Инерционный фильтрующий сепаратор

Полезная модель предназначена для очистки дисперсионных суспензий фильтрованием в различных отраслях промышленности. Сепаратор содержит корпус, расположенный в нем перфорированный ротор с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, внутрь которого вдоль его боковой поверхности вложена бесконечная лента, изготовленная из эластичного фильтровального материала. В верхней части ротора между его внутренней поверхностью и наружной поверхностью ленты установлен нажимной валик с образованием в ленте прогиба - участка обратной кривизны. Вдоль ленты, под ее участком с обратной кривизной установлен желоб. Отражательный щиток криволинейного поперечного сечения расположенный внутри ротора вдоль его боковой поверхности и обращенный своей вогнутостью к участку ленты с обратной кривизной, и установлен над набегающей на нажимной валик ветвью ленты. Наличие отражательного щитка позволяет отказаться от дополнительной подачи воды к наружной поверхности ленты, насосом или от водопроводной сети и снизить их эксплуатационные затраты, что снижает себестоимость очистки и повышает эффективность работы сепаратора.

Полезная модель относится к устройствам для очистки дисперсионных жидкостей при фильтровании в центробежном (инерционном) поле и может найти применение в основных процессах химической технологии, микробиологии и фармакологии, в машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности, а также при очистке вод в нефтегазовом деле, сельском и коммунальном хозяйствах.

В известных конструкциях фильтрующих центрифуг (сепараторов), состоящих из перфорированного ротора с закрепленным на его боковой поверхности фильтровальным материалом предусматривается непрерывное срезание осадка с помощью ножа, скребка, диска и т.п. устройств с последующей транспортировкой осадка механическими средствами или сжатым воздухом (Соколов В.И. Центрифугирование. - М.: Химия, 1976, с. 312-350).

К недостаткам известных конструкций фильтрующих центрифуг относится снижение производительности, так как при механическом срезании осадка в поры фильтровального материала втираются частицы тонкодисперсной фазы, уплотненной силами инерции (центробежной), что приводит к резкому возрастанию сопротивления и необходимости остановки центрифуги на регенерацию (восстановление) фильтровального материала.

Известна фильтрующая центрифуга, содержащая корпус, расположенный в нем перфорированный ротор с возможностью его вращения вокруг горизонтальной оси, фильтровального материала закрепленного на внутренней поверхности ротора, выполненного из эластичных нитей с минимальным размерам пор, патрубков подачи суспензии и слива жидкости и средство для регенерации выполненное в виде валика, установленным параллельно боковой поверхности ротора (полезная модель РФ 88294, B04B 15/06, 2009 г.).

Недостатком данного технического решения являются обратное поступление осадка на фильтруемую поверхность, после ее регенерации, в дальнейшем, этот осадок, перемешиваясь с осадком содержащимся в исходной суспензии, увеличивая тем самым ее концентрацию, высококонцентрированная осадком суспензия обратно поступает на фильтруемую поверхность, а ее мелкие, средние и крупные частицы, забивая поры фильтрующего материала, препятствуют прохождению жидкости через фильтр.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятым за прототип является инерционный фильтрующий сепаратор, содержащий корпус, расположенный в нем перфорированный ротор с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, внутрь которого, вдоль его боковой поверхности вложена бесконечная лента изготовленная из эластичного фильтровального материала, в верхней части ротора между его внутренней поверхностью и наружной поверхностью ленты установлен нажимной валик с образованием в ленте прогиба - участка обратной кривизны, трубопровод с отверстиями расположен внутри ротора вдоль его боковой поверхности и установлен над участком ленты с обратной кривизной, вдоль ленты под ее участком с обратной кривизной установлен желоб (полезная модель РФ 147793, B04B 15/06, 2014 г.).

Недостатком данного технического решения являются недостаточно эффективная работа сепаратора, связанная необходимостью дополнительной подачи воды для промывки пор фильтровального материала насосом или от водопроводной сети и эксплуатационными затратами для ее осуществления (оплаты за потребляемую воду из водопроводной сети, за электроэнергию насоса), повышая в целом себестоимость очистки, что снижает эффективность работы сепаратора.

Техническим результатом предлагаемой конструкции инерционного фильтрующего сепаратора является, повышение эффективности работы сепаратора за счет установки отражательного щитка криволинейного поперечного сечения, вогнутость которого обращена к набегающей ветви ленты, с помощью которого вода прошедшая через поры фильтровального материала на участке ленты с меньшей ее кривизной, обратно направляется к наружной поверхности ленты участка обратной кривизны. Это позволяет отказаться от дополнительной подачи воды к наружной поверхности ленты с помощью насоса или от водопроводной сети, и сократить эксплуатационные затраты на работу сепаратора, снижая себестоимость очистки, что повышает эффективность работы сепаратора.

Поставленный технический результат достигается тем, что, в инерционном фильтрующем сепараторе, содержащий корпус, расположенный в нем перфорированный ротор с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, внутрь которого вдоль его боковой поверхности вложена бесконечная лента изготовленная из эластичного фильтровального материала, в верхней части ротора между его внутренней поверхностью и наружной поверхностью ленты установлен нажимной валик с образованием в ленте прогиба - участка обратной кривизны, отражательный щиток криволинейного поперечного сечения расположен внутри ротора вдоль его боковой поверхности и обращен своей вогнутостью к участку ленты с обратной кривизной, и установлен над набегающей на нажимной валик ветвью ленты.

В зоне перехода ленты от большего радиуса R к ее участку, имеющего меньший радиус r и при движении слоя по этому участку, усиливается действие сил инерций на слой. Вода, содержащаяся в осадке и которая не смогла выделиться на участке ленты имеющего больший радиус R, на участке ленты с меньшим радиусом r под усиленным действием сил инерций проходят через поры фильтровального материала, и движется к отражательному щиту. Криволинейная форма поперечного сечения отражательного щита, вогнутость которого обращена к участку, где лента набегает на нажимной валик, позволяет воду, выделенную на участке ленты с меньшим радиусом r, направлять к наружной поверхности ленты имеющей обратную кривизну. Вода, попадая в сужающий зазор движущей ленты и валика, создают в фильтрующем материале давление, в результате, поры фильтрующего материала растягиваются и увеличиваются в размерах, а попавшие в них при фильтрации мелкие частицы под действием сил инерции, тяжести и от давления воды легко удаляются из расширенных пор. Так достигается эффективная работа сепаратора без дополнительной подачи воды к наружной поверхности ленты.

На чертеже представлена принципиальная схема инерционного фильтрующего сепаратора.

Инерционный фильтрующий сепаратор содержит корпус 1, расположенный в нем перфорированный ротор 2, с возможностью вращения вокруг горизонтальной его оси, внутри ротора вдоль его поверхности вложена бесконечная эластичная лента 3, выполненная из фильтровального материала. В верхней части ротора между его внутренней поверхностью и наружной поверхностью ленты установлен нажимной валик 4 с образованием в ленте прогиба - участка обратной кривизны, под участком обратной кривизны ленты, вдоль ее боковой поверхности установлен желоб 5. Отражательный щиток 6 криволинейного поперечного сечения расположен внутри ротора вдоль его боковой поверхности и обращен своей вогнутостью к участку ленты с обратной кривизной, и установлен над набегающей на нажимной валик ветвью ленты.

Инерционный фильтрующий сепаратор работает следующим образом. При вращении ротора 1, с угловой скоростью , при которой показатель кинематического режима K, больше единицы, K=²·R/g>1 (где: R - радиус ротора, g - ускорение силы тяжести), исходная суспензия по стрелке А подается на вращающуюся вместе с ротором поверхность ленты 3, и увлекается ею в кольцевое движение. Силами инерции, созданными в результате кольцевого движения слоя, слой равномерно распределяется внутри ленты по ее боковой поверхности. В зоне фильтрации, под действием давления оказываемого на слой суспензии силами инерции, которые направлены в этой зоне в радиальном направлении к окружности ленты в сторону ее выпуклости, жидкая фаза суспензии проходит через поры фильтровального материала ленты 3, и отверстия ротора 2, поступает во внутрь корпуса 1, откуда выводится из сепаратора по стрелке E.

В зоне перехода ленты 3 от большего радиуса R к ее участку, имеющего меньший радиус r и при движении слоя по этому участку, усиливается действие сил инерций на слой. Из механики известно, что модуль силы инерции Ф определяемой формулой: Ф=m·V²/, (где m - масса частиц слоя; V - скорость слоя; - радиус кривизны ленты), следует, что с уменьшением радиуса кривизны ленты , действие сил инерций усиливаются. Вода, содержащаяся в суспензии и которая не смогла выделиться на участке ленты имеющего больший радиус R, на участке ленты с меньшим радиусом r под усиленным действием сил инерций интенсивно проходит через поры фильтровального материала на этом участке, и движется к отражательному щитку 6 по стрелке b. Криволинейная форма поперечного сечения отражательного щитка 6, вогнутость которого обращена к участку, где лента набегает на нажимной валик, позволяет отразить от щитка 6 выделенную воду на участке ленты 3 с меньшим радиусом r, и направить ее к наружной поверхности ленты 3 имеющей уже обратную кривизну (стрелка c). Вода, попадая в сужающийся зазор между набегающей ветвью ленты 3 и валиком 4 создает давление в ленте 3 в результате, чего поры фильтрующего материала ленты растягиваются, увеличиваются в размерах, а попавшие в них при фильтрации мелкие частицы под действием сил: инерций созданных обратной кривизной ленты 3, тяжести и от давления воды удаляются из расширенных пор. Поверхность ленты и поры фильтрующего материала со сбегающей с нажимного валика 4 ветви ленты 3 и далее, полностью восстанавливаются (регенерация) от осадка и мелких частиц. В связи с этим, воду для очистки и промывки пор ленты, поступающей от отражательного щитка 6 необходимо подавать к наружной поверхности ленты, к ее набегающей на нажимной валик ветви, а сам отражательный щиток необходимо устанавливать над набегающей ветвью ленты.

Внутри ленты 3 вдоль ее боковой поверхности установлен желоб 5, в который с ленты 3 по стрелке D поступают частицы удаленные из пор и частицы осадка. Эти частицы, смачиваются водой, которая поступает с наружной поверхности ленты через поры фильтрующего материала. Частицы осадка, перемешиваясь с частицами воды, становятся более текучими и по внутренней поверхности желоба 5 выводятся из сепаратора, при этом исключается возможность попадания осадка на поверхность фильтрующего материала ленты 3 после его регенерации.

Таким образом, предлагаемая конструкция инерционного фильтрующего сепаратора позволяет повысить эффективность работы сепаратора за счет установки отражательного щитка криволинейного поперечного сечения, вогнутость которого обращена к набегающей ветви ленты. Вода, прошедшая через поры фильтровального материала на участке ленты с меньшей ее кривизной, с помощью щитка обратно направляется к наружной поверхности ленты участка обратной кривизны. Это позволяет отказаться от дополнительной подачи воды к наружной поверхности ленты насосом или от водопроводной сети и ликвидировать их затраты, что снижает себестоимость очистки и повышает эффективность работы сепаратора.

Инерционный фильтрующий сепаратор, содержащий корпус, расположенный в нем перфорированный ротор с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, внутрь которого вдоль его боковой поверхности вложена бесконечная лента, изготовленная из эластичного фильтровального материала, в верхней части ротора между его внутренней поверхностью и наружной поверхностью ленты установлен нажимной валик с образованием в ленте прогиба - участка обратной кривизны и желоба, установленного вдоль ленты под его участком с обратной кривизной, отличающийся тем, что в сепараторе отражательный щиток криволинейного поперечного сечения расположен внутри ротора вдоль его боковой поверхности и обращен своей вогнутостью к участку ленты с обратной кривизной и установлен над набегающей на нажимной валик ветвью ленты.

РИСУНКИ