RU170338U1

RU170338U1 - SUSPENSION FILTRATION DEVICE

Info

Publication number: RU170338U1
Application number: RU2016152806U
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Гурьев; Денис Геннадьевич Лазарев; Елена Николаевна Маракушина; Владимир Константинович Фризоргер
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр"
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2017-04-21

Abstract

Полезная модель относится к области фильтрования промышленных суспензий и может найти применение в нефтяной, углеперерабатывающей и других областях промышленности и, в частности, может применяться для обеззоливания угольных экстрактов. Устройство для фильтрации суспензий содержит рабочий цилиндр с дном, фильтр-поршень, выполненный в виде подвижного полого цилиндра, установленного в рабочий цилиндр с возможностью возвратно-поступательного перемещения, фильтрующий элемент, размещенный в нижней части фильтр-поршня, при этом по всей внешней поверхности вертикального цилиндра размещен нагреватель с вмонтированным в него термоэлектрическим преобразователем. Устройство позволяет достичь снижения вязкости фильтруемой суспензии и повысить эффективность фильтрации суспензий. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.The utility model relates to the field of filtering industrial suspensions and can find application in the oil, coal processing and other industries, and, in particular, can be used for the desalination of coal extracts. The device for filtering suspensions contains a working cylinder with a bottom, a filter piston made in the form of a movable hollow cylinder installed in the working cylinder with the possibility of reciprocating movement, a filter element located in the lower part of the filter piston, while on the entire outer surface of the vertical a cylinder is placed a heater with a thermoelectric converter mounted in it. The device allows to achieve a decrease in the viscosity of the filtered suspension and to increase the efficiency of suspension filtration. 7 c.p. f-ly, 5 ill.

Description

Область техникиTechnical field

Полезная модель относится к области фильтрования промышленных суспензий и может найти применение в нефтяной, углеперерабатывающей и других областях промышленности и, в частности, может применяться для обеззоливания угольных экстрактов.The utility model relates to the field of filtering industrial suspensions and can find application in the oil, coal processing and other industries, and, in particular, can be used for the desalination of coal extracts.

Уровень техникиState of the art

Известен фильтр-пресс для осветлительного фильтрования, содержащий упорную и опорную плиты, между которыми размещен набор фильтровальных плит с фильтрующими перегородками (патент RU 2185875, B01D 25/12, опубл. 27.07.2002 г.).Known filter press for clarification filtering, containing a thrust and support plates, between which is placed a set of filter plates with filter baffles (patent RU 2185875, B01D 25/12, publ. 07.27.2002).

Недостатками данной конструкции является низкая эффективность при фильтровании высокоагрессивных и агрессивных жидкостей, а также невозможность фильтрования вязких жидкостей при температуре 350÷380°С.The disadvantages of this design are the low efficiency when filtering highly aggressive and aggressive fluids, as well as the inability to filter viscous fluids at a temperature of 350 ÷ 380 ° C.

Также известен фильтр-пресс для разделения суспензий и отжима осадка. Фильтр-пресс содержит цилиндрический корпус, который разделен уплотняющим элементом на две зоны, верхняя из которых предназначена для разделения суспензий, а нижняя - для отжима осадка. Также имеются патрубки подачи суспензии, отвода фильтрата и горловина отвода отжатого продукта. Два перфорированных цилиндра установлены в корпусе коаксиально, а между ними с возможностью перемещения вдоль их поверхностей установлен спиральный очиститель. В нижней части корпуса расположен шнек конической формы, заключенный в конусный перфорированный кожух, оканчивающийся задвижкой. Суспензия поступает в корпус через патрубок. По мере продвижения поток суспензии сгущается за счет фильтрации и отвода жидкости. Сгущенный осадок выводится спиральным очистителем в перфорированный кожух, где захватывается и отжимается шнеком. Отжатая жидкость отводится через перфорированную поверхность кожуха, а обезвоженный продукт удаляется через горловину. Использование фильтра-пресса позволяет увеличить производительность и повысить степень разделения суспензий и отжима готового продукта (патент RU №2162726, B01D 35/00, В30 В 9/12, опубл. 10.02.2001 г.).A filter press for separating suspensions and squeezing sludge is also known. The filter press contains a cylindrical body, which is divided by a sealing element into two zones, the upper of which is used to separate suspensions, and the lower one is for squeezing the sediment. There are also pipes for supplying a suspension, a filtrate outlet, and a neck for removing the squeezed product. Two perforated cylinders are installed coaxially in the housing, and a spiral cleaner is installed between them with the possibility of moving along their surfaces. In the lower part of the body there is a conical-shaped screw enclosed in a conical perforated casing ending with a valve. The suspension enters the housing through the pipe. As you move, the flow of the suspension thickens due to filtration and drainage. The thickened precipitate is discharged by a spiral cleaner into the perforated casing, where it is captured and squeezed out by a screw. The squeezed liquid is discharged through the perforated surface of the casing, and the dehydrated product is removed through the neck. The use of a filter press allows to increase productivity and increase the degree of separation of suspensions and extraction of the finished product (patent RU No. 2162726, B01D 35/00, B30 9/12, publ. 02/10/2001).

Преимуществом данного фильтра-пресса являются: высокая производительность и непрерывность процесса разделения суспензии. Недостатком данной конструкции являются недостаточная чистота фильтрата отводимого из зоны разделения суспензии и влажность отжатого остатка, а также невозможность фильтрования вязких суспензий при высокой температуре.The advantages of this filter press are: high performance and continuity of the suspension separation process. The disadvantage of this design is the insufficient purity of the filtrate removed from the separation zone of the suspension and the moisture content of the squeezed residue, as well as the inability to filter viscous suspensions at high temperature.

Наиболее близким аналогом изобретения является техническое решение по патенту RU №139626 U1, B01D 25/19, опубл. 20.04.20014 г. Из данного патента известен фильтр-пресс для очистки жидкости от шлама. Фильтр-пресс содержит рабочий цилиндр с патрубками подвода жидкости на очистку, патрубком отвода очищенной жидкости и патрубком удаления шлама, в котором расположен поршень с фильтрующими перегородками, обеспечивающими двустороннее фильтрующее действие, и выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения с образованием рабочих полостей по обе стороны от днищ поршня. Днища цилиндра с внутренней стороны содержат эластичные диафрагмы, полости между которыми и соответствующими днищами заполнены жидкостью, а цилиндр дополнительно содержит гидроцилиндры для клапанов подвода жидкости на очистку, связывающих патрубки подвода жидкости на очистку с соответствующими рабочими полостями между эластичными диафрагмами и днищами поршня, и гидроцилиндры для клапанов удаления шлама, связывающих полость удаления шлама с рабочими полостями между эластичными диафрагмами и днищами поршня соответственно. В фильтре-прессе клапаны подвода жидкости на очистку и клапаны удаления шлама выполнены в виде заслонок, имеющих возможность перекрытия и связи рабочих полостей с патрубками подвода жидкости на очистку и патрубком удаления шлама соответственно. Фильтр-пресс содержит механизм, обеспечивающий возвратно-поступательное перемещение поршня, который состоит из центральной отводной полой трубы, жестко соединенной с трубой-толкателем, связанной с эксцентричным диском, обеспечивающим перемещение поршня, при этом в трубе-толкателе выполнен канал, соосный центральной отводной полой трубе и соединенный с ней, образуя канал отвода очищенной жидкости, выходящий в полость поршня с одного конца и связанный с патрубком отвода очищенной жидкости с другого конца. Патрубок отвода очищенной жидкости снабжен клапаном-отсекателем, выполненным в виде заслонки, перекрывающей канал отвода очищенной жидкости и обеспечивающей отвод очищенной жидкости через патрубок отвода очищенной жидкости. В фильтре-прессе центральная отводная полая труба выполнена разъемной с регулированием ее длины и герметизацией разъема сильфоном, а полость (камера) удаления шлама выполнена конической с углом наклона образующей 60°-75°.The closest analogue of the invention is the technical solution according to patent RU No. 139626 U1, B01D 25/19, publ. 04/20/20014, From this patent is known filter press for cleaning liquids from sludge. The filter press contains a working cylinder with nozzles for supplying liquid for cleaning, a nozzle for draining the purified liquid and a nozzle for removing sludge, in which the piston is located with filter baffles providing two-sided filtering action, and made with the possibility of reciprocating movement with the formation of working cavities on both sides from the piston bottoms. The cylinder bottoms on the inside contain elastic diaphragms, the cavities between which and the corresponding bottoms are filled with liquid, and the cylinder additionally contains hydraulic cylinders for cleaning fluid inlet valves, connecting cleaning fluid inlet pipes with corresponding working cavities between the elastic diaphragms and piston bottoms, and hydraulic cylinders for sludge removal valves connecting the sludge removal cavity to the working cavities between the elastic diaphragms and the piston bottoms, respectively. In the filter press, the valves for supplying liquid for cleaning and valves for removing sludge are made in the form of dampers having the ability to overlap and connect working cavities with nozzles for supplying liquid for cleaning and nozzle for removing sludge, respectively. The filter press contains a mechanism for reciprocating movement of the piston, which consists of a central outlet hollow pipe rigidly connected to the pusher pipe connected to an eccentric disk providing movement of the piston, while a channel coaxial with the central outlet hollow is made in the push tube the pipe and connected to it, forming a channel for the removal of purified liquid, leaving the piston cavity at one end and connected to the pipe for removal of purified liquid from the other end. The branch pipe of the cleaned liquid is equipped with a shutoff valve made in the form of a shutter blocking the channel of the drain of the cleaned liquid and provides the drainage of the cleaned liquid through the branch pipe of the cleaned liquid. In the filter press, the central outlet hollow pipe is made detachable with its length regulated and the connector sealed with a bellows, and the cavity (chamber) for removing sludge is conical with an inclination angle of 60 ° -75 °.

Недостатком данного технического решения является невозможность фильтрования вязких суспензий при высоких температурах. А также большое количество жидкой составляющей в сухом остатке.The disadvantage of this technical solution is the inability to filter viscous suspensions at high temperatures. As well as a large amount of liquid component in the dry residue.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Решаемая задача заключается в конструктивном исполнении устройства, которое позволяет повысить количество извлекаемого фильтрата за счет увеличения давления на фильтруемую суспензию.The problem to be solved lies in the design of the device, which allows to increase the amount of recovered filtrate by increasing the pressure on the filtered suspension.

При этом техническим результатом является снижение вязкости фильтруемой суспензии и повышение эффективности фильтрации.In this case, the technical result is a decrease in the viscosity of the filtered suspension and an increase in the filtration efficiency.

Технический результат достигается благодаря тому, что в устройстве для фильтрации суспензий, содержащем рабочий цилиндр с дном, фильтр-поршень, выполненный в виде подвижного полого цилиндра, установленного в рабочий цилиндр с возможностью возвратно-поступательного перемещения, фильтрующий элемент согласно заявляемой полезной модели размещен в нижней части фильтра-поршня, а по всей внешней поверхности рабочего цилиндра размещен нагреватель с вмонтированным в него термоэлектрическим преобразователем.The technical result is achieved due to the fact that in the device for filtering suspensions containing a working cylinder with a bottom, a filter piston made in the form of a movable hollow cylinder installed in the working cylinder with the possibility of reciprocating movement, the filter element according to the claimed utility model is located in the bottom parts of the filter piston, and on the entire outer surface of the working cylinder there is a heater with a thermoelectric converter mounted in it.

Полезную модель дополняют следующие отличительные признаки.The utility model is complemented by the following distinguishing features.

Фильтрующий элемент соединен помощью гайки с перфорированной подпорной плитой, которая необходима для того, чтобы фильтрующий элемент не деформировался (разрушился) при высоком давлении.The filter element is connected by means of a nut to a perforated retaining plate, which is necessary so that the filter element does not deform (collapse) at high pressure.

Дно рабочего цилиндра выполнено разъемным для удобства выгрузки отжатого остатка суспензии.The bottom of the working cylinder is made detachable for ease of unloading the squeezed residue of the suspension.

В зазоре, образуемом внутренней поверхностью рабочего цилиндра, фильтром-поршнем и торцевыми поверхностями гайки, размещена гидравлическая манжета для предотвращения попадания фильтруемой суспензии в зазор между рабочим цилиндром и фильтром-поршнем.In the gap formed by the inner surface of the working cylinder, the filter piston and the end surfaces of the nut, a hydraulic cuff is placed to prevent the filtered suspension from falling into the gap between the working cylinder and the filter piston.

Фильтрующий элемент выполнен в виде, по меньшей мере, одной сетки.The filter element is made in the form of at least one mesh.

В зазоре, образованном дном и нижней частью рабочего цилиндра, размещена герметичная прокладка для предотвращения утечки суспензии.In the gap formed by the bottom and bottom of the working cylinder, a sealed gasket is placed to prevent leakage of the suspension.

Разъемное дно крепится к рабочему цилиндру посредством болтов так, что при необходимости выгрузки сухого остатка отфильтрованной суспензии дно убирается и остаток выдавливается фильтром-поршнем.The detachable bottom is attached to the working cylinder by means of bolts so that if it is necessary to unload the dry residue of the filtered suspension, the bottom is removed and the residue is squeezed out by a piston filter.

Устройство может быть установлено в гидравлический пресс с возможностью возвратно-поступательного перемещения фильтра-поршня под давлением. Также при помощи настроек гидравлического пресса можно изменять скорость перемещения фильтра-поршня.The device can be installed in a hydraulic press with the possibility of reciprocating movement of the filter piston under pressure. Also, using the settings of the hydraulic press, you can change the speed of the filter-piston.

В заявляемой полезной модели фильтрующий элемент установлен в нижней части фильтра-поршня, а сам фильтр-поршень является сосудом для накопления фильтрата.In the claimed utility model, the filter element is installed in the lower part of the filter piston, and the filter piston itself is a vessel for accumulating the filtrate.

Для контроля температуры нагревательного элемента в него вмонтирован термоэлектрический преобразователь.To control the temperature of the heating element, a thermoelectric converter is mounted in it.

Полезная модель описывается на примере проведения фильтрования угольного экстракта в лабораторных условиях, однако данная конструкция может быть использована и для разделения других дисперсных и вязких суспензий.The utility model is described by the example of filtering a coal extract in laboratory conditions, however, this design can be used to separate other dispersed and viscous suspensions.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Сущность изобретения раскрыта на фиг. 1-5.The invention is disclosed in FIG. 1-5.

Фиг. 1 - Общий вид.FIG. 1 - General view.

Фиг. 2 - фрагмент устройства.FIG. 2 - fragment of the device.

Фиг. 3-5 - Работа устройства.FIG. 3-5 - The operation of the device.

Конструктивные элементы, указанные на фиг. 1-5:The structural elements shown in FIG. 1-5:

1. Рабочий цилиндр.1. The working cylinder.

2. Разъемное дно.2. Detachable bottom.

3. Фильтр-поршень.3. Filter piston.

4. Герметичная прокладка.4. Sealed gasket.

5. Болты крепления разъемного дна.5. Bolts of fastening of a demountable bottom.

6. Нагревательный элемент.6. Heating element.

7. Термоэлектрический преобразователь.7. Thermoelectric converter.

8. Гайка.8. Nut.

9. Фильтрующий элемент.9. The filter element.

10. Подпорная перфорированная плита.10. Retaining perforated plate.

11. Гидравлический манжет.11. Hydraulic cuffs.

12. Суспензия.12. The suspension.

13. Очищенный фильтрат.13. Purified filtrate.

14. Сухой остаток суспензии.14. The dry residue of the suspension.

Устройство состоит (фиг. 1-2) из рабочего цилиндра 1 с разъемным дном 2 и фильтра-поршня 3. Разъемное дно 2 посредством болтов 5 крепится к нижней части цилиндра 1. Для предотвращения утечки суспензии между цилиндром 1 и дном 2 установлена герметичная прокладка 4. По внешней цилиндрической поверхности цилиндра 1 установлен нагревательный элемент 6, способный нагревать фильтр-пресс до температуры 380°С. Для регулирования и контроля температуры фильтра-пресса на боковой поверхности цилиндра 1 в нагревательный элемент 6 вмонтирован термоэлектрический преобразователь 7. Фильтр-поршень 3 представляет собой пустотелый цилиндр, в нижней части которого закреплены посредством гайки 8 подпорная перфорированная пластина 10 и фильтрующий элемент 9. Для герметизации зазора между цилиндром 1 и фильтром-поршнем 3 установлена гидравлическая манжета 11.The device consists (Fig. 1-2) of a working cylinder 1 with a detachable bottom 2 and a filter piston 3. The detachable bottom 2 is attached to the bottom of the cylinder 1 by means of bolts 5 to prevent leakage of the suspension between the cylinder 1 and the bottom 2 of a gasket 4 On the outer cylindrical surface of the cylinder 1, a heating element 6 is installed, capable of heating the filter press to a temperature of 380 ° C. To regulate and control the temperature of the filter press on the lateral surface of the cylinder 1, a thermoelectric converter 7 is mounted in the heating element 6. The filter piston 3 is a hollow cylinder, in the lower part of which a retaining perforated plate 10 and a filter element 9 are fixed by means of a nut 8. For sealing the gap between the cylinder 1 and the filter-piston 3 mounted hydraulic cuff 11.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Представленное устройство (фильтр-пресс) периодического действия, поэтому процесс фильтрации можно разделить на три стадии.The presented device (filter press) of periodic action, so the filtering process can be divided into three stages.

Первая стадия (фиг. 3) - это загрузка в цилиндр и разогрев суспензии (например, угольного экстракта) 12 до температуры, при которой вязкость суспензии будет минимальна, если вязкость суспензии позволяет провести фильтрацию при комнатной температуре, то можно обойтись без нагрева. Также возможно использование уже разогретых суспензий, для этого устройство заранее разогревают до нужной температуры. На данной стадии возможно выдерживание суспензии в разогретом состоянии непосредственно в устройстве, это позволяет провести первоначальную декантацию и осаждение более крупных частиц суспензии на дно устройства.The first stage (Fig. 3) is loading into the cylinder and heating the suspension (for example, coal extract) 12 to a temperature at which the viscosity of the suspension will be minimal, if the viscosity of the suspension allows filtering at room temperature, you can do without heating. It is also possible to use already heated suspensions, for this the device is preheated to the desired temperature. At this stage, it is possible to keep the suspension in a heated state directly in the device, this allows the initial decantation and sedimentation of larger particles of the suspension to the bottom of the device.

Вторая стадия (фиг. 4) - это сам процесс фильтрации. Устройство (фильтр-пресс) устанавливается в гидравлический пресс и на фильтр-поршень подается нагрузка, необходимая для процесса фильтрации. По мере того как фильтр-поршень 3 опускается вниз, суспензия 12 пропускается через фильтрующий элемент 9. Очищенный фильтрат 13 накапливается в полости фильтра-поршня 3, а сухой остаток суспензии 14 постепенно спрессовывается на дне цилиндра 1. Очищенный фильтрат по мере его накопления удаляется (откачивается, например, посредством вакуума в приемник или просто сливается). Фильтрацию продолжают до тех пор, пока не прекратится выделение фильтрата в полости фильтра-поршня 3.The second stage (Fig. 4) is the filtering process itself. The device (filter press) is installed in the hydraulic press and the load necessary for the filtration process is applied to the filter piston. As the filter piston 3 drops down, the suspension 12 is passed through the filter element 9. The purified filtrate 13 accumulates in the cavity of the filter piston 3, and the dry residue of the suspension 14 is gradually compressed at the bottom of the cylinder 1. The purified filtrate is removed as it accumulates ( pumped out, for example, by vacuum into a receiver or simply drained). The filtration is continued until the filtrate is stopped in the cavity of the filter-piston 3.

Третья стадия (фиг. 5) - это выгрузка отжатого остатка суспензии. У рабочего цилиндра 1 откручивается и убирается разъемное дно 2, а сухой остаток суспензии 14 выдавливается фильтром-поршнем 3 и удаляется.The third stage (Fig. 5) is the discharge of the squeezed residue of the suspension. At the working cylinder 1, the detachable bottom 2 is unscrewed and removed, and the dry residue of the suspension 14 is squeezed out by the filter-piston 3 and removed.

Claims

1. A device for filtering suspensions containing a working cylinder with a bottom, a filter piston made in the form of a movable hollow cylinder installed in the working cylinder with the possibility of its reciprocating movement, a filter element, characterized in that the filter element is located in the lower part of the filter - a piston, while on the entire outer surface of the working cylinder there is a heating element with a thermoelectric converter mounted in it.

2. The device according to claim 1, characterized in that the filter element is connected via a nut to a perforated retaining plate.

3. The device according to p. 1, characterized in that the bottom of the working cylinder is made detachable.

4. The device according to p. 1, characterized in that in the gap formed by the inner surface of the working cylinder, the filter piston and the upper end surfaces of the nut, there is a hydraulic cuff.

5. The device according to claim 1, characterized in that the filter element is made in the form of at least one mesh.

6. The device according to p. 1, characterized in that in the gap between the bottom and the lower part of the working cylinder is sealed gasket.

7. The device according to claim 1, characterized in that the detachable bottom is attached to the working cylinder by means of bolts.

8. The device according to p. 1, characterized in that it is installed in a hydraulic press with the possibility of reciprocating movement of the filter piston under pressure.