EA030993B1

EA030993B1 - Аппарат для очистки плоской поверхности, фильтровальное устройство и способ очистки фильтровального устройства

Info

Publication number: EA030993B1
Application number: EA201690539A
Authority: EA
Inventors: Бернд Бёнке
Original assignee: Оутотек (Финлэнд) Ой
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2018-10-31
Also published as: EA201690539A1; ZA201602720B; BR112016008444B8; WO2015062647A1; BR112016008444B1; EP3062903B1; AU2013404374A1; EP3062903A1; AU2013404374B2; CN105658295A

Abstract

В изобретении предложен аппарат (3) для очистки плоской поверхности, содержащий опорную раму, зубчатый привод (5), обрабатывающий стержень (6) с очищающими элементами, выполненный с возможностью перемещения параллельно плоской поверхности (2) при расположении зубчатого привода (5) над указанной поверхностью (2), и приводной блок для перемещения обрабатывающего стержня (6), причем зубчатый привод (5) содержит центральное колесо (8), промежуточное колесо (9), взаимодействующее с центральным колесом (8), приводное колесо (10) для стержня, взаимодействующее с промежуточным колесом (9), и полку (11), на которой расположены промежуточное колесо (9) и приводное колесо (10), при этом центральное колесо (8) прикреплено к опорной раме, а полка (11) присоединена к опорной раме с возможностью вращения вокруг точки (17) вращения центрального колеса (8), обрабатывающий стержень (6) прикреплен к приводному колесу (10) и выступает в радиальном направлении от точки (18) вращения указанного колеса (10), радиус приводного колеса (10) в три раза превышает радиус центрального колеса (8), а длина обрабатывающего стержня (6) в 3-8 раз превышает радиус (16) полки от точки (17) вращения центрального колеса (8) до точки (18) вращения приводного колеса (10). В изобретении также предложены фильтровальное устройство, содержащее по меньшей мере один такой аппарат (3), и способы очистки такого фильтровального устройства.

Description

Данное изобретение относится, в целом, к обработке плоских прямоугольных поверхностей и, в частности, к очистке фильтровальных тканей в напорно-фильтровальных устройствах.

Уровень техники

В напорно-фильтровальных устройствах между соседними пластинами с углублениями образованы фильтровальные камеры. Для фильтрования взвесь загружают в фильтровальные камеры, при этом одна или две фильтровальные ткани обеспечивают возможность прохождения жидкой фракции указанной взвеси в виде фильтрата и отложения твердой фракции взвеси на фильтровальных тканях в виде фильтровального осадка. После операции фильтрования между соседними пластинами с углублениями создают зазор путем перемещения указанных пластин для отвода фильтровального осадка и дальнейшей очистки или в случае необходимости даже замены фильтровальных тканей.

Широко известно, например, для напорно-фильтровальных устройств, выпускаемых компанией Andritz Separation, г. Грац, Австрия, использование очищающего аппарата, который вводит горизонтальный обрабатывающий стержень в открытую фильтровальную камеру. Обрабатывающий стержень перекрывает всю ширину фильтровальной камеры и скользит по всей ее высоте для очистки фильтровальной ткани от остатков фильтровального осадка. Обрабатывающий стержень содержит распылители и заполнен очищающей текучей средой под давлением до 100 бар.

Кроме того, из уровня техники широко известны кривые постоянной ширины (например, треугольники Рело), а также зубчатые приводы для вращения по таким кривым.

Цель изобретения

Целью изобретения является создание аппарата для обработки плоской квадратной поверхности простым образом, в частности для очистки фильтровальных тканей в напорно-фильтровальных устройствах.

Сущность изобретения

В изобретении предложен аппарат для очистки плоской поверхности, содержащий опорную раму, зубчатый привод, обрабатывающий стержень с очищающими элементами, выполненный с возможностью перемещения параллельно плоской поверхности при расположении над ней указанного зубчатого привода, и приводной блок для перемещения обрабатывающего стержня, причем зубчатый привод содержит центральное колесо, промежуточное колесо, взаимодействующее с центральным колесом, приводное колесо для стержня, взаимодействующее с промежуточным колесом, и полку, на которой расположены указанные промежуточное колесо и приводное колесо, при этом центральное колесо прикреплено к указанной опорной раме, а полка присоединена к опорной раме с возможностью вращения вокруг точки вращения центрального колеса, обрабатывающий стержень прикреплен к приводному колесу для стержня и выступает в радиальном направлении от точки вращения указанного колеса, радиус приводного колеса в три раза превышает радиус центрального колеса, а длина обрабатывающего стержня в 3-8 раз превышает радиус полки от точки вращения центрального колеса до точки вращения приводного колеса.

Зубчатый привод аппарата согласно изобретению обеспечивает возможность вращения крепления в форме треугольника Рело внутри квадратной области. Треугольник Рело широко известен по меньшей мере из Равностороннего треугольника, рассмотренного в работе Ф. Рело Outlines of a Theory of Machines (Очерки о теории машин), издательство Макмиллан, Лондон, 1876 г., §23.

В частности, длина секущей наибольшего треугольника Рело внутри квадратной области представляет собой длину а кромки указанной области. При радиусе l треугольника (то есть расстоянии от центра треугольника до любого из его углов) основной формулой для равностороннего треугольника является формула 1=э/^3, а условие для работы зубчатого привода определяется выражением a=2(l-r). С учетом обоих выражений радиус r полки составляет примерно седьмую часть от радиуса l треугольника, а именно l/r=4+2^3. Ниже данное выражение называется отношением Рело.

При одной и той же длине l конец обрабатывающего стержня описывает траекторию, соприкасающуюся с граничной линией квадратной поверхности примерно на 70% ее длины и имеющую закругленные углы, образованные эллиптическими участками. Увеличение отношения размеров приводит к увеличению радиусов в углах поверхности с приближением в экстремуме к идеальной окружности, вписанной в квадратную поверхность.

Уменьшение отношения длины обрабатывающего стержня и длины полки повышает аппроксимацию углов и одновременно отодвигает траекторию стержня от границы квадратной поверхности. При длине обрабатывающего стержня, превышающей радиус полки в три раза, траектория имеет острые углы.

В зависимости от предполагаемой обработки любой квадратной поверхности выбор отношения от 3 до 8 требует уравновешивания покрытия углов, покрытия области вдоль границ поверхности или перекрытия стержнем на границах.

Отношение Рело или некоторое значение, приближенное к этому отношению, является хорошим выбором для очистки дна контейнера с квадратным днищем, в том числе его кромок. Оставшиеся углы могут быть зачищены вручную или с помощью предложенного аппарата при отношении примерно от 3

- 1 030993

ДО 4.

Расчистка жидкости, хранящейся внутри указанного контейнера, для сбора твердого вещества с помощью аппарата согласно изобретению, когда точное достижение границ не имеет большого значения, является более эффективным при отношении от 4 до 6.

В напорно-фильтровальном устройстве загрязненная квадратная область фильтровальной ткани должна быть обработана за один цикл только одним аппаратом согласно изобретению. При необходимости обеспечения соприкосновения как на границе квадратной поверхности, то есть при a=2(l-r), так и на углах квадратной поверхности, то есть при a=(l+r)< значение радиуса полки составляет примерно десятую часть длины а кромки, а именно r/a=(^2-1)/4, и соотношение составляет немного меньше 6, а именно l/r=3+2^2, что минимизирует заход обрабатывающего стержня на незагрязненную границу загрязненной области.

В аппарате согласно изобретению приводной блок предпочтительно смонтирован на указанном аппарате и приводит полку в действие с помощью передаточного средства, такого как клиноременный привод, цепной привод или карданный привод. Передаточное средство перекрывает опорную раму от основания до полки. Соответственно опорная рама с зубчатым приводом и обрабатывающим стержнем может быть вставлена в фильтровальную камеру более простым образом, при этом приводной блок остается снаружи фильтровальной камеры. Загрязнение приводного блока и соответствующих средств электропитания как остатками фильтровального осадка, так и очищающей жидкостью может быть легко предотвращено.

В альтернативном варианте аппарата согласно изобретению приводной блок присоединен к опорной раме и приводит в действие полку. В таком аппарате вес приводного блока поддерживается рамой и не влияет на перемещение полки. В другом альтернативном варианте аппарата согласно изобретению (предпочтительно меньший) приводной блок может быть присоединен к полке и приводить в действие промежуточное колесо. В обоих альтернативных вариантах упрощена передача мощности от приводного блока к элементу, приводимому в действие.

Кроме того, предпочтительно приводной блок в аппарате согласно изобретению представляет собой электродвигатель. Электродвигатели представляют собой стандартные блоки, доступные на рынке в широком диапазоне мощностных и приводных характеристик и имеющие низкую стоимость вследствие массового производства.

Кроме того, предпочтительно центральное колесо, промежуточное колесо и приводное колесо для стержня в аппарате согласно изобретению представляют собой зубчатые колеса. Зубчатые колеса обеспечивают точную передачу с высокой повторяемостью.

Кроме того, предпочтительно на обрабатывающем стержне в аппарате согласно изобретению расположены очищающие элементы. Такой аппарат подходит для очищающей обработки поверхности.

Кроме того, предпочтительно аппарат согласно изобретению содержит исполнительное устройство для позиционирования зубчатого привода. Благодаря последовательному позиционированию зубчатого привода такой аппарат обеспечивает возможность очистки других прямоугольных (не квадратных) поверхностей.

Кроме того, предпочтительно длина обрабатывающего стержня и/или радиус полки в аппарате согласно изобретению являются регулируемыми.

В изобретении также предложено фильтровальное устройство, содержащее неподвижную головную часть и подвижную концевую часть, набор пластин, расположенных между головной частью и концевой частью и имеющих углубления, которые образуют фильтровальные камеры между указанными пластинами, и по меньшей мере одну фильтровальную ткань, разделяющую фильтровальные камеры и предназначенную для удерживания в виде фильтровального осадка твердой фракции взвеси, загружаемой в фильтровальные камеры, и для обеспечения возможности прохождения оставшейся жидкой фракции взвеси в виде фильтрата, причем указанная по меньшей мере одна фильтровальная ткань имеет плоскую поверхность, при этом указанное устройство содержит по меньшей мере один аппарат согласно изобретению для очистки указанной по меньшей мере одной фильтровальной ткани. Такое фильтровальное устройство обеспечивает возможность автоматической очистки фильтровальной ткани и сокращения времени простоя.

В частности, аппарат согласно изобретению может быть введен между пластинами с углублениями для очистки фильтровальной ткани без ее удаления из фильтровальных камер.

В изобретении также предложен способ очистки предложенного фильтровального устройства, в котором располагают по меньшей мере один аппарат согласно изобретению в одной за другой фильтровальных камерах после открытия указанных фильтровальных камер так, что точка вращения центрального колеса аппарата находится над центром поверхности указанной по меньшей мере одной фильтровальной ткани, и выполняют очистку указанной по меньшей мере одной фильтровальной ткани указанным по меньшей мере одним аппаратом. Такой способ очистки фильтровального устройства согласно изобретению требует минимальной дополнительной сборки.

В изобретении также предложен аналогичный способ очистки фильтровального устройства соглас

- 2 030993 но изобретению, в котором располагают аппараты согласно изобретению одновременно в соответствующих фильтровальных камерах после открытия указанных фильтровальных камер так, что точка вращения центрального колеса аппарата находится над центром поверхности указанной по меньшей мере одной фильтровальной ткани, выполняют очистку указанной по меньшей мере одной фильтровальной ткани указанными аппаратами. Такой способ очистки фильтровального устройства согласно изобретению дополнительно уменьшает время простоя.

Предпочтительный вариант выполнения изобретения.

Аппарат и фильтровальное устройство согласно изобретению и соответствующий способ описаны ниже более подробно со ссылкой на предпочтительный вариант выполнения, изображенный на прилагаемых чертежах.

Фиг. 1 изображает часть фильтровального устройства согласно изобретению, фиг. 2 изображает зубчатый привод фильтровального устройства, фиг. 3a-3f изображают траектории концов обрабатывающих стержней в других вариантах аппарата согласно изобретению, и фиг. 4 изображает положения обрабатывающего стержня в еще одном варианте аппарата согласно изобретению.

Фильтровальное устройство согласно изобретению содержит неподвижную головную часть, подвижную концевую часть и набор пластин с углублениями, расположенных между головной частью и концевой частью. Указанные пластины имеют углубления приблизительно квадратной формы, образующие фильтровальные камеры между пластинами. Фильтровальное устройство содержит одну фильтровальную ткань 1, предназначенную для разделения фильтровальных камер, удерживающую в виде фильтровального осадка твердую фракцию взвеси, загружаемой в фильтровальные камеры, и обеспечивающую возможность прохождения оставшейся жидкой фракции взвеси в виде фильтрата.

При выполнении фильтрации фильтровальным устройством частично квадратная поверхность 2 фильтровальной ткани 1, показанная на фиг. 1, загрязняется фильтровальным осадком, и остатки фильтровального осадка удаляют с поверхности 2 при помощи аппарата 3 согласно изобретению. Другие элементы фильтровального устройства, за исключением поверхности 2, не показаны.

Поверхность 2 имеет длину 4 кромки, равную 1,5 м. Аппарат 3 содержит опорную раму (не показана), зубчатый привод 5 и обрабатывающий стержень 6. На фиг. 1 центральная область 7 поверхности 2, на которой находится зубчатый привод 5, показана увеличенной.

Привод 5 содержит центральное колесо 8, промежуточное колесо 9, приводное колесо 10 для стержня и полку 11, причем все указанные элементы изготовлены из нержавеющей стали, а также электродвигатель (не показан). На фиг. 2 подробно показан привод 5 и направления 12 вращения колеса 9, полки 11 и колеса 10.

Центральное колесо 8, промежуточное колесо 9 и приводное колесо 10 представляют собой зубчатые колеса. Колесо 8 имеет радиус 13, равный 3,8 см, прикреплено к опорной раме и, следовательно, не вращается. Колесо 9 имеет радиус 14, равный 2,5 см, взаимодействует с колесом 8 и прикреплено к полке 11. Колесо 10 имеет радиус 15, равный 11,4 см, взаимодействует с колесом 9 и также прикреплено к полке 11.

Радиус 16 полки от точки 17 вращения центрального колеса 8 до точки 18 вращения приводного колеса 10 составляет 15,53 см. Электродвигатель присоединен к основанию аппарата и приводит полку 11 в действие с помощью клиноременного привода, перекрывающего опорную раму. Полка 11 вместе с колесом 9 и колесом 10 вращается вокруг точки 17 вращения колеса 8.

Обрабатывающий стержень 6 представляет собой трубу из нержавеющей стали, имеет длину 19, равную 90,53 см, содержит распылители (не показаны), действующие в качестве очищающих элементов, прикреплен к колесу 10, выступая в радиальном направлении от точки 18 его вращения, и вращается вместе с колесом 10 вокруг указанной точки.

После выполнения фильтрования фильтровальным устройством фильтровальные камеры открывают и располагают в них в одной за другой аппарат 3 для очистки загрязненной поверхности 2 фильтровальной ткани 1.

В каждой фильтровальной камере привод 5 располагают так, что точка 17 вращения центрального колеса 8 находится над центром 20 поверхности 2. Полка 11 приводится в действие по часовой стрелке с помощью приводного блока и вращается со скоростью 3 об/мин вокруг указанного центра. Стержень 6 вращается со скоростью 1 об/мин вокруг точки 18 вращения колеса 10. Таким образом, один цикл очистки занимает одну минуту. За один цикл очистки конец 21 стержня 6 отмечает траекторию 22 на незагрязненной границе ткани 1 за пределами поверхности 2.

При выполнении очистки фильтровального устройства промывочную воду подают под давлением через стержень 6 и через распылители на поверхность 2 для смывания фильтровального осадка с ткани 1.

На фиг. 3a-3f изображены аналогичные траектории 23-28 в других шести вариантах аппарата согласно изобретению, в которых отношение длины обрабатывающего стержня и радиуса 16 полки составляет 3, 4, 5, 6, 7 или 8.

На фиг. 4 изображена аналогичная траектория 29 в еще одном варианте аппарата согласно изобре

- 3 030993 тению, в котором указанное отношение представляет собой отношение Рело, и набор положений 30 обрабатывающего стержня при совершении полкой 11 одного полного круга вокруг точки 31 вращения центрального колеса.

Список обозначений на чертежах.

- фильтровальная ткань,

- поверхность,

- аппарат,

- длина кромки,

- зубчатый привод,

- обрабатывающий стержень,

- центральная область,

- центральное колесо,

- промежуточное колесо,

- приводное колесо для стержня,

- полка,

- направление вращения,

- радиус,

- радиус полки,

- точка вращения,

- длина,

- центр,

- конец,

- траектория,

- положение,

- точка вращения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Аппарат (3) для очистки плоской поверхности (2), содержащий опорную раму, зубчатый привод (5), обрабатывающий стержень (6) с очищающими элементами, выполненный с возможностью перемещения параллельно плоской поверхности (2) при расположении зубчатого привода (5) над указанной поверхностью (2), и приводной блок для перемещения обрабатывающего стержня (6), причем:

a) зубчатый привод (5) содержит центральное колесо (8), промежуточное колесо (9), взаимодействующее с центральным колесом (8), приводное колесо (10) для стержня, взаимодействующее с промежуточным колесом (9), и полку (11), на которой расположены промежуточное колесо (9) и приводное колесо (10),

b) центральное колесо (8) прикреплено к опорной раме, а полка (11) присоединена к опорной раме с возможностью вращения вокруг точки (17, 31) вращения центрального колеса (8),

c) обрабатывающий стержень (6) прикреплен к приводному колесу (10) и выступает в радиальном направлении от точки (18) вращения указанного колеса (10),

d) радиус приводного колеса (10) в три раза превышает радиус центрального колеса (8) и

e) длина обрабатывающего стержня (6) в 3-8 раз превышает радиус (16) полки от точки (17, 31) вращения центрального колеса (8) до точки (18) вращения приводного колеса (10).
2. Аппарат (3) по п.1, отличающийся тем, что приводной блок смонтирован на указанном аппарате и приводит полку (11) в действие с помощью передаточного средства.
3. Аппарат (3) по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что приводной блок представляет собой электродвигатель.
4. Аппарат (3) по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что центральное колесо (8), промежуточное колесо (9) и приводное колесо (10) для стержня представляют собой зубчатые колеса.
5. Аппарат по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что он содержит исполнительное устройство для позиционирования зубчатого привода (5).
6. Аппарат по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что длина обрабатывающего

- 4 030993 стержня (6) и/или радиус полки являются регулируемыми.
7. Фильтровальное устройство, содержащее неподвижную головную часть и подвижную концевую часть, набор пластин, расположенных между головной частью и концевой частью и имеющих углубления, которые образуют фильтровальные камеры между указанными пластинами, и по меньшей мере одну фильтровальную ткань (1), разделяющую фильтровальные камеры и предназначенную для удержания в виде фильтровального осадка твердой фракции взвеси, загружаемой в фильтровальные камеры, и для обеспечения возможности прохождения оставшейся жидкой фракции взвеси в виде фильтрата, причем указанная по меньшей мере одна фильтровальная ткань (1) имеет плоскую поверхность (2), отличающееся тем, что фильтровальное устройство содержит по меньшей мере один аппарат (3) по любому из пп.1-6 для очистки указанной по меньшей мере одной фильтровальной ткани (1).
8. Способ очистки фильтровального устройства, содержащего неподвижную головную часть и подвижную концевую часть, набор пластин, расположенных между головной частью и концевой частью и имеющих углубления, которые образуют фильтровальные камеры между указанными пластинами, и по меньшей мере одну фильтровальную ткань (1), разделяющую фильтровальные камеры и предназначенную для удержания в виде фильтровального осадка твердой фракции взвеси, загружаемой в фильтровальные камеры, и для обеспечения возможности прохождения оставшейся жидкой фракции взвеси в виде фильтрата, причем указанная по меньшей мере одна фильтровальная ткань (1) имеет плоскую поверхность (2), при этом в способе располагают по меньшей мере один аппарат (3) по любому из пп.1-6 в одной за другой фильтровальных камерах после открытия указанных фильтровальных камер так, что точка вращения центрального колеса (8) аппарата находится над центром поверхности (2) указанной по меньшей мере одной фильтровальной ткани (1), выполняют очистку указанной по меньшей мере одной фильтровальной ткани (1) указанным по меньшей мере одним аппаратом (3).
9. Способ очистки фильтровального устройства, содержащего неподвижную головную часть и подвижную концевую часть, набор пластин, расположенных между головной частью и концевой частью и имеющих углубления, которые образуют фильтровальные камеры между указанными пластинами, и по меньшей мере одну фильтровальную ткань (1), разделяющую фильтровальные камеры и предназначенную для удержания в виде фильтровального осадка твердой фракции взвеси, загружаемой в фильтровальные камеры, и для обеспечения возможности прохождения оставшейся жидкой фракции взвеси в виде фильтрата, причем указанная по меньшей мере одна фильтровальная ткань (1) имеет плоскую поверхность (2), при этом в способе располагают аппараты (3) по любому из пп.1-6 одновременно в соответствующих фильтровальных камерах после открытия указанных фильтровальных камер так, что точка вращения центрального колеса (8) аппарата находится над центром поверхности (2) указанной по меньшей мере одной фильтровальной ткани (1), выполняют очистку указанной по меньшей мере одной фильтровальной ткани (1) указанными аппаратами (3).

- 5 030993

Фиг. 3 a

Фиг. 3b

Фиг. 3d

Фиг. 3e

Фиг. 3f