1. Устройство для создания потока жидкости, свободной от твердых веществ, из потока жидкости, включающей твердые вещества, содержащее корпус картриджа, ограничивающий фильтровальную полость и входное и выходное отверстия для указанной жидкости, включающей твердые вещества, фильтровальный картридж, содержащий фильтрующий материал, и выходное отверстие для фильтрата, отличающееся тем, что

удлиненный цилиндрический корпус (21, 31) картриджа ограничивает указанную полость фильтра, впускное отверстие (22) для пульпы, выходное отверстие (23) для пульпы и выходное отверстие (24) для фильтрата,

при этом устройство дополнительно содержит сплошной заполняющий стержень (28, 38), установленный с обеспечением устранения нерабочего объема полости фильтра и с обеспечением опоры для эластичного фильтрующего материала (49),

цилиндрический фильтровальный картридж (27, 39), содержащий указанный эластичный фильтрующий материал (49) и расположенный между внутренней поверхностью корпуса (21, 31) и сплошным заполняющим стержнем (28, 38), и

спиралеобразный перепускной канал (26, 36) для пульпы, который ограничен внутренней поверхностью корпуса (21, 31) и наружной поверхностью фильтровального картриджа (27, 30) и с которым проточно сообщаются впускное (22) и выпускное (23) отверстия для пульпы,

при этом выходное отверстие (23) для фильтрата проточно сообщается с кольцевой полостью, ограниченной сплошным заполняющим стержнем (28, 38) и внутренней поверхностью цилиндрического фильтровального картриджа (27, 39).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что спиралеобразный перепускной канал (26, 36) ограничен наружной поверхностью фильтровального картриджа (27, 39) и спиралеобразной канавкой, выполненной на внутренней поверхности корпуса (21, 31) картриджа.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что открытый профиль спиралеобразной канавки (26, 36) имеет треугольную, прямоугольную или закругленную форму.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что шаг спиралеобразной канавки (26, 36) составляет от 8 до 20 мм, предпочтительно от 10 до 15 мм.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отношение внутреннего диаметра корпуса (21, 31) к его длине составляет от 5:100 до 30:100, предпочтительно от 8:100 до 12:100.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхность сплошного заполняющего стержня (28, 38) выполнена с текстурой, способствующей прохождению потока фильтрата к выходному отверстию для фильтрата.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что поверхность сплошного заполняющего стержня (28, 38) выполнена с рифлением или бороздками или и с тем, и другим вместе.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтровальный картридж (27, 39) содержит фильтровальную ткань (49).

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что фильтровальная ткань (49) содержит полиамид или полипропилен.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтровальный картридж (27, 39) содержит фильтровальную ткань (49), которая водонепроницаемым способом прикреплена к соединительному кольцу (50) и заглушке (51).

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что фильтровальная ткань (49), соединительное кольцо (50) и заглушка (51) содержат полимер одного и того же типа, например полиамид или полипропилен.

12. Установка для отделения потока жидкости, свободной от твердых веществ, из технологического потока, содержащего твердые вещества, отличающаяся тем, что она содержит средства отвода бокового потока из указанного технологического потока и средства проведения указанного бокового потока к фильтровальному устройству по п.1 для отделения свободного от твердых веществ потока от бокового потока.

 

(57) Реферат / Формула:
Устройство для создания потока жидкости, свободной от твердых веществ, из потока жидкости, включающей твердые вещества, содержащее корпус картриджа, ограничивающий фильтровальную полость и входное и выходное отверстия для указанной жидкости, включающей твердые вещества, фильтровальный картридж, содержащий фильтрующий материал, и выходное отверстие для фильтрата, отличающееся тем, что

удлиненный цилиндрический корпус (21, 31) картриджа ограничивает указанную полость фильтра, впускное отверстие (22) для пульпы, выходное отверстие (23) для пульпы и выходное отверстие (24) для фильтрата,

при этом устройство дополнительно содержит сплошной заполняющий стержень (28, 38), установленный с обеспечением устранения нерабочего объема полости фильтра и с обеспечением опоры для эластичного фильтрующего материала (49),

цилиндрический фильтровальный картридж (27, 39), содержащий указанный эластичный фильтрующий материал (49) и расположенный между внутренней поверхностью корпуса (21, 31) и сплошным заполняющим стержнем (28, 38), и

спиралеобразный перепускной канал (26, 36) для пульпы, который ограничен внутренней поверхностью корпуса (21, 31) и наружной поверхностью фильтровального картриджа (27, 30) и с которым проточно сообщаются впускное (22) и выпускное (23) отверстия для пульпы,

при этом выходное отверстие (23) для фильтрата проточно сообщается с кольцевой полостью, ограниченной сплошным заполняющим стержнем (28, 38) и внутренней поверхностью цилиндрического фильтровального картриджа (27, 39).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что спиралеобразный перепускной канал (26, 36) ограничен наружной поверхностью фильтровального картриджа (27, 39) и спиралеобразной канавкой, выполненной на внутренней поверхности корпуса (21, 31) картриджа.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что открытый профиль спиралеобразной канавки (26, 36) имеет треугольную, прямоугольную или закругленную форму.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что шаг спиралеобразной канавки (26, 36) составляет от 8 до 20 мм, предпочтительно от 10 до 15 мм.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отношение внутреннего диаметра корпуса (21, 31) к его длине составляет от 5:100 до 30:100, предпочтительно от 8:100 до 12:100.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхность сплошного заполняющего стержня (28, 38) выполнена с текстурой, способствующей прохождению потока фильтрата к выходному отверстию для фильтрата.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что поверхность сплошного заполняющего стержня (28, 38) выполнена с рифлением или бороздками или и с тем, и другим вместе.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтровальный картридж (27, 39) содержит фильтровальную ткань (49).

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что фильтровальная ткань (49) содержит полиамид или полипропилен.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтровальный картридж (27, 39) содержит фильтровальную ткань (49), которая водонепроницаемым способом прикреплена к соединительному кольцу (50) и заглушке (51).

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что фильтровальная ткань (49), соединительное кольцо (50) и заглушка (51) содержат полимер одного и того же типа, например полиамид или полипропилен.

12. Установка для отделения потока жидкости, свободной от твердых веществ, из технологического потока, содержащего твердые вещества, отличающаяся тем, что она содержит средства отвода бокового потока из указанного технологического потока и средства проведения указанного бокового потока к фильтровальному устройству по п.1 для отделения свободного от твердых веществ потока от бокового потока.

 

---

009831
Данное изобретение предназначено для области, связанной с разделением твердых и жидких веществ посредством фильтрования. Более конкретно, данное изобретение имеет отношение к способу и устройству для отбора отфильтрованной пробы из технологического потока, который содержит жидкость, растворенное вещество и твердые вещества.
В промышленных процессах, включающих транспортирование и обработку твердых веществ, содержащих жидкости, часто существует необходимость в постоянном и регулярном контроле данного процесса. Используемые до настоящего времени некоторые способы анализа могут быть проведены только с жидкостями, свободными от твердых веществ. К таким способам относятся, например, способы оптического анализа, замеры удельной проводимости, измерение показателя pH и способы, использующие рентгеновские лучи, например рентгеновский флуоресцентный анализ. Для отслеживания быстро протекающих технологических процессов и их оптимального регулирования на основе результатов подобных измерений необходимо постоянно выполнять отбор проб из технологического потока с мгновенным и безотлагательным проведением их анализа. К примерам технологических процессов, требующих непрерывного анализа жидкостей в реальном масштабе времени, относятся процессы, которые используются в гидрометаллургии. К подобным процессам в гидрометаллургической промышленности, в которых применяются анализаторы непрерывного действия, относятся процессы выщелачивания металлов, очистки жидких сред и электролитического рафинирования, а также процессы регенерации.
Для создания анализатора, работающего в оперативном режиме с отфильтрованным потоком технологического раствора, было разработано несколько фильтровальных устройств, в которых используются, в соответствии с известным методом удаления твердых веществ из жидкости, принципы фильтрации с перекрестным потоком. В публикации патента США № 3674153 приведено описание фильтра, относящегося к типу фильтра с перекрестным потоком, т.е. перепускного фильтровального узла, для получения отфильтрованной пробы из технологического потока. Этот фильтровальный узел содержит фильтрующий материал и камеру фильтра, особенность которой заключается в воздействии промыванием, когда текучая среда проходит через фильтрующий материал с относительно высокой скоростью, с предотвращением, таким образом, образования осадка на поверхности фильтра. Тем не менее, в фильтровальном узле, описанном в этом патенте, все же имеет место быстрое образование осадка, поэтому существует необходимость в частой замене фильтрующего материала на новый.
Сущность изобретения
Целями настоящего изобретения являются преодоление проблем, связанных с предшествующим уровнем техники, и создание нового устройства, предназначенного для постоянного отбора проб из промышленного технологического потока, такого как поток жидкости в технологическом процессе гидрометаллургической промышленности. Предлагаемое фильтровальное устройство обеспечивает постоянную подачу свободной от твердого вещества пробы технологического потока в аппаратуру для проведения анализа. Фильтровальное устройство создает поток проб, характеризующий условия технологического процесса в реальном масштабе времени. Формирование потока проб происходит, когда поток жидкости промышленного технологического процесса подается во входное отверстие фильтровального устройства и проходит через фильтрующий материал, при этом часть жидкой среды проходит через фильтрующий материал и поступает к выходному отверстию этого фильтровального устройства.
Другой целью данного изобретения является создание фильтровального устройства со сравнительно длительным интервалом времени между периодами обслуживания и с простой заменой фильтровального картриджа.
Предлагаемое фильтровальное устройство обладает свойством качественного воздействия промыванием, которое предотвращает образование осадка на поверхности фильтра. Наибольшая часть поданного в фильтровальный узел материала проходит по поверхности фильтра и выходит из этого узла через выходной канал для потока, содержащего твердые вещества. Лишь небольшая часть жидкости в поданном материале проходит через фильтрующий материал. Поток жидкости подается в перепускной канал для жидкости фильтровального устройства со скоростью, достаточной для создания срезающего промывного тока по поверхности фильтра.
Фильтровальный картридж содержит фильтрующий материал, который представляет собой эластичную ткань, содержащую текстиль или сетку, например сетку, содержащую полипропилен или полиамид. При этом фильтрующий материал выбирается в соответствии с типом обрабатываемой пульпы. Фильтровальный картридж расположен в корпусе фильтра так, чтобы обеспечить удобное обслуживание фильтра, т. е. картридж можно легко удалить и заменить.
Предлагаемое фильтровальное устройство обеспечивает надежное и постоянное извлечение пробы для анализатора в оперативном режиме. Данное фильтровальное устройство может работать непрерывно в течение нескольких недель.
Отфильтрованная проба, извлеченная предлагаемым фильтровальным устройством, представляет точный состав технологического потока в реальном масштабе времени, поскольку аккумуляция пробы в фильтровальном устройстве сведена к минимуму посредством исключения нерабочего объема внутри полости фильтра, что достигается благодаря использованию заполняющего стержня внутри полости фильтра и фильтровального картриджа.
- 1 -
009831
Настоящее изобретение предлагает фильтровальный узел для получения пробы отфильтрованной жидкости из пульпы, например жидкого технологического потока, который содержит жидкость, растворенное вещество и твердые вещества. Этот технологический поток, обладающий кинетической энергией, подается в камеру фильтра с обеспечением спиралеобразной траектории потока пульпы по поверхности фильтрующего материала. Пульпа имеет скорость, которая создает промывающее и очищающее воздействие на фильтрующий материал, тем самым препятствуя образованию осадка на фильтре.
Фильтровальный узел содержит удлиненный цилиндрический корпус картриджа, ограничивающий полость фильтра, впускное отверстие для пульпы, выпускное отверстие для пульпы и выпускное отверстие для фильтрата, сплошной заполняющий стержень, который расположен с обеспечением устранения нерабочего объема полости фильтра и с обеспечением создания опоры для эластичного фильтрующего материала, цилиндрический фильтровальный картридж, содержащий указанный эластичный фильтрующий материал и расположенный между внутренней поверхностью корпуса и сплошным заполняющим стержнем, и спиралеобразный перепускной канал для пульпы, ограниченный внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью фильтровального картриджа. Впускное отверстие для пульпы и выпускное отверстие для пульпы проточно сообщаются со спиралеобразным перепускным каналом, а выходное отверстие для фильтрата проточно сообщается с кольцевой полостью, ограниченной сплошным заполняющим стержнем и внутренней поверхностью цилиндрического фильтровального картриджа.
Периодически фильтрующий материал требует очистки посредством обратной продувки. При этом эластичный фильтрующий материал способствует очищающему воздействию, поскольку он выпячивается наружу от поверхности заполняющего стержня, тогда как во время нормальной работы фильтрующий материал прижат к заполняющему стержню.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение описано более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает упрощенную блок-схему предложенного фильтровального узла, фиг. 2 изображает разрез одного предпочтительного варианта выполнения предложенного фильтровального узла,
фиг. 3 изображает детальный фрагмент разреза варианта выполнения, показанного на фиг. 2, и
фиг. 4а и 4b изображают, соответственно, фрагменты А и В разреза, показанного на фиг. 2. Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения
Фиг. 1 изображает упрощенную схему одного возможного подсоединения предлагаемого фильтровального узла между технологическим потоком и аппаратурой для проведения анализа. Работа фильтровального устройства 10 предпочтительно осуществляется в вертикальном положении. Поток 12 отводится от основного технологического потока 11 и проводится к входному отверстию, расположенному в верхнем конце устройства 10. Поток 13, пропущенный через спиралеобразный перепускной канал устройства 10 и выходящий через выходное отверстие для пульпы, возвращается к основному потоку 11. Отфильтрованный поток 14 пробы подается вперед к аппаратуре 15 для проведения анализа. Этот фильтровальный узел подает в анализатор небольшое количество отфильтрованной пробы, возвращая при этом основную массу отобранной пробы в технологический процесс. Аппаратура для проведения анализа может содержать пункт пневматической отправки пробы, предназначенный для транспортировки отфильтрованной пробы к камере анализатора, предназначенной для проведения анализа.
Фиг. 2 изображает разрез одного варианта выполнения предложенного фильтровального устройства. Это устройство содержит удлиненный цилиндрический корпус 21 картриджа, цилиндрический фильтровальный картридж 27 и сплошной заполняющий стержень 28. Картридж 27 охватывает стержень 28 с образованием полости между его внутренней поверхностью и поверхностью стрежня 28. Цилиндрический корпус 21 дополнительно содержит верхний фланец, который закрывает его верхний конец, и нижний фланец, который закрывает нижний конец этого корпуса. Корпус ограничивает входное отверстие 22 для пульпы, выходное отверстие 23 для пульпы и выходное отверстие 24 для пробы фильтрата. Между внутренней поверхностью корпуса 21 и наружной поверхностью картриджа 27 проходит спиралеобразный перепускной канал для пульпы. К корпусу картриджа прикреплен манометр 25. На внутренней поверхности корпуса 21 выполнена спиралеобразная канавка, шаг которой составляет от 8 до 20 мм, предпочтительно от 10 до 15 мм. Канавка, показанная на фиг. 2, является правозаходной. Открытый профиль канавки может иметь треугольную, прямоугольную или закругленную форму. Профиль канавки, показанной на фиг. 2, имеет закругление радиусом 5 мм. Глубина данной канавки приспособлена под пульпу соответствующего технологического процесса. Соотношение внутреннего диаметра корпуса и его длины составляет от 5:100 до 30:100, предпочтительно от 8:100 до 12:100.
На фиг. 3 показан частичный разрез фильтровального устройства в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения. На внутренней стенке корпуса 31 картриджа выполнена спиралеобразная канавка 36. Поверхность сплошного заполняющего стержня 38 выполнена с текстурой, имеющей рифленую и бороздчатую поверхность. Данные бороздки могут иметь продольное или радиальное направление или и то, и другое вместе. Рифления могут проходить от верхнего до нижнего конца стержня с образованием спиралеобразного перепускного канала для фильтрата. В предпочтительном
- 2 -
009831
случае текстура сплошного заполняющего стержня содержит как рифления, так и бороздки. Глубина текстуры, по существу, меньше глубины спиралеобразной канавки, образующей перепускной канал для пульпы. Глубина бороздок или рифлений предпочтительно составляет 0,2-5 мм, более предпочтительно 0,5-2 мм. Текстурованная поверхность расширяет полость, образованную между фильтровальным картриджем 39 и сплошным заполняющим стержнем 38, с тем, чтобы способствовать прохождению потока фильтрата к выходному отверстию для фильтрата.
На фиг. 4а и 4b показаны фрагменты A и B, приведенные на фиг. 2. Фильтровальная ткань 49 прикреплена водонепроницаемым способом к соединительному кольцу 50 и заглушке 51. Ткань 49, кольцо 50 и заглушка 51 предпочтительно содержат полимер одного и того же типа. Ткань 49, кольцо 50 и заглушка 51 предпочтительно содержат полиамид или полипропилен.
Несмотря на то что данное изобретение описано со ссылкой на его предпочтительные варианты выполнения, специалистам понятно, что возможно выполнение модификаций и изменений, причем подразумевается, что подобные модификации и изменения подпадают под объем правовой охраны прилагаемой формулы изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Устройство для создания потока жидкости, свободной от твердых веществ, из потока жидкости, включающей твердые вещества, содержащее корпус картриджа, ограничивающий фильтровальную полость и входное и выходное отверстия для указанной жидкости, включающей твердые вещества, фильтровальный картридж, содержащий фильтрующий материал, и выходное отверстие для фильтрата, отличающееся тем, что
удлиненный цилиндрический корпус 21, 31 картриджа ограничивает указанную полость фильтра, впускное отверстие 22 для пульпы, выходное отверстие 23 для пульпы и выходное отверстие 24 для фильтрата,
при этом устройство дополнительно содержит сплошной заполняющий стержень 28, 38, установленный с обеспечением устранения нерабочего объема полости фильтра и с обеспечением опоры для эластичного фильтрующего материала 49,
цилиндрический фильтровальный картридж 27, 39, содержащий указанный эластичный фильтрующий материал 49 и расположенный между внутренней поверхностью корпуса 21, 31 и сплошным заполняющим стержнем 28, 38, и
спиралеобразный перепускной канал 26, 36 для пульпы, который ограничен внутренней поверхностью корпуса 21, 31 и наружной поверхностью фильтровального картриджа 27, 30 и с которым проточно сообщаются впускное 22 и выпускное 23 отверстия для пульпы,
при этом выходное отверстие 23 для фильтрата проточно сообщается с кольцевой полостью, ограниченной сплошным заполняющим стержнем 28, 38 и внутренней поверхностью цилиндрического фильтровального картриджа 27, 39.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что спиралеобразный перепускной канал 26, 36 ограничен наружной поверхностью фильтровального картриджа 27, 39 и спиралеобразной канавкой, выполненной на внутренней поверхности корпуса 21, 31 картриджа.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что открытый профиль спиралеобразной канавки 26, 36 имеет треугольную, прямоугольную или закругленную форму.
4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что шаг спиралеобразной канавки (26, 36) составляет от 8 до 20 мм, предпочтительно от 10 до 15 мм.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отношение внутреннего диаметра корпуса 21, 31 к его длине составляет от 5:100 до 30:100, предпочтительно от 8:100 до 12:100.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхность сплошного заполняющего стержня 28, 38 выполнена с текстурой, способствующей прохождению потока фильтрата к выходному отверстию для фильтрата.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что поверхность сплошного заполняющего стержня 28, 38 выполнена с рифлением или бороздками или и с тем, и другим вместе.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтровальный картридж 27, 39 содержит фильтровальную ткань 49.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что фильтровальная ткань 49 содержит полиамид или полипропилен.
10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтровальный картридж 27, 39 содержит фильтровальную ткань 49, которая водонепроницаемым способом прикреплена к соединительному кольцу 50 и заглушке 51.
11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что фильтровальная ткань 49, соединительное кольцо 50 и заглушка 51 содержат полимер одного и того же типа, например полиамид или полипропилен.
12. Установка для отделения потока жидкости, свободной от твердых веществ, из технологического потока, содержащего твердые вещества, отличающаяся тем, что она содержит средства отвода бокового
- 3 -
009831
потока из указанного технологического потока и средства проведения указанного бокового потока к фильтровальному устройству по п.1 для отделения свободного от твердых веществ потока от бокового потока.
¦"-Х-
11 12
HXh
Фиг. 1
Анализатор /
Фиг. 2
- 4 -
009831
38 39
Фиг. 4
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6
- 5 -