверстие серьги 37, установленной на стационарной опоре 25, воздействует на пластинку 35 таким образом, чтобы осуществлять начальное сжатие пружины 29. В результате может быть осуществлено предварительное нагружение пружины, что позволяет регулировать силу действия упорного ролика при его входе в контакт с дополнительным рычагом и осуществлять идеальное опрокидывание и восстановление каждой ячейки. В показанном на фиг. 6 примере реализации дополнительный рычаг 21 имеет изогнутую опорную поверхность 38, взаимодействующую с упорным роликом 23. Как это уже было показано, во время прохода следящего ролика в зоне приложения усилия к направляющему рельсу, опорная поверхность 38 и вместе с ней рычаг 21 поворачиваются вокруг одной и той же точки касания, которая расположена приблизительно напротив пружины сжатия в точке контактирования с роликом. Таким образом, в течение всей деятельности действия упора на дополнительный рычаг получают чрезвычайно благоприятную ориентацию приложения сил. Само собой разумеется, настоящее изобретение не ограничено описанными формами его осуществления, и в него могут быть внесены изменения, не выходящие за его рамки. Так, например, могут быть предусмотрены упоры не в виде вращающихся роликов, а в форме неподвижных кулачков. Можно также использовать другие упругие элементы вместо пружин сжатия, а 55 именно пружины растяжения, пневматические или гидравлические амортизаторы и т. д. Можно также выполнить рычаг поворота и два дополнительных рычага в виде единой детали. ФИГ.З 2U ЗО 26554 ФИГ.4 ФИГ 26554 21 34 32 / У >/ 7 //////;/; ФИГ.6 25 Упорядник Техред М. Келемеш Коректор М.Куль Замовлення 515 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 10t