CN1507366A - 具有旋转滤元的连续过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流体的连续过滤装置，包括：(i)滤元(1)，它们被以一种绕一根旋转轴旋转的转盘的形式设置，每一滤元被设置成绕一根切线摆动轴(3)旋转，以及(ii)用于将滤液从所述滤元(1)移走的装置。后一装置包括至少一个位于每一滤元底部的排出孔(42)，一个中心收集器(39)和连接装置，连接装置包括一根柔性导管(38)。根据本发明，在滤元的过滤位置，柔性导管(38)的面积不小于该导管位于相对于滤液流动方向的下游的另外面积。所述该柔性导管(38)被如此设置以便在滤元的摆动运动期间不被伸长。

Description

具有旋转滤元的连续过滤装置

技术领域

本发明涉及一种流体的连续过滤装置，包括：

—滤元，每一滤元具有一个朝向顶部的开口，通过该开口向这些滤元供应要被过滤的流体，并且开口内装设一个滤床，在滤元的过滤位置滤床允许滤液通过并保存滤饼，每一滤元还具有一个底部，这些滤元被设置在一个绕一根旋转轴旋转的转盘上，每一滤元被设置成能够围绕一根摆动轴摆转，所述摆动轴与将所述旋转轴作为其中心的一个水平圆相切，

—所述滤元的支撑装置，它支撑每一滤元，以便所述滤元能够绕所述旋转轴进行回转，

—所述滤元的驱动装置，它驱动所述滤元绕所述旋转轴回转，

—所述滤元的移动装置，它在所述滤元绕所述旋转轴回转期间，使所述滤元绕它们的摆动轴发生一种摆动运动，以及

—将所述滤液排出所述滤元之外的排出装置，其包括至少一个位于每一滤元底部的排出孔、一个中心收集器和连接装置，所述连接装置允许将所述滤液在所述至少一个排出孔与所述收集器之间流动。

背景技术

在一个转盘上设有滤元的过滤装置，其特别是在制造磷酸中使用，为人们所知已经很长时间了。其中一些可以参考专利和专利申请US3389800A，BE768591A，BE847088A，US4721566A，WO90/13348和WO92/20426。

所有这些文献描述了一种过滤方法，其中，滤元在平面图上是梯形的，在一个转盘上绕一根旋转轴旋转，并在一指定时刻绕一根径向轴摆动，以允许滤饼排出和洗涤滤元。

假设此摆动是绕一根水平径向轴进行的，在相邻的滤元之间就必须提供足够的空间，以允许进行上述摆动，而这些滤元之间不发生碰撞。

其结果是损失了过滤表面并因此损失了装置的容量。

说明书开始所描述类型的过滤装置也已经被提供(参见实例US1028789A)。该装置的缺点是需要滤液流过一个旋转接头，该旋转接头与该滤元的摆动轴同轴并形成其支承的一部分。这样一种接头必然会引起摩擦部件的损伤，并有必要设置通向真空管路的空气入口，其结果是滤液在管路中冷却并结晶。而且，复杂的滤元摆动机构被设置在滤元的下面，即在一个存在碰撞危险的区域内，在这里它将不可避免地与流入滤元的腐蚀流体接触。

也已公知一种过滤装置，其中转盘上的滤元绕一根切线轴摆动(参见US 2768753A)。在该装置中，在一平面图中，相对于旋转轴而言收集器位于滤元的外部，每一滤元的出口直接搁置在该收集器上，通过在它上面滑动而连接到一个真空源上。没有设置加压气源来辅助完成在被摆动位置的固体物质的脱开和滤床的洗涤。固体物质的排出是通过撞击以及停止在一挡板上的摆动动作而实现的。

发明内容

本发明的目的是避免上述这些缺点，提供一种相对简单和低廉的装置，其需要稍微减小的力以实现滤饼从滤元中的排出和滤元的洗涤，并且其排出允许没有滤液的泄漏和没有排出部件的损伤。

为了解决这些问题，本发明提供一种如说明书开头所述的过滤装置，其中，所述每一滤元的所述连接装置包括一根柔性导管，在所述滤元的过滤位置，所述柔性导管的任何区域不低于相对于所述滤液流动而言位于下游的所述柔性导管的另一区域，所述柔性导管被设置成使得在所述滤元的摆动期间不经受任何伸长。

该装置能够使滤元摆动而它们的侧边保持等距。因而，通过将它们之间的间距极大地减少，而且，或者在具有相同尺寸的情况下增加总的过滤面积、或者在将总的过滤面积保持相同值的情况下具有一个稍微小些的尺寸，就能够使滤元更接近中心。此外，通过这种设置，滤过的流体连续地流过所述柔性导管却没有减慢下来。在摆动期间后者没有经受任何伸长，而且假设它被设置在一个滤元的出口孔与一个位于中心的收集器之间，则在滤元的摆动期间柔性导管也不经受任何扭力。连接装置上的疲劳因而最小。

根据本发明的一个实施例，在一个通过该装置的径向横截面上，在滤元的过滤位置柔性导管从一个出口孔沿着一根基本上垂直的轴线向下延伸，然后，在一个低于所述摆动轴的高度上弯转向所述收集器的方向，从而连续地具有一个向下的斜度，而且在滤元的摆动位置该柔性导管从所述出口孔基本上水平地延伸直到所述摆动轴，然后弯转向所述收集器的方向。

优选地，所述摆动轴被支撑在至少一个轴承上，该轴承具有一个第一外径D1，所述柔性导管具有一个第二外径D2，而且，在所述摆动轴与所述柔性导管的上述基本垂直的轴线之间的距离等于或者大于0，而且小于或者等于D1+D2。这种设置，所述摆动轴与所述导管的垂直轴之间尽可能的紧凑，在摆动期间能使所述柔性导管不经受一个伸长力。

根据本发明的一个改进实施例，本装置的每一柔性导管包括一个支架，该支架绕所述旋转轴旋转同时带着滤元旋转。这样，在柔性导管自身的重量下、或者当滤液正在流入柔性导管时在其重量下，该支架就可以防止柔性导管在一个位置具有向下弯曲的趋势，在该位置它不再在收集器的方向上在一个向下的斜面上连续。

根据本发明的一个具体实施例，所述收集器被连接到一个负压源上，在过滤位置被连接到所述滤元上的柔性导管在它们的滤床下面连通它们，而且，所述收集器也是一个被连接到一个加压气源上的分流器，在被摆动位置被连接到滤元的柔性导管连通后者，以帮助将滤饼从滤床上分离开。

根据本发明的另一实施例，上述移动装置包括一个设置在每一滤元上的滚子，以便能够绕一根旋转轴自由地旋转，以及一根导轨，该导轨固定地设置在过滤装置上的一个地点上，以便接收每一从动滤元的滚子并导引它从而引起所述滤元的摆动运动。

附图说明

根据本发明的装置的其它实施例被示于附图中。

本发明的其它细节和特性将结合附图在下面的说明中进行非限定性的描述。

图1示出根据本发明的过滤装置的一个部分断开的平面图。

图2示出沿图1的截面线II-II的截面图。

图3放大比例地示出沿图2的截面线III-III的导轨的平面图。

图4放大比例地示出沿图2的截面线IV-IV的导轨的截面图。

图5放大比例地示出图2的左手部分的细节。

图6示出沿图5的截面线VI-VI的截面图。

图7示出图6所示设置的一种变型。

图8示出沿图7的截面线VIII-VIII的截面图。

具体实施方式

这些附图只是示意性的表示，在不同的地方，为了方便阅读省略了许多零件。

在各个附图中，相同或者类似的零部件用相同的标记表示。

在图1和2所示的实施例中，滤元1为一个容器的形式，其具有一个在过滤期间向上的开口，其被设置在一个绕一根垂直旋转轴2旋转的转盘上。这些滤元1设有一个水平的滤床41，在滤床41的上方，要被过滤的流体被供应并且滤液被收集在它的下方。

根据本发明，每一滤元1能够绕一根摆动轴3旋转，该摆动轴3被设置成与一个假想的水平圆4相切，该水平圆4的中心是由所述旋转轴2形成的。

在图示的实施例中，每一滤元1的底部45设有两个轴承5和6，一根轴杆7穿过这两个轴承，以致允许滤元1绕该轴杆7自由地摆动。该轴杆7与上述摆动轴3同轴。

如图1和2所示，该轴杆7被两个支撑连杆机构8和9支撑，每一连杆机构由设置成三角形的杆10至13形成。在一端，杆10和11被固定到一个环14上，该环14环绕一根中心轴15，从而能够绕后者自由地旋转而不与之接触。该中心轴15与所述旋转轴2同轴。在它的另一端，杆10被连接到轴杆7上，而杆11被连接到一个圆形的旋转底盘16上，该底盘16设有一根齿条。杆13将轴杆7连接到该圆形底盘16上，而杆12将后者连接到杆10的一个中心部位上。这样每一滤元就被两个框架支撑，这两个框架既轻又不变形，仅仅承受牵引力和压力。

所述圆形底盘16与所述旋转轴2同轴，它通过分别具有水平和垂直轴线17和18的多组滚子被支撑和导引，它能够绕所述旋转轴2在一水平面内旋转。在图示的实施例中，一台驱动电机19驱动一个带齿小齿轮20，该小齿轮20与所述圆形底盘16上的齿条啮合。当该电机投入使用时，它因而驱动整个装置沿着箭头F的方向旋转。

每一滤元设有一个滚子21，在图示的实施例中，滚子被设置在它上面朝向装置中心的侧面上。所述滚子21这样设置以便能够绕一根枢转轴22自由地旋转。当该滤元处于水平位置时，在平面图上，该轴22最好是在装置的中心旋转轴2与相应滤元的摆动轴3之间径向地延伸。

优选地，滚子21的枢转轴22因而位于一个平面上，该平面通过装置的所述旋转轴2并垂直于与该滚子对应的滤元的摆动轴3，这贯穿着滤元的任何摆动运动。

在图1中装置的右边部分，设有一根导轨23以便接收每一从动滤元的滚子21。

在图示实施例中，该导轨23被两个支架24和25支撑在滤元的上方，它们的朝向中心的端部被一根横梁26支撑。每个都具有一个悬挂线夹43的胫杆27将被悬置在滤元上方的导轨23牢固地保持。导轨23在图1所示的平面图中具有一种U形形状，并包括一个中心部分30和两个侧面分支28和29。

在图示实施例中，所述导轨23是从平行延伸在导轨的整个路径上的两个侧壁31和32而形成的。在这两个侧壁之间，滚子21沿着图3中箭头所示的向前运动的方向移动。

如图1和2所示，当一个滤元的滚子21到达导轨23的中心部分30时，该滤元就处于基本上垂直的位置。

在图示实施例中，设有一个用于洗涤滤床41和滤元背面的工作站。它包括两根喷管33和34，喷管上设有喷嘴并被供应一种清洗液。这些喷管将清洗液喷到大致处于垂直位置的滤元上，这就允许被喷出的流体借助于重力而排放到一个收集容器(未示出)内。

每一滤元最好是设有用于调节其水平状态的部件。在图示实施例中，这些部件由一个凸耳35组成，凸耳35从被设置成朝向装置中心的滤元边缘向下延伸。该凸耳设有一个镶边，该镶边具有一个螺纹孔，一根螺杆36可以拧入其中。通过拧入该螺杆36可以调节其端部的高度，螺杆支撑在一块挡板37上，在图示实例中，该挡板37在支撑着该滤元的连杆机构8和9的两根杆10之间延伸。

通过滤元的顶部以一种正常的方式向滤元供应要被过滤的流体。滤液通过一个位于每一滤元底部的孔口42被排出。该孔口通过一根柔性导管38被连接到一个中心收集器/分流器39上。

如图5清楚所示，图5是一个穿过根据本发明的装置的径向横截面的视图，柔性导管38在滤元处的过滤位置用实线表示，而在它的被摆动位置用虚线表示。在过滤位置，它从该排出孔沿着一根基本上垂直的轴线46向下延伸。当它通过一个低于摆动轴3的高度时，该柔性导管38然后就与中心收集器39的方向形成角度，以便连续地具有一个向下的斜面。这样，由于它自身的重量，并由于它所接收的滤液的重量，该导管不再具有一种向下弯曲的趋势并由此具有一个不利于流动的低位置，在图2所示的实例中，每一柔性导管38部分地被一个导槽支撑，该导槽随着滤元旋转。在图5所示的实例中，它又更好地是一个局部支架47，它支撑在柔性导管38的中间部分。

该柔性导管的摆动角是可以变化的，但是无论在什么地方都大于0°。

如图5所示，柔性导管在出口孔42与支架47之间的长度L保持恒定，即使当滤元处于被摆动的位置而且柔性导管已经变形时。柔性导管38在支架47与收集器39之间的部分不变形，因而也不改变其长度。

在被摆动位置，柔性导管从出口孔42基本上水平地延伸直到摆动轴3，然后弯向收集器39的方向。

如图5和6所示，所述轴承6具有一个外径D1，而柔性导管具有一个外径D2。在图示实施例中，在摆动轴3与导管的大致垂直轴46之间的距离E优选地为(D1+D2)/2。因而，尽管它不是一个极限值，而且距离E可以更大些，它最好是尽可能地接近于零，最多等于D1+D2。

例如，可以设想一个如图7和8所示的实施例。这里，滤元绕轴端48和49旋转，所述轴端相互共轴并与摆动轴3共轴，轴承5和6被一个轴向偏心轴50保持相隔，从而形成一种曲柄轴。现在轴46与摆动轴3相交叉，距离E等于0。

从而可设想，在平面图上，轴46相对于摆动轴3更加朝向外部。

下面描述图示装置的运行。

电动机19驱动圆形底盘16上的齿条旋转，并且每一滤元均随之在方向F上旋转。

滤元被水平地彼此并排靠近地设置，并且被供应要被过滤的流体。就其本身而言，流体的过滤是以公知的一种通常的方式，在负压下在滤床41上进行的。

来自每一滤元的滤液被通过相应的柔性导管38排出，而在该滤床上就形成一块滤饼。由于柔性导管38是连续地设置在一个向下的斜面上的，排出就能很容易地、快速地进行，就没有滤液可以停滞和结晶的区域。任何的经受摩擦和磨损、容易允许泄漏和空气进入的部件都被避免了。在过滤位置，负压被没有损失地从滤液的收集器39连通直到每一滤元的底部。

在某一时刻，滤元的滚子29碰到导轨23，如图3所示。导轨推动滚子升高，因而滤元摆动。它的内端绕摆动轴3向上旋转。大约从导轨23的分支28的一半位置，滤元重力的中心垂直地通过摆动轴3。超出该位置，滤元的重力就与它的驱动力一起作用，直到它到达中心部分30。同样地，在移动到导轨的分支29上方的期间，滤元的重力中心一旦再次垂直地通过摆动轴3，滤元的重力就参与它的驱动。

当滚子21沿着导轨23中心部分的路径移动时，滤元处在一个几乎垂直的位置上，因而滤床也是这样。

在此摆动期间，柔性导管38从图5所示的实线位置移动到虚线所示的位置。假如柔性导管38存在一种向上的曲率变形，可以观察到它没有伸长，绕它的纵轴没有任何扭曲。因而扭力被减小到最小值。

滤饼首先落入到滤元的在高度上摆动的外壁44上，然后进入一个收集器(未示出)，在再次摆动到水平位置并重新开始过滤循环之前，滤元通过上面已经描述过的洗涤工作台。

最好是，通过公知的方式，能够给每一滤元内的空气提供一种轻微的背压，同时，后者处于一种倾斜于垂直的位置，以有助于滤饼的排出。该背压可以借助于柔性导管38从收集器39供应到滤元的底部，其中收集器再起到一个分流器的作用。

应当知道，本发明决不局限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以在本发明权利要求书所限定的保护范围内进行许多修改。

Claims (12)

1.流体的连续过滤装置，包括：

—滤元(1)，每一滤元具有一个朝向顶部的开口，通过该开口向这些滤元供应要被过滤的流体，并且所述开口内装设一个滤床(41)，在滤元的过滤位置，所述滤床允许一滤液通过并保存一滤饼，每一滤元还具有一个底部(45)，这些滤元被设置在一个绕一根旋转轴(2)旋转的转盘上，并且每一滤元被设置成能够绕一根摆动轴(3)摆转，所述摆动轴与将所述旋转轴(2)作为其中心的一个水平圆(4)相切，

—所述滤元的支撑装置(8，9)，其支撑每一滤元，以便所述滤元能够绕所述旋转轴(2)进行回转，

—所述滤元的驱动装置(16，19，20)，其驱动所述滤元绕所述旋转轴(2)回转，

—所述滤元的移动装置(21，23)，其在所述滤元绕所述旋转轴回转期间，使所述滤元绕它们的摆动轴(3)发生一种摆动运动，以及

—将所述滤液排出所述滤元(1)之外的排出装置，其包括至少一个位于每一滤元底部的排出孔(42)、一个中心收集器(39)和连接装置，所述连接装置允许将所述滤液在所述至少一个排出孔(42)与所述收集器(39)之间流动，

其特征在于，所述每一滤元的所述连接装置包括一根柔性导管(38)，其中，在所述滤元的过滤位置，所述柔性导管(38)的任何区域不低于相对于所述滤液流动而言位于下游的所述柔性导管的另一区域，所述柔性导管(38)被设置成使得在所述滤元的摆动期间不经受任何伸长。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，在一个通过该装置的径向横截面上，在所述滤元的过滤位置，所述柔性导管(38)从一个出口孔(42)沿着一根基本上垂直的轴线(46)向下延伸，然后，在一个低于所述摆动轴(3)的高度上弯转向所述收集器(39)的方向，从而连续地具有一个向下的斜度；而且在所述滤元的摆动位置，所述柔性导管(38)从所述出口孔(42)起基本上水平地延伸直到所述摆动轴(3)，然后弯转向所述收集器(39)的方向。

3.按照权利要求2所述的装置，其特征在于，所述摆动轴(3)被支撑在至少一个轴承(5，6)上，所述轴承具有一个第一外径(D1)，所述柔性导管(38)具有一个第二外径(D2)，而且，在所述摆动轴(3)与所述柔性导管(38)的上述基本垂直的轴线(46)之间的距离(E)等于或者大于0，而且小于或者等于D1+D2。

4.按照权利要求2或3任一项所述的装置，其特征在于，在所述径向横截面上，所述基本上垂直的轴线(46)位于所述摆动轴(3)与所述旋转轴(2)之间。

5.按照权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，所述每一滤元被支撑在一根与所述摆动轴(3)同轴的轴杆(7)上，以便能够绕该轴杆回转。

6.按照权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，所述每一滤元被支撑在两个轴端(48，49)上，所述轴端相互共轴并与所述摆动轴(3)共轴，以便能够绕所述摆动轴摆转。

7.按照权利要求1至6任一项所述的装置，其特征在于，它包括一个用于每一柔性导管(38)的支架(40，47)，所述支架与所述滤元(1)同时绕所述旋转轴(2)旋转。

8.按照权利要求1至7任一项所述的装置，其特征在于，所述收集器(39)被连接到一个负压源上，而在过滤位置被连接到所述滤元(1)上的所述柔性导管(38)——在所述滤元的滤床(41)下面——连通所述滤元；而且，所述收集器(39)也是一个被连接到一个加压气源上的分流器，在被摆动位置被连接到所述滤元(1)的所述柔性导管(38)连通所述滤元，以便帮助将所述滤饼从所述滤床上分离开。

9.按照权利要求1至8任一项所述的装置，其特征在于，所述移动装置包括：

一个滚子(21)，其设置在每一滤元上，以便能够绕一根枢转轴(22)自由地旋转，以及

一根导轨(23)，该导轨固定地设置在所述过滤装置上的一个地点上，以便接收每一从动滤元的所述滚子(21)，并导引它从而引起所述滤元的所述摆动运动。

10.按照权利要求9所述的装置，其特征在于，所述每一滚子(21)的所述枢转轴(22)位于一个平面上，该平面通过所述装置的所述旋转轴(2)并垂直于与该滚子对应的滤元的所述摆动轴(3)。

11.按照权利要求10所述的装置，其特征在于，所述滚子(21)由所述滤元(1)支撑在所述滤元(1)的一个内端上。

12.按照权利要求9至11任一项所述的装置，其特征在于，所述导轨(23)被设置在所述滤元的上方，从而形成一种在一个平面图中的U形形状，所述导轨包括一个中心部分(30)和两个侧面分支(28，29)，当所述滚子(21)到达该U形的中心部分(30)时，所述滤元的过滤表面位于一个基本上垂直的位置。

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