阅读说明：本技术 固体颗粒水性分散体的过滤设备及其过滤方法 (Filtration apparatus for aqueous dispersion of solid particles and filtration method thereof ) 是由 吕仕铭 梅成国 胡艺民 陈雅娟 于 2019-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种固体颗粒水性分散体的过滤设备及其过滤方法,该设备包括罐体、过滤单元和振荡单元,所述罐体包括顶盖、底盖、以及位于所述底盖与顶盖之间的侧壁,所述罐体上设有进料管、出料管、空压机、压力计和液位计,所述过滤单元和振荡单元位于罐体内,该振荡单元位于过滤单元的下方,且在过滤单元和振荡单元之间的罐体内设有导流板,该导流板用于将过滤单元中滤出的水性分散体导入振荡单元内。该过滤设备采用搅拌和研磨的方式打破大颗粒水性分散体,再采用滤圈过滤和振荡过滤去除固体颗粒水性分散体中的杂质。本发明具有结构简单、操作简便、可连续生产、过滤效率高、易清洗等优势。(the invention relates to a filtering device and a filtering method for solid particle aqueous dispersion, the device comprises a tank body, a filtering unit and an oscillating unit, wherein the tank body comprises a top cover, a bottom cover and a side wall positioned between the bottom cover and the top cover, the tank body is provided with a feeding pipe, a discharging pipe, an air compressor, a pressure gauge and a liquid level meter, the filtering unit and the oscillating unit are positioned in the tank body, the oscillating unit is positioned below the filtering unit, a guide plate is arranged in the tank body between the filtering unit and the oscillating unit, and the guide plate is used for guiding the aqueous dispersion filtered out from the filtering unit into the oscillating unit. The filtering equipment breaks the large-particle aqueous dispersion by adopting stirring and grinding modes, and then removes impurities in the solid-particle aqueous dispersion by adopting filter ring filtering and oscillation filtering. The invention has the advantages of simple structure, simple and convenient operation, continuous production, high filtering efficiency, easy cleaning and the like.)

固体颗粒水性分散体的过滤设备及其过滤方法

技术领域

本发明涉及过滤设备，具体涉及一种固体颗粒水性分散体的过滤设备及过滤方法，特别适用于固体颗粒水性分散体中滤除大颗粒物质。

背景技术

在水性色浆、水煤浆等固体颗粒的水性分散体生产过程中，往往是按照投料、分散、研磨、检测、包装等工序进行生产，原材料中的杂质、未充分分散的原料等大颗粒物质能通过各种渠道进入半成品和成品之中，为进一步除去大颗粒物质并提升水性分散体的流动性，通常需要在生产过程中对产品进行过滤。一般水性分散体过滤质量要求不高时可以选用单层或多层滤布进行过滤，但是，在大颗粒物质较多的情况下，这种过滤方式容易堵塞滤布，需要频繁地清洗或更换滤布，导致出现过滤效果差、工作量大等问题，严重影响了过滤的质量和效率。如何以简单设备完成水性分散体浆料的过滤，并及时除去过滤材质上的大颗粒物质，是水性分散体浆料生产过程中的一个重要环节。

申请号为CN201810019026.9的中国专利公开了一种高效的浆料原料过滤装置，该过滤装置通过转轴、搅拌叶、电机、凸轮和滤板之间的配合，电机带动凸轮转动，使支撑板向上运动，从而使弹性装置伸长，搅拌叶可对原料进行搅拌，使过滤装置可以一次性放置较多的原料，且使原料堵塞的可能降低。该装置虽然不易堵塞、处理量大，但是不方便清洗，需要停机后人工清洗。申请号为CN201820681162.X的中国专利公开了一种水性漆滤渣装置，该装置中第一过滤网和第二过滤网均为两个并成“V”型上下间隔设置，且两个过滤网的一端通过弹簧与支撑板连接，另一端穿过桶体侧壁并固定连接有支杆，气缸带动支杆摆动，该水性漆滤渣装置能够带动第一过滤网和第二过滤网不断振荡摆动，摆动出的固体颗粒被振荡到滤渣盒中收集，滤渣盒底面为过滤网，亦可将固体颗粒过滤。该装置可收集滤渣，但滤渣盒在装置内部，需要定期取出收集，否则会产生滤渣盒堵塞，影响过滤效率。上述现有技术揭示的过滤设备，过滤效率难以达到工业化生产的要求。

公开号为KR101622368的韩国专利介绍了一种具有过滤和反洗功能的水处理设备，可以在不拆卸过滤器壳体的情况下有效清洗过滤设备，公开号为DE3905113的德国专利介绍了一种清洁过滤器表面的方法，利用可滑动的喷射杆将压缩空气清洗过滤板，这两个专利介绍的过滤设备，虽然具有自动清洗功能，但是，这两个专利揭示的设备，在过滤色浆、水煤浆等大颗粒含量较高的水性分散体过程中，因为清洗频率较高，往往难以连续化工作，且设备过于复杂，对设备的维修保养造成较大压力。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种固体颗粒水性分散体的过滤设备，该过滤设备采用搅拌和研磨的方式进一步粉碎大颗粒水性分散体，再采用滤圈过滤和振荡过滤去除固体颗粒水性分散体中的杂质，且结构简单、自动化程度高、不易产生堵塞、过滤效率高。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种固体颗粒水性分散体的过滤设备，包括罐体、过滤单元和振荡单元，所述罐体包括顶盖、底盖、以及位于所述底盖与顶盖之间的侧壁，所述罐体上设有进料管和出料管，所述过滤单元和振荡单元位于罐体内，该振荡单元位于过滤单元的下方，且在过滤单元和振荡单元之间的罐体内设有导流板，该导流板用于将过滤单元中滤出的水性分散体导入振荡单元内；

其中，所述过滤单元包括搅拌轴、桨叶、滤圈和实心板，所述滤圈固设于罐体内，所述搅拌轴位于滤圈内，且其上端与电机一的输出轴定位连接并由电机一带动转动，其下端固定设有若干个桨叶，该桨叶与水平面的夹角为锐角，所述桨叶下方沿其长度方向设有若干刮片，所述实心板固设于滤圈下方的罐体内，且所述滤圈的下端紧密贴合于所述实心板的上表面，水性分散体通过进料管进入滤圈内并落于实心板上，所述刮片用于研磨实心板上的浆料；

其中，所述振荡单元包括振荡箱，所述振荡箱内设有第二滤网，该第二滤网将振荡箱分为上、下两层，该振荡箱的两端连接弹性元件，振荡箱下端连接电机二，所述振荡箱在电机二和弹性元件的共同作用下在罐体内进行旋转振荡，经过过滤后的水性分散体通过出料管从振荡箱排出罐体外部。

优选地，所述底盖与侧壁为一体成型件，所述顶盖可拆卸地连接于侧壁。

优选地，所述滤圈包括第一滤网和锁紧环，所述第一滤网呈上下开口的空心圆柱体结构，且其上端固定连接锁紧环，所述锁紧环上设有若干圆孔，该锁紧环可拆卸地固定于所述顶盖，所述第一滤网上网孔的直径为1～5mm，所述第一滤网的直径小于罐体的内径。

优选地，所述搅拌轴沿罐体中心轴线方向竖直设置，所述桨叶在水平面上投影的长度略小于第一滤网的直径，所述桨叶与水平面的夹角为≤30°，所述刮片沿整个桨叶下端长度方向设置，且相邻刮片之间部分相连，该刮片的刀刃之间设有间隙且刮片上设有若干个通孔。

优选地，所述实心板包括板面和一端连接于板面上若干相互间隔设置的支撑杆，该支撑杆另一端固定于罐体的侧壁，所述板面呈正圆锥体状，且该圆锥体的母线与水平面的夹角等于桨叶与水平面的夹角。

优选地，所述导流板倾斜地置于过滤单元和振荡单元之间的罐体内，该导流板的上端固定于罐体的侧壁，其下端为自由端，且位于振荡箱的正上方。

优选地，所述振荡箱的外径小于罐体的内径，所述第二滤网为金属丝网，该第二滤网的外径与振荡箱的内径相同，且第二滤网通过卡扣固定于振荡箱内部，所述第二滤网上网孔的直径为0.1～1mm，所述振荡箱的底部设有至少两个滚轮，该滚轮置于罐体底盖上且能够在底盖上任意滚动。

优选地，所述弹性元件包括弹簧、弹簧座和调节旋钮，所述弹簧置于罐体内，且弹簧的一端与弹簧座内侧连接，弹簧的另一端与振荡箱外侧连接，所述弹簧座置于箱体侧壁外，所述调节旋钮固定于弹簧座的外侧。

优选地，所述罐体上设有空压机、压力计和液位计，所述进料管、电机一、压力计和液位计置于罐体的顶盖上，该进料管上设有进料控制阀，所述空压机的出气口连接于罐体内，所述出料管穿过罐体的底盖并连通于振荡箱，所述出料管上设有出料控制阀，所述电机二设于罐体的底盖上，所述进料控制阀、出料控制阀、空压机、压力计、液位计、电机一、调节旋钮和电机二均连接到PLC控制系统。

本发明还提供了一种使用固体颗粒水性分散体的过滤设备的过滤方法，包括如下步骤：

S1：通过PLC控制系统设置进料控制阀、出料控制阀、空压机、压力计、液位计、电机一、弹性元件的调节旋钮和电机二的工艺参数；

S2：固体颗粒水性分散体经进料控制阀控制进料流量，通过进料管进入罐体内，落到实心板上；固体颗粒水性分散体经桨叶搅拌及刮片研磨，其中的大颗粒被打碎，然后通过滤圈，残留的大颗粒无法通过，留在实心板上继续进行搅拌和研磨，杂质也被滤圈阻挡住；使用空压机制造高压以保证滤圈不易被堵塞，压力计监测罐体内压力防止压力过高，液位计监测罐体内液位并同步控制进料流量，至此完成第一次过滤；

S3：固体颗粒水性分散体通过滤圈后向下经导流板进入振荡箱，振荡箱在电机二和弹性元件的共同作用下在其水平面上旋转振荡，进一步细化固体颗粒水性分散体；固体颗粒水性分散体通过振荡箱内的第二滤网，除去更小的杂质；最终得到不含大颗粒的粒度均匀的固体颗粒水性分散体产品，经出料控制阀控制出料；

S4：当PLC控制系统检测到固体颗粒水性分散体的出料流速小于出料控制阀的设定流速时，控制进料控制阀停止进料，待出料结束，开罐清洗；

S5：取下顶盖，然后取出滤圈进行清洗，或更换滤圈上的第一滤网，安装完成即可继续进行过滤。

本发明的有益效果是：本申请过滤设备采用搅拌和研磨的方式打破大颗粒水性分散体，大颗粒和杂质无法通过滤圈，固体颗粒水性分散体通过滤圈后再采用振荡过滤进一步细化和除去更小的杂质，且该设备易于拆卸和清洗，与传统的过滤设备相比，本申请过滤设备不易产生堵塞、便于清洗、自动化程度高；本申请过滤方法采用多重过滤方式，结合施加一定压力、旋转产生涡流进行连续高效的过滤；本申请所述技术方案具有结构简单、操作简便、可连续生产、过滤效率高、易清洗等优势，适用于水性色浆、水煤浆等固体颗粒水性分散体的过滤。

附图说明

图1是本发明所述过滤设备的结构示意图；

图2是本发明具体实施例的桨叶俯视图；

图3是本发明具体实施例的实心板俯视图；

图4是本发明具体实施例的刮片示意图；

图5是本发明具体实施例的滤圈示意图；

图6是本发明所述过滤设备中单个弹性元件的示意图；

图中：1罐体；2顶盖；3进料管；4进料控制阀；5出料管；6出料控制阀；7空压机；8压力计；9液位计；10电机一；11搅拌轴；12桨叶；12-1刮片；12-2通孔；13滤圈；13-1第一滤网；13-2锁紧环；13-3圆孔；14实心板；14-1板面；14-2支撑杆；15导流板；16振荡箱；17第二滤网；18弹性元件；18-1弹簧；18-2弹簧座；18-3调节旋钮；19滚轮；20电机二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以使这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

本具体实施例详细记载了一种固体颗粒水性分散体的过滤设备，具体结构参见图1所示：该固体颗粒水性分散体的过滤设备，包括罐体1、过滤单元和振荡单元，所述罐体包括顶盖2、底盖、以及位于所述底盖与顶盖之间的侧壁，所述罐体1上设有进料管3、出料管5、空压机7、压力计8和液位计9，所述过滤单元和振荡单元位于罐体内，该振荡单元位于过滤单元的下方，且在过滤单元和振荡单元之间的罐体内设有导流板15，该导流板用于将过滤单元中滤出的水性分散体导入振荡单元内；

其中，所述过滤单元包括搅拌轴11、桨叶12、滤圈13和实心板14，所述滤圈13固设于罐体1内，所述搅拌轴11位于滤圈内，所述搅拌轴11沿罐体中心轴线方向竖直设置，且其上端与电机一10的输出轴定位连接并由电机一带动转动，其下端固定设有若干个桨叶12，该桨叶与水平面的夹角为锐角，更佳地，该桨叶与水平面的夹角为≤30°，所述桨叶12在水平面上投影的长度略小于第一滤网13-1的直径，如图2所示，本具体实施例中设置3个桨叶，所述实心板14固设于滤圈下方的罐体内，且所述滤圈13的下端紧密贴合于所述实心板14的上表面，水性分散体通过进料管3进入滤圈13内并落于实心板14上，如图4所示，所述桨叶下方沿其长度方向设有若干刮片12-1，所述刮片用于研磨实心板14上的浆料，具体地，所述刮片12-1沿整个桨叶下端长度方向设置，且相邻刮片之间部分相连，该刮片的刀刃之间设有间隙且刮片上设有若干个通孔12-2，在本实施例中刮片设置为梯形，单个刮片上开设2个通孔。

如图3所示，所述实心板14包括板面14-1和一端连接于板面上若干相互间隔设置的支撑杆14-2，该支撑杆另一端固定于罐体的侧壁，所述板面14-1呈正圆锥体状，且该圆锥体的母线与水平面的夹角等于桨叶12与水平面的夹角，在本实施例中，圆锥体的母线与水平面的夹角、桨叶与水平面的夹角都为15°，实心板上设置有4个支撑杆。

如图5所示，所述滤圈13包括第一滤网13-1和锁紧环13-2，所述第一滤网13-1呈上下开口的空心圆柱体结构，且其上端固定连接锁紧环，所述锁紧环13-2上设有若干圆孔13-3，在本实施例中盖锁紧环上开设有4个圆孔，该锁紧环可拆卸地固定于所述顶盖2，所述第一滤网上网孔的直径为1～5mm，具体为该第一滤网上网孔的直径为3mm，所述第一滤网的直径小于罐体1的内径。

在本实施例中，所述导流板15倾斜地置于过滤单元和振荡单元之间的罐体内，该导流板15的上端固定于罐体的侧壁，其下端为自由端，且位于振荡箱16的正上方，当水性分散体被甩出滤圈后，通过支撑杆14-2之间的间隙落入导流板15，因为导流板是倾斜的，因此水性分散体直接从导流板上滑入振荡箱16内。

所述振荡单元包括振荡箱16，所述振荡箱内设有第二滤网17，该第二滤网将振荡箱分为上、下两层，该振荡箱的两端对称地连接弹性元件18，振荡箱16下端连接电机二20，所述振荡箱在电机二20和弹性元件18的共同作用下在罐体内进行旋转振荡，经过过滤后的水性分散体通过出料管5从振荡箱排出罐体外部。所述振荡箱16的外径小于罐体1的内径，所述第二滤网17为金属丝网，该第二滤网的外径与振荡箱的内径相同，且第二滤网通过卡扣固定于振荡箱内部，所述第二滤网上网孔的直径为0.1～1mm，所述振荡箱16的底部设有至少两个滚轮19，该滚轮置于罐体底盖上且能够在底盖上任意滚动，在本实施例中，第二滤网上网孔的直径为0.5mm，并设置两个滚轮19和四个弹性元件18。

如图6所示，所述弹性元件18包括弹簧18-1、弹簧座18-2和调节旋钮18-3，所述弹簧置于罐体内，且弹簧的一端与弹簧座内侧连接，弹簧的另一端与振荡箱16外侧连接，所述弹簧座置于箱体侧壁外，所述调节旋钮固定于弹簧座的外侧。

在本实施例中，所述底盖与侧壁为一体成型件，所述顶盖2可拆卸地连接于侧壁，该顶盖2通过锁紧装置连接于侧壁，松开锁紧装置后顶盖可以从侧壁上取下，便于取出罐体内滤圈13进行清洗，或更换滤圈上的第一滤网13-1。所述进料管3、电机一10、压力计8和液位计9置于罐体的顶盖上，该进料管上设有进料控制阀4，所述空压机7的出气口连接于罐体内，所述出料管5穿过罐体的底盖并连通于振荡箱16，所述出料管上设有出料控制阀6，所述电机二20设于罐体的底盖上，所述进料控制阀4、出料控制阀6、空压机7、压力计8、液位计9、电机一10、调节旋钮18-3和电机二20均连接到PLC控制系统，该PLC控制系统主要用于该过滤设备中各电气部件的启动关闭、各电气部件按照设定参数进行作业、各种数据信息的处理等，本申请中的PLC控制系统为数控领域常见的控制系统，本申请中不再赘述。该PLC控制系统能使工艺参数的设置更加准确、便捷，实时监测设备内部的压力和液位，适当调节相应参数保持稳定过滤。

本发明的过滤过程：包括如下步骤：

S1：通过PLC控制系统设置进料控制阀4、出料控制阀6、空压机7、压力计8、液位计9、电机一10、弹性元件的调节旋钮18-3和电机二20的工艺参数；

S2：固体颗粒水性分散体经进料控制阀4控制进料流量，通过进料管3进入罐体内，落到实心板14上；固体颗粒水性分散体经桨叶12搅拌及刮片12-1研磨，其中的大颗粒被打碎，然后通过滤圈13，残留的大颗粒无法通过，留在实心板上继续进行搅拌和研磨，杂质也被滤圈阻挡住；使用空压机7制造高压以保证滤圈不易被堵塞，压力计8监测罐体内压力防止压力过高，液位计9监测罐体内液位并同步控制进料流量，至此完成第一次过滤；

S3：固体颗粒水性分散体通过滤圈13后向下经导流板15进入振荡箱16，振荡箱在电机二20和弹性元件18的共同作用下在其水平面上旋转振荡，进一步细化固体颗粒水性分散体；固体颗粒水性分散体通过振荡箱内的第二滤网17，除去更小的杂质；最终得到不含大颗粒的粒度均匀的固体颗粒水性分散体产品，经出料控制阀控制出料；

S4：当PLC控制系统检测到固体颗粒水性分散体的出料流速小于出料控制阀的设定流速时，控制进料控制阀停止进料，待出料结束，开罐清洗；

S5：取下顶盖，然后取出滤圈13进行清洗，或更换滤圈上的第一滤网13-1，安装完成即可继续进行过滤。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。