Способ разделения суспензий

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 058581 38 3(59 В.О В 502 БРЕТЕНИ ТО ТЕЛ ЬСТВУ езо ьтр ги / АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЬПИЙ(71) Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт(56) 1. Авдеев Н,А., Волобуев Н.К., Ермилов А,С. и др. Акустический метод разделения суспензий. Сб. Акустическая и магнитная обработка ма. териалов. М., 1966, с. 79-83,2, фридман В.М. Ультразвуковая химическая аппаратура. М., Машиностроение", 1967, с155-256.3. Авторское свидетельство СССР В 651829, кл. Ь 01 Э 37/00, 03,03.75( 54 ) ( 57 ) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ, заключающийся в том, что суспензнюпропускают через фильтровальный элемент, около которого создаютпеременный перепад давлений, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повьпаения эффективности регенерации фильтровального элементаиз магнитострикционного, пьезокерамического или металлокерамическогоматериала при одновременном снижении энергетических затрат на процесс регенерации, переменный перепад давлений около фильтрованного.элемента создают путем подачи нанего переменного электрического напряжения с частотой, равной рнансной частоте колебаний фил овального элемента.1058581 5 1 О 6065 Изобретение относится к процессам обогащения и может быть использовано для разделения суспензий иочистки их от механических примесейпри проведении классификации, обезвоживания и фильтрования.Известен способ классификациисуспензий, заключающийся в том, чтосуспензию пропускают через фильтровальный элемент, который по периферии установлен на гибком элементе иприводится в колебательное движениеволноводом, соединенным с магнитострикционным излучателем Я .Однако данный способ не позволяет испольэовать большие просеивающиеповерхности, обеспечивающие высокуюпроизводительность процесса. Этосвязано с тем, что волновод, соединенный с центральной частью фильтра,не обеспечивает синфазного колебания по всей поверхности фильтра.Известен способ фильтрования, заключающийся в том, что суспензиюпропускают через фильтровальный элемент, который очищается от образующегося осадка ультразвуковыми колебаниями, излучаемыми навстречу потоку фильтрата (2.Этот способ характеризуется недостаточной регенерацией Фильтровальнога элемента из-за быстрого затухания ультразвуковых колебаний вФильтрате,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигае-мому результату является способФильтрования, заключающийся в создании на Фильтровальном. элементе постоянного перепада давления и периодического движения суспенэии (3) .Однако при известном способеФильтрования осуществляют непрерывное колебание всей жидкости в корпусе аппарата. Это требует большихэнергетических затрат, особенно прибольших перепадах давления на плотных фильтровальных элементах, имеющих низкий коэффициент живого сечения.Целью изобретения является повышение эффективности регенерацииФильтровального элемента из магнитострикционного, пьезокерамическогоили металлокерамического материалапри одновременном снижении энергетических затрат на процесс регенерации. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу разделения суспензии, заключающемуся в том, что суспензию пропускают через фильтровальный элемент, около которого создают переменный перепад давлений, последний создают путем подачи на фильтровальный элемент переменного электрического. напряжения с частотой, равной резонансной частоте колебаний Фильтровального элемента. На фиг. 1 изображена схема устройства для реализации предлагаемого способа разделения суспензий; на фиг. 2 - схема фильтровального 1 элемента в момент фазы расширения его (регенерация); на Фиг. 3 - то же, в моменТ фазы сжатия (разделение суспензии) .Устройство содержит корпус 1, Фильтровальный элемент 2, представляющий собой, например, кольцевой пакетный излучатель, изготовленныйиэ магнитострикционного материала,и обмотку 3. В корпус 1 вмонтированыпутрубок 4 для подачи исходной суспензии и патрубок 5 для сброса осадка. Торцы кольцевого Фильтровального элемента 2, закрытые крышками б,которые стянуты тягами 7, образуюткамеру 8. Верхняя крышка б снабженапатрубком 9 для отвода фильтрата.20 Способ осуществляется следующимобразом.Обрабатываемую суспензию подаютпо патрубку 4 в корпус 1 устройстваи, соответственно, на фильтроваль 25 ный элемент 2, За счет постоянногоперепада давления на фильтровальномэлементе 2 происходит разделениесуспенэии:на фазы, Фильтрат поступает в камеру 8, образованную фильт 30 ровальным элемент 2 и крышками б, изатем отводится через патрубок 9.На обмотку 3 фильтровального элемента 2, подают переменное электрическоенапряжение от ультразвукового гене 35 ратора (не показан), В фильтровальном элементе 2 на его резонанснойчастоте за счет магнитострикционногоэффекта возникают упругие колебания.При этих колебаниях Фильтровального40 элемента 2 происходит движение суспензии в непосредствеиной близостиот его поверхности. За счет этихпограничных гидродинамических потоков происходит разрушение слоя извзвешенных частиц на поверхностифильтровального элемента и отвод ихиз этой области. Это приводит к повышению производительности процессаразделения, Кроме того, вторичныеэффекты ультразвукового поля, возни 50 кающие в пограничной области, аименно акустический ветер и радиационное давление, будут препятствоватьпопаданию частиц на поверхностьфильтроэлемента, Сгущенный продукт55 отводится из корпуса 1 через патрубок 5,В лабораторных условиях проводилось,опробование данного способа разделения суспензий, В качестве фильтровального элемента использован цилиндр из металлокерамики ГОСТ 12456-72 ( на основе никеля) с резонансной частотой 18 кГц (радиус фильтра равен 5 см ),Подобные Фильтровальные элементы находят широкое применение в практике очистки, жидкостей. Процесс осуществлялся при постоянном перепаде давления 0,7 кг/см 1, В цилиндре возбуждались радиальные колебания при подаче на него переменного напряжения с амплитудой 600 В от генератора УЗМ,5. В качестве суспензии использовалась вода с угольными частицами дисперсностью от 5 мкм до 100 мкм и концентрацией 200 мг/л. При этом удельная производительность фильтрования составляла 50 м/ч, а тонкость фильтрования 3-5 мкм. Известный способ( Фильтрования обеспечивал удельную производительность 32 м/ч.Возбуждение фильтровальных элементов осуществляют на резонансной частоте, величина которой зависит от его геометрических размеров и для каждого конкретного случая .рас(считывается по известным Формулам. Обычно эта частота находится в диапазоне 15 - 40 кГц. Магнитострикторы составлены из отдельных пластин, которые стянуты между собой и могут пропускать жидкость при постоянном перепаде давления, А степенью натяжения.можно регулировать зазоры между пластинами и, соответственно, площадь живого сечения, Фильтровальные элементы, изготовленные по ГОСТУ 12455-72 из пьеэокерамики, обладают пьезосвойствами, а некоторые, изготовленные из металлокерамики, например, на основе никеля, обладают магнитострикцибнными свойствами. Поэтому при подаче электрического напряжения в них возбуждаются мощные упругие колебания. Причем в фильтровальных элементах в зависимости от технологического процесса можно возбуждать различные виды упругих колебаний: радиальные (направленные вдоль радиуса), осевые и изгибные. При радиальных колебаниях возникают потоки жидкости, перпендикулярные поверхности фильтровального элемента. Эти потоки разрушают слой частиц и препятствуют попаданию твердой фазы на поверхность фильтровального элемента, В случае осевых колебаний в пограничном гидродинамическом слое происходит движение жид/кости, параллельное поверхности фильтровального элемента. кроме того, при этом происходит периодическое изменение размеров ячеек Фильт ра, что также способствует повышению производительности процессов разделения и повышения их эффективности. Возможно совместное возбужде 10 стержневые.В данномг способе около фильтровального элемента создается мощноеультразвуковое поле, в котором возникает кавитация, В зонах разряжения ультразвукового поля происходитобразование газовых пузырьков, а взонах давления они захлопываются собразованием больших местных давлений, достигающих нескольких сот ат мосфер. Под действием кавитациивозникает дополнительный эффект -происходит обеээараживание суспензии, т.е. отмирание. различных патогенных микроорганизмов. Бактерицид ный эффект позволяет устранить всхеме очистки операцию обеззараживания.Эксперименты показали, что производительность Фильтрования предла-,30 50 55 35 40 45 ние отдельных видов колебаний. Возбуждение определенного вида колебаний осуществляется за счет соответствующей схемы намотки проводникана фильтровальный элемент. Возбуждение всех видов колебаний в фильтровальном элементе проводиТся на резонансной частоте. Фильтровальныеэлементы в предлагаемом способе могут быть использованы разной формыгцилиндрические, плоские, кольцевые,гаемого способа разделения суспеизий на 50-80выше производительностиизвестных способов., Кроме того, приосуществлении предлагаемого способав несколько раз сокращаются энергетические затраты. Это связано с тем,что переменное движение сообщаетсяне всей жидкости, которая. находитсяв аппарате, а только части ее, расположенной около фильтровальногоэлемента. Вторичные эффекты, возникающие в ультразвуковом поле в пограничной зоне, повышают эффективностьфильтрования, поскольку препятствуютпрохождению к Фильтровальному элементу взвесей (в том числе вэвесей,размеры которых меньше размеров отверстий фильтровального элемента),При осуществлении данного способане нужен дополнительный звуковойпреобразователь для создания переменного перепада давления. Кроме.того, при таком виде колебания повышается эффективность очистки иэ-заизменения размеров отверстия Фильтровального элемента. При удлинениифильтровального элемента отверстияувеличиваются и происходит выносчастиц из его отверстий. При другойфазе уменьшается размер отверстийФильтровального элемента.1058581 ктор Л.Пат Подписное Заказ 9774/ Тираж 688рственного комитета Сзобретений и открытийа, Ж, Раушская наб ИИПИ Росу но делам3035, Мос де 4 ППП Патент, г.ужгород, ул. Проект 1 Фил Редактор М. Бандура Составитель Л, Бузмакова Техред И.Иетелева