Фильтровальная пластина

007973 Это изобретение относится к микропористой фильтровальной пластине, используемой в вакуумной сушилке, в частности, в капиллярном фильтре. Фильтровальная пластина усовершенствована, главным образом, в отношении сопротивления ударам давления. В патенте США 4863656 описаны способ изготовления микропористой пластины, фильтровальная пластина, полученная по этому способу, и вакуумный сушильный аппарат, в котором используются такие фильтровальные пластины. Фильтровальная пластина согласно патенту США 4863656 содержит две противоположные всасывающие стенки, определяющие внутреннее пространство между ними, которое заполнено гранулированным материалом. Вакуумный сушильный аппарат содержит по меньшей мере одну из фильтровальных пластин, которая установлена с возможностью перемещения в резервуар или т.п. и из этого резервуара, в котором находится материал, подлежащий обезвоживанию. В одном варианте осуществления изобретения вакуумный сушильный аппарат содержит несколько фильтровальных пластин, установленных по окружности вокруг вращающегося вала. К всасывающим стенкам каждой пластины прилагается отрицательное давление, посредством чего вода или другая жидкость всасывается из материала, подлежащего обезвоживанию, через всасывающие стенки во внутреннее пространство в фильтровальной пластине и затем под действием отрицательного давления вытягивается из пластинчатой конструкции. В патенте США 5178777 описан способ удаления фильтровальной лепешки с капиллярной поверхности, когда жидкость, образующая фильтровальный осадок, всасывается через фильтрующую поверхность фильтровального элемента. Согласно этому патенту США 5178777 на фильтрующей поверхности фильтровального элемента образуется жидкостная пленка посредством обратного давления, создаваемого через фильтровальный элемент для того, чтобы осуществлять обратную промывку фильтровальной пластины. По существу, непосредственно после образования жидкостной пленки по меньшей мере одна газовая струя направляется на фильтрующую поверхность фильтровального элемента для того, чтобы отделять фильтровальную лепешку, расположенную на фильтрующей поверхности. Таким образом, микропористая фильтровальная пластина, используемая в капиллярных фильтрах,предназначена выдерживать непрерывные изменения абсолютного давления от около 0,1 бар во время стадии образования лепешки и обезвоживания до около 2,0 бар во время стадии обратной промывки. Пластины должны быть способны выдерживать это изменение давления после каждого оборота, что означает около полумиллиона ударов давления в год. Следовательно, как очевидно, прочность микропористой фильтровальной пластины должна быть очень высокой, чтобы пластина могла действовать годами в довольно жестких окружающих условиях. Абсолютное давление 2,0 бар при обратной промывке не кажется слишком высоким давлением, которое должна выдерживать пористая фильтровальная пластина. Тем не менее, как было обнаружено,пластины подвергаются намного более высоким давлениям, чем то, которое установлено для обратной промывки. Это обусловлено сжатием расширенного газа при переходе от режима вакуумирования к режиму обратной промывки. Стремительное движение воды вызывает эффект гидравлического удара внутри пластины, что может вызвать кратковременный пик давления вплоть до 10 бар или иногда даже больше. Кроме требований к прочности, для оптимизированного потока жидкости требуется конструкция внутренней подложки с минимальным перепадом давления. Это имеет важное значение во время стадии образования лепешки, но оно является особенно важным по время стадии обратной промывки. Недостаточная обратная промывка вызывает слишком быструю закупорку фильтровальных пластин, что уменьшает производительность фильтра. Кроме того, в случае закупорки фильтровальных пластин увеличивается гидравлическое сопротивление и возрастает риск в отношении разрушающих ударов давления. Фильтровальная пластина, используемая в капиллярных фильтрах, преимущественно содержит мембрану со средним размером пор около 1 мкм и подложку со средним размером пор 10 мкм, каналы для фильтрата и для обратной промывки, выпускное и впускное отверстия для фильтрата и для обратной промывки и установочные отверстия и втулки для установки фильтровальной пластины на фильтровальном оборудовании. Конструкция имеет достаточную прочность и хорошие реологические свойства в отношении как удаления фильтрата, так и способности по обратной промывке. Однако, если условия такие,что наблюдаются пики высокого давления, то требуется конструкция с более высокой прочностью в сочетании с оптимальными реологическими свойствами. Конструкция с неоптимизированным потоком создает неравномерное распределение давления внутри фильтровальных пластин. Конструкция, которая спроектирована и оптимизирована на абсолютное давление при обратной промывке максимум 2 бара, не работает в условиях, в которых возникают пики давления, и это давление вызывает напряжения в пластинах, достаточно высокие для их разрыва. Задачей настоящего изобретения является устранение некоторых недостатков, присущих предшествующему уровню техники, и получение улучшенной фильтровальной пластины для использования в вакуумной сушилке, в частности в капиллярном фильтре, фильтровальная пластина которого должна выдерживать непрерывные удары давления и все же сохранять хорошие реологические свойства. Существенные отличительные признаки изобретения изложены в прилагаемой формуле изобретения. Фильтровальная пластина согласно изобретению, используемая в вакуумной сушилке, в частности-1 007973 в капиллярном фильтре, содержит мембрану со средним размером пор около 1 мкм и подложку, на которой расположена мембрана. Внутри фильтровальной пластины имеется область с полостями для фильтрата и для жидкости, используемой при обратной промывке. Кроме того, фильтровальная пластина снабжена по меньшей мере одним выпускным отверстием или впускным отверстием для фильтрата и для жидкости для обратной промывки, а также установочными отверстиями или втулками для крепления фильтровальной пластины к самой вакуумной сушилке. Область с полостями внутри фильтровальной пластины согласно изобретению снабжена опорными элементами, которые могут быть частью подложки или быть отдельными элементами. Положения опорных элементов обеспечивают возможность жидкости, отделенной от отфильтрованного твердого материала или жидкости, используемой для обратной промывки, по существу, одновременно и легко проходить во всех направлениях, например, как горизонтально, так и вертикально, но, с другой стороны, положения опорных элементов определяются таким образом, чтобы конструкция фильтровальной пластины была стойкой к напряжениям, вызываемым пиками давления. Кроме того, материал подложки более крупнозернистый и пористый, чем в предшествующем уровне техники, и, таким образом, жидкость, отделенная от отфильтрованного твердого материала, более легко проходит внутрь материала подложки. Таким образом, вследствие сведения к минимуму гидравлического сопротивления уменьшаются пики давления, а фильтровальная пластина согласно изобретению становится более долговечной. Что касается положений опорных элементов в снабженной полостями области фильтровальной пластины, то идеальным состоянием для потока жидкости является полностью открытой внутреннее пространство, а идеальным состоянием для прочности - полностью закрытое внутреннее пространство. С одной стороны, открытое пространство необходимо для жидкости, а, с другой стороны, опорные элементы необходимы между стенками полостей для сопротивления напряжениям, так что форму и количество опорных элементов оптимизируют, используя конструкцию с достаточной общей площадью опорных элементов и с достаточно небольшим расстоянием между опорными элементами. Опорные элементы согласно изобретению занимают 10-50%, предпочтительно 15-30% общей площади снабженной полостями области при прочности подложки на растяжение 10-40 МПа и толщине подложки 10-15 мм (с каждой стороны области с полостями). Кроме того, опорные элементы расположены таким образом, что расстояние между опорным элементами, позволяющее выдерживать высокое внутреннее давление, составляет максимум 75 мм от края одного опорного элемента до края другого опорного элемента при аналогичной прочности на растяжение 10-40 МПа и аналогичной толщине материала 10-15 мм. Очевидно, что в случае изменения свойств материала будет также соответственно изменяться количество опорных элементов и расстояние от одного опорного элемента до другого опорного элемента. Таким образом, расположение и форма опорных элементов таковы, что преимущественно исключаются прямые линии напряжения внутри фильтровальной пластины согласно изобретению. Это достигается размещением опорных элементов или использованием опорных элементов разных размеров и форм. Опорные элементы могут иметь любую форму, предпочтительно круглую или овальную, однако в любом случае отношение между самым длинным размером и самым коротким размером составляет максимум 1,5 в поперечном сечении, параллельном фильтрующей поверхности фильтровальной пластины. Край вокруг области с полостями может иметь любую форму, но предпочтительна изогнутая форма, которая разрывает любые линии напряжения. Одной предпочтительной формой для опорного элемента является форма круглой пуговицы. Чтобы еще более исключить пики давления в фильтровальной пластине согласно изобретению, материал подложки фильтровальной пластины выполнен более крупнозернистым и/или более пористым,чем в предшествующем уровне техники, чтобы жидкость могла легче проходить внутри подложки в направлении выхода из нее в область с полостями и далее в самой этой области. Подложка содержит такие частицы, средний размер пор которых в подложке составляет от 5 до 90 мкм, предпочтительно от 10 до 60 мкм. Пористость составляет 25-80%, предпочтительно 40-50% от общего объема подложки. Мембрану и подложку фильтровальной пластины согласно изобретению преимущественно изготавливают из одного и того же материала, но только с разным размером частиц. Мембрана и подложка могут быть также изготовлены из разных материалов. Фильтровальную пластину согласно изобретению предпочтительно изготавливают из по меньшей мере одного из таких керамических материалов, как окись алюминия, карбид кремния, двуокись кремния, окись титана, окись циркония и окись хрома, которые являются спеченными или остеклованными. Могут также применяться другие материалы, как, например, графит, аморфный углерод, спеченные металлы, пластмасса и целлюлоза. Кроме того, фильтровальная пластина согласно изобретению может также применяться в обычных дисковых вакуумфильтрах. В дальнейшем изобретение подробнее описывается со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых фиг. 1 - вид сбоку с частичным вырывом одного предпочтительного варианта осуществления изобретения,фиг. 2 - частичный вид варианта на фиг. 1 в разрезе по А-А,-2 007973 фиг. 3 - вид сбоку с частичным вырывом другого предпочтительного варианта осуществления изобретения,фиг. 4 - частичный вид варианта на фиг. 3 в разрезе по В-В. Как показано на фиг. 1 и 2, фильтровальная пластина 1 снабжена установочными отверстиями 2 для ее крепления к вакуумной сушилке (не показано). Кроме того, фильтровальная пластина 1 снабжена выпускным отверстием 3, через которое фильтрат удаляют из внутренней части 4 фильтровальной пластины 1. Участок фильтровальной пластины 1, который используется для самого фильтрования, содержит мембрану 5 со средним размером пор около 1 мкм и подложку 6, на которой расположена мембрана 5. Подложка 6 имеет внутри себя полости 7, между которыми расположены опорные элементы 8. Опорные элементы 8 изготовлены из того же самого материала, что и подложка 6, и эти опорные элементы 8 в поперечном сечении 10, параллельном фильтрующей поверхности фильтровальной пластины 1, имеют форму круглой пуговицы. При использовании фильтровальной пластины 1 согласно изобретению в процессе фильтрования фильтрат проходит через пористую мембрану 5 к подложке 6 и далее через поры в подложке 6 во внутреннюю часть 4. Затем фильтрат через полости 7 проходит к выпускному отверстию 3. На фиг. 1 показано также несколько линий напряжения 9 для того, чтобы иллюстрировать положения опорных элементов 8 для предотвращения прямых линий напряжения, поскольку линии напряжения 9 проходят по меньшей мере через один опорный элемент 8. Как показано на фиг. 3 и 4, фильтровальная пластина 21 согласно изобретению снабжена установочными отверстиями 22 для ее крепления к вакуумной сушилке (не показано). Кроме того, фильтровальная пластина 21 снабжена выпускным отверстием 23, через которое фильтрат удаляется из внутренней части 24 фильтровальной пластины 21. Участок фильтровальной пластины 21, который используется для самого фильтрования, содержит мембрану 25 со средним размером пор около 1 мкм и подложку 26,на которой расположена мембрана 25. Подложка 26 имеет внутри себя полости 27, между которыми расположены опорные элементы 28. Опорные элементы 28 изготовлены из другого материала, чем материал подложки 26. Опорные элементы 28 частично имеют форму круглых пуговиц, но большинство опорных элементов 28 имеют другую форму. При использовании фильтровальной пластины 21 согласно изобретению в процессе фильтрования фильтрат проходит через фильтровальную пластину 21 аналогичным образом, как и в вышеописанном варианте на фиг. 1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Микропористая фильтровальная пластина для использования в вакуумной сушилке, содержащая мембрану со средним размером пор около 1 мкм, подложку, на которой расположена мембрана, и область с полостями внутри фильтровальной пластины для фильтрата и для жидкости для обратной промывки, и по меньшей мере одно выпускное отверстие или впускное отверстие для фильтрата и для жидкости для обратной промывки, и установочные отверстия или втулки для крепления фильтровальной пластины к вакуумной сушилке, отличающаяся тем, что область с полостями внутри фильтровальной пластины снабжена опорными элементами, которые занимают 10-50% общей площади области с полостями, при этом опорные элементы расположены таким образом, что исключаются прямые линии напряжения внутри фильтровальной пластины для обеспечения возможности прохождения жидкости, по существу, одновременно и легко во всех направлениях и для обеспечения способности конструкции фильтровальной пластины выдерживать напряжения, вызываемые пиковыми давлениями. 2. Фильтровальная пластина по п.1, отличающаяся тем, что опорные элементы занимают 15-30% общей площади области с полостями. 3. Фильтровальная пластина по п.1, отличающаяся тем, что отношение между самым длинным размером и самым коротким размером составляет максимум 1,5 при измерении в поперечном сечении, параллельном фильтрующей поверхности фильтровальной пластины. 4. Фильтровальная пластина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что опорные элементы расположены таким образом, что расстояние между опорными элементами составляет максимум 75 мм от края одного опорного элемента до края другого опорного элемента. 5. Фильтровальная пластина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что опорный элемент имеет изогнутую форму. 6. Фильтровальная пластина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что опорный элемент имеет форму круглой пуговицы. 7. Фильтровальная пластина по любому из предшествующих пп.1-5, отличающаяся тем, что опорный элемент имеет угловую форму. 8. Фильтровальная пластина по п.7, отличающаяся тем, что опорный элемент имеет квадратную форму. 9. Фильтровальная пластина по п.7, отличающаяся тем, что опорный элемент имеет треугольную форму.-3 007973 10. Фильтровальная пластина по п.7, отличающаяся тем, что опорный элемент имеет шестиугольную форму. 11. Фильтровальная пластина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что опорный элемент является частью подложки. 12. Фильтровальная пластина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что средний размер пор в подложке составляет от 5 до 90 мкм, предпочтительно 10-60 мкм. 13. Фильтровальная пластина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что пределы пористости в подложке составляют 25-80%, предпочтительно 40-50% от общего объема подложки. 14. Фильтровальная пластина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что мембрана и подложка изготовлены из одинакового материала. 15. Фильтровальная пластина по любому из предшествующих пп.1-13, отличающаяся тем, что мембрана и подложка изготовлены из разных материалов. 16. Фильтровальная пластина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что она изготовлена по меньшей мере из одного керамического материала. 17. Фильтровальная пластина по любому из предшествующих пп.1-15, отличающаяся тем, что она изготовлена по меньшей мере из одного спеченного металла. 18. Фильтровальная пластина по любому из предшествующих пп.1-15, отличающаяся тем, что она изготовлена по меньшей мере из одной пластмассы. 19. Фильтровальная пластина по любому из предшествующих пп.1-15, отличающаяся тем, что она изготовлена по меньшей мере из одного материала на основе углерода.