CN112566708A - 盘式过滤器和操作盘式过滤器的方法 - Google Patents

Abstract

本文公开了用于使纤维悬浮液脱水的盘式过滤器。根据第一方面，该盘式过滤器包括这样的容器，该容器包括定位在容器的壁中的入口，入口将纤维悬浮液引入到该容器中。盘式过滤器还包括转子轴，该转子轴包括定位在轴平面中的旋转轴线，其中该轴平面是水平面。至少一个过滤元件可以联接至转子轴。至少一个喷射器可以定位在容器的壁中，该至少一个喷射器将次级液体流引入到容器中。该至少一个喷射器可以以相对于轴平面大于‑44度且小于或等于+22度的喷射器仰角α_I定位在容器的壁中。

Description

盘式过滤器和操作盘式过滤器的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年8月10日提交的，标题为“盘式过滤器和操作盘式过滤器的方法(Disc Filters and Methods of Operating Disc Filters)”的美国临时专利申请序列号62/717,126的权益，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

技术领域

本说明书总体上涉及用于从纤维悬浮液中分离纤维素纤维的盘式过滤器，并且更具体地，涉及具有用于在过滤操作期间搅拌悬浮液的喷射器的盘式过滤器。

技术背景

用在纸浆和造纸工业中使纤维素纤维悬浮液脱水的通常的盘式过滤器总体上包括安装在可旋转轴上的多个盘状过滤器元件，使得过滤器元件与转子轴在容器内一起旋转。盘状过滤器元件部分地浸入包含在容器内的纤维素纤维悬浮液中。每个过滤器元件可以包括围绕可旋转轴分布的若干个过滤器扇区。每个过滤器扇区设有外部过滤衬里、诸如筛网等，以及内部流动通道，这些内部流动通道与可旋转轴中的滤液通道连通。

当过滤器元件随着可旋转轴旋转时，过滤器扇区移动通过容器中的悬浮液。当过滤器扇区移动通过悬浮液时，水从悬浮液中吸出，通过过滤器扇区上的过滤衬里并且进入到过滤器扇区内部的流动通道中，同时纤维材料会作为纤维毡沉积在过滤衬里的外表面上。随后，包括所述水的滤液从过滤器扇区中的流动通道流动至转子轴中的滤液通道，并且通过滤液出口从容器排放。随着过滤器元件的继续旋转，过滤器扇区移出悬浮液并且经过喷嘴，喷嘴将流体射流引向纤维毡，由此使纤维毡从过滤衬里松脱。从过滤衬里松脱的纤维材料落入到接收器斜槽中，该接收器斜槽定位成在容器的一部分中与相应过滤元件两侧的过滤衬里并排，在该部分处，过滤器扇区在移动通过悬浮液后旋转出悬浮液，即，在转子轴的一侧，在该侧处，在过滤器元件旋转期间，过滤器扇区向上移动。在接收器斜槽的底部，纤维材料被输送机拾取并且继续行进以待进一步处理。

然而，存在针对用于将纤维素纤维与悬浮液分离的替代盘式过滤器的需要。

发明内容

根据第一方面，一种用于使纤维悬浮液脱水的盘式过滤器包括这样的容器，该容器包括定位在容器壁中的入口，入口将纤维悬浮液引入到该容器中。盘式过滤器还包括转子轴，该转子轴包括位于轴平面中的轴的旋转轴线，其中该轴平面是水平面。至少一个过滤器元件可以联接至转子轴，使得至少一个过滤器元件与转子轴一起围绕轴的旋转轴线旋转。至少一个喷射器可以定位在容器的壁中，该至少一个喷射器将次级液体流引入到容器中。液体例如可以是水或纤维悬浮液。该至少一个喷射器可以以相对于轴平面大于-44度且小于或等于+22度的喷射器仰角α_I定位在容器的壁中。至少一个喷射器的主流动矢量可以正交于轴的旋转轴线。

第二方面(2)包括第一方面的盘式过滤器，其中：至少一个盘式过滤器元件的角速度矢量ω的主分量靠近至少一个喷射器为正竖直方向；并且至少一个盘式过滤器元件的角速度矢量ω的主分量靠近入口为负竖直方向。

第三方面(3)包括第一方面(1)或第二方面(2)的盘式过滤器，其中，喷射器仰角α_I相对于轴平面为0度。

第四方面(4)包括第一方面(1)或第二方面(2)的盘式过滤器，其中，喷射器仰角α_I相对于轴平面小于0度并且大于或等于-44度，或者相对于轴平面大于0度并且小于或等于+22度。

第五方面(5)包括第一方面(1)或第二方面(2)的盘式过滤器，其中，喷射器仰角α_I相对于轴平面大于或等于-15度并且小于或等于+15度。

第六方面(6)包括第一方面(1)或第二方面(2)的盘式过滤器，其中，喷射器仰角α_I相对于轴平面大于或等于-10度并且小于或等于+10度。

第七方面(7)包括第一方面(1)至第六方面(6)中的任一项所述的盘式过滤器，其中，至少一个喷射器的主流动矢量与旋转轴线相交。

第八方面(8)包括第一方面(1)至第七方面(7)中的任一项所述的盘式过滤器，其中，来自至少一个喷射器的次级液体流竖直地沿着主流动矢量发散。

第九方面(9)包括第一方面(1)至第八方面(8)中的任一项所述的盘式过滤器，其中，至少一个喷射器的出口包括主轴线和次轴线，其中，主轴线的长度大于次轴线的长度。

第十方面(10)包括第一方面(1)至第九方面(9)中的任一项所述的盘式过滤器，其中，出口的宽度沿着主轴线变化。

第十一方面(11)包括第一方面(1)至第十方面(10)中的任一项所述的盘式过滤器，其中，出口具有狗骨头形截面。

第十二方面(12)包括第一方面(11)至第十一方面(11)中的任一项所述的盘式过滤器，其中，至少一个喷射器的出口设置在至少一个过滤器元件的外半径与容器的壁之间。

第十三方面(13)包括第一方面(11)至第十一方面(11)中的任一项所述的盘式过滤器，其中，至少一个喷射器的出口设置在至少一个过滤器元件的外半径与转子轴之间。

第十四方面(14)包括第一方面(13)至第十三方面中的任一项所述的盘式过滤器，其中，至少一个过滤器元件包括一对相邻的过滤器元件，并且至少一个喷射器定位在该一对相邻的过滤器元件之间的空间中。

第十五方面(15)包括第一方面(1)至第六方面(14)中的任一项所述的盘式过滤器，其中，至少一个喷射器定位在容器中的纤维悬浮液的填充液位下方。

第十六方面(16)包括第一方面(1)至第十五方面(15)中的任一项所述的盘式过滤器，其中，至少一个喷射器通过喷射器阀联接至供给歧管。

第十七方面(17)包括第十六方面(16)的盘式过滤器，其中，喷射器阀通信地联接至控制系统。

第十八方面(18)包括第十六(16)至第十七(17)方面中的任一项所述的盘式过滤器，其中，至少一个喷射器通过流量计联接至喷射器阀。

第十九方面(19)包括第十八方面(18)的盘式过滤器，其中，流量计和喷射器阀通信地联接至控制系统。

第二十方面(20)包括第一方面(1)至第十七方面(17)中的任一项所述的盘式过滤器，其中，至少一个喷射器通过流量计联接至供给歧管。

第二十一方面(21)包括第一方面(1)至第二十方面(20)中的任一项所述的盘式过滤器，其中，来自至少一个喷射器的次级液体流接触转子轴。

第二十二方面(22)包括第一方面(1)至第二十二方面(21)中的任一项所述的盘式过滤器，其中，来自至少一个喷射器的次级液体流不接触至少一个过滤器元件的表面。

第二十三方面(23)包括，如本文所示和所述的、具有至少一个喷射器的盘式过滤器。

第二十四方面(24)包括，一种操作如本文所示和所述的盘式过滤器的方法。

在下文中的详细说明中将阐述本文所述的盘式过滤器的其他特征和优点，并且，对于本领域技术人员来说，从该说明或通过实践本文所描述的实施例(包括下面的详细描述、权利要求以及附图)来认识该部分将是显而易见的。

应当理解，前文的发明内容和下文的具体实施方式都描述了各种实施例，并且旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特征的概述或框架。附图被包括以便提供对各种实施例的进一步理解，并且附图被结合在本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图示出了本文所述的各种实施例，并且与说明书一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。

附图说明

图1示意性地描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的盘式过滤器的轴向截面；

图2是根据本文示出和描述的一个或多个实施例的、包括喷射器的、沿着线A-A截取的图1的盘式过滤器的截面；

图3示意性地描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的过滤器元件和接收器斜槽的一部分；

图4示意性地描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的盘式过滤器的接收器斜道和相邻的入口通道的透视图；

图5示意性地描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的包括多个喷射器的盘式过滤器的俯视图；

图6示意性地描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的图5的盘式过滤器的横截面，示出了喷射器相对于过滤器元件和水平面的定位；

图7示意性地描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的沿着容器的壁定位的喷射器；

图8示意性地描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的沿着容器的壁定位的喷射器；

图9示意性地描绘了相对于喷射器的主流动矢量的喷射器的流锥；

图10示意性地描绘了喷射器的出口的一个实施例；

图11示意性地描绘了喷射器的出口的一个实施例；以及

图12示意性地描绘了喷射器的一个实施例。

具体实施例

现在将详细参考本文所述的盘式过滤器的实施例，这些实施例的示例在附图中示出。只要有可能，在所有附图中将使用相同的附图标记指代相同或相似的部件。盘式过滤器的一个实施例在图1中示意性地示出，并且总体上包括这样的容器，该容器包括定位在容器的壁中的入口，入口将纤维悬浮液引入到该容器中。盘式过滤器还包括转子轴，该转子轴包括定位在轴平面中的旋转轴线，其中该轴平面是水平面。至少一个过滤器元件可以联接至转子轴，使得至少一个过滤器元件与转子轴一起围绕旋转轴线旋转。至少一个喷射器可以定位在容器的壁中，该至少一个喷射器将次级液体流引入到容器中。该至少一个喷射器可以以相对于轴平面大于-44度且小于或等于+22度的喷射器仰角α_I定位在容器的壁中。至少一个喷射器的主流动矢量可以正交于旋转轴线。盘式过滤器的各种实施例以及其操作方法将在本文中具体参考附图来描述。

范围在本文中可以表示为从“约”一个特定值，和/或到“约”另一个特定值。当表示这样的范围时，另一个实施例包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，应该理解，该特定值形成另一个实施例。还应理解的是，每个范围的端点不仅相对于另一个端点是重要的，而且独立于另一个端点。

在此使用的方向术语——例如上，下，右，左，前，后，顶部，底部——仅参考所绘制的附图制成，且不意味着暗示绝对定向。

除非另有表述，否则绝不意味着本文所述的任何方法诠释为要求其步骤按特定顺序进行，也不需要任何设备、特定方向。因此，在方法的权利要求并未对由该方法的步骤所要遵循的顺序进行确切叙述的情形下，或者任何设备的权利要求并未对单个部件的顺序或方向进行确切叙述的情形下，或者在权利要求或说明书中没有特别说明这些步骤将仅限于特定的顺序的情形下，或者没有叙述设备的部件的特定顺序或方向的情形下，在任何方面，无论如何都不能推断出顺序或方向。这适用于任何可能的非明确的解释基础，包括：关于步骤布置、操作流、部件顺序，或部件方向的逻辑事项；从语法组织或标号中得到的明显意义，以及；说明书中描述实施例的数量或类型。

如本文中所用，单数形式的“一”、“一个”、以及“该”也包括复数指代物，除非上下文明确地另作规定。因此，例如，对“一个”部件的引用包括具有两个或更多个这样的部件的方面，除非上下文明确地另作规定。

如本文所用，术语“游离(free)”和“游离度(freeness)”是指悬浮液易于分离成其固体部分和其液体部分的倾向。例如，与具有“低游离度”的悬浮液相比，纤维素纤维更容易与具有“高游离度”的悬浮液分离。

盘式过滤器用于将纤维素纤维与流体中、诸如水中的纤维的悬浮液分离。盘式过滤器的示例公开于：转让给卡丹特布莱克克劳森公司(Kadant Black Clawson Inc.)的题为“盘式过滤器(Disc Filter)”的美国专利号9,238,188；转让给劳马-拉波拉公司(Rauma-Rapola Oy)的题为“借助于盘式过滤器过滤纤维材料的方法以及用于执行该方法的盘式过滤器(Method for filtering a fibrous material by means of a disc filter aswell as a disc filter for performing the method)”的美国专利号4,136,028；以及转让给克瓦纳纸浆设备公司(Kvaerner Pulping AB)的题为“用于过滤流动物质的可旋转过滤器系统(Rotatable filter system for filtration of a flowing substance)”的美国专利号6,258,282。这样的过滤器对于从具有较高游离度的纤维素悬浮液中去除滤液是有效的。然而，已经发现，这种盘式过滤器的效率可能随着悬浮液的游离度的增加而降低。具体地，已经发现，当从具有相对较高游离度的纤维悬浮液中的滤液中分离纤维时，随着过滤元件从悬浮液中旋转出来，聚集在过滤元件上的纤维毡可能掉回到纤维悬浮液中。

已经确定，有几种因素相互配合作用会使纤维毡掉回到纤维悬浮液中。具体地，悬浮液的相对较高的游离度使得以从纤维悬浮液去除滤液的速率比从纤维悬浮液中去除纤维的速率更大。这使悬浮液变稠。当过滤器元件旋转通过悬浮液时，变稠的悬浮液用作抵靠过滤器元件的机械刮刀。变稠的悬浮液的机械刮擦作用破坏过滤元件表面处的纤维毡。对毡造成的破坏可能表现为局部变稀(稀疏)，使得空气可以穿透毡并且降低将毡保持在过滤元件上的真空度。随着悬浮液当从悬浮液中去除的滤液比纤维多时继续变稠，当过滤元件从悬浮液中出现时，变稠的悬浮液实际上可能从过滤元件的表面拉动纤维毡。该动作降低盘式过滤器的效率。

另外，从悬浮液中快速去除滤液使真空度降低，这使纤维毡粘附至过滤元件。具体地，当以比纤维大得多的速率从悬浮液中去除滤液时，由于变稠的悬浮液的机械刮擦作用，没有足够的滤液留在悬浮液中用来补偿穿透通过毡的空气。由于变稠的悬浮液的机械刮擦，真空度的降低或损失使纤维毡更容易并且过早地从过滤器元件上去除。因此，真空度的降低进一步降低了盘式过滤器的效率。

从本质上讲，该问题是循环的。纤维悬浮液的高游离度导致以比纤维更大的速率从悬浮液中去除滤液，这继而使悬浮液变稠。变稠的悬浮液使的机械刮擦过滤元件上的纤维毡，使纤维毡局部变薄(或去除)，并且使空气穿过该毡。毡的变薄允许更多的滤液穿过该毡并且从悬浮液中去除，使悬浮液进一步变稠并且降低过滤元件的真空度。变稠的悬浮液和过滤元件的降低的真空度加速了机械刮擦造成的毡变薄和过早去除。最终结果是盘式过滤器的效率整体下降。

本文公开了盘式过滤器的实施例，其包括用于将次级液体流引入到盘式过滤器中由此减轻上述影响的喷射器。液体可以包括例如但不限于纤维悬浮液、诸如水的稀释剂或者其组合。

具体参考图1和图2，示意性地描绘了盘式过滤器1的一个实施例。在该实施例中，盘式过滤器1总体上包括容器2，该容器2具有用于将纤维素纤维悬浮液引入到容器中的入口3。入口3连接至导管4，悬浮液通过该导管供给至入口3(诸如通过如图5所示的主泵180)。容器2包括下部2a和连接到下部的上部2b。下部2a具有大体U形的构造，并且在顶部处被上部2b封闭，该上部2b在下部上方形成罩。上部2a和下部2b一起大致限定容器的内部空间。在所示的方面，容器的内部空间可通过容器上部2b中的舱口5进入。

盘式过滤器还包括位于容器2的内空间中的转子单元6。转子单元6包括转子轴7，该转子轴可旋转地安装至容器2，并且延伸穿过容器的内空间。在所示的示例中，转子轴7穿过布置在转子轴的第一端的第一轴承8a和布置在转子轴的另一端的第二轴承8b而可旋转地安装至容器的下部2a。转子轴7延伸穿过容器2的端壁9a、9b中的密封开口，并且借助于例如驱动马达形式的驱动装置10旋转，该驱动装置10连接至转子轴7。

转子单元6还包括多个盘状过滤器元件11，该多个盘状过滤器元件由转子轴7承载以与转子轴一起旋转，同时部分地浸入容器2中接收的悬浮液中。在所示的示例中，转子单元6设有四个这样的过滤器元件11。然而，应当理解，盘式过滤器1可以包含少于四个过滤器元件，或者替代地多于四个过滤器元件。每个过滤器元件11与转子轴7的纵向轴线成一角度延伸，优选垂直于纵向轴线延伸。在本文所述的实施例中，纵向轴线与转子单元6的旋转轴线重合。此外，每个过滤器元件11以围绕转子轴7的环形构造延伸，并且分成围绕转子轴分布的若干个过滤器扇区12。单个过滤器元件11的过滤器扇区12借助于在过滤器元件的相对的侧向表面之间延伸的径向定向的分隔件而相互分开。如所示的，这些过滤器扇区由径向定向的分隔件分开。然而，应当理解，除径向以外，分隔件可以布置在的各种位置，这取决于成本因素和其他期望的结构等效定向。如所示的，每个过滤器元件11设有在其相对的侧向表面上的外部过滤衬里13(由图2中的筛网图案示出)和内部流动通道(未示出)，该内部流动通道与转子轴7中的滤液通道14连通，以将穿过过滤衬里13的滤液输送至所述滤液通道14。

应当注意，除了附图中所示的外部设置之外，还可以使用各种等效的过滤衬里设置。

如图2所示，每个单个过滤器扇区12包括导管部段15，该导管部段用于将滤液(即从容器2中的悬浮液中滤出的水)从所讨论的过滤器扇区12、通过导管部段15与滤液通道14之间的转子轴的包络表面上设置的开口而传递到转子轴7中的相关联的滤液通道14中。

滤液通道14在转子轴7的轴向方向上延伸。这些滤液通道14可以形成为借助于沿着转子轴7延伸的径向定向的分隔件相互分隔开的扇形空间。滤液通道14在向内的径向方向上由转子轴7的管状芯17限定。如图1所示，管状芯17沿转子轴7的长度可以具有变化的直径，其中在管状芯的端部处的最小直径位于转子轴7的其中滤液在轴向方向上流出转子轴7的那一端。在所示的示例中，为滤液提供两个出口20、21。第一出口20旨在用于预过滤(浑浊的滤液)，而另一个出口21旨在用于澄清滤液。至少澄清滤液出口21以及可能地还有预滤液出口20可以连接至旨在于吸头22中建立真空度的下落管24。该吸头22通过滤液阀23与转子轴7中的滤液通道14连通。当转子轴7相对于滤液阀23和吸头22旋转时，取决于转子轴7的主要旋转位置，滤液阀23将使相应的滤液通道14与预滤液出口20或者澄清滤液出口21连通。

如图2所示，盘式过滤器1还包括至少一个喷射器110，其延伸穿过容器2的壁。如将在本文中进一步详细描述的，至少一个喷射器110用于将次级液体流引入到容器2中，以促进容器中的纤维悬浮液的稀释、搅动和混合，由此减少容器中纤维悬浮液的稠度，并且提高盘式过滤器1的效率。在实施例中，次级液体流可以包括水、纤维悬浮液等。

仍然参考图2，盘式过滤器1还可以设有松脱构件25，该松脱构件用于松脱如下的纤维材料，其已经过滤出容器2中的悬浮液并且作为纤维毡沉积在相应过滤器元件11的过滤衬里13上。在所示的示例中，这些松脱构件25包括喷嘴，这些喷嘴构造成：随着过滤器元件11的过滤器扇区旋转经过布置在过滤器元件11的相对侧上的松脱构件25并且进入从这些松脱构件25发射的水或者任何其他合适的流体的射流的范围内，连续地一次从一个过滤器扇区12使沉积在相应过滤器元件11的过滤衬里上的纤维材料松脱。

盘式过滤器1还设有清洁构件26，该清洁构件用于利用从该清洁构件发射的冲洗液体来清洁相应过滤器元件11的过滤衬里13。这些清洁构件26包括例如喷嘴，这些喷嘴布置在相应过滤器元件11的相对两侧上并且构造成朝着相应过滤器元件的相对两侧上的过滤衬里13射出水或任何其他合适的冲洗液体的射流。清洁构件26适当地安装在可枢转的承载件27上，该可枢转的承载件构造成来回枢转，以在转子单元6旋转期间允许清洁构件26扫过相应过滤器元件11的过滤衬里13。承载件27通过例如驱动马达的形式的驱动装置29枢转。在所示的示例中，松脱构件25连接至承载件27，以使松脱构件25与清洁构件26一起枢转。然而，松脱构件25可以替代地是固定的。如从过滤元件11的旋转方向上看，清洁构件26位于松脱构件25之后。因此，过滤器元件11的相应的过滤器扇区12将在过滤器元件的旋转期间旋转经过松脱构件25，之后经过清洁构件26。

盘式过滤器1包括多个接收器斜槽30，每个接收器滑槽在上端设有用于接收从相邻的过滤器元件11的过滤衬里13松脱的纤维毡入口开口。每个过滤器元件11具有在过滤器元件的第一侧上与过滤衬里13的一部分并排布置的第一接收器斜槽30，和在过滤器的相对侧上与过滤衬里13的一部分并排布置的另一接收器斜槽30。一个接收器斜槽30定位在每对相邻的过滤器元件11之间的空间中，并且在转子轴7上的相应的最外的过滤器元件11与容器2的相邻的端壁9a、9b之间的空间中。在图1至图3所示的实施例中，接收器斜槽30定位在容器2的一部分中，在该部分处在转子单元6旋转期间，过滤器扇区12从悬浮液上方的位置向下旋转到悬浮液中，即，接收器斜槽30定位在转子轴7的这样一侧上，在过滤器扇区12从纤维材料中释放出来并且由清洁构件26清洁之后向下旋转。即，接收器斜槽定位在容器2的这样的一侧，在该侧处过滤元件的角速度的主分量在向下的竖直方向上。然而，在替代实施例(未示出)中，接收器斜槽30定位在容器2的一部分中，在该部分处在转子单元6旋转期间，过滤器扇区12从悬浮液下方的位置旋转出悬浮液，即，接收器斜槽30定位在转子轴7的这样的一侧，在该侧处过滤器扇区12向上旋转。即，在替代实施例中，接收器斜槽定位在容器2的一侧，在该侧处过滤元件的角速度的主分量在向上的竖直方向上。每个接收器斜槽30的上端处的入口开口定位在延伸穿过转子轴7的纵向轴线的水平面的上方，并且所述入口开口的侧向边缘紧密地延伸至相邻的过滤器元件11的过滤衬里13，以有效地捕获从这些过滤器元件的过滤器扇区12松脱的纤维毡。每个接收器斜槽30的侧壁在靠近接收器斜槽的入口开口的接收器斜槽的上部岔开，如图1所示。此外，每个接收器斜槽30在其上端设有部分31，该部分向内弯曲到转子轴7上方的区域中，如图2所示，以允许接收器斜槽的入口开口延伸到该区域中。

松脱构件25和清洁构件26定位在转子轴7的一侧上的接收器斜槽30的上方，在该侧处过滤器扇区12朝着容器2中的悬浮液的表面向下旋转。清洁构件26构造成借助于从清洁构件发射的冲洗液体而将由松脱构件25松开的纤维毡向下冲洗到接收器斜槽30中。接收器斜槽30构造成一起接收所述纤维毡与来自清洁构件26的冲洗液体，由此允许纤维毡在接收器斜槽30中借助于该冲洗液体被稀释至期望的固含量。在下端32处，每个接收器斜槽30连接至输送机33，该输送机构造成拾取通过接收器斜槽落下的纤维毡并且将该纤维毡传递至出口34，纤维毡从该出口继续行进以待进一步处理。在所示的示例中，所述输送机33是螺旋输送机，其平行于转子轴7延伸，并且借助于例如驱动马达形式的驱动装置35旋转。

当过滤器元件11旋转时，过滤器扇区12将在接收器斜槽30之间的空间36中浸入到容器2中的悬浮液中，并且随后移动通过悬浮液去至转子轴7的相对的一侧，在该侧过滤器扇区12向上旋转出悬浮液。当过滤器扇区12移动通过悬浮液时，水从悬浮液中吸出，通过过滤器扇区12上的过滤衬里13并且进入到过滤器扇区内部的流动通道中，同时纤维作为纤维毡沉积在所述过滤衬里的外表面上。于是，包括水的滤液从流动通道通过导管部段15流动至转子轴7中的滤液通道14，并且从容器2中通过吸头22和滤液出口20、21之一排放。当过滤器扇区12已经向上旋转出悬浮液时，通过转子轴7中的滤液通道14以及过滤器扇区中的流动通道的持续抽吸产生这样的气流，该气流通过沉积在过滤衬里13上的纤维材料，并且进一步通过流动通道并且进入到滤液通道14中。沉积在过滤衬里13上的纤维材料将由气流而被干燥。在已经旋转经过其中过滤器扇区12竖直向上定向的角位置之后，过滤器扇区12连续地旋转经过松脱构件25，该松脱构件25借助于指向相应的过滤器扇区12的相对侧向表面的流体射流来使纤维毡从过滤器扇区12的过滤衬里13松开。当转子单元6持续旋转时，过滤器扇区12随后旋转经过清洁构件26，该清洁构件借助于朝着相应的过滤器扇区12的相对侧向表面喷射的冲洗液体来清洁过滤器扇区12的过滤衬里13。从过滤器扇区的过滤衬里13上松开的纤维毡与来自清洁构件26的冲洗液体一起落入到接收器斜槽30中。在接收器斜槽30的底部，纤维毡被输送机33拾取并且继续进行以待进一步处理。在旋转经过清洁构件26和接收器斜槽30的上端之后，过滤器扇区12再次向下旋转到悬浮液中以进行新的过滤循环。

容器2的入口3优选地包括位于容器2的一部分中的多个入口开口(图1和图2中未示出)，在该部分处，在转子单元6的旋转期间，过滤器扇区12从悬浮液上方的位置向下旋转到容器中的悬浮液中，入口开口构造成将悬浮液引入到接收槽30之间的空间36中。所述入口3以及其入口开口构造成使悬浮液沿与过滤器元件11的旋转方向一致的方向流入到容器2中。

在图3所示的实施例中，容器2的入口3包括若干个入口通道40，这些入口通道在容器2中定位在容器的一部分中，在该部分处，在转子单元6旋转期间，过滤器扇区12从悬浮液上方的位置向下旋转到悬浮液中。每个入口通道40与盘式过滤器的接收器斜槽30之一竖直地并排延伸，并且入口通道40定位在接收器斜槽与容器2的外周壁18的一相邻部分之间。相应的入口通道40通过分隔壁44与相邻的接收器斜槽30分开。相应的接收器斜槽30的侧向壁37与相关联的入口通道40的侧向壁42齐平。入口通道40连接至导管4，悬浮液通过该导管供给到入口通道40。入口开口41定位在入口通道40的上部，以允许悬浮液从入口通道流动并且通过这些入口开口41进入到接收器斜槽30之间的空间中。这些入口开口41设置在容器中的悬浮液表面上方的相应的入口通道的相对的侧向壁42中。每个入口通道40的上端都被倾斜顶盖43覆盖，以阻止来自清洁构件的冲洗液体和松脱的纤维毡掉入到入口通道中。

如图4所示，每个接收器斜槽30在顶部是敞开的，以提供入口开口38，该入口开口用于接收从相邻过滤器元件11的过滤衬里松脱的纤维毡，以及来自定位在接收器斜槽上方的清洁构件的冲洗液体。在图3和图4所示的实施例中，每个接收器斜槽30在其上端设有部分31，该部分向内弯曲到转子轴7上方的区域中，以允许接收器斜槽的入口开口38延伸到该区域中。然而，应当理解，其他构造的接收器斜槽是可以预期的并且是可能的。

现在参考图5和图6，并且如本文所述，本文所述的盘式过滤器1的实施例还包括至少一个喷射器110。例如，盘式过滤器1可以包括多个喷射器110，其在每对相邻的过滤器元件11之间的空间中以及在相应最外的过滤器元件11与相邻的容器2的端壁9a、9b之间的空间中布置成相邻于每个过滤器元件11的每一侧。因此，在图5描绘的实施例中，盘式过滤器1包括五个喷射器110。然而，应当理解，取决于盘式过滤器1中的过滤器元件11的数量，喷射器110的数量可以大于5或小于5。

通常，喷射器110定位成将次级液体、诸如水、纤维悬浮液等的流引导到容器中。在实施例中，液体流可以引导到转子轴7上。在实施例中，喷射器110可以被成形和定位成使次级液体流与过滤器元件11的表面之间的接触最小化或减轻。在实施例中，喷射器110可以被成形和定位成以足够的压力提供次级液体流，使得该流的至少一部分接触转子轴7。在这些实施例中，每个喷射器的主流动矢量130正交于转子轴7的旋转轴线131。更具体地，在实施例中，转子轴7包括位于轴平面144中的旋转轴线131，该轴平面是水平面(即，与图中所示的坐标轴的X-Y平面平行的平面)。每个喷射器110的主流动矢量130总体上正交于轴的轴线。在一些实施例中，每个喷射器110的主流动矢量130可以可选地大体上平行于轴平面144(或甚至与之共面)。在一些其他实施例中，喷射器110定向在容器2的壁中，使得喷射器110的主流动矢量130相对于轴平面144成非零角度。在一些实施例中，至少一些喷射器110的主流动矢量130与旋转轴线131相交。在一些其他实施例中，至少一些喷射器110的主流动矢量130在正或负竖直方向(即，图中描绘的坐标轴的正Z方向或负Z方向)上与旋转轴线间隔开。在实施例中，喷射器110定位在容器2的壁中、在靠近过滤器元件11的位置处，并且在容器2的与入口3相对的一侧上。在图5和图6所示的实施例中，喷射器110定位在容器2的壁中、在靠近过滤器元件11的位置处，在该位置处，过滤器元件11的角速度矢量ω(由箭头/符号140和142指示)的主分量在正竖直方向上，而入口3定位在容器2的壁中、靠近过滤器元件11的位置处，在该位置处，过滤器元件11的角速度矢量ω的主分量在负竖直方向上(即，图中描绘的坐标轴的负Z方向)。然而，应当理解，其他实施例是可以预期的并且是可能的。例如，在替代实施例(未描绘)中，喷射器110定位在容器2的壁中、在靠近过滤器元件11的位置处，在该位置处，过滤器元件11的角速度矢量ω的主分量在负的竖直方向上，而入口3定位在容器2的壁中、在靠近过滤器元件11的位置处时，在该位置处，过滤器元件11的角速度矢量ω的主分量在正的竖直方向上。

在本文所述的实施例中，喷射器110以一定的竖直高度定位在容器2的壁中，该竖直高度在旋转轴线131的上方(即，在图中所示的坐标轴的正Z方向上)、在旋转轴线131的下方(即，在图中所示的坐标轴的负Z方向上)或者与旋转轴线131处于相同的竖直高度。该竖直高度在文中由如图6所示的相对于轴平面144的喷射器仰角α_I限定。应当注意，如本文中所使用的，喷射器110的喷射器仰角α_I是指喷射器110相对于轴平面144沿着容器2的壁的位置，而不是指喷射器110围绕特定轴线的角度定向。在本文所述的实施例中，喷射器仰角α_I相对于轴平面144大于-44度并且小于或等于+22度。在一些实施例中，喷射器仰角α_I相对于轴平面144大于-22度并且小于或等于+22度。在一些实施例中，喷射器仰角α_I相对于轴平面144大于-15度并且小于或等于+15度。在一些实施例中，喷射器仰角α_I相对于轴平面144大于-10度并且小于或等于+10度。在这些实施例的一些中，喷射器仰角α_I相对于轴平面144为非零角度。例如，在一些实施例中，喷射器仰角α_I相对于轴平面144大于0度并且小于或等于+22度，或者小于0度并且大于或等于-44度。在一些实施例中，喷射器仰角α_I相对于轴平面144大于0度并且小于或等于+22度，或者小于0度并且大于或等于-22度。在一些其他实施例中，喷射器仰角α_I相对于轴平面144为0度。在这些实施例中，喷射器的主流动矢量130可以位于轴平面144中，或者替代地，在与轴平面144平行的平面中。在本文所述的实施例中，喷射器110大体上定位成沿着容器2的壁，在容器2中的纤维悬浮液的填充液位146下方，如图6中描绘的。

在实施例中，喷射器110的出口设置在过滤器元件11的外半径与容器2的壁之间，如图5和图6描绘。在实施例中，喷射器110的出口设置在过滤器元件11的外半径与转子轴7的壁之间，如图7和图8所示。

现在参考图5和图9，在一些实施例中，喷射器110，具体是喷射器110的出口111被成形成使来自喷射器110的次级液体流与过滤器元件11的表面之间的接触最小化或减轻，同时可选地，还以足够的压力提供次级液体流以使得液体接触转子轴7次级液体流。在特定实施例中，喷射器110的出口111被成形成使得来自喷射器的液体流(如图9中的流动锥132所示)在主要+/-竖直方向上从喷射器110的主流动矢量130发散，同时使次级流从主流动矢量130的侧向发散最小(即，在图中描绘的坐标轴的+/-Y方向上发散)。也就是说，喷射器的出口111被成形成产生竖直的液体风扇，该液体风扇被引导在相邻的过滤器元件11之间，并且在一些实施例中，在与过滤器元件11的表面接触最小化的情况下被引导到转子轴7上。具有这种构造的流喷射器有助于在用清洁构件26去除纤维毡之前，使过滤器元件11的表面上纤维毡的破坏最小化。

现在参考图10，在实施例中，通过构造喷射器110的出口111来形成竖直的液体风扇，出口111具有在+/-竖直方向(即，平行于坐标轴的+/-Z方向的方向)上的主轴线150以及在横向方向(即，平行于图中描绘的坐标轴的+/-Y方向的方向)上的次轴线152，使得主轴线150的长度大于次轴线152的长度。用于喷射器的出口111的合适的几何形状包括但不限于椭圆形、矩形、卵形、蛋形(ovoids)等。

现在参考图11，在一些实施例中，出口111的宽度(即，出口在+/-Y方向上的尺寸)沿着主轴线150变化。例如，在一个特定的实施例中，出口111的宽度沿着主轴线变化，使得出口111具有如图11描绘的“狗骨头”截面。在图12中描绘了具有出口111的喷射器110的特定实施例，其中宽度沿主轴线变化。

尽管本文中喷射器的出口111描述为具有主轴线150和次轴线152，其中主轴线150的长度大于次轴线的长度，但是应当理解，其他实施例是可以预期的并且是可能的。例如，在替代实施例(未示出)中，出口可以是圆形、正方形、八边形等。应当理解，具有这些构造的出口也可以用于产生具有足够压力以接触转子轴，而不破坏沉积在过滤器元件11上的纤维毡的次级的流体流。

再次参考图5和图6，在本文所述的盘式过滤器1的实施例中，在所描述的位置处结合喷射器110有助于减轻在最容易变稠的容器2的区域处的纤维悬浮液的变稠。特别地，引入次级液体流有助于稀释(即稀疏)罐中的纤维悬浮液，由此减少变稠。此外，已经出乎意料地发现，将次级液体流提供到容器2中使得该副流接触转子轴7，这在与入口3相对的容器中引起充分的搅拌和混合，以进一步减少或减轻容器中的纤维悬浮液的变稠。特别地，当次级液体流(在图6中由主流动矢量130指示)接触转子轴7时，副的流重定向并且如图6中的散射矢量136所示分散在多个方向(即，竖直方向以及竖直与水平之间的方向)上。转子轴7对副的流的这种重定向和散射产生了对驻留在容器2中的纤维悬浮液的搅拌和混合，这有助于稀释驻留在容器中的悬浮液以及形成滤液和纤维的更均匀的混合物，由此减少或甚至减轻变稠以及机械刮擦沉积在过滤元件11上的滤毡的效果。有利地，已经发现，源于被引导到转子轴上的次级液体流动引起的搅拌和混合不会破坏纤维毡在过滤器元件上的沉积。

仍参考图5和图6，盘式过滤器1可以构造成在入口3与喷射器110之间提供液体的特定流量比。在这些实施例中，液体可以例如是纤维悬浮液。这可以通过流量控制部件(例如，泵、阀、流量计等)的各种组合来实现。例如，在一些实施例中，每个喷射器110流体地联接至供给歧管108，该供给歧管108继而联接到泵120，该泵提供从液体源200(例如，储罐等)去至供给歧管108的液体流。在实施例中，液体源200也可以联接至对入口3提供液体流的主泵180。在该实施例中，液体是纤维悬浮液，并且液体源200是悬浮液源。然而，应当理解，在替代实施例中，主泵180可以联接至不同的液体源。例如，在一些实施例(未示出)中，泵120可以联接至次级的液体源(诸如副的悬浮源、副的水源等)，并且主泵180可以联接至与次级的液体源分开主的悬浮液源。在又一其他实施例(未示出)中，单个泵(诸如泵120或主泵180)用于将单个悬浮源联接至供给歧管108和入口103两者。在这样的实施例中，可以使用一个或多个阀来调节去至供给歧管108和入口103的纤维悬浮液的流量和压力。

在实施例中，副供给阀116可以设置在泵120与供给歧管108之间，以调节去至供给歧管108的液体的流量和压力，如图5描绘的。然而，应当理解，副供给阀116是可选的，并且在一些实施例中不包括在内。

类似地，在一些实施例中，主供给阀119可以设置在主泵180与入口3之间，以调节去至入口3的液体的流量和压力，如图5描绘的。然而，应当理解，主供给阀119是可选的，并且在一些实施例中不包括在内。

在实施例中，盘式过滤器1可以包括设置在泵120和供给歧管108之间的副供给流量计122。副供给流量计122可以用于监测由泵120供给至供给歧管108的液体的流速和/或压力。然而，应当理解，副供给流量计122是可选的，并且在一些实施例中，盘式过滤器1被构造成不具有副供给流量计122。

在实施例中，盘式过滤器1可以包括设置在主泵180与入口3之间的主供给流量计123。主供给流量计123可以用于监测由主泵180供给至入口3的液体的流速和/或压力。然而，应当理解，主供给流量计123是可选的，并且在一些实施例中，盘式过滤器1被构造成不具有主供给流量计123。

在包括副供给阀116和/或主供给阀119的盘式过滤器1的实施例中，供给阀可以手动操作，而在其他实施例中，供给阀116、119是电动或气动操作的，使得这些供给阀可以通过诸如通信地联接至供给阀的控制系统(未示出)等来远程地致动。在这样的实施例中，泵120和主泵180也可以通信地联接至该控制系统，使得进入和通过供给歧管108和入口3的液体的流速和压力可以远程控制和/或调节。在盘式过滤器1包括控制系统的实施例中，副供给流量计122和主供给流量计123可以通信地联接至控制系统，由此能够自动监测去至和通过供给歧管108和入口3的液体的流量和/或压力。在这些实施例的一些中，诸如其中包括副供给流量计122和主供给流量计123以及副供给阀116和主供给阀119的实施例中，控制系统可以将供给流量计122、123与供给阀116、119和/或泵120、180结合使用，以有利于对去至和通过供给歧管108和入口3的液体流进行反馈控制。

仍参考图5和图6，在一些实施例中，每个喷射器110可选地通过喷射器阀114联接至供给歧管108。当包括喷射器阀114时，喷射器阀114可以用于调节和调整从供给歧管108去至和通过每个喷射器的液体的流量和压力。例如，喷射器阀114可以用于单独地调节去至和通过每个喷射器110的液体的流速和压力。因此，应当理解，在一些实施例中，可以单独地调节通过每个喷射器110的液体的流量和/或压力。在一些实施例中，喷射器阀114可以手动操作，而在其他实施例中，喷射器阀114是电动或气动操作的，使得喷射器阀114可以通过通信地联接至喷射阀114的控制系统(未示出)等来远程致动。在这样的实施例中，泵120和主泵180还可以通信地联接至控制系统，使得进入和通过喷射器110的液体的流速和压力可以远程控制和/或调节。

虽然图5示意性地描绘了通过喷射器阀114联接至供给歧管108的喷射器110，但是应当理解，喷射器阀114是可选的，并且在一些实施例中，喷射器110在没有喷射器阀114的情况下联接至供给歧管108。

在一些实施例中，每个喷射器110可选地通过流量计112联接至供给歧管108。在其中喷射器110通过喷射器阀114联接至供给歧管108的实施例中，流量计112定位在喷射器阀114与喷射器110之间，如图5描绘的。流量计112可以用于监测从供给歧管108去至喷射器110的液体的流量和/或压力。在其中盘式过滤器1包括控制系统的实施例中，流量计112可以通信地联接至控制系统，由此能够自动监控去至和通过喷射器110的液体的流量和/或压力。在这些实施例的一些中，例如其中包括流量计112和/或喷射阀114的实施例，控制系统可以将流量计112与喷射阀114和/或泵120或主泵180结合使用，以有利于对通过喷射器110的液体的流量和压力进行反馈控制。

虽然图5示意性地描绘了通过流量计112联接至供给歧管108的喷射器110，但是应当理解，流量计112是可选的，并且在一些实施例中，喷射器110在没有流量计112的情况下联接至供给歧管108。

对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，可以对本文所述的实施例进行各种修改和变型。因此，本说明书旨在覆盖本文描述的各种实施例的修改和变型，只要这些修改和变型落在所附权利要求及其等同物的范围内。

Claims (22)

1.一种用于使纤维悬浮液脱水的盘式过滤器，所述盘式过滤器包括：

容器，所述容器包括定位在所述容器的壁中的入口，所述入口将纤维悬浮液引入到所述容器中；

转子轴，所述转子轴包括定位在轴平面中的旋转轴线，其中所述轴平面是水平面；以及

至少一个过滤器元件，所述至少一个过滤器元件联接至所述转子轴，使得所述至少一个过滤器元件与所述转子轴一起围绕所述旋转轴线旋转；以及

至少一个喷射器，所述至少一个喷射器定位在所述容器的壁中，所述至少一个喷射器将次级液体流引入到所述容器中，其中：

所述至少一个喷射器以相对于所述轴平面大于-44度且小于或等于+22度的喷射器仰角α_I定位在所述容器的壁中；以及

所述至少一个喷射器的主流动矢量正交于所述旋转轴线。

2.根据权利要求1所述的盘式过滤器，其特征在于，

所述至少一个盘式过滤器元件的角速度矢量ω的主分量靠近所述至少一个喷射器为正竖直方向；以及

所述至少一个盘式过滤器元件的角速度矢量ω的主分量靠近所述入口为负竖直方向。

3.根据权利要求1所述的盘式过滤器，其特征在于，所述喷射器仰角α_I相对于所述轴平面为0度。

4.根据权利要求1所述的盘式过滤器，其特征在于，所述喷射器仰角α_I相对于所述轴平面小于0度并且大于或等于-44度，或者相对于所述轴平面大于0度并且小于或等于+22度。

5.根据权利要求1所述的盘式过滤器，其特征在于，所述喷射器仰角α_I相对于所述轴平面大于或等于-15度并且小于或等于+15度。

6.根据权利要求1所述的盘式过滤器，其特征在于，所述喷射器仰角α_I相对于所述轴平面大于或等于-10度并且小于或等于+10度。

7.根据权利要求1所述的盘式过滤器，其特征在于，所述至少一个喷射器的主流动矢量与所述旋转轴线相交。

8.根据权利要求1所述的盘式过滤器，其特征在于，来自所述至少一个喷射器的次级液体流竖直地沿着所述主流动矢量发散。

9.根据权利要求1所述的盘式过滤器，其特征在于，所述至少一个喷射器的出口包括主轴线和次轴线，其中，所述主轴线的长度大于所述次轴线的长度。

10.根据权利要求9所述的盘式过滤器，其特征在于，所述出口的宽度沿着所述主轴线变化。

11.根据权利要求9所述的盘式过滤器，其特征在于，所述出口具有狗骨头形截面。

12.根据权利要求1所述的盘式过滤器，其特征在于，所述至少一个喷射器的出口设置在所述至少一个过滤器元件的外半径与所述容器的壁之间。

13.根据权利要求1所述的盘式过滤器，其特征在于，所述至少一个喷射器的出口设置在所述至少一个过滤器元件的外半径与所述转子轴之间。

14.根据权利要求1所述的盘式过滤器，其特征在于，所述至少一个过滤器元件包括成对相邻的过滤器元件，并且所述至少一个喷射器定位在所述成对相邻的过滤器元件之间的空间中。

15.根据权利要求1所述的盘式过滤器，其特征在于，所述至少一个喷射器定位在所述容器中的纤维悬浮液的填充液位下方。

16.根据权利要求1所述的盘式过滤器，其特征在于，所述至少一个喷射器通过喷射器阀联接至供给歧管。

17.根据权利要求16所述的盘式过滤器，其特征在于，所述喷射器阀通信地联接至控制系统。

18.根据权利要求16所述的盘式过滤器，其特征在于，所述至少一个喷射器通过流量计联接至所述喷射器阀。

19.根据权利要求18所述的盘式过滤器，其特征在于，所述流量计和所述喷射器阀通信地联接至控制系统。

20.根据权利要求1所述的盘式过滤器，其特征在于，所述至少一个喷射器通过流量计联接至供给歧管。

21.根据权利要求1所述的盘式过滤器，其特征在于，来自所述至少一个喷射器的次级液体流接触所述转子轴。

22.根据权利要求1所述的盘式过滤器，其特征在于，来自所述至少一个喷射器的次级液体流不接触所述至少一个过滤器元件的表面。

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