Устройство для непрерывного фильтрования с поворотными секциями

(51)01 33/19 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ФИЛЬТРОВАНИЯ С ПОВОРОТНЫМИ СЕКЦИЯМИ(57) 1. Устройство для непрерывного фильтрования жидкости, содержащее фильтрующие секции (1), каждая из которых содержит отверстие, направленное вверх, через которое осуществляется их питание фильтруемой жидкостью и которое покрыто фильтрующим слоем (41), который при нахождении секций в положении фильтрования обеспечивает прохождение фильтрата и задержание фильтрационного осадка, и дно(45), при этом секции расположены карусельно вокруг оси (2) вращения, и каждая из них выполнена с возможностью поворота вокруг оси (3) опрокидывания, являющейся касательной к горизонтальной окружности (4) с центром на оси (2) вращения средства крепления (8, 9) фильтрующих секций, при этом секции установлены на них с возможностью осуществления поворота вокруг оси вращения средства привода (16, 19, 20) фильтрующих секций, приводящие их во вращение вокруг оси (2) вращения средства перемещения (21, 23) фильтрующих секций, обеспечивающие движение опрокидывания последних вокруг оси (3) опрокидывания во время их оборота вокруг оси вращения и 9218 1 2007.04.30 средства удаления фильтрата за пределы каждой секции (1), содержащие по меньшей мере одно выходное отверстие (42) в дне каждой секции, центральный коллектор (39) и средства сообщения, обеспечивающие перетекание фильтрата между по меньшей мере одним указанным выходным отверстием (42) и коллектором (39), отличающееся тем, что указанные средства сообщения каждой секции содержат гибкий шланг (38), в котором при нахождении секции в положении фильтрования ни один участок гибкого шланга (38) не находится ниже любого другого участка этого шланга, расположенного ниже по потоку фильтрата, при этом гибкий шланг (38) выполнен таким образом, чтобы избежать растягивания во время опрокидывания секции. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в плоскости радиального сечения, проходящей через устройство, гибкий шланг (38), при нахождении секции в положении фильтрования, направлен вниз от выходного отверстия (42) вдоль практически вертикальной оси (46), причем на высоте, находящейся ниже оси (3) опрокидывания, гибкий шланг повернут в направлении коллектора (39), сохраняя при этом постоянный наклон в нижнем направлении, а в положении опрокидывания секций гибкий шланг (38) направлен практически горизонтально от выходного отверстия (42) до оси (3) опрокидывания, затем повернут в направлении коллектора (39). 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что ось (3) опрокидывания установлена, по меньшей мере, в одном опорном подшипнике (5, 6), имеющем наружный диаметр (1), а гибкий шланг (38) имеет наружный диаметр (2), при этом расстояние (Е) между осью (3) опрокидывания и указанной практически вертикальной осью (46) гибкого шланга (38) равно или превышает 0 и меньше или равно 12. 4. Устройство по п. 2 или 3, отличающееся тем, что практически вертикальная ось(46) в плоскости радиального сечения находится между осью (3) опрокидывания и осью(2) вращения. 5. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что каждая секция установлена на валу (7), соосном с осью (3) опрокидывания, с возможностью поворота вокруг этой оси. 6. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что каждая секция установлена на двух концах (48, 49) вала, соосных между собой и соосных с осью (3) опрокидывания, с возможностью поворота вокруг этой оси. 7. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что оно содержит кронштейн(40, 47) для каждого гибкого шланга (38), вращающийся вокруг оси (2) вращения одновременно с фильтрующими секциями (1). 8. Устройство по любому из пп. 1-7, отличающееся тем, что коллектор (39) сообщается с источником разрежения, сообщающимся с фильтрационными секциями (1) в положении фильтрования последних через гибкие шланги (38), при этом коллектор (39) является также распределителем, сообщающимся с источником нагнетаемого под давлением газа, сообщающимся с фильтрующими секциями (1) в положении опрокидывания последних через гибкие шланги (38) для того, чтобы способствовать отделению фильтрационного осадка от фильтрующего слоя. 9. Устройство по любому из пп. 1-8, отличающееся тем, что средства перемещения содержат ролик (21), выполненный на каждой секции с возможностью свободного поворота вокруг поворотной оси 22, и направляющий рельс (23), выполненный неподвижно в определенном месте фильтрующего устройства, по которому движется ролик (21) каждой приводимой в движение секции и который выполнен с возможностью направления перемещения этого ролика,создавая при этом движение опрокидывания секции. 10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что поворотная ось (22) каждого ролика(21) находится в плоскости, проходящей через ось (2) вращения устройства и перпендикулярной оси (3) опрокидывания фильтрующей секции, соответствующей этому ролику. 11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что ролик (21) установлен на внутреннем конце секции (1). 2 9218 1 2007.04.30 12. Устройство по любому из пп. 9-11, отличающееся тем, что направляющий рельс(23) расположен над фильтрующими секциями, имеет в плане -образную форму, содержит центральную часть (30) и две боковые ветви (28, 29), при этом фильтрующая поверхность секции расположена приблизительно в вертикальном положении, когда ролик (21) достигает центральной части (30) -образной формы. Настоящее изобретение касается устройства для непрерывного фильтрования жидкости, содержащего фильтрующие секции, каждая из которых содержит отверстие, направленное вверх,через которое осуществляется их питание фильтруемой жидкостью и которое оснащено фильтрующим слоем, который при нахождении секций в положении фильтрования обеспечивает прохождение фильтрата и задержание фильтрационного осадка, и дно, при этом секции расположены карусельно вокруг оси вращения, и каждая из них выполнена с возможностью поворота вокруг оси опрокидывания, являющейся касательной к горизонтальной окружности с центром на оси вращения средства крепления фильтрующих секций, при этом секции установлены на них с возможностью осуществления поворота вокруг оси вращения средства привода фильтрующих секций, приводящие их во вращение вокруг оси вращения средства перемещения фильтрующих секций, обеспечивающие движение опрокидывания фильтрующих секций вокруг оси опрокидывания при повороте их вокруг оси вращения и средства удаления фильтрата за пределы каждой секции, содержащие, по меньшей мере, одно выходное отверстие в дне каждой секции, центральный коллектор и средства сообщения, обеспечивающие перетекание фильтрата между по меньшей мере одним указанным выходным отверстием и коллектором. Уже давно известны фильтрующие устройства с карусельным расположением секций,применяющиеся, в частности, при производстве фосфорной кислоты. Среди многих прочих можно указать патенты и патентные заявки 3.389.800, ВЕ-А-768591, ВЕ-А 847088, 4.721.566, -90/13348 и 92/20426. Во всех этих документах описан способ фильтрования, при котором фильтрующие секции, имеющие в плане трапециевидную форму, вращаются в виде карусели вокруг оси вращения и в определенный момент опрокидываются вокруг радиальной оси, обеспечивая удаление фильтрационного осадка и промывку секции. С учетом этого опрокидывания вокруг радиальной горизонтальной оси между соседними секциями должно быть предусмотрено достаточное пространство для обеспечения указанного опрокидывания и предотвращения соприкосновения между секциями. В результате этого происходит сокращение рабочего фильтрующего пространства и,следовательно, производительности устройства. Было также разработано фильтрующее устройство, подобное описанному выше (см.,например, 1028789). Недостатком такого устройства является необходимость в перетекании фильтрата через вращающуюся прокладку, концентричную оси опрокидывания секции и являющуюся частью подшипника секции. Наличие такой прокладки неизбежно приводит к износу трущихся частей и требует выполнения воздушных входов в вакуумный контур, в результате чего происходит охлаждение и кристаллизация фильтратов в этом контуре. Известно также фильтрующее устройство, в котором карусельные секции опрокидываются вокруг тангенциальной оси (2768753). В этом устройстве коллектор расположен, при рассмотрении в плане, снаружи фильтрующих секций по отношению к оси вращения, и выходное отверстие каждой секции находится непосредственно над коллектором, сообщающимся с источником вакуума, и скользит по этому коллектору. Для отделения твердых веществ и промывки фильтрующего слоя в опрокинутом положении не предусматривается никакого источника для подачи газа под давлением. Выгрузка твердых 3 9218 1 2007.04.30 веществ осуществляется при прекращении опрокидывающего движения в результате удара об упор. Задача настоящего изобретения состоит в создании относительно простого и менее дорогостоящего устройства с целью устранения указанных недостатков, при этом при работе устройства требуются гораздо менее значительные усилия для обеспечения удаления фильтрационного осадка за пределы секций и для их очистки, кроме того, устройство позволяет осуществлять удаление без утечки фильтрата и избегать чрезмерного износа средств удаления. Для решения этих задач в соответствии с настоящим изобретением предлагается фильтрующее устройство, подобное описанному в начале настоящей заявки, в котором указанные средства сообщения каждой секции содержат гибкий шланг, в котором при нахождении секции в положении фильтрования ни один участок гибкого шланга не находится ниже любого другого участка этого шланга, расположенного ниже по потоку фильтрата, при этом гибкий шланг выполнен таким образом, чтобы избежать растягивания во время опрокидывания секции. Это устройство обеспечивает опрокидывание секций в то время, как их края остаются равноудаленными. Поэтому секции можно приближать к центру, максимально сокращая расстояние между ними, и либо увеличивать общее рабочее фильтрующее пространство устройства при его постоянных габаритах, либо поддерживать его на одном уровне значения при гораздо меньших габаритах. Кроме того, благодаря такой конструкции, фильтруемая жидкость постоянно протекает в гибком шланге без замедления потока. Шланг совсем не подвергается растяжению во время опрокидывания и, учитывая его расположение между выходным отверстием секции и находящимся в центре коллектором, не подвергается также воздействию усилия кручения во время опрокидывания секций. Поэтому усталостный износ средств сообщения является минимальным. Согласно варианту осуществления настоящего изобретения в плоскости радиального сечения, проходящей через устройство, в положении фильтрования секций гибкий шланг направлен вниз от выходного отверстия вдоль практически вертикальной оси, затем на высоте ниже оси опрокидывания делает поворот в направлении коллектора, постоянно сохраняя наклон в нижнем направлении, а в положении опрокидывания секций гибкий шланг имеет практически горизонтальное направление от выходного отверстия до оси опрокидывания, затем делает поворот в направлении коллектора. Предпочтительно ось опрокидывания устанавливают по меньшей мере в одном опорном подшипнике, имеющем первый наружный диаметр 1, гибкий шланг имеет второй наружный диаметр 2, и расстояние между осью опрокидывания и практически вертикальной осью указанного гибкого шланга равно или превышает 0 и меньше или равно 12. Такое расположение, при котором ось опрокидывания находится максимально близко к вертикальной оси гибкого шланга, позволяет не подвергать шланг усилию растягивания во время опрокидывания. Согласно усовершенствованному варианту осуществления настоящего изобретения устройство для каждого гибкого средства содержит кронштейн, вращающийся вокруг оси вращения одновременно с фильтрующими секциями. Благодаря такой конструкции с помощью кронштейна возможно избежать того, чтобы под своим собственным весом или под весом протекающего внутри фильтрата гибкий шланг прогибался вниз и занимал положение, при котором он мог бы не находиться постоянно в наклонном положении в направлении вниз к коллектору. Согласно частному варианту осуществления настоящего изобретения коллектор сообщается с источником разрежения, которое передается через гибкие шланги в сообщающиеся с ними фильтрующие секции в положении фильтрования ниже их фильтрующего слоя, и коллектор является также распределителем, сообщающимся с источником газа,нагнетаемого под давлением через гибкие шланги в сообщающиеся с ними фильтрующие секции для обеспечения отделения фильтрационного осадка от фильтрующего слоя. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения вышеуказанные средства перемещения содержат ролик, установленный на каждой секции с возможностью 4 9218 1 2007.04.30 свободного вращения вокруг поворотной оси, и направляющий рельс, неподвижно закрепленный в определенном месте устройства таким образом, чтобы поддерживать ролик каждой фильтрующей секции и направлять его, обеспечивая указанное движение опрокидывания секции. Другие варианты осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением изложены в прилагаемой формуле изобретения. Другие подробности и отличительные признаки настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, приведенного в качестве не ограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи. Фиг. 1 - частичное изображение в плане фильтрующего устройства в соответствии с настоящим изобретением. Фиг. 2 - изображение в разрезе по линии - фиг. 1. Фиг. 3 - увеличенное изображение направляющего рельса в плане по линии фиг. 2. Фиг. 4 - увеличенное изображение направляющего рельса в разрезе по линии фиг. 2. Фиг. 5 - увеличенное изображение детали левой части фиг. 2. Фиг. 6 - изображение в разрезе по линии - фиг. 5. Фиг. 7 - изображение варианта выполнения детали, показанной на фиг. 6. Фиг. 8 - изображение в разрезе по линии - фиг. 7. Изображения на фигурах являются схематическими и многие элементы в различных местах не показаны для простоты понимания. На фигурах идентичные или аналогичные элементы обозначены одинаковыми позициями. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 1 и 2, фильтрующие секции 1, выполненные в виде чана и имеющие отверстия, направленные вверх во время фильтрования, располагаются в виде карусели вокруг вертикальной оси 2 вращения. Эти секции 1 содержат горизонтальный фильтрующий слой 41, сверху которого подается фильтруемая жидкость и снизу которого собирается фильтрат. В соответствии с настоящим изобретением каждая секция 1 выполнена с возможностью вращения вокруг оси 3 опрокидывания, выполненной в виде касательной к воображаемой горизонтальной окружности 4, центр которой находится на оси 2 вращения. В показанном примере осуществления дно 45 каждой секции 1 оборудовано двумя подшипниками 5 и 6, через которые проходит вал 7 и которые обеспечивают свободное опрокидывание секции вокруг вала 7. Указанный вал 7 выполнен соосно относительно указанной оси 3 опрокидывания. Как показано на фиг. 1 и 2, этот вал 7 удерживается двумя опорными системами 8 и 9,при этом каждая из этих опорных систем состоит из тяг 10-13, расположенных в виде треугольника. Одним концом эти тяги 10 и 11 закреплены на кольце 14, выполненном вокруг центрального вала 15 с возможностью свободного вращения вокруг него, при этом с ним не соприкасаясь. Этот центральный вал 15 выполнен соосно относительно оси 2 вращения. Другим концом тяга 10 соединена с валом 7, а тяга 11 соединена с вращающейся окружной рамой 16, оборудованной зубчатой рейкой. Тяга 13 соединяет вал 7 с окружной рамой 16, а тяга 12 соединяет окружную раму с центральной частью тяги 10. Таким образом, каждая секция установлена одновременно на двух легких и недеформирующихся конструкциях, на которые действуют только усилия растяжения и сжатия. Окружная рама 16, выполненная соосно по отношению к оси вращения, установлена и направляется двумя комплектами роликов 17 и 18 соответственно с горизонтальной осью и вертикальной осью, на которых она может поворачиваться в горизонтальной плоскости вокруг оси 2 вращения. В представленном примере приводной двигатель 19 вращает зубчатую шестерню 20, которая зацепляется с зубчатой рейкой окружной рамы 16. Во время работы двигателя он приводит во вращение весь комплекс установки в направлении стрелки . 5 9218 1 2007.04.30 Каждая фильтрующая секция оборудована роликом 21, который в представленном примере выполнен на ней со стороны, направленной к центру устройства. Ролик 21 выполнен с возможностью свободного вращения вокруг поворотной оси 22. Эта ось 22 предпочтительно расположена радиально между центральной осью 2 вращения устройства и осью 3 опрокидывания соответствующей секции при рассмотрении в плане, когда секция находится в горизонтальном положении. Предпочтительно поворотная ось 22 ролика 21 находится в плоскости, проходящей через ось 2 вращения устройства и перпендикулярной оси опрокидывания 3, соответствующей данному ролику секции, во время всего движения опрокидывания секции. В части устройства, находящейся справа на фиг. 1, имеется направляющий рельс 23,по которому движется ролик 21 каждой приводимой в движение фильтрующей секции. В представленном примере направляющий рельс 23 установлен над фильтрующими секциями на двух кронштейнах 24 и 25, направленные к центру концы которых установлены на поперечной балке 26. Штанги 27, каждая из которых оборудована скобой 43 подвески,неподвижно удерживают направляющий рельс 23, подвешенный над фильтрующими секциями. Рельс 23 имеет -образную форму при рассмотрении в плане на фиг. 1 и содержит центральную часть 30 и две боковые ветви 28 и 29. В представленном примере направляющий рельс 23 образован двумя боковыми стенками 31 и 32, параллельными между собой по всей длине рельса. Между этими двумя стенками ролик 21 движется в направлении, показанном стрелками на фиг. 3. Как показано на фиг. 1 и 2, когда ролик 21 фильтрующей секции доходит до центральной части 30 направляющего рельса 23, секция оказывается практически в вертикальном положении. В представленном примере предусмотрен пост очистки фильтрующего слоя 41 и оборотной стороны секции. Он содержит два гидромонитора 33 и 34 с патрубками, в которые подается промывочная жидкость. Эти гидромониторы выбрасывают струи жидкости на фильтрующие секции, находящиеся примерно в вертикальном положении, что обеспечивает удаление нагнетаемой жидкости под действием ее веса в не показанную на фигурах сборную емкость. Каждая фильтрующая секция предпочтительно оборудована средствами регулирования ее горизонтального положения. В представленном примере эти средства содержат лапку 35, выполненную в нижнем направлении от края секции, направленного к центру устройства. Эта лапка содержит буртик с резьбовым отверстием, в которое может завинчиваться резьбовой шток 36. Этот резьбовой шток 36, конец которого регулируется завинчиванием по высоте, упирается в упор 37, выполненный в представленном примере между двумя тягами 10 опорных систем 8 и 9 фильтрующей секции. Питание фильтрующих секций фильтруемой жидкостью осуществляется известным образом через верхнюю часть секций. Фильтрат удаляется через отверстие 42, выполненное в дне каждой секции. Это отверстие соединяется с центральным коллектором-распределителем 39 при помощи гибкого шланга 38. Как видно из фиг. 5, которая является изображением в радиальном сечении устройства в соответствии с настоящим изобретением, гибкий шланг 38 показан сплошной линией в положении фильтрования секции и пунктирной линией в положении опрокидывания. В положении фильтрования он направлен вниз вдоль практически вертикальной оси 46, начиная от выходного отверстия. При переходе в положение ниже оси 3 опрокидывания гибкий шланг 38 делает поворот в направлении центрального коллектора 39 таким образом, чтобы постоянно сохранять наклонное положение в нижнем направлении. Для того,чтобы избежать прогиба гибкого шланга вниз под действием своего собственного веса и веса протекающего в нем фильтрата и его перехода в положение, препятствующее потоку,в показанном на фиг. 2 примере каждый гибкий шланг 38 частично поддерживается желобом 40, вращающимся вместе с секциями. В примере, показанном на фиг. 5, применяется локальный кронштейн 47, удерживающий гибкий шланг 38 в его центральной части. Наклон гибкого шланга может меняться, но в любом месте этот наклон превышает 0. 6 9218 1 2007.04.30 Как видно из фиг. 5, длинагибкого шланга между выходным отверстием 42 и кронштейном 47 остается постоянной, даже когда секция находится в опрокинутом положении и когда гибкий шланг деформируется. Часть гибкого шланга 38 между кронштейном 47 и коллектором 39 не подвергается деформации, и поэтому ее длина тоже не изменяется. В положении опрокидывания гибкий шланг направлен практически горизонтально от выходного отверстия 42 до оси 3 опрокидывания, затем он делает поворот в направлении коллектора 39. Как показано на фиг. 5 и 6, подшипник 6 имеет наружный диаметр 1, а гибкий шланг имеет наружный диаметр 2. В показанном варианте осуществления изобретения расстояние Е между осью 3 опрокидывания и практически вертикальной осью 46 шланга 12. Таким образом, хотя это и не является критическим успредпочтительно равно 2 ловием и расстояние Е может быть более значительным, предпочтительно, чтобы оно было максимально близким ки чтобы оно было не больше 2. Возможно, например, предусмотреть вариант осуществления, показанный на фиг. 7 и 8. В этом варианте секция поворачивается вокруг концов 48 и 49 вала, соосных между собой и соосных с осью 3 опрокидывания, и подшипники 5 и 6 удерживаются на расстоянии валом 50, смещенным в осевом направлении и образующим некоторое подобие коленчатого вала. В данном случае ось 46 пересекается с осью 4 опрокидывания, и расстояние Е равно 0. Можно также предусмотреть, чтобы ось 48 при рассмотрении в плане была смещена в наружную сторону по отношению к оси 3 опрокидывания. Показанное на фигурах устройство работает следующим образом. Двигатель 19 приводит во вращение зубчатую рейку окружной рамы 16 и, соответственно, каждую из фильтрующих секций в направлении стрелки . Секции расположены горизонтально, плотно прилегая друг к другу, и в них подается фильтруемая жидкость. Фильтрование жидкости осуществляется через фильтрующий слой 41 известным образом под вакуумом, создаваемым известными средствами. Фильтрат из каждой секции удаляется через соответствующий гибкий шланг 38, а фильтрационный осадок образуется над фильтрующим слоем. Благодаря выполнению гибкого шланга 38 постоянно наклонным вниз удаление происходит легко, быстро и без образования зон, в которых фильтрат может застаиваться и кристаллизоваться. В данном случае отсутствуют любые детали, подвергающиеся трению и износу, которые могут привести к утечкам и попаданию воздуха внутрь устройства. Разряжение передается без потерь от коллектора 39 фильтрата до нижней части каждой секции в положении фильтрования. В определенный момент ролик 21 секции встречается с направляющим рельсом 23,как показано на фиг. 3. Рельс заставляет ролик подниматься и, как следствие, заставляет секцию опрокидываться. Ее внутренний конец поворачивается вверх вокруг оси 3 опрокидывания. Примерно на половине расстояния от ветви 28 рельса 23 центр тяжести секции переходит в вертикальную плоскость оси 3 опрокидывания. Далее вес секции способствует ее перемещению вплоть до центральной части 30. Точно так же, как только центр тяжести секции снова переходит в вертикальную плоскость оси 3 опрокидывания, вес секции участвует в ее перемещении. Когда ролик движется по центральной части направляющего рельса 23, секция находится почти в вертикальном положении, и, следовательно, в таком же положении находится фильтрующий слой. Во время опрокидывания гибкий шланг 38 переходит из положения, показанного сплошной линией на фиг. 5, в положение, показанное пунктирной линией. Если происходит деформация изгиба гибкого шланга 38 вверх, то при этом не наблюдается никакого удлинения шланга, ни его кручения вокруг продольной оси. Поэтому усталостное напряжение сводится к минимуму. Фильтрационный осадок сначала падает на сильно наклоненную наружную стенку 44 секции, затем в коллектор, не показанный на фигурах, и секция проходит через уже описанный пост очистки, а затем снова опрокидывается в горизонтальное положение, и цикл фильтрования возобновляется. 7 9218 1 2007.04.30 Предпочтительно при помощи известных средств можно предусмотреть создание небольшого встречного давления воздуха внутри каждой секции в то время, когда они находятся в опрокинутом положении в вертикальной плоскости, для того, чтобы способствовать удалению фильтрационного осадка. Это встречное давление может подаваться со стороны коллектора 38, который в данном случае выполняет роль распределителя, через дно секции по гибкому шлангу 38. Следует иметь в виду, что настоящее изобретение никоим образом не ограничивается описанным выше вариантом выполнения и в него можно вносить всевозможные изменения в рамках прилагаемой формулы изобретения. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 8