Распределительное устройство для вращающегося фильтра и вращающийся фильтр, оборудованный таким распределительным устройством
Изобретение относится к вращающемуся фильтру для разделения газожидкостных смесей. Распределительное устройство для вращающегося фильтра с фильтрующими секциями включает неподвижную коллекторную часть (8), содержащую, по меньшей мере, два отсека (12-14), и центральную сепараторную камеру (9). Каждый из отсеков содержит направленное вверх дугообразное отверстие (17). Сепараторная камера содержит направленное вниз отверстие, при помощи которого сепараторная камера сообщается с каждым из упомянутых отсеков, и канал выпуска газов (25, 31). Упомянутое направленное вниз отверстие выполнено ниже упомянутого направленного вверх отверстия (17) каждого из отсеков. Направленное вниз отверстие центральной сепараторной камеры (9, 9′) и упомянутое направленное вверх отверстие (17) каждого отсека (12-14) коллекторной части (8) частично перекрывают друг друга, если рассматривать конструкцию в вертикальной проекции. Технический результат - эффективное разделение жидкости и газа в отфильтрованной смеси. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к распределительному устройству вращающегося фильтра, содержащего фильтрующие секции, перемещающиеся круговым движением, содержащему:
- неподвижную коллекторную часть, содержащую, по меньшей мере, два отсека, каждый из которых содержит направленное вверх дугообразное отверстие и, по меньшей мере, один канал для выпуска жидкости, и центральную сепараторную камеру, которая содержит направленное вниз отверстие, при помощи которого сепараторная камера сообщается с каждым из упомянутых отсеков, и канал выпуска газов, при этом упомянутое направленное вниз отверстие расположено на уровне, находящемся ниже упомянутого направленного вверх отверстия каждого из отсеков;
- подвижную распределительную часть, перемещающуюся скольжением по коллекторной части во время упомянутого кругового движения и содержащую для каждой фильтрующей секции ячейку, содержащую вход для подачи отфильтрованной смеси жидкость-газ, поступающей из фильтрующей секции, и выход, проходящий напротив упомянутого дугообразного отверстия каждого из упомянутых отсеков во время упомянутого кругового движения, обеспечивая, таким образом, прохождение упомянутой смеси в упомянутую коллекторную часть; и
- средства вакуумирования сепараторной камеры для выделения газа из смеси жидкость-газ, перетекающей из упомянутых отсеков в коллекторную часть, за счет восходящего движения газа в сепараторной камере, начиная от направленного вниз отверстия.
Уровень техники
Такие распределительные устройства известны и описаны, например, в патентах ВЕ-А-847088 и ЕР-В-0175702.
Эти устройства обеспечивают выделение газов, присутствующих в смеси жидкость-газ, образующей фильтрат, сепарируемый в фильтрующих секциях за счет наличия центральной сепараторной камеры, из которой отсасываются газы.
Однако отсасываемые газы увлекают за собой капельки жидкости, которые должны отделяться от газов под действием силы тяжести по время их восходящего движения, получаемого в центральной сепараторной камере. Для этого скорость восходящего потока газов на входе сепараторной камеры, предпочтительно, должна быть ограниченной, чтобы повысить эффективность отделения капелек, и, следовательно, направленное вниз отверстие центральной сепараторной камеры должно иметь минимальное сечение, в зависимости от расхода фильтрата, поступающего в коллекторную часть распределительного устройства.
Недостатком распределительных устройств из предшествующего уровня техники является то, что с учетом этого определенного минимального сечения центральной сепараторной камеры они имеют слишком большие суммарные габариты в конструкции вращающегося фильтра, что влечет за собой повышенный расход энергии на преодоление трения и дополнительные расходы при изготовлении агрегата.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание распределительного устройства для вращающегося фильтра, обеспечивающего эффективное разделение жидкости и газа в отфильтрованной смеси, поступающей из фильтрующих секций вращающегося фильтра, при одновременном сокращении его габаритов.
Для решения этой задачи настоящим изобретением предлагается распределительное устройство описанного типа, в котором направленное вниз отверстие центральной сепараторной камеры и упомянутое направленное вверх отверстие каждого отсека коллекторной части частично перекрывают друг друга, если рассматривать конструкцию в вертикальной проекции. Таким образом, вместо того, чтобы в коллекторной части центральную сепараторную часть располагать в центре рядом с отсеками, в распределительном устройстве в соответствии с настоящим изобретением предлагается выполнять сепараторную камеру, выступающую вниз под направленными вверх дугообразными отверстиями отсеков. В результате достигают значительного сокращения габаритов всего распределительного устройства и вместе с тем получают, по меньшей мере, идентичную и даже более высокую эффективность разделения жидкости и газа в отфильтрованной смеси.
Согласно предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения, центральная сепараторная камера содержит наружную периферийную стенку, которая, по меньшей мере, на уровне, находящемся ниже каждого направленного вверх отверстия, наклонена вниз и наружу и образует, таким образом, в каждом из упомянутых отсеков отражатель, который отклоняет в наружную сторону от этих отсеков смесь жидкость-газ в первом направлении и позволяют выделять газ из этой смеси во втором направлении, образующем угол 180° относительно первого направления. Смесь жидкость-газ, поступающая из ячеек подвижной распределительной части, отбрасывается отражателем в направлении под углом вниз и наружу. В то же время газы всасываются в центральную камеру и направляются отражателем под углом вверх сторону верхней части центральной камеры, то есть под углом 180° относительно направления жидкой фазы. Таким образом, эффективность разделения жидкости и газа повышается за счет предварительного разделения при столкновении с отражателем, за которым сразу же следует поворот направления потока газов на 180°.
Другие варианты выполнения распределительного устройства в соответствии с настоящим изобретением указаны в прилагаемой формуле изобретения.
Краткое описание чертежей
Другие детали и отличительные признаки настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - схематичный общий вид вращающегося фильтра, оборудованного распределительным устройством.
Фиг.2 - частичный вид распределительного устройства в соответствии с настоящим изобретением в осевом разрезе по линии II-II фиг.3.
Фиг.3 - частичный вид распределительного устройства в соответствии с настоящим изобретением в продольном разрезе по линии III-III фиг.2.
Фиг.4 и 5 - аналогичные фиг.2 и 3 изображения вариантов выполнения распределительного устройства в соответствии с настоящим изобретением.
На чертежах идентичные или аналогичные элементы обозначены одинаковыми позициями.
Осуществление изобретения
Несмотря на то, что настоящее описание основано, в частности, на примере секционных вращающихся фильтров непрерывного действия, предпочтительно выполненных с опрокидывающимися секциями, настоящее изобретение не должно рассматриваться как ограничивающееся этими вращающимися фильтрами непрерывного действия и может быть применено, в целом, для выполнения распределительных устройств других типов вращающихся вакуум-фильтров с по существу горизонтальной плоскостью фильтрации.
Фильтры, в основном, содержат ряд фильтрующих блоков, которые принято называть «секциями», каждый из которых периодически проходит через последовательные операции фильтрования, промывки, различных видов обработки, выгрузки осадка, образующегося на поверхности фильтра, промывки и сушки секций и фильтровального полотна. Комплекс этих различных операций повторяется во время каждого рабочего цикла, при этом все циклы составляют общий непрерывный процесс, входящий в поточную линию фильтрования.
Пример такой поточной линии фильтрования схематично показан на фиг.1.
Такой фильтр, в основном, содержит:
а) сплошную вращающуюся опору, не показанную на фигурах, на которой установлены секции 1 при помощи опорных подшипников и которая вращает секции круговым движением в направлении, показанном стрелкой;
б) приводной агрегат, не показанный на фигурах, передающий движение вращения на вращающуюся опору, например, через зубчатую рейку;
в) известные из предшествующего уровня техники направляющие рычаги секций 1, содержащие ролики, двигающиеся по рельсам, закрепленным на известном периферийном каркасе. Эти рычаги обеспечивают опрокидывание секций, показанное на фиг.1;
г) распределительные лотки 2 и 3, подвешенные к каркасу над секциями и направляющие в них фильтруемую массу и промывочные растворы;
д) центральное распределительное устройство 4, состоящее в основном, с одной стороны, из вращающейся круглой распределительной головки 5, содержащей установленные по кругу ячейки 6, соединенные соответственно с секциями 1 при помощи гибких трубок 7, и вращающейся вместе с опорой и секциями 1, и, с другой стороны, из неподвижного коллекторного основания 8, которое содержит камеры и отсеки, ограниченные перегородками, при этом вращающаяся распределительная головка 5 вращается, скользя по неподвижному коллекторному основанию 8 на герметичной плоской фрикционной прокладке.
Распределительные лотки, установленные соответственно перегородкам, ограничивают последовательные сектора фильтрования и промывки, при этом жидкости и газы, прошедшие через фильтрующие слои секций каждого из этих секторов, собираются в отдельные отсеки.
Кроме того, неподвижное коллекторное основание 8 содержит в центре сепараторную камеру 9, в которую засасываются газы и из которой они удаляются при помощи средства 10, создающего в сепараторной камере 9 разрежение, в то время как под действием тяжести жидкости перетекают в выпускные каналы 11.
Примеры выполнения схематично показаны на фиг.2-5 только наполовину, так как другая половина конструкции является либо абсолютно идентичной, либо содержит различия, не имеющие отношения к настоящему изобретению, например, в том, что касается части коллекторного основания, находящейся напротив участка вращающегося фильтра, не участвующего ни в фильтровании, ни в промывке.
Показанное на фиг.2 и 3 распределительное устройство содержит неподвижное коллекторное основание 8, содержащее, по меньшей мере, три отсека 12, 13 и 14, отделенных друг от друга радиальными перегородками 15 и 16. Эти отсеки могут соответствовать, например, разным этапам процесса: фильтрованию, первой промывке, второй промывке и т.д. В представленном примере коллекторное основание содержит направленное вверх дугообразное отверстие 17, проходящее над всеми отсеками 12-14 и тоже разделенное радиальными перегородками 15 и 16. Каждый отсек 12-14 содержит также канал 11 выпуска жидкости, находящийся внизу и предназначенный для приема жидкостей, перетекающих под действием силы тяжести и, в случае необходимости, за счет всасывания, создаваемого известным образом в этих каналах 11.
Подвижная распределительная головка 5 содержит ячейки 6 в количестве, соответствующем количеству фильтрующих секций. На фиг.2 показана только ячейка 2. Она содержит входной патрубок 18, с которым герметично соединена гибкая трубка 7, отходящая от одной из секций, и выход 19, направленный вниз. За исключением мест, где находится выход 19, распределительная головка оснащена фрикционной прокладкой 22, которая во время движения распределительной головки скользит по горизонтальным бортикам 20 и 21, выполненным по обе стороны от отверстия 17 коллекторного основания 8.
В центре коллекторного основания выполнена центральная сепараторная камера 9. В примере, представленном на фиг.2 и 3, эта камера содержит периферийную стенку 23 в виде усеченного конуса, ограничивающую сечение прохождения газов вверх от внутреннего периферийного края 27 горизонтального бортика 21 и продолженную ниже уровня отверстия 17 отражателем 24, выполненным в виде юбки и выступающим наклонно вниз и наружу от наружного периферийного края 28 горизонтального бортика 21.
Таким образом, центральная сепараторная камера 9 содержит круглое направленное вниз отверстие, ограниченное свободным концом 26 отражателя 24. В данном примере она имеет круглое открытое сечение шириной S. В представленном примере выполнения сепараторная камера образует в направлении верхней части канал 25 выпуска газов (см. фиг.1), через который средства 10 вакуумирования сепараторной камеры 9 отсасывают газы за пределы этой камеры.
Как ясно видно в вертикальной проекции на фиг.3, направленное вниз отверстие сепараторной камеры 9, ограниченное свободным концом 26 отражателя 24, и направленное вверх отверстие 17 коллекторного основания, ограниченное наружным периферийным краем 28 горизонтального бортика 21 и внутренним периферийным краем 29 горизонтального бортика 20 частично находятся друг над другом.
Это распределительное устройство работает следующим образом.
Во время фильтрования коллекторная головка 5 следует круговому карусельному движению секций вокруг распределительного устройства. В каждую ячейку 6, соединенную с трубкой 7 секции, поступает выходящий из секции фильтрат, состоящий из смеси жидкости и газа. По причинам, известным специалистам, предпочтительно производить эффективное сепарирование газов и жидкостей и производить их отбор раздельно.
Во время вращения распределительной головки 5 каждая ячейка герметично скользит по бортикам 20 и 21 коллекторного основания и последовательно приходит, таким образом, напротив направленного вверх отверстия 17 каждого отсека, распределяя отфильтрованную смесь в соответствующий отсек.
Во время этого распределения отфильтрованная смесь ударяется в отражатель 24 и отклоняется вниз и наружу от отсека в направлении, показанном стрелкой F1.
В нижней части отражателя отфильтрованная смесь попадает в зону действия разрежения, присутствующего в центральной сепараторной камере 9, и находящиеся в отфильтрованной смеси газы всасываются в камеру в направлении F2, образующем угол 180° по отношению к направлению F1, то есть непосредственно по направлению восходящего движения, без промежуточного горизонтального перехода. Жидкости в это время продолжают падать вниз в выпускной канал 11. Таким образом, на отражателе не только происходит предварительное разделение газов и жидкостей под углом 180°, что улучшает процесс сепарирования, но одновременно круглое сечение шириной S базового отверстия сепараторной камеры 9 остается достаточно большим, чтобы скорость восходящего потока газов была ограниченной. Действительно, это ограничение способствует более эффективному осаждению капелек жидкости, неизбежно увлекаемых всасываемыми газами. Эти капельки падают на наклонную плоскость 30 и также собираются в каналы 11.
Отделенные от водяных капелек газы в конечном итоге всасываются в верхнюю часть сепараторной камеры 9, сообщающейся с выпускным каналом 25.
Конструкция в соответствии с настоящим изобретением одновременно обеспечивает более эффективное отделение жидкости от газа при ширине направленного вниз отверстия, такой же или даже большей, чем у известных из предшествующего уровня техники распределительных устройств, и, благодаря отклонению на 180° газового потока, без переходных горизонтальных участков прохождения газового потока. Она позволяет выполнить установку более компактной.
Действительно, можно выполнить компактное распределительное устройство в соответствии с настоящим изобретением, имеющее наружный диаметр порядка 2.700 мм. Такое распределительное устройство может быть установлено во вращающемся фильтре, например, имеющем полезную площадь 230 м2 и вес 9,2 т.
Как правило, известное распределительное устройство имеет наружный диаметр порядка 3.140 мм. Такое более габаритное распределительное устройство может быть установлено в фильтрах с меньшей полезной площадью, например, 180 м2 и весом 12 т при тех же общих габаритах.
Показанное на фиг.4 и 5 распределительное устройство представляет собой вариант выполнения настоящего изобретения.
Оно отличается от варианта выполнения, показанного на фиг.2 и 3, конструкцией центральной камеры 9′.
В данном случае центральная камера 9′ выполнена в виде перевернутого котла с цилиндрической периферийной стенкой 23'. Верхняя часть камеры 9′ закрыта крышкой 30. В центре центральной камеры выполнена труба 31, расширяющаяся и открытая кверху и сообщающаяся с каналом выпуска газов. В этом месте поток отделенных от капелек жидкости газов делает еще один поворот в направлении стрелки F3. В результате они всасываются в трубу 31 в направлении нижней части.
Само собой разумеется, что настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается описанными выше вариантами выполнения и в него можно вносить изменения, не выходящие за рамки прилагаемой формулы изобретения.
1. Распределительное устройство для вращающегося фильтра, содержащего фильтрующие секции, перемещающиеся круговым движением, содержащее неподвижную коллекторную часть (8), содержащую, по меньшей мере, два отсека (12-14), каждый из которых содержит направленное вверх дугообразное отверстие (17) и, по меньшей мере, один канал (11) для выпуска жидкости, и центральную сепараторную камеру (9, 9'), которая содержит направленное вниз отверстие, при помощи которого сепараторная камера сообщается с каждым из упомянутых отсеков, и канал выпуска газов (25, 31), при этом упомянутое направленное вниз отверстие выполнено на уровне, находящемся ниже упомянутого направленного вверх отверстия (17) каждого из отсеков, подвижную распределительную часть (5), выполненную с возможностью перемещения скольжением по коллекторной части (8) во время упомянутого кругового движения и содержащую для каждой фильтрующей секции (1) ячейку (6), содержащую вход (18) для подачи отфильтрованной смеси жидкость-газ, поступающей из фильтрующей секции, и выход (19), проходящий напротив упомянутого дугообразного отверстия (17) каждого из упомянутых отсеков (12-14) во время упомянутого кругового движения, обеспечивая таким образом прохождение упомянутой смеси в упомянутую коллекторную часть (8), и средства (10) вакуумирования сепараторной камеры (9, 9′) для выделения газа из смеси жидкость-газ, перетекающей из упомянутых отсеков (12-14) в коллекторную часть, за счет восходящего движения газа в сепараторной камере, начиная от ее направленного вниз отверстия, характеризующееся тем, что в вертикальной проекции направленное вниз отверстие центральной сепараторной камеры (9, 9′) и упомянутое направленное вверх отверстие (17) каждого отсека (12-14) коллекторной части (8) частично перекрывают друг друга.
2. Распределительное устройство по п.1, характеризующееся тем, что центральная сепараторная камера (9, 9′) содержит наружную периферийную стенку (23, 23′), которая, по меньшей мере, на уровне, находящемся ниже каждого направленного вверх отверстия (17), наклонена вниз и наружу и образует таким образом в каждом из упомянутых отсеков (12, 14) отражатель (24), который отклоняет в наружную сторону от этих отсеков смесь жидкость-газ в первом направлении (F1) и позволяет выделять газ из этой смеси во втором направлении (F2), образующем угол 180° относительно первого направления (F1).
3. Распределительное устройство по одному из п.1 или 2, характеризующееся тем, что каждое упомянутое направленное вверх дугообразное отверстие (17) содержит наружный периферийный край (29) и внутренний периферийный край (28), и тем, что упомянутый отражатель (24) выполнен из пластины в форме юбки, закрепленной на внутреннем периферийном крае (28) каждого из упомянутых направленных вверх отверстий (17).
4. Распределительное устройство по одному из п.1 или 2, характеризующееся тем, что канал (25) выпуска газов выполнен в верхней части центральной сепараторной камеры (9).
5. Распределительное устройство по одному из п.1 или 2, характеризующееся тем, что центральная сепараторная камера (9') закрыта сверху, и тем, что канал (31) выпуска газов выполнен в центре с входом в верхней части сепараторной части и с выходом в нижней части.
6. Вращающийся фильтр, содержащий распределительное устройство по любому из пп.1-5.
