Друк-фільтр

Описание изобретения относится к технологическому оборудованию, в частности к конструкции механизированных друк-фильтров, предназначенных для фильтрования под давлением жидкотекучих суспензий, образующих осадки с небольшим гидравлическим сопротивлением и может быть использовано при производстве различных продуктов, полупродуктов, красителей во всех областях промышленности и сельского хозяйства, где имеет место процесс фильтрации суспензий. В качестве прототипа выбран механизированный емкостной друк-фильтр типа ЕДМ, который содержит вертикальный полый цилиндрический корпус с рубашкой, днище, снабженное дренажной перфорированной решеткой, фильтрующим материалом, кромки которого закреплены распорной и прижимной кольцами, металлической сеткой, предназначенной для предотвращения загибов фильтровальной ткани при выгрузке осадка, рубашкой для обогрева со штуцерами для подвода и отвода теплоносителя, герметично соединенное с корпусом посредством фланцев, выгрузочное устройство, выполненное в виде разгрузочной трубки, пропущенной через днище, запорного цилиндра с коническим окончанием, установленным в трубке плотно, но с возможностью удаления в ходе выгрузки осадка, и крепления цилиндра в трубке, крышку сферической формы, снабженную центральным отверстием с сальниковой системой и бобышкой с резьбовыми вертикальными отверстиями, в которые установлены направляющие стойки, патрубками ввода суспензии, подлежащей фильтрации, и сжатого воздуха, оборудованными соответствующей арматурой, активатор осадка, выполненный в виде вертикального вала, с установленным на его конце диском, пропущенного через центральное отверстие крышки и расположенного над фильтрующим материалом с металлической сеткой, горизонтального днища, прикрепленного к нижнему концу вала, и вертикальных стержней, прикрепленных к диску снизу, привод активатора осадка, соединенных с верхним концом вала и установленный на подвижной площадке, смонтированной на направляющих стойках, крышки, привод подъема активатора состоящий из электродвигателя, ходового винта и редуктора, смонтированных на подвижной площадке. Основные недостатки этого друк-фильтра (прототипа): 1) относительная сложность конструкции, обусловленная тем, что для обеспечения вертикального перемещения активатора осадка предусмотрен специальный механизм подъема и опускания с индивидуальным приводом, смонтированный на площадке, установленной на крышке посредством стоек, прикрепленных в отверстиях бобышки крышки; 2) недостаточная надежность фильтра в эксплуатации, обусловленная тем, что вал активатора осадка совершает по отношению к сальнику не только вращательное, но и возвратнопоступательное перемещение по вертикали, а это сопряжено с относительно быстрым износом сальника и как результат пропускания через сальник суспензии и сжатого воздуха, подаваемого в полость фильтра, а также наличия механизма подъема вала активатора, состоящего из нескольких взаимодействующих конструктивных элементов; 3) дополнительные затраты электроэнергии на подъем и опускание активатора; 4) относительно большая высота фильтра, обусловленная тем, что высоту его увеличивает высота подъема вала активатора осадка; 5) относительно большая материалоемкость, обусловленная тем, что вал активатора должен быть удлинен на высоту его подъема, стойки, установленные на бобышках, механизм подъема и опускания вала активатора имеют относительно немалую массу. Исходной в изобретательском замысле была задача усовершенствовать друк-фильтр путем внесения конструктивных преобразований в него, обеспечивающих упрощение конструкции, повышение надежности в эксплуатации, уменьшение высоты, энергоемкости и материалоемкости фильтра, чем повышается эффективность работы и уменьшается стоимость фильтра. Поставленная задача решается тем, что в друкфильтре, содержащем корпус с рубашкой, крышку с патрубками подачи фильтруемой суспензии и сжатого газа, днище, снабженное дренажной перфорированной решеткой, фильтрующий материал и металлической сеткой, выгрузочное устройство, выполненное в виде разгрузочной трубки со средством закупоривания и открытия, и активатора осадка, выполненного в виде вертикального вала, установленного соосно корпуса, с диском, прикрепленным к концу вала, и привода вращения, предусмотрены следующие конструктивные преобразования - отличия: 1) вал активатора осадка пропущен через дренажную решетку, фильтрующий материал, металлическую сетку и днище; 2) диск активатора осадка выполнен перфорированным; 3) зазор между диском и металлической сеткой выполнен постоянным; 4) разгрузочная трубка установлена в периферийной части днища; 5) привод активатора осадка смонтирован под днищем. Перечисленные конструктивные преобразования - отличительные по сравнению с прототипом признаки в совокупности с перечисленными выше общими (для прототипа и предложенного фильтра) признаками обеспечивают следующую техническую результативность: 1) упрощение конструкции: благодаря тому, что в фильтре в диске активатора предусмотрена перфорация, и разрыхление осадка происходит без вертикально прикрепленных снизу к диску стержней, а установление активатора стабильным по отношению к фильтрующему материалу и металлической сетке по высоте делает ненужными механизм подъема и опускания активатора в полости корпуса и площадки для его размещения; 2) повышение надежности и эксплуатации: исключение возвратно-поступательного перемещения вала активатора осадка в сальнике уменьшает износ последнего и вероятность пропускания суспензии газа через сальниковое уплотнение, а установка активатора на постоянной высоте делает ненужным механизм подъема и опускания активатора, имеющего несколько работающих под нагрузкой взаимодействующих деталей, а, следовательно, и износ их и иные трудности при эксплуатации; 3) уменьшение энергоемкости обусловлено тем, что предложенное техническое решение позволяет отказаться от силового элемента (электродвигателя) механизма подъема и опускания активатора осадка; 4) уменьшение габарита фильтра по высоте: обусловленное тем, что предложенное конструктивное выполнение фильтра позволяет уменьшить высоту его на высоту максимального подъема активатора в прототипе; 5) уменьшение материалоемкости, обусловленное сокращением количества конструктивных элементов (стержней, прикрепленных к диску активатора осадка снизу, бобышки на крышке с направляющими стойками, передвижной площадки, механизма подъема ...). Как видно из вышеописанного, обеспечиваемая предложенным техническим решением результативность обусловлена совокупностью существенных признаков предложенного фильтра, в том числе отличительных признаков. Иными словами, налицо причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков и достигаемым ею результатом. На чертеже (фиг.) показан вертикальный разрез фильтра. Друк-фильтр содержит корпус 1, крышку 2, днище 3, дренажную перфорированную решетку 4, фильтрующий материал 5, активатор осадка, разгрузочную трубку 6 и переходник 7. Корпус 1 выполнен в виде полого цилиндра, снабженного в нижней части фланцем 8 с равномерно расположенными по его периметру отверстиями 9. Корпус 1 расположен вертикально. Толщина стенок корпуса 1 определяется расчетным путем из условия работы друк-фильтра под избыточным давлением. Рекомендуемый материал - сталь, стойкая к воздействию фильтруемой суспензии. Корпус 1 может быть изготовлен любым из известных способов (литьем, профилированием и сваркой ...). Крышка 2 имеет сферическую форму, выполнена совпадающей по форме горизонтального сечения и толщине с корпусом 1. Рекомендуется тот же материал, что и для корпуса 1. Может быть изготовлена любым известным способом (например, штамповкой, литьем ...). Крышка 2 герметично соединена с корпусом 1 (например, сваркой или любым иным путем). К крышке 2 соосно прикреплен переходник 7, выполненный в виде втулки, имеющей штуцер 10 для подачи фильтруемой суспензии и штуцер 11 для подачи сжатого газа. В переходнике 7 установлена цилиндрическая вставка 12, предназначенная для подсоединения фильтра непосредственно к реактору (на чертеже не показан), где суспензия готовится. Днище 3 выполнено чашеобразным. К нему в верхней части прикреплен фланец 13, имеющий такую же конструкцию, что и фланец 8. Толщина стенок днища 3 такая же, как и у корпуса 1. Изготовление по любому известному способу. Дренажная перфорированная решетка 4 выполнена в виде диска с отверстиями 14, равномерно расположенными по всей площади диска, причем суммарная площадь отверстий 14 должна составлять не менее половины всей площади диска. Наружные диаметры решетки 4 и корпуса 1, а также их оси совпадения. Рекомендуемый материал - тот же, что и для корпуса 1. Изготовление решетки по любому известному способу. Решетка 4 смонтирована на верхнем срезе днища 3. Дренажная перфорированная решетка 4 и днище 3 герметично соединены с корпусом 1 посредством уплотнительных прокладок 15 и болтов (на чертеже не показаны), соединяющих фланцы8 и 13. Фильтрующий материал (ткань, литьевая керамика ...) 5 уложен на решетку 4 и прикреплен известными средствами, например распорным и прижимным кольцами (на чертеже не показаны). Поверх фильтрующего материала 5 смонтирована металлическая сетка 16, предотвращающая загибы краев фильтрующего материала 5. Фильтрующий материал должен быть стойким к воздействию фильтруемой суспензии. Фильтрующий материал 5 может быть одно- или многослойным. Активатор осадка выполнен в виде вертикального вращающегося вала 17, перфорированного диска 18, прикрепленного к верхнему концу вала 17. Вал и диск 18 установлены соосно корпусу 1. Зазор между внутренней стенкой корпуса 1 и наружной цилиндрической поверхностью диска 18 должен быть минимальным, но обеспечивающим свободное вращение диска 18. Диск 18 установлен с постоянным зазором с металлической сеткой 16. Вал 17 пропущен через металлическую сетку 16, фильтрующий материал 5, центральное отверстие (номер позиции не приведен) решетки 4 с сальниковым уплотнением 19 и центральное отверстие {номер позиции не приведен) днища 3 с сальниковым уплотнением 20. Нижний конец вала 17 соединен с приводом (на чертеже не показан), смонтированным под днищем 3. Разгрузочная трубка установлена в периферийной части и пропущена через решетку 4 с уплотнением 21 и днище 3. Верхний срез разгрузочной трубки 6 расположен на уровне металлической сетки 16 или незначительно выступает над металлической сеткой 16. В днище 3 предусмотрен патрубок 22 для отвода фильтрата из друк-фильтра, а также патрубок 2 для подвода в полость днища различных сред. Описанным выше друк-фильтром пользуются следующим образом. В полость корпуса 1 через штуцер 10 вводят порцию фильтруемой суспензии (возможен вариант присоединения фильтра посредством переходника 7 к реактору). Через штуцер 11 подают сжатый газ (воздух или другой газ) - создают избыточное давление. При этом суспензия, проходя через отверстия диска 18 и металлической сетки 16 принудительно прижимается к фильтрующему материалу 5. Твердые частички остаются на фильтрующем материале 5, а фильтрат проходит через фильтрующий материал 5 и отверстия 14 решетки 4 и попадает в полость, образованную днищем 3, а оттуда через патрубок 22 уделяется за пределы фильтра в соответствующий сборник (на чертеже не показан). При этом на фильтрующем материале 5 образуется слой осадка. При достижении высоты слоя заданной величины включают привод активатора. При вращении диска 18 осадок разрушается (рыхлится) и под действием сжатого газа направляется в разгрузочную трубку 6 для сбора в соответствующую емкость (на чертеже не показана). После завершения разгрузки привод активатора выключают, трубку 6 закрывают. При необходимости через патрубок 23 в полость днища 3 вводят среды, предназначенные для чистки или мойки фильтрующего материала. В дальнейшем цикл повторяют. Предложенное техническое решение соответствует критерию патентоспособности "промышленная применимость", о чем свидетельствует: а) предложенный друк-фильтр предназначен для применения в промышленности и сельском хозяйстве, где есть необходимость фильтрации образующихся в производственных процессах суспензий; б) предложенный друк-фильтр в том виде, как он охарактеризован в формуле изобретения, может быть реализован с применением только известных промышленно производимых материалов, технологических процессов, основного и вспомогательного оборудования; в) предложенный друк-фильтр, как он охарактеризован в формуле изобретения, способен обеспечить достижение вышеперечисленной технической результативности: реальных упрощения конструкции, снижения энерго- и материалоемкости, повышения надежности в эксплуатации, т.е. получения общественным производством реального и значительного положительного эффекта. Предложенный друк-фильтр испытан в укрупненных лабораторных условиях и подтвердил упомянутую выше результативность. Внедрение его в производство запланировано в 1994 - 1995г.