Способ фильтрования суспензий и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к фильтрованию суспензий через фильтровальную перегородку под давлением и может найти применение в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Цель изобретения - интенсификация процесса фильтрования и регенерации фильтрующей перегородки. Фильтровальная перегородка приводится одновременно в низкочастотное волновое и высокочастотное вибрационное воздействия . Это позволяет расширить фундаментальные возможности перегородки, которая помимо традиционной функции разделения суспензии выполняет одновременно и функции источника управляемого избыточного давления, источника транспортирования осадка и источника регенерации перегородки . Для осуществления этого в устройстве содержится источник деформации перегородки , в который введен вибровозбудитель и соединенный с ними программный элемент задания. 2 с. и 3 з. п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s В 01 0 17/00, 29/07

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4658391/26 (22) 02,03.89 (46) 15.11.91. Бюл. ¹ 42 (71) Московский технологический институт мясной и молочной промышленности (72) А. В. Гноевой (53) 66.067.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 965464, кл. В 01 D29/28,,1982.

Авторское свидетельство СССР

N 712105, кл. В 01 D 29/28, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 436526, кл. В 01 D 29/10, 1989. (54) СПОСОБ ФИЛЬТРОВАНИЯ СУСПЕНЗИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к фильтрованию суспензий через фильтровальную перегородку под давлением и может найти примеИзобретение относится к фильтрованию суспензий через фильтровальную перегородку под давлением и может найти применение в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — интенсификация процесса фильтрования и регенерации, фильтрующей перегородки.

Проведены экспериментальные исследования на лабораторной установке вдостаточно широком диапазоне режимов и суспензий, Например, для гармонического закона деформации фильтрующей перегородки в 1-м сечении от волнового и вибрационного движений линейный поперечный размер изменяется по следующей зависимости:

Н i(t)=k 11(т)+ Н2!(т), . Ж, 1690804 A1 нение в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Цель изобретения — интенсификация процесса фильтрования и регенерации фильтрующей перегородки.

Фильтровальная перегородка приводится одновременно в низкочастотное волновое и высокочастотное вибрационное воздействия, Это позволяет расширить фундаментальные возможности перегородки, которая помимо традиционной функции разделения суспенэии выполняет одновременно и функции источника управляемого избыточного давления, источника транспортирования осадка и источника регенерации перегородки, Для осуществления этого в устройстве содержится источник деформации перегородки, в который введен вибровозбудитель и соединенный с ними программный элемент задания. 2 с. и 3 з. и. ф-лы.

1 где H>l(t)=l h т+ф)), Н з(т)=Ьг з!и

«сФ t, йн » йг, а2 > > в, р (t ) — сдвиг а фазы в 1-м сечении. Диапазон низкочастотно- «)с, го волнового движения o)< =0,1 — 2 Гц, диа- () паэон высокочастотного вибрационного движения W =20-100 Гц, наибольшее вол- © новое смещение h>=0,05, наибольшее вибра цион н ое смещение п2=0,003 м. Существуют также ступенчатые законы деформации перегородки для ее волнового движения. Частота этих движений 0,1 — 2 Гц, вибрации и смещения аналогичны предыду- . а щему случаю. Возможны и другие зависимос т и Hi(t), и р и к о т о р ы х деформация фильтрующей перегородки такова, что появляются чередующиеся по времени в пространстве замкнутые и разомкнутые фильтрующие объемы с избыточным давле1690804

15 нием в них, перемещающихся в требуемых направлениях, На фиг. 1 изображен пример временной диаграммы приложения нагрузок и соответствующие им фазы деформации фильтрующего элемента; на фиг. 2 — пример двусторонней деформации элемента; на фиг. 3 — пример изменения размера фильтрующего .Канала в сечении.

На фиг. 1 приведен пример временной диаграммы приложения нагрузок и соответствующие им фазы деформации гибкого фильтрующего элемента, выполненного в виде плоской поверхности открытого протяженного П-образного корпуса, при одностороннем приложении к ней нагрузок в плоскостях, перпендикулярных оси корпуса, Корпус с фильтрующим элементом образуют фильтрующий канал, Волна поперечной деформации фильтрующего элемента и чередующиеся фильтрующие объемы образуются между фильтруюшим элементом и корпусом. Номера плоскостей, в которых приложены статические нагрузки

F1 и F4 — 1 и 4, à в которых приложены динамические нагрузки с вибрацией Fz и Рз — 2 и 3. В общем случае число плоскостей приложения нагрузок может быть любое, но минимальное число — две.

Рабочий цикл фильтрования суспензией по виброволновому способу состоит из трех фаз деформации фильтрующего элемента, соответствующих приложениям нагрузок Р1 — F4 в плоскостях 1-4, перпендикулярных оси канала.

1 фаза. Ввод суспензии и перекрытие канала. Прикладывается статическая нагрузка F4 в плоскости 4 и перекрывается фильтрующий канал в этом месте. Затем s канал вводится суспензия. К фильтрующему элементу после этого прикладывается статическая нагрузка F> в плоскости 1, и канал перекрывается и в этом месте.

2 фаза. Фильтрование и регенерация фильтрующего элемента, К образовавшемуся между перекрытыми местами замкнутому фильтрующему объему прикладываются динамические нагрузки Fz и Гз, например противофазно, с вибрацией для фильтрования и перемещения суспензии с осадком, а затем и одного осадка волной деформации фильтрующего элемента внутри объема с управляемым или неуправляемым обжатием этого объема на каждом периоде волны деформации элемента.

3 фаза. Удаление или транспортирование осадка из канала. Поочередно, например со сдвигом на полпериода, прикладываются в плоскостях 2 и 3 статические нагрузки F2 и Рз и снимаются перед

55 этим или одновременно с F2 нагрузка F4 в сечении 4. Осадок волной деформации гибкого фильтрующего элемента, которая формируется нагрузкой, удаляется из этой части канала в сторону вывода. Затем вновь повторяется 1 фаза. Введение вибрационного воздействия повышает эффективность фильтрования, регенерации фильтрующего элемента и удаление осадка из него

На фиг. 2 показаны фазы деформации гибкого фильтрующего элемента, выполненного в виде цилиндрического канала, при двухстороннем приложении к нему нагрузок в плоскостях, перпендикулярных оси канала. Временная диаграмма приложения нагрузок подобна предыдущему случаю (фиг.

1). Возможны и многие другие формы деформации канала, удовлетворяющие условиям и существенным отличительным признакам предлагаемого способа.

На фиг, 3 показаны изменения размера фильтрующего канала в поперечном направлении в третьей плоскости, соответствующего зависимости Нз=Н1з +Нгз, где H

Устройство для фильтрования суспензий схематически изображено на фиг. 4 и 5; на фиг. б — схема подключения источников волнового и вибрационного воздействий; на фиг. 7 — схема волнового и вибрационного воздействий от различных источников.

Устройство содержит корпус 1 с жесткой перфорированной перегородкой 2, установленной в нем на подставках 3, так что между ней и корпусом имеется полость 4; гибкий фильтрующий элемент 5, образующий канал б, уложенный на перегородку 2 и связанный с входным 7 и выходным 8 патрубками корпуса 1, механизм деформации, о выполненный например, в виде гидро- или пневмоцилиндров 9 со штоками 10, подключенных к программному элементу задания, выполненному в виде источников волнового

11 и вибрационного 12 воздействий, Корпус

1 имеет два патрубка отвода фильтрата 13 и дополнительный патрубок 14, соединяющий полость 4 с источником тепла (не показан). Источники волнового 11 и вибрационного 12 воздействий соединены с цилиндрами 9 соответственно через электрические клапаны 15 и 16, управляемые от

ЭВМ 17, подключенной к ним через устройство согласования 18. Число плоскостей приложения нагрузок четыре — N 1, 2, 3, 4.

Устройство работает следующим образом.

Первоначально штоки 10 цилиндров 9 в сечениях  — В и à — Г (фиг, 4) подняты, а в сечениях Б-Б и Д-Д опущены, Гибкий филь1690804

55 трующий элемент 5 в сечениях Б — Б и Д вЂ” Д деформирован так, что канал 6 в этих сечениях полностью перекрыт. Затем поднимается шток 10 в сечении Б — Б и канал 6 в этом месте открывается, Суспензия через входной патрубок 7 поступает в канал 6. llocne этого шток 10 сечения Б — Б вновь опускается, перекрывая канал так, что между сечениями Б-Б и Д-Д образуется замкнутый фильтрующий объем. На образовавшийся замкнутый фильтрующий объем начинают давить штоки 10 сечений В-В и à — Г. Штоки движутся в противофазе(см. временнуюди,аграмму фиг. 1) и при этом вибрируют. Образующаяся при этом движении штоков 10 в гибком фильтрующем элементе 5 поперечная волна деформации с вибрацией вовлекает в интенсивное движение суспензию и осадок, и тем самым ускоряет фильтрование и регенерацию фильтрующего элемента.

Кроме того, штоки 10 в сечениях  — В и Г-Г при своем движении осуществляют управляемое или неуправляемое обжатие фильтрующего объема, и тем самым повышают в нем давление, что также способствует ускорению процесса фильтрования. После того, как фильтрат выжмется через фильтрующий элемент 5 и в объеме канала 6 останется только осадок, шток 10 сечения Д вЂ” Д поднимается, а штоки 10 сечений  — В, Г-Г, Д вЂ” Д поочередно опускаются. При таком движении осадок с фильтрующего элемента 5 удаляется или транспортируется иэ канала 6 к выходному патрубку 8, Фильтрат удаляется из корпуса 1 через патрубок 13. После этого штоки 10 сечений  — В и à — Г поднимаются и устройство приводится в первоначальное положение. Далее цикл повторяется. При необходимости осадок может быть дополнительно подсушен. Для этого полость 4 корпуса 1 через дополнительный патрубок

14 соединяется с источником тепла (не показан).

На фиг. 6 приведена схема подключения источников волнового и вибрационного воздействий. Если механизм деформации гибкого фильтрующего элемента электромагнитного или электродинамического принципов действия, то суммарный управляющий сигнал волнового и вибрационного движений через сумматоры непосредственно подается на механизм деформации. Если механизм деформации, например пневмоили гидравлического принципа действия, то . в этом случае управляемые клапаны 15 и М в соответствии с программой ЭВМ 17 регулируют подачу рабочего тела в цилиндры 9.

Так организуется схема управления, если оба воздействия — волновое и вибрационное передаются фильтрующему элементу

40 непосредственно механизмом деформации этого элемента.

На фиг. 7 приведен пример схемы раздельной передачи волнового и вибрационного воздействий от различных источников.

На приведенном примере волновое движение фильтрующему элементу передается механизмом деформации, содержащим пневмоцилиндры 9 со штоком 10, расположенные на корпусе 1, а вибрация фильтрующему элементу передается через корпус, с которым жестко или кинематически связан вибровозбудитель 12, например, электромагнитный, электродинамический, механический и т. д.

Предлагаемый способ позволяет повысить производительность и качество процесса фильтрования благодаря более эффективной регенерации фил ьтрующего элемента и расширению его функциональных возможностей путем выбора типа механизма деформации фильтрующего элемента, источников волнового и вибрационного воздействий, которые подключены к механизмам деформации с помощью ЭВМ.

Это позволяет обеспечить широкие возможности для придания гибкому фильтруащему элементу самых разнообразных движений, наиболее эффективно обеспечивающих регенерацию фильтрующего элемента, удаление с него осадка и дальнейшее его транспортирование. Кроме того. имеется возможность программного, т. е. с помощью

ЭВМ, согласования работы устройств, реализующих данный способ, независимо от того как они соединены, параллельно или последовательно.

Формула изобретения

1. Способ фильтрования суспензий в протяженном канале, имеющем по меньшей мере одну фильтрующую перегородку, включающий подачу суспензии в замкнутую полость, создание в последней давления и разделение суспензии фильтрующей перегородкой на фильтрат и осадок, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью. интенсификации процесса фильтрования и регенерации фильтрующей перегородки, замкнутую полость образуют в канале путем приложения к фильтрующей перегородке статических нагрузок минимально в двух плоскостях перпендикулярных оси канала, а давление в замкнутой полости создают путем приложения к фильтрующей перегородке динамических нагрузок, например противофазных, с вибрацией, минимально в двух плоскостях перпендикулярных оси канала, и размещенных между статическими нагрузками.

2. Устройство фильтрования суспензий, содержащее корпус с входным и выходным

1690804

/7лпсюсли

Плес гсср

5 4 7 Раза 7 патрубками, патрубок отвода фильтрата, гибкий фильтрующий элемент, расположенный в корпусе с образованием канала, соединенного с входным и выходным патрубками и кинематически связанного с 5 механизмом деформации, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью интенсификации процесса фильтрования и повышения эффективности регенерации фильтра, оно снабжено вибровозбудителем, соединен- 10 ным с механизмом деформации, и программным элементом задания, соединенным с вибровозбудителем, 3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что механизм деформации фильтру- 15 ющего элемента выполнен в виде пневмоили гидроцилиндров, расположенных на корпусе вдоль канала и соединенных со штоками, расположенными в корпусе.

4, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, 4Т0 программный элемент задания выполнен в виде соединенных с пневмо- или гидроцилиндрами источников волнового и вибрационного воздействия, соединенных с

ЭВМ через управляемые электрические пневмо- или гидроклапаны и согласующий элемент.

5. Устройство пои. 1, отл ич а ю ще ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, фильтр снабжен перфорированной перегородкой, расположенной вдоль канала с образованием полости между фильтрующим элементом и корпусом, соединенной, например, с источником тепла через дополнительный патрубок, установленный на корпусе, 3690804

1690804

Составитель А.Евдокимов

Редактор А.Калениченко Техред М.Моргентал Корректор H.Êîðîëü

Заказ 3878 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, >К-35, Рауаская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101