具备气吹效应的残留滤饼清除设备及系统的制作方法

1.本发明属于残留滤饼处理技术领域，具体涉及一种具备气吹效应的残留滤饼清除设备及系统。


背景技术：

2.过滤是分离液/固非均相混合物最普通和最有效的化工单元操作之一，在工业生产中有空气压滤、真空抽滤、机械挤压等形式。过滤时，混合物中的液体通过过滤介质网孔，混合物中的固体物料被截留在过滤介质如滤布、金属滤网或滤芯等的表面，从而达到固液分离之目的。由于过滤操作中，随着过滤过程的进行，固体颗粒层即滤饼的厚度不断增加，使过滤阻力不断增大，过滤速率会随之不断降低，因此，滤饼厚度是影响过滤速率的关键因素之一。生产中，过滤设备可以通过各种结构型式达到卸除滤饼的目的，如刮刀/刮板结构、振打结构、滤袋抖动结构、滤袋翻转结构、冲洗结构等；应用面较广的过滤设备如多功能过滤洗涤干燥一体机、平板式刮刀下卸料离心机等，其滤饼卸料方式为刮刀卸料，即刮刀通过旋转、深入，将滤饼逐层刮除、卸出。而为了保护过滤介质不被刮损，刮刀与过滤介质之间最终会有10mm左右的间隙，该间隙残存的滤饼为残留滤饼，无法再通过刮刀卸除。根据前述，残留滤饼会降低下一次过滤速率，还会造成每批次物料之间的交叉、混用，生产实践中不得不通过人工清理方式予以干预卸除。在较大规格型号的过滤设备中，残留滤饼达数百公斤，这不仅大大降低了生产效率，同时劳动强度也较大；如物料有毒或易燃易爆，通过人力卸除还具备一定的安全隐患，亟待解决。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种构造紧凑且使用便捷可靠的具备气吹效应的残留滤饼清除设备，本发明能极好的完成对残留滤饼的吹扫清除目的，滤饼去除率高，过滤效率显著提升，也相应的延长了过滤介质循环周期。
4.为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
5.一种具备气吹效应的残留滤饼清除设备，包括具备刮料组件的分离釜，所述刮料组件包括同轴布置在分离釜内的回转轴，回转轴顶部贯穿分离釜的釜盖并连接动力源，回转轴的位于分离釜釜腔内的底部布置刮刀架，刮刀架上布置位于滤盘上方的用于刮料的刀片；其特征在于：
6.所述刮料组件还包括安装在刮刀架处的刀背喷嘴，所述刀背喷嘴的气流喷射方向指向刀片背面，且刀片背面外形呈便于气流沿壁面流动的弧面状，以使得气流最终流动至刀片刃口处；
7.该设备还包括反吹组件，所述反吹组件包括位于滤盘下方的反吹气管，反吹气管上布置反吹喷嘴，且反吹喷嘴的气流喷射方向由下而上的指向滤盘所在方向。
8.优选的，所述刀片外形呈弧瓦状，且刀片的弧口朝向指向刀片的行进方向；刀片的曲率k＝0.015～0.03。
9.优选的，所述刮刀架及回转轴均具备中空且彼此连通的密封腔，以使得刮刀架的空腔形成连通回转轴的内腔与刀背喷嘴喷腔的衔接腔；气源经由位于回转轴顶端的旋转接头连通回转轴的内腔，直至将气流输送至刀背喷嘴处。
10.优选的，所述刮刀架外形呈顶细底粗的正三棱台状，刮刀架底面固定在回转轴处，刀片安装在刮刀架的前侧板处，刀背喷嘴安装在刮刀架的下侧板处，且前侧板与下侧板所配合形成的前棱边高度低于后侧板与下侧板所配合形成的后棱边高度。
11.优选的，所述刮刀架为两组且沿回转轴轴线周向均布；所述刀片为两组以上且沿相应刮刀架的长度方向依序布置，全部刀片的行进路径彼此配合形成与滤饼外形吻合的圆形清扫面。
12.优选的，所述回转轴的底面布置有连通回转轴内腔的底面喷嘴，所述底面喷嘴为两组以上且相对回转轴轴线轴对称布置；在平行回转轴轴线的俯视视角上，各底面喷嘴形成涡卷状布局，且各底面喷嘴的喷射方向指向回转轴的回转方向。
13.优选的，所述底面喷嘴及刀背喷嘴均为高压扇形喷嘴。
14.优选的，所述反吹气管包括彼此呈同心环布局的内汇总管和套设于内汇总管外的外汇总管，所述内汇总管和外汇总管处于同平面上，且两总管之间通过径向延伸的连接管连接彼此；所述反吹喷嘴均布在内汇总管及外汇总管的上环面处。
15.优选的，所述滤盘包括由上而下层叠布置的过滤介质和用于分区固定过滤介质的孔板，孔板底面布置有起刚度加强作用的支撑架。
16.优选的，一种应用所述的残留滤饼清除设备的系统，其特征在于：该系统还包括用于向刮料组件及反吹组件供气的供气管路，所述供气管路包括气源，气源经气源三联件后分为高压支路及低压支路；所述高压支路依序经溢流减压阀rv1、压力表p1、可调单向节流阀tv1及电磁阀mgv1后连通回转轴的内腔，所述低压支路依序经由溢流减压阀rv2、压力表p2、可调单向节流阀tv2及电磁阀mgv2后连通反吹气管。
17.本发明的有益效果在于：
18.1)、本发明通过依靠上部气流撬扫以及下部联锁脉冲气流反吹的配合作用，能极好的完成残留滤饼的吹扫清除；滤饼去除率高达80％以上，提高了过滤效率，延长了过滤介质循环周期。
19.具体而言，一方面，本发明在滤盘上方布置刮刀组件，利用刮刀组件上的刀片与刀背喷嘴的配合，实现了刀背喷嘴处气流的改向行进功能，最终使得高压气流沿弧形刀背喷射至刃口区域，形成气吹刀构造。改向至刀片的刃口处的高压风流，可弥补和作用于刀片刃口与滤板之间的配合缝隙，从而对该配合缝隙处的残留滤饼产生一种“上撬”的涡状气流力，进而达到将残留滤饼“撬”起的目的。另一方面，本发明还在滤盘下方，也即残留滤饼的反面，设置一系列的反吹喷嘴，通过联锁脉冲气流，吹动残留滤饼，松动其板结情况。至此，通过本发明的上撬下吹结构，伴随回转轴及刮刀架的回转动作，残留滤饼在高压风流乃至刀片自身的回转铲除作用下，可完成整个残留滤饼面的吹扫卸除功能。
20.2)、作为上述方案的优选方案，本发明的刀片可利用高压气体遇到一定曲率的弧形刀背从而产生附壁作用，达到改变气流方向的功能，最终沿刀片刃口的下表面出气，对残留滤饼由表面至内层产生一种“上撬”涡状气流力，将残留滤饼逐层“撬”起。在上述描述的基础上，本发明的刀片可以整体为一定曲率的弧形刀片，以提升其使用便捷性和加工便捷
性。
21.3)、实际使用时，本发明的刀片可以独立安装在某根侧轴上，也可以直接安装在作为回转轴的搅拌轴上。实际装配时，由于刀背喷嘴对高压气流的实际需求，因此气源可以经由回转轴内腔、刮刀架空腔至刀背喷嘴处，以实现高压气流通行功能。同时，由于刮刀架特殊的正三棱台结构，这使得当刮刀架旋转时，靠近回转轴中心处会先接触物料，远离回转轴中心处后接触物料，形成将物料由中心向外推离的效果。另一方面，刮刀架的前侧板与下侧板所配合形成的前棱边高度低于后侧板与下侧板所配合形成的后棱边高度，这使得刀片安装时能自然形成前倾式布局，在保证了刀片的刮料功能的同时，也使得刀背喷嘴安装后能以合适角度向刀片背面喷射，从而实现高压气流的沿壁流动效果，一举多得。
22.4)、刀片使用时，应当设置成左右互补式，每只刀片背面均设置高压气体喷嘴，形成一个个气体吹扫面，通过左右“互补式”完成整个残留滤饼面的吹扫卸除，以便减少整体式结构的吹扫反作用力。
23.5)、为保护滤盘内过滤介质，以及确保对残留滤饼的可靠松动效果，更为了确保与刮料组件能实现彼此协同，本发明的反吹组件处反吹气流一般为脉冲式操作，实际可根据物料板结情况、残余滤饼厚度等设定反吹周期。正吹扫与反吹之间配合可由自动化程序设定，自由组合，以适应不同物料、不同工况，获得最佳效果。
附图说明
24.图1为本发明的装配状态图；
25.图2为刮料组件的结构示意图；
26.图3为图2的仰视示意图；
27.图4为刀片的工作状态示意图；
28.图5为反吹组件的布置状态图。
29.本发明各标号与部件名称的实际对应关系如下：
30.a-残留滤饼
31.10-刮料组件 11-回转轴 12-刮刀架
32.12a-前侧板 12b-下侧板 12c-后侧板
33.13-刀片 14-刀背喷嘴 15-底面喷嘴
34.20-分离釜 21-滤盘
35.30-反吹组件
36.31-内汇总管 32-外汇总管 33-连接管 34-反吹喷嘴
37.40-气源 50-气源三联件
38.61-高压支路 62-低压支路
具体实施方式
39.为便于理解，此处结合图1-5，对本发明的具体结构及工作方式作以下进一步描述：
40.通常情况下，为了保护过滤介质不被刮料机构损坏，在刮料机构的刀片与过滤介质之间留有间隙，一般在10mm；技术参数高的分离釜的间隙更大。因此，该间隙内的残留滤
饼a较均匀的堆积在分离釜的过滤介质的表面，需要通过其他装置予以清除。基于上述，本发明采用了如图1-2所示的正吹与反吹结合的方式，以实现对上述残留滤饼a的快速吹扫清除功能。
41.实际设计时，如单纯采用高压气体直接吹扫图4所示的残留滤饼a，效果欠佳；主要原因是残留滤饼a是滤饼的最底层，受压较大，滤饼呈较板结状态。高压气体直接吹扫滤饼表面，反而某种程度上压实了残留滤饼a，尤其是可压缩物料形成的滤饼，因此，难以获得理想效果。想要获得较好的吹扫效果，首先要改变残留滤饼a原始板结状态，使其松动，这可以通过本发明的反吹组件30来实现。其次是高压气体不能直接吹扫滤饼表面，而要沿刀片13刃口的下表面出气，从而逐层将其“撬”起，而不会使残留滤饼a直接受高压压实，这可以通过本发明的刮料组件10来实现。再次是气动吹扫要能覆盖全部残留滤饼区域，并将吹扫起的残留滤饼a推赶至卸料出口，这可以依靠本发明的刮料组件10与反吹组件30的协同配合来实现。
42.更具体而言，如图1所示，本发明的主要结构包括用于执行相应分离操作的分离釜20，分离釜20处布置刮料组件10及反吹组件30，而刮料组件10及反吹组件30均通过一系列管路连通气源40。其中：
43.刮料组件10包括回转轴11、刮刀架12以及位于刮刀架12上的刀片13、刀背喷嘴14及底面喷嘴15。如图2-3所示的，刮刀架12分为左支架与右支架，并整体呈现一字型结构；呈俯视观察，左支架与右支架均为靠近回转轴11处宽，远离回转轴11处窄的正三棱台状设计结构。左支架与右支架的棱边与刮刀架12的顶面或底面形成的夹角β为85～89
°
，或者说与垂直刮刀架12顶面的铅垂线呈1～5
°
夹角；因此，当刮刀架12顺时针旋转时，靠近回转轴11处先接触物料，远离回转轴11处后接触物料，形成将物料由中心向外推离的效果。最终物料到达分离釜20筒体侧面设置的出料口，实现排料效果。刮刀架12的旋转，是由动力源如动力电机等经由传动系统带动回转轴11实现的。
44.刮刀架12呈中空的三棱台状结构，重量轻，刚性好。以图3-4进行说明：构成刮刀架12的前侧板12a、后侧板12c与下侧板12b相互焊接成正三棱台状，且该正三棱台状的刮刀架12呈现靠近回转轴11处宽而远离回转轴11处窄的设计构造。刮刀架12底端也即大端与刮刀架12焊接，小端也即顶端用封板焊接封死，形成密闭的空腔。为了减少刮料时刮刀架12与物料的摩擦，左支架与刮刀架12焊接时，下侧板12b与水平面的角度α一般为8～12
°
；右支架结构与此类似，不再叙述，但与刮刀架12焊接时，左支架和右支架形成沿回转轴11周向均布结构。
45.刀片13呈一定曲率的弧形，且弧口面向刮刀架12的旋转方向，一般可以通过螺栓、焊接等形式固设在前侧板12a上。根据分离釜20的技术参数，刀片13可以为五只以上，且在按一定次序固设在左支架、右支架的前侧板12a上。为了使每只刀片13刮料时受力较小，刀片13宽度有限，每只刀片13只负责刮除一定尺寸的环形领域，各刀片13交错布置，相互补充，形成“互补式”刀片13布局，以便将所有物料刮除。图1-3中的互补式的刀片13为六只。
46.传统操作时，在分离釜20的升降系统由上至下的动作中，刮料组件10也可相应产生升降动作，从而正常的卸除完绝大部分物料。随后，为保护过滤介质，留有残留滤饼，此时只能借助本发明的正吹及反吹组合的方式予以完全卸除。
47.就正吹结构也即刮料组件10而言，本发明具体在刀片13背面及回转轴11底面上设
有高压喷嘴，也即刀背喷嘴14及底面喷嘴15。刀背喷嘴14轴线与下侧板12b呈一定角度，且距离刀片13背面一定距离，目的使刀背喷嘴14射出的气流在流经刀片13背面一定曲率弧面时，改变气流方向，进入残留滤饼表面时能够形成一种“上撬”涡状气流力，将残留滤饼“撬”起，避免气流直吹将残留滤饼压实。实际制作时，刀背喷嘴14可以通过螺纹连接型式与下侧板12b连接，通过调节螺纹，可适当调节刀背喷嘴14与刀片13背面的距离。经大量应用实践证明，当刀片13的曲率k＝0.015～0.03，宽度60～150mm范围内，刀片13加工难度小，且气流流经该曲面后，产生吸附作用，气流偏转后获得一定的加速度，气流“上撬”效果最为明显。
48.为使整个残留滤饼面均被刀背喷嘴14吹扫到，每只刀片13背面均设有相应的刀背喷嘴14。所有刀背喷嘴14产生的气流通过回转轴11旋转形成一个环形面，受力有限，各刀背喷嘴14的环形面相互补充、交错。为了使得刮刀架12底部残留滤饼不形成吹扫盲区，在回转轴11底面布置的底面喷嘴15可弥补上述吹扫盲区，因此底面喷嘴15喷出的气流方向要与对应侧的刀背喷嘴14喷出的气流方向一致，也即均朝向回转轴11旋转方向。在刀背喷嘴14和底面喷嘴15所产生的气流共同作用下，本发明的气流作用范围覆盖了整个残留滤饼面，残留滤饼a被吹赶到分离釜20筒体侧面设置的出料阀处，最终通过其滤饼出料口被排出。
49.实际设计时，各高压喷嘴一般选用扇形喷嘴，且扇形面应最大弧度作用于残留滤饼面，其材质可根据物料性质选择。
50.高压喷嘴安装后，其内部气道与下侧板12b的分气道连通；刮刀架12的空腔在连通该分气道的同时，也与空心的回转轴11的内腔彼此连通。回转轴11为中空轴，顶端与旋转接头连接，末端开有左横通道、右横通道，分别与左支架及右支架连通。一定压力的气体由旋转接头进入回转轴11的内腔，经刮刀架12进入刀背喷嘴14及底面喷嘴15，最终实现气流喷扫目的。
51.生产中，残留滤饼位于整个滤饼最底，受压时间最长，一般比较板结。因此在刮料组件10处气流吹扫撬动前，应将残留滤饼松动，以获得最佳吹扫效果。对此，本发明如图1及图5所示的，在滤盘21的背面设有反吹组件30，通过反吹组件30的反吹气管上设置的一系列的反吹喷嘴34直接作用于残留滤饼背面。一般反吹组件30的反吹气流压力不高，范围为0.1～0.3mpa。为保护滤盘21中的过滤介质不被反吹气流压力损坏，需要将过滤介质固定在一定的尺寸范围内，一般最大长度不超过500mm。因此，在设有反吹组件的分离釜20中，滤盘30的过滤介质被分区固定在孔板上，并和孔板底部的支撑架固结，增加刚性和强度。每个分区固定的过滤介质背面均设有反吹喷嘴34。各反吹喷嘴34布置在内汇总管31及外汇总管32上；内汇总管31、外汇总管32通过连接管33连通，并与反吹气管相通。
52.实际操作时，刮料组件10进行气流吹扫前，在自控系统程序控制下，较低压力的反吹气体由反吹气管进入，经连接管33分别进入内汇总管31、外汇总管32，最终由各反吹喷嘴34喷出，随之气流穿过孔板的出液孔以及过滤介质的网孔，作用在残留滤饼底部，促其松动。为保护过滤介质，反吹气流一般为脉冲式操作，实施周期根据物料板结情况、残余滤饼厚度等设定。在反吹组件吹扫完一圈或几圈，且刮料组件10相应的执行相应刮料操作后，如残留滤饼仍有残留，可再次实施脉冲反吹。正吹扫与反吹之间配合可由自动化程序设定，自由组合，以适应不同物料、不同工况，获得最佳效果。
53.上述结构中，刀背喷嘴14及底面喷嘴15的气流吹扫需要较高的气压，一般为0.3～0.6mpa；而反吹组件30所需的压力一般较低，为0.1～0.3mpa。因此，需要设置供气管路，以
获得上述两种不同压力。高压的气源40压力一般为0.6～0.8mpa，且气压稳定，气量充足。气源40经总气道，进入气源三联件50，去油去水，以获得干净气源40，对气源40的处理，根据分离釜20处理物料要求，进行相应处理。获得符合工艺要求的干净气源后，一路走高压支路61，先进溢流减压阀rv1，调节获得较高的气压，并由压力表p1适时显示压力值，再经可调单向节流阀tv1调节流速，获得稳定气流，经电磁阀mgv1控制其通断，由旋转接头进入回转轴11内，直至底面喷嘴15和刀背喷嘴14处，以实现正面吹扫残留滤饼的功能。另一路走低压支路62，也是先通过溢流减压阀rv2，调节获得较低的气压，并由压力表p2适时显示压力值，再经可调单向节流阀tv2调节流速，获得稳定气流，经电磁阀mgv2控制其通断，最终由反吹气管进入分离釜20，以便反面松动残留滤饼。
54.至此，本发明极好的完成了残留滤饼的吹扫清除，滤饼去除率高达80％以上，提高了过滤效率，延长了过滤介质循环周期。必要时，通过更换不同曲率刀片13、改变回转轴11的转速以及高度、变化喷嘴数量、改变正吹及反吹的气体压力的操作参数等，可以适应不同的残留滤饼，物料适应性极强，成效显著。
55.当然，对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而还包括在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现的相同或类似结构。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
56.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
57.本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。