ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLISKIEJ S e r i a : GÓRNICTWO z. 73
1976 Nr k o l. 472
Jarz;? Nawrocki, Tadeusz Piecuch Alojzy S zo łty sek
NOWE KONCEPCJE KONSTRUKCJI EIIZTRÓW PRÓŻNIOWYCH
S t r e s z c z e n ie . Omówiono konstrukcję i zasadę d z ia ł a n ia nowych fi- Itrów próżniowych i nowych sposobów odbioru osadu opracowanych w I n s ty tu c ie Przeróbki Kopalin P o lit e c h n ik i Ś l ą s k i e j . Pokazano f o to g r a f i e prototypu. Wskazano na możliwość a d a p t a c ji przemysłowej pro
ponowanych rozwiązań.
1 . Wstęp
Maszyny f i l t r a c y j n e s ą n a j c z ę ś c i e j końcowym węzłem obiegów wodno-mu- łowych zakładów przeróbczych, w których dokonuje s i ę o ddzielen ia fazy s t a ł e j od c i e k ł e j . Nad zagadnieniem te c h n o lo g ii procesu f i l t r a c j i prowa
d z i s i ę wiele p ra c , m .in. w I n sty tu c ie Przeróbki Kopalin P o lit e c h n ik i Ś l ą s k i e j . Ogólnie bio rąc z prao tych (1-16) wynika, że warunkiem efektyw
nego stosowania procesu f i l t r a c j i próżniowej j e s t głównie odpowiednia j a kość nadanego do procesu m ateriału } dotyczy to przede wszystkim składu ziarnowego fazy s t a ł e j , j e j z a i l e n i a oraz zawartości popiołu w f i l t r a c j i ' mułów węglowych oraz s k ład n ik a użytecznego przy f i l t r a c j i mułów rudnych.
W przypadku bardzo trudno filtro w aln ych zawiesin należy stosować f i l t r a c j ę ciśnieniową [17-19] •
O i l e i l o ś ć prac z zakresu te c h n o lo g ii procesu f i l t r a c j i j e s t pokaź
na-, m .in. w Polsce nie cytowane tu prace S t . Wrońskiego z P o l. W-skiej, prace J . Machej z I n sty tu tu Chemii N ieorganicznej w G liwicach, ' prace J . Wieczorka z CeBeA - Kraków i innych, to i l o ś ć oryginalnych prac nad no
wymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi f i lt r ó w próżniowych j e s t niewielka i zasadniczo s t o s u j e s i ę od l a t znane i tradycyjne rozw iązanie, tzw. f i l trów bębnowych, talerzowych i głównie tarczowych. Spośród prac nad nowy
mi rozwiązaniami konstrukcyjnymi f i l t r ó w , na uwagę za słu g u ją prace J . Pi- konia [20, 21] z P o lit e c h n ik i Ś l ą s k i e j , d a l e j J . Jan ika [24] z B.P. Sepa
r a t o r oraz J . Blaschkego [22, 23] z AGH Kraków z tym, że t a o s t a t n i a do
tyczy sposobu odbioru osadu z f i l t r a . Pewne zupełnie nowe koncepcje roz
wiązań fi lt r ó w próżniowych opracowano w I n s ty tu c ie Przeróbki Kopalin i ich omówienie będzie t r e ś c i ą n i n i e j s z e j p u b l i k a c ji [25-29] .
22 J . Nawrocki, T. Piecuch, A. S zo łty sek
2. F i l t r próżniowa płatowy
F i l t r próżniowy według propozycji autorów, można nazwać f i l t r e m próż
niowym płatowym, gdyż posiada ruchome powierzchnie f i l t r a c y j n e , niezamo- oowane w sposóh sztywny do wału f i l t r a le c z zamocowane wahliwie do obrę
czy, tzw. przedniej i t y l n e j , przez które to obręcze kanałami doprowadza
ne j e s t podciśnienie w s tr e fa c h s s a n ia i odwadniania oraz nadciśnienie w s t r e f i e wydmuchu. Odbiór osadu następuje przy pomocy jednoczesnego d z ia ła n i a wydmuchu sprężonego powietrza oraz w ib ra c ji powierzchni f i l t r a c y j nych. Wibrację uzyskuje s i ę przez zastosowanie wibratora przenoszącego wibrację poprzez p ły t ę , na k tó rą zachodzą przemieszczające s i ę powierzch
nie f i l t r a c y j n e . Oddzielony osad odprowadza s i ę przenośnikiem wprowadzi nym w obręcze, Powyższe rozwiązanie j e s t możliwe d z ię k i zastosowaniu w tym urządzeniu głowicy p ie r śc ie n io w e j, przez co można zamontować kon
s t r u k c ję w ib racy jn o -transp o rtu jąc ą. Głowica t a wymaganą szczelność może uzyskiwać mechanicznie, pneumatycznie, h y d rau liczn ie , elektromagnetycz
nie lub magnetycznie. Wytłumienie zbędnych drgań będzie można uzyskać d z ię k i zastosowaniu np. t u l e i gumowo-stalowych.
Przemieszczające s i ę powierzchnie f i l t r a c y j n e wykonują pracę miesza
n i a , a więc u trudn iają szybką sedymentację ziarenek zawiesiny.
Rys. 1. Schemat f i l t r a próżniowego płatowego - widok z przodu
Wonie koncepcje k o n stru k c ji fi lt r ó w próżniowych 33
R ys. 2. Schemat f i l t r a próżniowego płatowego widok z boku
Sugeruje s i ę , że do z a l e t takiego rozwiązania można z a lic z y ć p e ł n i e j szy odbiór osadu, elim in ację urządzenia m ieszającego, stosowanego dotych
czas w wannach f i l t r a c y j n y c h , a więc elim inuje dodatkową moc zainstalowa
ną, stwarza możliwość stosowania płytszych wanien p r o s t e j k o n st r u k c ji, umożliwia odprowadzanie osadu w ramach c a ł o ś c i zwartej k o n st r u k c ji oraz elim inuje w budowie f i l t r a trudny w wykonawstwie, c i ę ż k i i d ro g i wał drą
żony, doprowadzający podciśnienie i nadciśn ienie do odpowiednich segmen
tów.
Omawiany f i l t r próżniowy płatowy pokazano na schemacie r y s . 1 i ry s.
2, przy czym r y s . 1 przedstaw ia f i l t r w widoku z przodu, zaś r y s . 2 w wi
doku z boku. Nadawa podawana j e s t do wanny f i l t r a 1 . Do t e j wanny wpro
wadzane są w sposób c i ą g ły p łaty powierzchni f i lt r a c y jn y c h 2, umocowane do przewodów ssąeo-wydmuchowych 3.
Przewody ssąco-wydmuchowe 3* s ą ułożyskowane w obracających s i ę obrę
czach 4 , które p o s ia d a ją połączenia z głowicą 5» Wymaganą przyczepność głowicy 5 uzyskuje s i ę tu mechanicznie.Obręcze 4 otrzymują napęd poprzez k rąż k i toczne 6. Przem ieszczające s i ę powierzchnie f i l t r a c y j n e nachodzą na płytę wibrator-a 7 , co ułatwia odspojenie s i ę osadu -od powierzchni f i l -
J . Nawrocki, T. Piecuch, A. Szo łty sek
tracy jn y ch . Transport osadu odbywa s i ę za pomocą przenośnika dowolnej k o n stru k c ji 8. Wytłumienie zbędnych drgań uzyskuje s i ę d z ię k i tulejom gu- mowc-stalowym 9 , vi obręczach. Wanna f i l t r a 1 widoczna dokładniej na r y s . 2 , posiada podwyższony brzeg 10, z regulowanym kanałem przelewowym 11, oraz regulowanym kanałem podmywającym dno wanny 12, ułatwiającym miesza
nie zawiesiny.
3 . Inne rozwiązania konstrukcyjne odbioru osadu w f i l t r a c h próżniowych płatowych
W przedstawionym na r y s . 1 i 2 f i l t r z e próżniowym płatowym odbiór osa
du odbywa s i ę przy pomocy d z ia ł a n ia wibratora na płyty przy równoczesnym wydmuchu sprężonego medium gazowego.
n
■ mmmm.
* m
m mm ¡w iiiM fi
iwiw*
w ».0 :
mw
t ■ ■
Hys. 3. Schemat urządzenia mimośrodowego do obioru osadu - widok z przo
du
Inną propozycją rozwiązania problemu odbioru osadu j e s t wykorzystanie umocowania mimośrodowego z kołem pasowym napędu pasowego. Urządzenie to pokazane j e s t na rysunkach 3 i ł i przy czym r y s . 3 przedstawia widok z przodu, zaś r y s . 4 widok urządzenia z boku. Wynurzony z wanny f i l t r a p ł a t f i l t r a c y j n y 1 j e s t umocowany za pomocą przewodów ssąco-wydmuchowych 2, do obręczy 3 i posiada umocowanie mimośrodowe 4 do k o la pasowego 5 o- trzymującego ruch z napędu pasowego 6. W tym samym c z a sie dany segment
Nowa koncepcje k o n st r u k c ji f i l t r ó w próżniowych 35
otrzymujący ruch wstrząsany z mimośrodu 4 j e s t pod działaniem wydmuchu sprężonego powietrza. Osad f i l t r a c y j n y j e s t więc odrywany od powierzchni płatów f i lt r a c y jn y c h głównie d z ię k i wstrząsom pochodzącym od mimośrodu i przesuwającym osad w kierunku pionowym w d ó ł , przy równoczesnym d z i a ł a niu wydmuchu.
6 4 5
Rys. 4 . Schemat urządzenia mimośrodowego do odbioru osadu - widok z bo
ku
Odbiór osadu może te ż następować przy wykorzystaniu drgań poziomych z w ib ratora d z ia ła ją c y c h na pły ty f i l t r a c y j n e . Propozycję takiego urządze
n ia przedstawiono na rysunkach 5 1 6 , gdzie r y s . 5 przedstawia widok z
•przodu, zaś r y s , 6 widok z boku. Wynurzony z wanny f i l t r a p ł a t f i l t r a c y j ny 1 umocowany za pomocą przewodów ssąco-wydmuchowych 2 p o s ia d a ją czopy 4 na których wsparte s ą sprężyny 5. W momencie, gdy p ł a t f i l t r a o y j n y 1 znajdzie s i ę w s t r e f i e wydmuchu, napotyka równocześnie na wibrator 6, który przekazuje mu drgania poziome, przechwytywane przez p ł a t , d z ię k i sprężynom 5« Odspojenie osadu j e s t więc możliwe d z ię k i poziomemu sposo
bowi przekazywania drgań przy równoczesnym.działaniu sprężonego medium gazowego.
16 J . Nawrocki, T. Piecuch, A. Szo łty sek
B y s. 5, Schemat urządzenia wibracyjnego do odbioru osadu - widok z przo
du
3
Kowe koncepcja k o n stru k c ji filtr ó w próżniowych 37
4 . F i l t r próżniowa deskowy
Kolejnym rozwiązaniem f i l t r a próżniowego, który można nazwać f i l t r e m próżniowym płatowym dyskowym j e s t f i l t r , który posiada ruchome powierzch
nie f i l t r a c y j n e w p o s t a c i płatów umocowanych do obręczy o b r a c a ją c e j s i ę i nachylonej pod kątem i połączone przewodami ssąco-wydmuchowymi po
przez wał z głowicą p ie rścieniow ą.. P ła ty za pomocą obręczy są wprowadza
ne periodycznie do wanny f i l t r a c y j n e j oprofilowanej t a k , by p łaty zanu
r z a ły s i ę w wannie, gdy zn ajdują s i ę w najniższych położeniach w swoim ruchu postępowym, zgodnym z kierunkiem obrotu pochylonej obręczy. Odbiór osadu następuje przy pomocy jednoczesnego d z ia ł a n ia wydmuchu sprężonego powietrza oraz w ib ra c ji p o w ie rz c h n i'filtra c y jn y c h . Wibrację uzyskuje s i ę przez zastosowanie w ibratora przenoszącego wibrację poprzez p ł y t ę ,n a któ
r ą nachodzą przem ieszczające s i ę powierzchnie f i l t r a c y j n e . Oddzielony o- sad odprowadza s i ę przenośnikiem. Przemieszczające s i ę powierzchnie f i l tracy jn e wykonują także pracę mieszania zawiesiny w wannie f i l t r a . P i l t r ten ma podobne z a le ty ja k wyżej omawiany w ptk 2 t e j pracy f i l t r płatowy.
10 1 2 3 U 5
Bys. 7 . Schemat f i l t r a próżniowego dyskowego
¿ 8 J . Nawrocki, I . Piecuch, A, Szo łty sek
Fo t. 1. Widok f i l t r a próżniowego płatowego z przodu
Nowe koncepcje k o n st r u k c ji filtr o m próżniowych 39
F o t. 2. Widok f i l t r a próżniowego płatowego z góry
«3 J . Nawrocki, T. Piecuch, A. Szo łty sek
Propozycja k o n stru k c ji takiego f i l t r a j e s t przedstawiona na r y s . 7.
hadawa podawana j e s t do wanny 9 f i l t r a . Do wanny t e j wprowadzane s ą tak
że vj sposób c i ą g ł y , płaty powierzchni fi ltr a c y jn y c h 5 umocowane do obra
c a ją c e j s i ę pod pewnym kątem obręczy 9, które p o sia d a ją połączenia po
przez przewody elastyczne 4 i przewody sztywne 3 z głowicą pierścieniow ą
•1 poprzez obracający s i ę k ró tk i wał 10 f i l t r a , umocowany do k o n stru k c ji wsporczej 8. Przemieszczające s i ę powierzchnie f i l t r a c y j n e nachodzą na płytę wibratora 6, co ułatwia odspojenie osadu od powierzchni f i l t r a c y j n e j. Transport osadu odbywa s i ę za pomocą przenośnika dowolnej konstruk
c j i 7.
Należy także wsrócić uwagę, i ż is t o t n ą z a le tą obydwu przedstawionych propo zy cji k o n stru k c ji f iltr ó w próżniowych j e s t łatwość wymiany płatów w przypadku uszkodzeń powierzchni f i l t r a c y jn y c h .
5. 'Wnioski
Przedstawione powyżej propozycje zapewne nie są jeszc ze doskonałe i będą wymagały dalszego dopracowania, co byłoby możliwe po wybudowaniu ta
kich urządzeń przez wyspecjalizowaną fabrykę - np. Piotrowską PICM-ę - jako urządzeń doświadczalnych i prototypowych.
W I n s ty tu c ie Przeróbki Kopalin wykonano taicie urządzenie w s k a l i ćwierćtechnicznej jak to przedstawiono na r y s . 1 i 2. Na zamieszczonych f o to g r a fia c h pokazano f i l t r w widoku z przodu i z góry. Badania lab o ra toryjne rezultatów jego pracy będą przedmiotem oddzielnej p u b li k a c ji .
LITERATUBA
[1] Sówka J . , Sówka R .} Niektóre aspekty rozkładu zawartości wilgoci na f i l t r z e tarczowym. ZN P o l, S I . z. 21, 1967.
[2] Bałszczy ński S . : Wpływ e fek tu e lo k tro le p k o ś c i na szybkość f i l t r a c j i c ieczy przez warstwy porowate proszków węglowych. Fizykochemiczne Problemy Przeróbki Mechanicznej Kopalin. R eferaty na IV Seminarium, Gliwice 1967.
[3] Błaszczy ński S . s Wpływ lep k o śc i cieczy na szybkość j e j przepływu przez ośrodki porowate oraz na e fek t f i l t r a c y jn e g o odwadniania mu
łów węglowych. Praca doktorska, Gliwice 1967, P o l, S l .
* W Piecuch T .: Próba analizy techniczno-ekonomicznej wybranych układów obiegów wodno-raułowych. Separator 1970/2.
[3] Piecuch T . : Ocena wskaźników techniczno-ekonomicznych filtr ó w próż
niowych. Separator 1970/3.
[g] Piecuch Badania efektywności procesu r ' i l t r a c j i mułów węgli su- rowyc!. w św ietle doświadczeń. Praca doktorska. P o l. Ź l . czerwiec
Nowe koncepcje k o n stru k c ji fi lt r ó w próżniowych 41
[7] Sówka J . , Piecuch T . : Stan badań teoretycznych i praktycznych nad procesem f i l t r a c j i zawiesin. Zeszyty Naukowe F o l. S I . Kr 403, Gór
nictwo z. 60, 1974.
[8] Sówka J . , Piecuch T . , Sówka K .: Empiryczne równanie na określenie wydajności jednostkowej osadu f i l t r a c y j n e g o zawiesin poflotacyjnych
odpadów miedziowych. Budy i Metale Nieżelazne 1974/1.
[9] Sówka J . , Piecuch T . , Sówka B . : Empiryczne równanie na określenie zagęszczenia f i l t r a t u zawiesin poflotacyjnych odpadów miedziowych.
I n ż y n ieria i Aparatura Chemiczna, 1974/75.
[10] Sówka J . , Piecuch T . , Sówka B . ; Empiryczne równanie na określenie wydajności jednostkowej f i l t r a t u zawiesin poflotacyjnych odpadów miedziowych. ZN AGH Nr 447, Górnictwo z. 57, 1974.
[11J Sówka J . , Piecuch T . , Sówka B . : Empiryczne równanie na określenie zaw artości w osadzie filtra c y jn y m poflotacyjnych odpadów miedzio
wych. Budy i Metale Nieżelazne - 1974/6.
[12] Piecuch T . : Problemy oceny ja k o ś c i odfiltrow an ia osadów ^mułów na f i l t r a c h . B iuletyn SITG - Inform, Nauk. Techn. JMZFW - z. 4, 1975«
pl33 Sówka J . , Piecuch T .: Zależności pomiędzy niektórymi parametrami w p ro c esie f i l t r a c j i próżniowej zawiesin węglowych. ZN P o l. S I .n r 403 Górnictwo z. 60, 1974.
[14] Piecuch T .: Analityczno-empiryczny model procesu f i l t r a c j i próżnio
wej zawiesin mułów węglowych. ZN P o l. S I . nr 434, Górnictwo z. 67, 1975.
[15] Piecuch T . , Sówka E . , Smyk A.s F i l t r a c j a próżniowa zawiesin p o f lo t a cyjnych odpadów miedziowych z użyciem flokulantów. Budy i Metale N ieże lazn e, 1976/6.
[16] Piecuch T . : Badania nad wpływem różnych s i a t e k fi lt r a c y jn y c h na pro
ces f i l t r a c j i próżniowej zawiesin poflotacyjnych odpadów miedzio
wych. Praca niepublikowana. I n s ty tu t Przeróbki Kopalin P o l. S I . G l i wice.
[17J Piecuch T . , Opiełka A.: Technologiczne badania pracy prasy f i l t r a c y jn e j bypu BOW (zgłoszono do druku w Zeszytach Naukowych AGH Kra
ków).
[18] Piecuch T . , Opiełka A.: Stan techniki w zakresie k o n stru k c ji c i ś n ie niowych maszyn f i l t r a c y jn y c h . Budy i Metale Nieżelazne 1976/8 M etali N ieżelaznych).
[19] Nawrocki J . : Budowa i e k s p lo a t a c ja maszyn do odwadniania produktów wzbogacania, Skrypt P o l. S I . Nr 514, 1975.
[20] Pikoń J . , Sąsiad ek B . : F i l t r z wędrującymi nuczami. Inż. i Aparat.
Chem. 1975/5.
[213 Pikoń J . i in n i: A tlas k o n stru k c ji aparatury chemicznej. Wyd. P o l.
S l . 1975.
[223 Blasohke J . : Wpływ parametrów sprężonego powietrza na skuteczność odrywania placka z tarc z y f i l t r u próżniowego. Kraków 1973.Piaca dok
to r s k a AGH.
[23] Blaschke J . : Metody odrywania placka f i l t r a c y jn e g o w tarczowych f i l trach próżniowych. ZN AGH nr 541, Górnictwo z. 81.
[243 Ja n ik K. BPiSZPMW S e p a r a t o r . Dokumentacje.
[253 Nawrocki J . , Piecuch T . , S zo łty sek A.: Urządzenie do odbioru osadów fi ltr a o y jn y c h w f i l t r a c h próżniowych. P - 180075.
[263 Nawrocki J . , Piecuch T . , S zo łty se k A.: Urządzenie do odbioru osadów f i lt r a c y jn y c h w f i l t r a o h próżniowych. P - 180073.
[273 Nawrocki J . , Piecuch T . , S zo łty se k A.: F i l t r próżniowy. P - 178854.
^83 Nawrocki J . , Piecuch B . , S zo łty se k A.: F i l t r próżniowy. P - 178988.
42 J . Nawrocki, T. Pieouoh, A. S zo lty sek
HOBNE nPEftJIOjiEHUH KOHCTPyKUJffl BAKyyMHNX iHJIbTPOB P e 3 to m e
I l p e x c T a B j i e H a K O H C ip y K U H H h n p H H u n n a e i i c i B M h o b u x B a n y y M H U x $ H J i b x p o B ( n o j y q e H H H ) o x d o p a o c a r i c a , c , n e a a H H n x b H H c x H i y x p n e p e p a ( 5 o T K H H C K o h a e M u x b C n jie 3 C K O M n o ji H T e x H H q e o K O M H H c m x y x e . n o K a 3 a H u c h h m k h n p o i o m n a . y x a 3 a H a B 0 3 M 0 X H 0 C T B n p n M e H e n n a b n p o M n n u i e H H o c x i i n p e f l j i a r a e u n x p e m e H H i i .
NSW CONCEPTS OP VACUUM FILTERS CONSTRUCTION
S u m m -a r y
New contruction and p r in c i p le s of working of vacuum f i l t e r s as well a s new ways o f sediment c o l l e c t i o n were d iscu ssed and worked out a t the I n s t i t u t e o f Mineral P ro c essin g in the S i l e s i a n P o lit e c h n ic s .
The photograph o f the prototype and p o s s i b i l i t i e s of i t s in d u s t r ia l ad ap tatio n were shown.
