Устройство для отбора фильтрата из волокнистых суспензий

 

Использование: средства контроля параметров технологических процессов, содержащих волокнистые включения твердой фазы, например, в целлюлозно-бумажном производстве при отборе проб фильтрата в непрерывном режиме с последующим контролем параметров отобранной пробы. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с фильтрующим элементом, заборную штангу, пневмокамеру с каналами для движения фильтрата и воздуха, при этом фильтрующий элемент выполнен клинообразной формы и установлен таким образом, что его заостренная часть направлена навстречу потоку волокнистой суспензии, фильтрующая поверхность установлена с тыльной стороны в зоне пониженного давления , а пчевмо сзмера снабжена разделительной и запирающей мембранами, полости которых соединены системой каналов движения фильтрата и воздуха, при этом канал движения воздуха соединен со смежными полостями этих мембран и направлен в запирающую полость через разделительную . Кроме этого, фильтрующая поверхность выполнена в форме цилиндрического сегмента с перфорацией. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sr>s G 01 N 1/10

ГОСУДАРСТВЕ ННЪ| Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4879007/05 (22) 30.10.90 (46) 30.08.92, Бюл. М 32 (71) Астраханское специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством (72) Б.В. Гордеев и С.А. Смирнов (56) Авторское свидетельство СССР

hb 1032348, кл, G 01 N 1/10, 1981, Авторское свидетельство СССР

М 1337715, кл. G 01 N 1/10, 198б. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ФИЛЬТРАТА ИЗ ВОЛОКНИСТЫХ СУСПЕНЗИЙ (57) Использование: средства контроля параметров технологлческих процессов, содержащих волокнистые включения твердой фазы, например, в целлюлозно-бумажном производстве при отборе проб фильтрата в непрерывном режиме с последующим контролем параметров отобранной пробы, СущИзобретение относлтся к средствам контроля параметров технологических процессов и может быть использовано, например, в целлюлозно-бумажном производстве при отборе проб фильтрата в непрерывном режиме с последующим контролем параметров отобранной пробы, Известно устройство, содержащее заборную Штангу с фильтрующим элементом на входном конце и пневмокамерой, снабженной мембраной и выполненной с каналом, соединяющим пневмокамеру с датчиком, при этом само устройство снабжено дополнительной пневмокамерой, соединенной с каналом и снабженной мембраной и дросселем, установленным

„„5LJ„„1758469 А1 ность изобретения: устройство содержит корпус с фильтрующим элементом, заборную штангу, пневмокамеру с каналами для движения фильтрата и воздуха, при этом фильтрующий элемент выполнен клинообразной формы и установлен таким образом, что его заостренная часть направлена навстречу потоку волокнистой суспензии, фильтрующая поверхность установлена с тыльной стороны в зоне пониженного давления, а пневмокамерэ снабжена разделительной и запирающей мембранами, полости которых соединены системой каналов движения фильтрата и воздуха. при этом канал движения воздуха соединен со смежными полостями этих мембран и направлен в запирающую полость через разделительную, Кроме этого, фильтрующая поверхность выполнена в форме цилиндрического сегмента с перфорацией. 1 з.п,ф-лы, 3 ил. между камерой на магистрали подачи воздуха.

С помощью данного устройства можно отбирать пробу фильтрата жидкости из волокнистых суспензий, подать ее в датчик (например, для измерения рН среды) и производить регенерацию фильтрующего элемента обратным потоком, Недостатки этого известного устройства заключаются в том, что применение фильтрующего элемента в виде цилиндра, установленного непосредственно в динамической части потока волокнистой суспензии, способствует быстрому забиванию фильтра в силу сильной динамики потока на переднюю часть фильтра, а также из-за того, что в передней части фильтра создается зо1758469 на повышенного давления из-за сильного сопротивления фильтра потоку волокнистой суспензии, т,к. его форма тела и размеры с точки зрения гидродинамики несовершенны; большое сопротивление передней части фильтра такой геометрической формы потоку волокнистой суспензии ограничивает применение этих фильтров в технологических трубопроводах относительно небольших диаметров, т,к. сопротивление от фильтра способно создать дополнительные трудносги для движения волокнистой суспензии по трубопроводу.

Одновременно в результате такой геометрической формы фильтра и его установки в потоке, динамический поток волокнистой суспензии "впрессовывает" по внутреннюю полость фильтра (как в ловушку) твердые включения, способные пролезть через отверстия фильтра. Б итоге происходит покрытие поверхности фильтра волокнами как снаружи, так и изнутри, причем всей внутренней поверхности фильтра (передней и задней).

Из-за сильного сопротивления такой геометрической формы фильтра потоку волокнистой суспензии, на его передней части образуется зона повышенного давления. В результате этого увеличивается сила сцепления волокнистых включений с фильтрующей поверхностью, Поэтому в период регенерации фильтра требуется создать внутри фильтра повышенное давление промывной среды, à эlо требует дополнительных энергетических затрат, Наиболее близким к предлагаемому проявляется устройство для отбора фильтрата мелкодисперсных суспензий, содержащее корпус, заборную телескопическую штангу с фильтрующим элементом и пневмокамеру с мембраной и каналами для движения фильтрата и воздуха.

Недостатки этого известного устройства заключаются в том, что использование фильтрующей поверхности в форме плоскости, установленной в корпусе устройства, а не в технологическом потоке, не дает достоверной пробы, характеризующей о качественном составе всего потока.

Кроме того, устройство невозможно использовать для отбора фильтрата в волокнистых суспензиях с высокой концентрацией (10-16 ). В этих технологических потоках количество жидкой фазы значительно меньше, чем в средах с малой концентрацией, поэтому для отбора фильтрата минимального количества (no которому можно судить и о качественном составе суспензии) требуется значительно большая фильтрующая пло5

55 щадь. Увеличение же площади фильтрования требует резко увеличить и габариты всего устройства (например, диаметр заборной штанги. диаметр корпуса шарового крана, его линейную длину и т.д.). Это все приведет к неоправданному увеличению металлоемкости устройства и повышению себестоимости, Пневмокамера содержит обратный клапан, выполненный на основе прилегания сферического тела (шарика) к седлу, Наличие в фильтрате довольно мелких включений, которые все же проходят через фильтрующую сетку, отрицательно сказывается на работе этого обратного клапана, т.к. попадая под шарик, клапан начинает пропускать и это снижает надежность работы устройства и приводит к досрочному выходу из строя, потому что этот фильтрат может попасть в пневмоклапан.

Обязательная вертикальная установка клапана при монтаже трудно выполнима в производс.венных условиях, а в некоторых просто невозможна в силу особенностей установки технологического оборудования, из которого необходимо, отбирать пробу фильтрата.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства в средах с волокнистыми суспензиями эа счет создания благоприятных условий на фильтрующей поверхности и улучшения ее регенерации.

Поставленная цель достигается за счет выполнения фильтрующего элемента клинообразной формы и установки таким образом, что его заостренная часть направлена навстречу потоку волокнистой суспензии, установки фильтрующей поверхности с тыльной стороны фильтрующего элемента в зоне пониженного давления и снабжения пневмокамеры разделительной и запирающей мембранами, разделительная и запирающая полости которых снабжены соединяющей их системой каналов движения фильтрата и воздуха. при этом канал движения воздуха соединен со смежными полостями этих мембран и направлен в запирающую полость через разделительную.

Кроме того, поставленная цель достигается за счет выполнения фильтрующей поверхности в форме цилиндрического сегмента с перфорацией.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид: на фиг.2 — пневмокамера в период отбора пробы фильтрата; на фиг.3-то же, в период регенерации фильтра.

Усгройство содержит корпус 1 с шаровым краном, заборную телескоп ескую штангу 2, сальник 3, фильгрующий элемент

4, выполненный в виде клинообразной фор1758469

20

50 мы, импульсивный пневматический блок 5, трубопроводы 6 и 7 подвода воздуха и отвода фильтрата, пневмакамеру 8, Пневмокамера 8 включает корпус 9 с крышками 10 и

11, между которыми установлены разделительная 12 и запирающая 13 мембраны, поласти которых соединены каналами движения фильтрата 14 и воздуха 15, выполненными с разрывом в этих плоскостях, при чем канал движения воздуха соединен со смежными полостями этих мембран и направлен в запирающую полость через разделительную.

Устройство работает следующим образом.

К технологическому трубопроводу, из которого необходимо отбирать пробу фильтрата, приваривается монтажный фланец

16. К этому монтажному фланцу крепится все устройство. Через шаровой кран заборная телескопическая штанга 2 с фильтрующим элементом 4 устанавливается в технологический трубопровод. При этом заостренная часть фильтрующего элемента 4 направлена навстречу потоку волокнистой суспензии, а фильтрующая его часть расположена с тыльной стороны в зоне понлженного давления. т>орма и установка фильтрующего элемента в силу гидродинамическ. х особенностей создает благоприятные условия для фильтрующей поверхности, т.к. она находится в зоне пони>кенного давления.

При этом перед фильтрующлм элементом не создается избblточного давления от сопротивления среды, а в зоне фильтрующей поверхности давление от среды меньше. Все это способствуе уменьшению перепада давления до и после фильтра, создавая блапзприятные>словия для работы фильтра.

Отобранная проба фильтрата из потока волокнистой суспензии через фильтрующую поверхность процеживается и по внутреннему каналу заборной телескопической штанги 2 поступает в пневмокамеру 8 в полость разделительной мембраны 12, которая разделяет фильтрат от воздуха, отжимает ее и по каналу поступает на анализ. При этом воздух не поступает в пневмокамеру и запирающая мембрана 13 закрывает движение фильтрата по воздушному каналу в пневматический блок 5.

Через определенное время отбора фильтрата необходимо провести регенерацию фильтра. Для этого от импульсивного пневматического блока 5 подается пневматический импульс воздуха давлением, превышающим давление на фильтрующей поверхности. Воздух подается по трубопроводу в корпус пневмокамеры 8, при этом первоначально воздух поступз *T в полость разделительной мембраны и закрывает выход фильтрата на измерительные приборы.

В результате такой конструкции воздух направляется строго в фильтрующий элемент на фильтрующую поверхность и выходит в технологический поток с внутренней полости фильтрующего элемента и прочищает фильтрующую перфорацию на фильтре. По окончанию пневматического импульса подача воздуха в пневмокамеру 8 прекращается, из внутренних каналов заборной телескопической штанги и пневмокамеры воздух стравливается в гмосферу, давление внутри каналов падает до атмосферного, появляется разность давлений до и после фильтра и вновь начинается процесс отбора фильтрата через фильтрующую поверхность и поступление фильтрата из пневмокамеры 8 на измерение.

Процесс отбора фильтрата непрерывно чередуется с процессом регенерации фильтра, Время отбора и регенерации задается программой импульсивного блока 5.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет "-н;- в те ьно повь:— сить наде>кность рэбо1ьl устройства в средах с волокнистыми суспензиями за счет создания благоприятных условий регенерации фильтрующей поверхности.

Применение фильтруюшего элемента, выполненного клинообразной формы способствует уменьшению давления перед фильтрующим элементом; отбору фильтрата из зоны пониженного давления, что способствует уменьшению перепада давления, а следовательно, и силы сцепления осаждающих волокнистых включений, способствует лучшей регенерации фильтрующей поверхности.

Известно, что регенерация. фильтрующей поверхности обратнь м потоком, например, воздуха зависит в основном от следующих факторов: силы сцепления волокнистых включений с фильтпующей поверхностью; разности давления между используемым воздухом и филю рующей поверхностью технологического по1ока волокнистой суспензии.

В результате практическо о использования заявляемого технического решения, в отличии от прототипа, наблюдается следующее: сила сцепления волокнистых включений с фильтрующей поверхностью уменьшается; при использовании дяде ление воздуха той же величины, как, на:;р: л ñð в прототипе, разность давления бд;. больше за счет образован1-:я на 1пл l уащей поверхности зоны пониженного г.. .;,*.ít,я в

1758469 сравнении с основным потоком; использование пневмокамеры предлагаемой конструкции позволяет избежать отказов в работе в средах с волокнистыми суспензиями, т.к. отсутствуют такие капризные нена- 5 дежные элементы, как шарики на клапанах, попадание мелких волокон под которые приводит к отказу в работе.

В заявляемом техническом решении ис- 10 пользование мембраны взамен клапана исключает отказы в работе при попадании мелких волокон под мембрану, т.к. она эластичная и свободно облегает проникшие внутрь включения, не нарушая герметично- 15 сти и надежно выполняя свои функции, а движение воздуха в запирающую полость через разделительную гарантирует первоначальное перекрытие выхода фильтрата и только после этого подачу воздуха на pere- 20 нерацию фильтра.

Предлагаемое устройство несложно в изготовлении, легко собирается, а конструкция пневмокамеры позволяет монтировать устройство практически в любом положе- 25 нии, т.к. отсутствуют шарики, что выгодно отличает его от прототипа.

В целом значительно увеличивается надежность в работе и увеличивается ресурс фильтрующей поверхности, Это уменьшает 30 затраты на обслуживание устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для отбора фильтрата из волокнистых суспензий, содержащее корпус, заборную телескопическую штангу с фильтрующим элементом, снабженным фильтрующей поверхностью, пневмокамеру с мембранами и каналами для движения фильтрата и воздуха, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы в средах с волокнистыми суспензиями за счет создания благоприятных условий на фильтрующей поверхности и улучшения ее регенерации, фильтрующий элемент выполнен клинообразной формы и установлен так, что его заостренная часть направлена навстречу потоку волокнистой суспензии, фильтрующая поверхность установлена с тыльной стороны фильтрующего элемента в зоне пониженного давления, а пневмокамера снабжена разделительной и запирающей мембранами, разделительная и запирающая полости которых снабжены соединяющей их системой каналов движения фильтрата и воздуха, при этом канал движения воздуха соединен со смежными полостями этих мембран и направлен в запирающую полость через разделительную, 2.Устройство по п,1, отл и ч а ю щеес я тем, что фильтрующая поверхность выполнена в форме цилиндрического сегмента с перфорацией.

1758469

11

17

Юрп&

Июлра ф

fE

Составитель Б.Гордеев

Редактор Л.Веселовская 1ехред М.Моргентал Корректор С.Лисина

Заказ 2992 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государс венного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН1 СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно; з л ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагари .я, 101