混濁度傳感濾波器設(shè)備、系統(tǒng)及其方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本PCT申請(qǐng)要求于2012年10月15日提交的第61/714, 036號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu) 先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及在工業(yè)，廢品，尾料，煤，集料，化學(xué)，制藥學(xué)，食品和飲料，以及礦物處 理技術(shù)中使用的過(guò)濾設(shè)備，且更具體而言，涉及"智能"混濁度感測(cè)過(guò)濾設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 壓濾機(jī)，有時(shí)稱為"板框"壓濾機(jī)、"薄膜"壓濾機(jī)，或"箱式"壓濾機(jī)，從19世紀(jì)左 右一直用到現(xiàn)在，并且通常用于脫水處理。它們用于從液體固體懸浮液或具有大量液體部 分的漿料中制造濾餅產(chǎn)品。懸浮液或漿料內(nèi)的固體通常不會(huì)溶解在液體部分中，因此固體 被攜帶在懸浮液或漿料中。壓濾機(jī)將固體從液體中分離出，使得有用部分能夠被處理、包裝 或輸送到下一個(gè)步驟。在第5, 368, 751號(hào)美國(guó)專利中可以看到先前的壓濾機(jī)的一個(gè)非限制 性示例，在此結(jié)合其作為參考。
[0005] 壓濾機(jī)通常以"批量"的方式工作。很多個(gè)濾板組件被支撐在金屬框架上且沿著 該金屬框架被引導(dǎo)。多個(gè)濾板組件通過(guò)使用大的液壓缸被壓在一起，這時(shí)泵將漿料進(jìn)給到 各個(gè)過(guò)濾室中，該過(guò)濾室由各個(gè)濾板組件的面之間以及在該面內(nèi)形成的腔或凹處限定。漿 料的液體部分（即，濾液）通過(guò)設(shè)置在每個(gè)濾板組件上的濾布，進(jìn)入到排放系統(tǒng)，同時(shí)固體 部分留在過(guò)濾室中。當(dāng)過(guò)濾循環(huán)完成時(shí)，產(chǎn)生一批固體濾過(guò)材料，稱為"濾餅"。濾板組件的 組套被打開(kāi)，經(jīng)由重力、振動(dòng)、搖動(dòng)和/或人工分離器從過(guò)濾室除去固體，且然后濾板組件 的組套被重新夾緊，重復(fù)過(guò)濾循環(huán)。
[0006] 在許多情況下，如果濾布例如因?yàn)樗撼?、小孔、磨損斑點(diǎn)、折痕或與濾板組件不對(duì) 齊而損壞，則離開(kāi)特定濾板組件的濾液最終會(huì)帶有固體而變得渾濁，過(guò)濾處理也將受到危 害。高于允許的混濁度水平會(huì)對(duì)下游的處理（諸如使用再循環(huán)進(jìn)給中的濾液的那些處理） 造成負(fù)面影響。如果濾餅是期望的產(chǎn)品并且大量固體隨濾液一起被丟棄，則高于允許的混 濁度水平還可能造成利潤(rùn)受損。因此，確保濾布總是正常工作，并且沒(méi)有受損是重要的。然 而，在具有150個(gè)以上的濾板組件或更多個(gè)濾板組件的常規(guī)壓濾機(jī)中，確定哪塊（些）布受 損的工作變成耗時(shí)驚人的工作。每個(gè)板上通常有兩塊濾布，在視覺(jué)上檢查這些全部的濾布 可能要耗費(fèi)許多個(gè)小時(shí)。濾板組件之間的小間隔通常要求完全移除濾板組件才能進(jìn)行檢 查。
[0007] 為了克服以上問(wèn)題，通常以例行預(yù)定維護(hù)間隔同時(shí)地更換所有濾布。盡管這樣的 實(shí)踐在操作中可減少濾布故障的機(jī)會(huì)，但這是低效而高費(fèi)用的。定期的維護(hù)時(shí)間越多，則意 味著生產(chǎn)時(shí)間越少，以及工作效率降低更多。換掉可能仍具有充足的使用壽命的濾布會(huì)縮 減使用者的利潤(rùn)率。
[0008] 本發(fā)明的目標(biāo)
[0009]因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種能夠最大化可用濾布使用壽命和成本效率的改進(jìn) 的過(guò)濾器。
[0010] 本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種監(jiān)測(cè)各個(gè)濾布性能的方法，以便防止不必要地丟 棄仍余留充足的使用壽命的濾布。
[0011] 本發(fā)明的再一個(gè)目標(biāo)是以對(duì)于終端使用者來(lái)說(shuō)很少的資金成本最小化過(guò)濾操作 的定期和不定期維護(hù)時(shí)間，和最大化過(guò)濾設(shè)備的工作時(shí)間。
[0012] 本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是通過(guò)消除對(duì)取下過(guò)濾器部件以核驗(yàn)濾布損傷的需求來(lái)最 大化過(guò)濾器工作的安全性和性能。
[0013] 本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是減少勞力，故障診斷和排除以及維護(hù)時(shí)間。
[0014] 本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供"智能的"但不昂貴的用于監(jiān)測(cè)混濁度水平的可拋棄 的裝置，其將在苛刻的環(huán)境中工作。
[0015] 本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種能夠監(jiān)測(cè)從壓濾機(jī)中的一個(gè)過(guò)濾室到另一個(gè)過(guò) 濾室的濾液混濁度水平的相當(dāng)小的差異的系統(tǒng)。
[0016] 根據(jù)本文的附圖和說(shuō)明書(shū)，本發(fā)明的這些和其他目標(biāo)將變得顯而易見(jiàn)。盡管本發(fā) 明的每個(gè)目標(biāo)都被相信是能夠由本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例達(dá)到的，但沒(méi)有必要的是，本發(fā) 明的任意一個(gè)實(shí)施例都要實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的所有目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 一種壓濾機(jī)包括多個(gè)可堆疊的濾板組件，以及與所述多個(gè)可堆疊的濾板組件內(nèi)的 第一濾板組件連接的至少一個(gè)混濁度傳感模塊。所述混濁度傳感模塊可被設(shè)置在與過(guò)濾室 連通的濾液排放開(kāi)口與濾液端口或?yàn)V液卸料管之間。所述混濁度傳感模塊被設(shè)置成相對(duì)于 從其它濾板組件排出的濾液的混濁度水平無(wú)關(guān)地確定從所述第一濾板組件排出的濾液的 混濁度水平。
[0018] 在一些實(shí)施例中，多個(gè)混濁度傳感模塊可被設(shè)置到所述第一濾板組件。在一些實(shí) 施例中，在多個(gè)可堆疊的濾板組件內(nèi)的多個(gè)濾板組件可各自結(jié)合至少一個(gè)混濁度傳感模 塊?；斐囟葌鞲心K可包括一個(gè)或多個(gè)光發(fā)射器和光檢測(cè)器，并且在一些實(shí)施例中，光檢測(cè) 器的數(shù)目可以比光發(fā)射器的數(shù)目多。光檢測(cè)器還可被設(shè)置在相對(duì)于光發(fā)射器的不同角度 處。光檢測(cè)器被配置成測(cè)量和確定每個(gè)光發(fā)射器所釋放的電磁輻射的量。與該電磁輻射 有關(guān)的信號(hào)信息可以被傳送到接口單元，該接口單元經(jīng)由硬件線路通信裝置或無(wú)線通信裝 置與控制系統(tǒng)和/或警報(bào)通信。與排放通道相交的混濁度測(cè)量室可被設(shè)置到濾板組件，該 測(cè)量室被尺寸設(shè)置成接收混濁度傳感模塊和防止光發(fā)射器光檢測(cè)器引起濾液的流內(nèi)的過(guò) 多湍流?；鞚岫葌鞲心K可以包括限定電路系統(tǒng)外殼的外罩、電路板、至少一個(gè)光發(fā)射器、 至少一個(gè)光檢測(cè)器和封裝材料，該封裝材料封裝或以其他方式保護(hù)所述外罩內(nèi)的所述電路 板。在一些實(shí)施例中，光發(fā)射器和光檢測(cè)器的僅一小部分保持暴露。
[0019] 還公開(kāi)了濾板組件。濾板組件通常包括至少一個(gè)濾液排放開(kāi)口，其將過(guò)濾室經(jīng)由 排放通道連接到濾液端口或卸料管。可操作地連接到所述排放通道的至少一個(gè)混濁度傳感 模塊被配備給所述濾板組件。在使用時(shí)，所述混濁度傳感模塊被配置成測(cè)量和/或指示從 所述濾板組件的所述過(guò)濾室排出的濾液的混濁度水平。在一些實(shí)施例中，多個(gè)混濁度傳感 模塊可被設(shè)置到濾板組件。
[0020] 還公開(kāi)了一種過(guò)濾漿料的方法。該方法包括：提供過(guò)濾機(jī)，諸如具有多個(gè)可堆疊的 濾板組件的壓濾機(jī)，為所述多個(gè)可堆疊的濾板組件內(nèi)的第一濾板組件提供至少一個(gè)混濁度 傳感模塊，該混濁度傳感模塊具有至少一個(gè)光發(fā)射器和至少一個(gè)光檢測(cè)器，設(shè)置所述至少 一個(gè)混濁度傳感模塊，使得所述至少一個(gè)光發(fā)射器和所述至少一個(gè)光檢測(cè)器被配置成至少 部分地暴露于從所述第一濾板組件的過(guò)濾室排出的濾液流，從所述至少一個(gè)光發(fā)射器發(fā)射 電磁輻射，使濾液的流在所述至少一個(gè)光發(fā)射器和所述至少一個(gè)光檢測(cè)器之間流動(dòng)；以及 相對(duì)于從所述多個(gè)可堆疊的濾板組件內(nèi)的其他濾板組件排出的濾液的混濁度水平獨(dú)立地， 根據(jù)所述至少一個(gè)光檢測(cè)器接收的電磁輻射的量，確定從所述第一濾板組件排出的濾液的 混濁度水平。在一些實(shí)施例中，如果所述混濁度傳感模塊確定對(duì)于特定濾板組件已經(jīng)達(dá)到 閾值混濁度水平則激活警報(bào)。警報(bào)的激活可以包括，例如，產(chǎn)生光，產(chǎn)生聲音，提供電信號(hào)， 提供諸如字符消息的通信，或向控制系統(tǒng)提供指令。在優(yōu)選實(shí)施例中，在更換、修理，或重新 配置濾布之后，可以例如通過(guò)將磁性重置棒定位在鄰近受影響的混濁度傳感模塊的位置來(lái) 將警報(bào)去激活。所描述的光發(fā)射器可以是發(fā)光二極管，其中發(fā)射電磁輻射的步驟包括：發(fā)射 具有在可視和/或不可視的顏色光譜內(nèi)的波長(zhǎng)的光波。在一些實(shí)施例中，光發(fā)射器和光檢 測(cè)器的某些特性（例如，諸如工作波長(zhǎng)范圍）可以被調(diào)整和/或被優(yōu)化成對(duì)于特定濾液和 其中懸浮的微粒最佳地工作。
[0021] 還公開(kāi)了，一種用于濾板組件的改造單元，包括：外罩本體，用于將所述改造單元 附接到所述過(guò)濾設(shè)備的部分的連接器，被配置成與所述濾板組件的過(guò)濾室連通并且接收來(lái) 自該過(guò)濾室的濾液的至少一個(gè)排放通道，和可操作地連接到所述至少一個(gè)排放通道的混濁 度傳感模塊。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1示出了根據(jù)一些實(shí)施例的第一濾板組件的正視圖；
[0023] 圖2是圖1中所示的第一濾板組件的前橫截面視圖；
[0024] 圖3是顯示根據(jù)圖2的第一混濁度傳感器布置的細(xì)節(jié)的詳細(xì)視圖；
[0025] 圖4是顯示第二混濁度傳感器布置的細(xì)節(jié)的詳細(xì)視圖；
[0026] 圖5是顯示第三混濁度傳感器布置的細(xì)節(jié)的詳細(xì)視圖；
[0027] 圖6是顯示第四混濁度傳感器布置的細(xì)節(jié)的詳細(xì)視圖；
[0028] 圖7是顯示第五混濁度傳感器布置的細(xì)節(jié)的詳細(xì)視圖；
[0029] 圖8是顯示第六混濁度傳感器布置的細(xì)節(jié)的詳細(xì)視圖；
[0030] 圖Θ是圖5中所示的第三混濁度傳感器布置的等軸局部剖視圖，顯示了濾液的迀 移和流出（egress);
[0031] 圖10是根據(jù)一些實(shí)施例的淺層混濁度傳感模塊的等軸視圖；
[0032] 圖11是根據(jù)一些實(shí)施例的深層混濁度傳感模塊的等軸局部剖視圖；
[0033] 圖12是顯示根據(jù)一些實(shí)施例的混濁度感測(cè)模塊的功能的示意性圖示；
[0034] 圖13是顯示根據(jù)一些實(shí)施例的混濁度感測(cè)系統(tǒng)的示意性圖示；
[0035] 圖14是表明根據(jù)一些實(shí)施例的本地或遠(yuǎn)程報(bào)警的默認(rèn)值的表格；
[0036] 圖15是曲線圖，示意性說(shuō)明了在壓濾機(jī)的示例性過(guò)濾循環(huán)期間混濁度隨時(shí)間的 變化；
[0037] 圖16說(shuō)明了根據(jù)一些實(shí)施例確定濾布狀態(tài)的方法；
[0038] 圖17用曲線示出了針對(duì)不同流體作為波長(zhǎng)的函數(shù)的光透射；以及
[0039] 圖18用曲線示出了針對(duì)不同固體作為波長(zhǎng)的函數(shù)的光透射。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 圖1示出了根據(jù)一些實(shí)施例的第一濾板組件的正視圖。該濾板組件1包括包圍過(guò) 濾室14的外周密封表面11，該過(guò)濾室14可被配置成容納濾布、濾網(wǎng)或其它形式的過(guò)濾介 質(zhì)。一個(gè)或多個(gè)固定轂9被設(shè)置在過(guò)濾室14