Пристрій для безперервного фільтрування з поворотними секціями

Даний винахід стосується пристрою для безперервного фільтрування рідини, який містить: - фільтрувальні секції, кожна з яких має отвір, спрямований угору, через який до них постачається фільтрована рідина і який оснащений фільтрувальним шаром, котрий при перебуванні секцій у положенні фільтрування і проходженні через нього фільтрату забезпечує затримку фільтраційного осаду, і дно, причому секції розташовані каруселлю навколо осі обертання, і кожна з них виконана з можливістю обертання навколо осі перекидання, дотичної горизонтальної окружності з центром на осі обертання; - засоби кріплення фільтрувальних секцій, де секції встановлені на них із можливістю обертання навколо осі обертання; - засоби приведення в рух фільтрувальних секцій, які надають їм обертового руху навколо осі обертання; - засоби переміщування фільтрувальних секцій, які забезпечують рух перекидання останніх навколо осі перекидання під час їх обертання навколо осі обертання; і - засоби видалення фільтрату за межі кожної секції, які мають принаймні один вихідний отвір у дні кожної секції, центральний колектор і засоби сполучення, які забезпечують перетікання фільтрату між принаймні одним зазначеним вихідним отвором і колектором. Давно відомими є фільтрувальні пристрої з карусельним розташуванням секцій, що застосовуються, зокрема, у виробництві фосфорної кислоти. Багато інших пристроїв такого типу описані, наприклад, в таких патентах і патентних заявках: US-A-3.389.800, ВЕ-А-768591, ВЕ-А-847088, US-A-4.721.566, WO 90/13348 і WO 92/20426. В усіх ци х документах описаний спосіб фільтрування, в якому фільтрувальні секції, що мають у плані трапецієподібну форму, обертаються на зразок каруселі навколо осі обертання й у визначений момент перекидаються навколо радіальної осі, забезпечуючи видалення фільтраційного осаду і промивання секції. З урахуванням цього перекидання навколо радіальної горизонтальної оси між сусідніми секціями повинний бути передбачений достатній простір для забезпечення зазначеного перекидання і запобігання зіткненню між секціями. Наслідком цього є скорочення робочого фільтрувального простору, а отже і зниження продуктивності пристрою. Був також розроблений інший фільтрувальний пристрій, подібний описаному вище [див., наприклад, US-A-1028789]. Недоліком такого пристрою є необхідність у перетіканні фільтрату через обертову прокладку, що є концентричною з віссю перекидання секції і являє собою частину підшипника секції. Наявність такої прокладки неминуче призводить до зносу тертьових частин і потребує виконання повітряних входів у вакуумний контур, у результаті чого відбувається охолодження і кристалізація фільтратів у цьому контурі. Відомий також фільтрувальний пристрій, у якому розташовані каруселлю секції перекидаються навколо тангенціальної осі [див. US-A-2768753]. У цьому пристрої колектор у вигляді в плані є ззовні фільтрувальних секцій відносно осі обертання, а вихідний отвір кожної секції розміщений безпосередньо над колектором, що сполучається з джерелом вакууму, і ковзає по цьому колектору. Для відділення твердих речовин і промивання фільтрувального шару у перекинутому положенні не передбачається ніякого джерела постачання газу під тиском. Розвантаження твердих речовин відбувається при припиненні руху перекидання у результаті ударного зіткнення з упором. Метою даного винаходу є усунення вищезазначених недоліків шляхом створення відносно простого і дешевого пристрою, під час роботи якого потребуються набагато менші зусилля для видалення фільтраційного осаду за межі секцій і для їх очи щення і який дозволяє здійснювати таке видалення без витікання фільтрату й уникати надмірного зносу засобів видалення. Для досягнення цієї мети даним винаходом пропонується подібний розглянутому на початку даного опису фільтрувальний пристрій, у котрому зазначені засоби сполучення кожної секції містять гнучкий шланг, жодна ділянка якого при перебуванні секції в положенні фільтрування не є нижчою будь-якої іншої ділянки цього шланга, розташованої нижче за потоком фільтрату, а гнучкий шланг при цьому виконаний таким чином, щоб уникнути його розтягування під час перекидання секції. Запропонований пристрій забезпечує перекидання секцій у той час, як їхні краї залишаються рівновіддаленими. Тому секції можна наближати до центра, максимально скорочуючи відстань між ними, а також збільшувати загальний робочий фільтрувальний простір пристрою при його постійних габаритах або підтримувати його на одному рівні величинипри набагато менших габаритах. Крім того, завдяки такій конструкції, фільтрована рідина постійно протікає по гнучкому шлангу без уповільнення потоку. Під час перекидання шланг жодним чином не піддається розтягуванню, а з огляду на його розташування між вихідним отвором секції і колектором, розташованим в центрі, не піддається також дії сили скручування під час перекидання секцій. Завдяки цьому утомлений знос засобів сполучення є мінімальним. Згідно з одним із варіантів виконання даного винаходу в площині радіального перерізу, що проходить через пристрій, у положенні фільтрування секцій гнучкий шланг спрямований униз від вихідного отвору уздовж практично вертикальної осі, потім на висоті нижче осі перекидання робить поворот у напрямку колектора, постійно зберігаючи нахил у нижньому напрямку, а в положенні перекидання секцій гнучкий шланг має практично горизонтальний напрямок від вихідного отвору до осі перекидання, після чого робить поворот у напрямку колектора. У кращому варіанті вісь перекидання встановлюють принаймні в одному опорному підшипнику, що має перший зовнішній діаметр D1, гнучкий шланг має другий зовнішній діаметр D2, а відстань між віссю перекидання і практично вертикальною віссю зазначеного гнучкого шланга дорівнює або є більшою 0 і є меншою або дорівнює D1+D2. Таке розташування, при якому вісь перекидання є максимально близькою до вертикальної осі гнучкого шланга, дозволяє не піддавати шланг дії сили розтягування під час перекидання. Відповідно до удосконаленого варіанта виконання даного винаходу пристрій для кожного гнучкого засобу містить кронштейн, що обертається навколо осі обертання одночасно з фільтрувальними секціями. Завдяки такій конструкції кронштейн дозволяє уникати того, щоб гнучкий шланг під своєю власною вагою або під вагою фільтрату, що протікає усередині нього, прогинався униз і займав положення, в якому він міг би не перебувати постійно в нахиленому вниз положенні в напрямку колектора. В одному із варіантів здійснення винаходу колектор сполучається з джерелом розрідження, що передається через гнучкі шланги в сполучені з ними фільтрувальні секції у положенні фільтрування нижче їхнього фільтрувального шару. При цьому колектор є також розподільником, сполученим із джерелом газу, що нагнітається під тиском через гнучкі шланги в сполучені з ними фільтрувальні секції для забезпечення відділення фільтраційного осаду від фільтрувального шару. Згідно з іншим варіантом здійснення даного винаходу ви щезазначені засоби переміщення містять ролик, установлений на кожній секції з можливістю вільного обертання навколо поворотної осі, і направляючу рейку, нерухомо закріплену у певному місці пристрою таким чином, щоб підтримувати ролик кожної фільтрувальної секції і спрямовувати його, забезпечуючи ви щезазначений перекидальний рух секції. Інші варіанти виконання пристрою відповідно до даного винаходу викладені у доданій формулі винаходу. З подальшими деталями і відмітними ознаками даного винаходу можна ознайомитися у нижченаведеному описі не обмежувального прикладу його здійснення із посиланнями на додані фігури креслення, де: Фіг.1 - частковий вигляд в плані фільтрувального пристрою відповідно до даного винаходу; Фіг.2 - вигляд у розрізі по лінії II—II Фіг.1; Фіг.3 - збільшений вигляд направляючої рейки в плані по лінії НІ-НІ Фіг.2; Фіг.4 - збільшений вигляд направляючої рейки в розрізі по лінії IV-IV Фіг.2; Фіг.5 - збільшений вигляд деталі лівої частини Фіг.2; Фіг.6 - вигляд у розрізі по лінії VI-VI Фіг.5; Фіг.7 - зображення варіанта виконання деталі, показаної на Фіг.6; Фіг.8 - вигляд у розрізі по лінії VIII-VIII Фіг.7. Зображення на кресленнях є схематичними, і багато елементів у різноманітних місцях не показані для простоти розуміння. На цих кресленнях ідентичні або аналогічні елементи позначені однаковими позиціями. У варіанті виконання, показаному на Фіг.1 і 2, фільтрувальні секції 1, які виконані у вигляді чану і мають отвори, спрямовані угору під час фільтрування, розташовуються каруселлю навколо вертикальної осі обертання 2. Секції 1 містять горизонтальний фільтрувальний шар 41, зверху якого подається фільтрована рідина, а знизу збирається фільтрат. Відповідно до даного винаходу кожна секція 1 виконана з можливістю обертання навколо осі перекидання 3, що є дотичною уявній горизонтальній окружності 4 з центром на осі обертання 2. У показаному прикладі виконання дно 45 кожної секції 1 обладнане у два підшипники 5 і 6, через які проходить вал 7 і які забезпечують вільне перекидання секції навколо вала 7. Зазначений вал 7 виконаний співвісним із зазначеною віссю перекидання 3. Як показано на Фіг.1 і 2, вал 7 утримується двома опорними системами 8 і 9, кожна з яких складається з тяг 10-3, розташованих у вигляді трикутника. Одним кінцем тяги 10 і 11 закріплені на кільці 14, виконаному навколо центрального вала 15 з можливістю вільного обертання навколо нього, при цьому з ним не стикаючись. Центральний вал 5 виконаний співвісним з віссю обертання 2. Іншим кінцем тяга 10 з'єднана з валом 7, а тяга 11 - з обертовою окружною рамою 16, обладнаною в зубчасту рейку. Тяга 13 з'єднує вал 7 з окружною рамою 16, а тяга 12 з'єднує окружну раму з центральною частиною тяги 10. Таким чином, кожна секція встановлена одночасно на двох легких конструкціях, які не деформуються, і на які діють тільки зусилля розтягання і стискання. Окружна рама 16, виконана співвісною з віссю обертання, встановлена і направляється двома комплектами роликів 17 і 18, відповідно, з горизонтальною віссю і вертикальною віссю, на яких вона може обертатися в горизонтальній площині навколо осі обертання 2. У поданому прикладі приводний двигун 19 обертає зубчасту шестерню 20, що зачіпається з зубчатою рейкою окружної рами 16. Під час роботи двигуна він приводить в обертання весь комплекс установки в напрямку стрілки F. Кожна фільтрувальна секція обладнана у ролик 21, що у поданому прикладі виконаний на ній зі сторони центра пристрою. Ролик 21 виконаний із можливістю вільного обертання навколо поворотної осі 22. Вісь 22 у кращому варіанті розташована радіально між центральною віссю обертання 2 пристрою і віссю перекидання 3 відповідної секції у вигляді в плані, коли секція займає горизонтальне положення. Поворотна вісь 22 ролика 21 у кращому варіанті лежить у площині, що проходить через вісь обертання 2 пристрою і є перпендикулярною осі перекидання 3, що відповідає даному ролику секції, весь час руху перекидання секції. У частині пристрою, розташованій справа на Фіг.1, є направляюча рейка 23, по котрій рухається ролик 21 кожної із фільтрувальних секцій, яка приводиться в дію. У даному прикладі направляюча рейка 23 встановлена над фільтрувальними секціями на двох кронштейнах 24 і 25, обернені до центра кінці яких установлені на поперечній балці 26. Штанги 27, кожна з яких обладнана у скобу підвіски 43, нерухомо утримують направляючу рейку 23, підвішену над фільтрувальними секціями. Рейка 23 має U-подібну форму у ви гляді в плані на Фіг.1 і містить центральну частину 30 і дві бічні гілки 28 і 29. У даному прикладі направляюча рейка 23 утворена двома бічними стінками 31 і 32, рівнобіжними між собою по всієї довжині рейки. Між цими двома стінками ролик 21 рухається в напрямку, показаному стрілками на. Фіг.3. Як показано на Фіг.1 і 2, коли ролик 21 фільтрувальної секції доходить до центральної частини 30 направляючої рейки 23, секція опиняється практично у вертикальному положенні. У даному прикладі передбачений пост очищення фільтрувального шару 41 і зворотного боку секції. Він містить два гідромонітори 33 і 34 із патрубками, у які подається промивна рідина. Ці гідромонітори викидають струмені рідини на фільтрувальні секції, які займають приблизно вертикальне положення, що забезпечує видалення рідини, що нагнітається, під дією її ваги в збірну ємність (не показана). Кожна фільтрувальна секція у кращому варіанті обладнана в засоби регулювання її горизонтального положення. У поданому прикладі ці засоби містять лапку 35, спрямовану вниз від краю секції, оберненого до центра пристрою. Ця лапка має виступ із різьбовим отвором, у який може загвинчуватися різьбовий шток 36. Різьбовий шток 36, кінець якого регулюється закручуванням по висоті, упирається в упор 37, виконаний у даному випадку між двома тягами 10 опорних систем 8 і 9 фільтрувальної секції. Постачання фільтрованої рідини до фільтрувальних секцій здійснюється у відомий спосіб через верхню частину секцій. Фільтрат видаляють через отвір 42, виконаний у дні кожної секції. Цей отвір з'єднується з центральним колектором-розподільником 39 за допомогою гнучкого шланга 38. На Фіг.5, де запропонований пристрій зображений у радіальному перерізі, гнучкий шланг 38 показаний суцільною лінією там, де фільтрувальна секція займає положення фільтрування, і пунктирною лінією там, де вона займає положення перекидання. У положенні фільтрування гнучкий шланг спрямований униз, уздовж практично вертикальної осі 46, починаючи від вихідного отвору. При переході в положення нижче осі перекидання 3 гнучкий шланг 38 робить поворот у напрямку центрального колектора 39 таким чином, щоб постійно зберігати положення нахилу вниз. Для того, щоб запобігти прогинанню гнучкого шланга униз під дією його власної ваги і ваги фільтрату, що в ньому плине, і зайняттю ним положення, що перешкоджає плину потоку, у показаному на Фіг.2 варіанті кожний гнучкий шланг 38 частково підтримується жолобом 40, що обертається разом із секціями. У варіанті, показаному на Фіг.5, застосовується локальний кронштейн 47, що утримує гн учкий шланг 38 у його центральній частині. Нахил гнучкого шланга може змінюватися, але в будь-якому місці не перевищуючи при цьому 0°. Як можна бачити на Фіг.5, довжина L гнучкого шланга між вихідним отвором 42 і кронштейном 47 залишається постійною, навіть коли секція перебуває в перекинутому положенні і коли гнучкий шланг деформується. Частина гнучкого шланга 38 між кронштейном 47 і колектором 39 не піддається деформації, і тому її довжина теж залишається незмінною. У положенні перекидання гнучкий шланг спрямований практично горизонтально від вихідного отвору 42 до осі перекидання 3, після чого він робить поворот у напрямку колектора 39. Як показано на Фіг.5 і 6, підшипник 6 має зовнішній діаметр D1, а гнучкий шланг-зовнішній діаметр D2. У показаному варіанті виконання відстань Ε між віссю перекидання 3 і практично вертикальною віссю 46 шланга в кращому варіанті дорівнює (D1+D2)/2. Таким чином, хоча це і не є критичною умовою, і відстань Ε може бути більшою, краще, щоб вона було максимально близькою до D і при цьому не перевищувала суму D1+D2. Інший варіант виконання як приклад показаний на Фіг.7 і 8. У цьому варіанті секція обертається навколо кінців 48 і 49 вала, співвісних між собою і з віссю перекидання 3, а підшипники 5 і 6 утримуються на відстані валом 50, зміщеним в осьовому напрямку й утворюючим деталь, подібну колінчатому валу. У даному випадку вісь 46 перетинається з віссю перекидання 4, а відстань Ε дорівнює 0. Можливий також варіант, де вісь 48 у вигляді в плані є зміщеною назовні відносно осі перекидання 3. Показаний на розглянутих кресленнях пристрій працює таким чином. Двигун 19 приводить в обертання зубчасту рейку окружної рами 16 і, відповідно, кожну з фільтрувальних секцій у напрямку стрілки F. Секції розташовані горизонтально, щільно прилягаючи одна до одної, і в них подається рідина для фільтрування. Фільтрування цієї рідини здійснюється у відомий спосіб через фільтрувальний шар 41 під вакуумом, створюваним за допомогою відомих засобів. Фільтрат із кожної секції видаляється через відповідний гнучкий шланг 38, а над фільтрувальним шаром утворюється фільтраційний осад. Завдяки виконанню гнучкого шланга 38 постійно нахиленим униз видалення відбувається легко, швидко і без утворення зон, у яких фільтрат міг би застоюватися і кристалізуватися. У даному випадку відсутні будь-які деталі, що піддаються тертю і зносу, і можуть, таким чином, призвести до витікання рідини і потрапляння повітря усередину пристрою. Розрідження передається без утрат від колектора 39 фільтрату до нижньої частини кожної секції в положенні фільтрування. У певний момент ролик 21 секції зустрічається з направляючою рейкою 23, як показано на Фіг.3. При цьому рейка змушує ролик підніматися, а отже фільтрувальну секцію перекидатися. При цьому вн утрішній кінець секції повертається угору навколо осі перекидання 3. Приблизно на половині відстані від гілки 28 рейки 23 центр ваги секції переходить у вертикальну площину осі перекидання 3. Далі вага секції сприяє її переміщенню аж до центральної частини 30. Таким самим чином, як тільки центр ваги секції знову переходить у вертикальну площину осі перекидання 3, вага секції бере участь у її переміщенні. Коли ролик рухається по центральній частині направляючої рейки 23, фільтрувальна секція займає майже вертикальне положення, і, отже, таке ж положення займає фільтрувальний шар. Під час перекидання гнучкий шланг 38 переходить із положення, показаного на Фіг.5 суцільною лінією, у положення, показане пунктирною лінією. Якщо виникає деформація вигину гнучкого шланга 38 угору, то при цьому не відбувається ні подовження шланга, ні його крутіння навколо поздовжньої осі. Завдяки цьому напруга утомленості зводиться до мінімуму. Фільтраційний осад спочатку падає на дуже нахилену зовнішню стінку 44 секції, потім у колектор (не показаний), секція проходить через вищеописаний пост очищання, після чого вона знову перекидається в горизонтальне положення, і цикл фільтрування відновлюється. У кращому варіанті для сприяння видаленню фільтраційного осаду передбачається створення за допомогою відомих засобів невеликого зустрічного тиску повітря усередині кожної секції в той час, коли вони перебувають у перекинутому положенні у вертикальній площині. Цей зустрічний тиск може подаватися з боку колектора 38, який у даному випадку виконує роль розподільника, через дно секції по гнучкому шлангу 38. На завершення слід зауважити, що даний винахід жодним чином не обмежується описаним вище варіантом його виконання й не виключає всіляких змін в рамках, визначених доданою Формулою винаходу.