滤饼移除装置及包括其的真空旋转过滤系统

1.一种用于真空旋转过滤系统的滤饼移除装置，所述真空旋转过滤系统包括可旋转本体和紧贴于可旋转本体外表面上且与所述可旋转本体一起旋转的柔性过滤介质，所述可旋转本体限定旋转方向和径向方向，待过滤材料随着所述可旋转本体的旋转在所述过滤介质的外表面上形成滤饼，其特征在于，所述滤饼移除装置包括：
用于致动所述过滤介质的至少一部分的致动机构，所述致动机构配置成在至少一个周期期间致动卸料区段中的所述过滤介质的至少一部分，使得所述过滤介质的所述至少一部分向外突起，且在所述周期之后停止致动所述过滤介质，使所述过滤介质迅速恢复形状，从而使得所述过滤介质上的所述滤饼通过所述过滤介质的振动脱离所述过滤介质的外表面。
2.根据权利要求1所述的滤饼移除装置，其特征在于，所述致动机构包括：
用于供应气体的气体供应源，其可操作地流体连接至所述过滤介质的内侧，所述过滤介质的内侧面对所述可旋转本体的外表面；
控制机构，其用于控制从气体供应源的气体供应；
其中，当所述过滤介质旋转至卸料区段时，所述控制机构配置成在至少一个周期期间将气体供应至所述过滤介质的内侧，且在所述周期结束时停止供应气体，引起所述过滤介质在所述周期期间向外突起且在所述周期之后迅速恢复变形，从而使得所述滤饼脱离所述过滤介质的外表面。
3.根据权利要求2所述的滤饼移除装置，其特征在于，所述周期不超过10秒。
4.根据权利要求2所述的滤饼移除装置，其特征在于，所述控制机构配置成将所述气体沿所述可旋转本体的径向向外的方向供应至所述过滤介质的内侧。
5.根据权利要求2所述的滤饼移除装置，其特征在于，所述控制机构配置成间歇性地将气体供应两次或多次至所述过滤介质内侧，以使得位于卸料区段中的所述过滤介质发生两次或多次振动。
6.根据权利要求1所述的滤饼移除装置，其特征在于，所述滤饼移除装置包括：
用于控制气体供应的开关阀；和/或
用于将所述气体供应源连接至所述可旋转本体的接口的管；和/或
所述可旋转本体内的吸滤管，其通向位于所述可旋转本体的外表面处的孔，以将所述气体引导至所述过滤介质。
7.根据权利要求2‑6中任一项所述的滤饼移除装置，其特征在于，所述过滤介质为过滤布或过滤膜，所述可旋转本体为转鼓或转筒，和/或所述气体为压缩空气。
8.根据权利要求1‑6中任一项所述的滤饼移除装置，其特征在于，所述过滤介质沿径向方向的振幅至多为5厘米。
9.根据权利要求1‑5中任一项所述的滤饼移除装置，其特征在于，所述滤饼移除装置还包括可调节的滤饼引导轨道，所述滤饼引导轨道用于引导脱离后的滤饼离开所述卸料区段。
10.一种真空旋转过滤系统，其包括：
可旋转本体；
驱动机构，其用于驱动所述可旋转本体；
用于容纳待过滤材料的储料槽，所述可旋转本体从所述储料槽吸取待过滤材料并借助于过滤介质进行过滤；以及
根据权利要求1‑9中任一项所述的滤饼移除装置，使得从所述卸料区段移除滤饼。

滤饼移除装置及包括其的真空旋转过滤系统\n技术领域\n[0001] 本实用新型大体涉及一种滤饼移除装置、包括其的真空旋转过滤系统及用途。更具体地，本实用新型涉及在化工、污水处理、造纸、燃料、污水处理、电站脱硫以及玉米蛋白脱水等工艺中的用于过滤和分离细小纤维的真空旋转过滤系统，尤其适用于过滤玉米湿磨工艺中经粗磨、细磨和洗涤后的浆料。\n背景技术\n[0002] 现今，真空旋转过滤系统广泛应用于化学、医药、食品、矿山以及工业和市政污水处理及污泥脱水领域，以分离不同的材料，尤其用于分离固相和液相材料。\n[0003] 现有的真空旋转过滤系统的卸料方式主要包括柔性折带滤布卸料和刮刀卸料等，如在文献CN201082371Y中所提及的真空转鼓过滤机。柔性折带滤布卸料方式主要包括在靠近转鼓的卸料区域处设置多个卸料辊（通常为三个）以引导滤布，使得转动至卸料区域的这部分滤布能够离开转鼓表面，到达卸料辊的表面上，并且经由最后的辊回至转鼓表面上。卸料辊由单独地电机驱动且可以控制其旋转速度。在此类卸料方式中，由于卸料辊所引导的滤布的运行方向的突然改变，导致覆在滤布的外表面上的滤饼脱离滤布。已经移除滤饼的滤布需要经过洗涤步骤，然后回到转鼓的外表面，并且紧贴该外表面与转鼓一起转动，以继续过滤及分离操作的循环。\n[0004] 然而，此类柔性折带滤布卸料方式存在诸多缺点。首先，柔性折带滤布卸料不适用于粘性材料，因为在滤布的运行方向从沿着转鼓改变成沿着卸料辊时，粘性材料形成的滤饼会粘附在滤布上，导致滤饼难以从滤布脱离开。其次，即使滤饼脱离后，需要对滤布进行洗涤操作，从而导致大量的洗涤流体。此类洗涤流体可能会呈酸性，因此在其排放之前还需要额外的处理，否则，其直接排放会导致对环境的污染。第三，安装此类柔性折带滤布卸料方式的系统还需要包括额外设置的平衡辊、卸料辊、舀水辊和提升辊等构件，使得整个卸料机构非常复杂。第四，在运行过程中，还需要经常调整滤布的张紧程度，以免滤布发生松弛或者过于紧绷。最后，由于多个辊的存在，滤布还容易在操作期间发生偏离。在滤布发生偏离时需要及时校正滤布的偏离，否则会导致整个系统无法正常运行。而校正滤布的偏离需要操作者手工操作，这导致操作繁琐，无法实现全自动化的过滤及分离系统。\n[0005] 刮刀卸料方式通常适用于不需要考虑滤布会堵塞的情形，其主要包括在卸料区域中靠近滤布设置刚性的塑料或橡胶刮刀、刮板，以从滤布表面刮除滤饼。类似于柔性折带滤布卸料，刮刀卸料方式同样存在诸多缺点。首先，刮刀卸料同样不适用于粘性材料的情形。\n其次，刮刀的频繁使用会导致滤布的极大磨损，使得需要不时更换滤布，导致成本增加。同样地，经过刮刀卸料之后的滤布也需要洗涤步骤，从而导致大量的需要额外处理的洗涤流体。最后，在过滤材料易于堵塞过滤介质上的孔隙时，例如在过滤材料中包括细小纤维堵塞滤布上的孔隙的情况下，此类刮刀卸料方式难以适用，而且导致过滤无法有效进行。\n[0006] 因此，现今常用的真空旋转过滤系统的卸料方式难以适用于粘性材料以获得令人满意的过滤和分离效率，而且需要额外的手工操作以及对过滤介质的洗涤步骤，无法实现全自动化的操作，也无法获得良好的生产效率。\n实用新型内容\n[0007] 本实用新型旨在解决上述现有技术中所存在的问题，且提供一种能够高效适用于粘性材料且能够全自动化操作的真空旋转过滤系统。根据本实用新型的过滤及分离系统还能够省去现有技术中对滤布的洗涤操作和校正操作，从而简化了结构和操作，提高生产效率，节约成本，且减少对环境的污染。而且，根据本实用新型的过滤及分离系统还可以避免对滤布的磨损，使得无需频繁更换滤布。\n[0008] 根据本实用新型的第一方面，本实用新型涉及一种用于真空旋转过滤系统的滤饼移除装置，所述真空旋转过滤系统包括可旋转本体和紧贴于可旋转本体外表面上且与所述可旋转本体一起旋转的柔性过滤介质，所述可旋转本体限定旋转方向和径向方向，待过滤材料随着所述可旋转本体的旋转在所述过滤介质的外表面上形成滤饼，所述滤饼移除装置包括：\n[0009] 用于致动所述过滤介质的至少一部分的致动机构，所述致动机构配置成在至少一个周期期间致动卸料区段中的所述过滤介质的至少一部分，使得所述过滤介质的所述至少一部分向外突起，且在所述周期之后停止致动所述过滤介质，使所述过滤介质迅速恢复形状，从而使得所述过滤介质上的所述滤饼通过所述过滤介质的振动脱离所述过滤介质的外表面。\n[0010] 通过本实用新型的滤饼移除装置，省去了需要额外安装的卸料辊或刮刀，避免对过滤介质的磨损，从而极大地延长过滤介质的使用时间。根据本实用新型的滤饼移除装置无需人工介入来校正滤布的操作，由此能够容易的实现全自动化。通过过滤介质的小幅度振动，使滤饼易于借助于其本身的惯性从过滤介质上脱离，而无需对过滤介质进行校正或者纠偏，也不会增加整个系统的复杂性。而且，滤饼的此类卸料方式非常高效，而无需额外的对滤布进行洗涤操作，同时节约了洗涤流体，获得对环境友好的技术方案，由此允许获得理想的系统生产效率。\n[0011] 根据本实用新型的一种实施例，用于致动所述过滤介质的至少一部分的致动机构包括：\n[0012] 用于供应气体的气体供应源，其可操作地流体连接至所述过滤介质的内侧，所述过滤介质的内侧面对所述可旋转本体的外表面；\n[0013] 控制机构，其用于控制从气体供应源的气体供应；\n[0014] 其中，在所述过滤介质旋转至卸料区段时，所述控制机构配置成在至少一个周期期间将气体供应至所述过滤介质的内侧，且在所述周期结束时停止供应气体，引起所述过滤介质在所述周期期间向外突起且在所述周期之后迅速恢复变形，从而使得所述滤饼脱离所述过滤介质的外表面，其中，所述周期不超过10秒，或者在5秒至10秒之间，甚至在5秒以下。\n[0015] 通过将气体供应至过滤介质内侧，引起过滤介质向外略微突起，而滤饼仍倾向于保持原来的位置，使得滤饼易于从过滤介质脱离开。借助于本申请中的滤饼移除装置，即使粘性较大的材料也可以适用于真空旋转过滤系统，因为在该过滤过程中被干燥，且气体从内向外吹向过滤介质的孔隙，迫使材料离开过滤介质的孔隙，而且即使粘性材料或包括非常细小纤维的材料也不会导致堵塞过滤介质的孔隙，由此获得良好的过滤和分离效果。\n[0016] 此外，通过气体的作用，已经移除滤饼的过滤介质无需经历洗涤操作，由此省去了与洗涤操作相关联的机构和过程，简化了机构，节省了成本，且不会由于洗涤残液的排放而造成对环境的污染。\n[0017] 根据本实用新型的一个实施例，所述控制机构配置成将所述气体沿所述可旋转本体的径向向外的方向供应至所述过滤介质的内侧。\n[0018] 根据本实用新型的一个实施例，其中，所述控制机构配置成间歇性地将气体供应两次或多次至所述过滤介质内侧，以使得位于卸料区段中的所述过滤介质发生两次或多次振动。\n[0019] 根据本实用新型的一个实施例，其中，所述气体为压缩空气。\n[0020] 根据本实用新型的一个实施例，其中，所述滤饼移除装置包括：\n[0021] 用于控制气体供应的开关阀；和/或\n[0022] 用于将气体供应源连接至所述可旋转本体的接口的管；和/或\n[0023] 可旋转本体内的吸滤管，其通向位于所述可旋转本体的外表面处的孔，以将所述气体引导至所述过滤介质。\n[0024] 根据本实用新型的一个实施例，其中，所述过滤介质为过滤布或过滤膜，所述可旋转本体为转鼓或转筒，以及所述气体为压缩空气。\n[0025] 根据本实用新型的一个实施例，其中，所述过滤介质在发生变形时沿径向方向的振幅至多为5厘米。优选地，振幅至多为2厘米，或者更优选地为1厘米。\n[0026] 根据本实用新型的一个实施例，其中，所述滤饼移除装置还包括可调节的滤饼引导轨道，所述滤饼引导轨道用于引导脱离后的滤饼离开所述卸料区段。\n[0027] 本实用新型还涉及一种真空旋转过滤系统，其包括：\n[0028] 可旋转本体；\n[0029] 驱动机构，其用于驱动所述可旋转本体；\n[0030] 用于容纳待过滤材料的储料槽，所述可旋转本体从所述储料槽吸取待过滤材料并借助于过滤介质进行过滤；以及\n[0031] 如上所述的滤饼移除装置，使得从所述卸料区段移除滤饼。\n[0032] 借助于本实用新型的真空旋转过滤系统，能够极大地提高过滤效率，而且能够分离滤液中的现有技术中的真空旋转过滤系统无法分离的粘性或包括细小纤维的材料。\n[0033] 根据本实用新型的真空旋转过滤系统能够用于包括化工、污水处理、造纸、燃料、污水处理、电站脱硫以及玉米蛋白脱水等工艺中。真空旋转过滤系统还尤其适用于玉米加工工艺中，以分离出细小纤维，细小纤维的尺寸甚至小于1.8毫米。细小纤维的尺寸甚至大于75微米且小于1.8毫米，或甚至大于50微米且小于75微米。玉米加工工艺可以是玉米湿磨工艺，所述玉米湿磨工艺包括使经过浓缩，分离，再浓缩之后的玉米蛋白浆料通过所述真空旋转过滤系统进行过滤，以使玉米蛋白脱水。\n[0034] 通过使用本实用新型中的真空旋转过滤系统，允许分离出浆料中的颗粒或细小纤维，获得质量更佳的产品，而且可降低滤饼中的含水量。\n[0035] 从本文所提供的详细描述和附图中，可以清楚本实用新型的其它形式、目的、特征、方面、优点以及其它实施例。\n附图说明\n[0036] 参照附图，本实用新型的公开内容将更加清楚。应当了解到，这些附图仅仅用于示例性说明的目的，而并非旨在对本实用新型的保护范围构成限制。在附图中：\n[0037] 图1（a）和图1（b）是根据现有技术的真空旋转过滤系统的卸料方式的大体示意图。\n[0038] 图2是包括根据本实用新型的滤饼移除装置的真空旋转过滤系统的示意图。\n[0039] 图3是包括根据本实用新型的滤饼移除装置的真空旋转过滤系统的卸料区段的局部放大示意图。\n具体实施方式\n[0040] 在附图中，相同的附图标记指代相同或功能上等效的元件，除非另有说明。附图中所示的各个元件并不一定是按比例绘制，而是旨在清楚地示出本实用新型的原理。\n[0041] 图1（a）和图1（b）中大体示出了现有技术中的真空旋转过滤系统的卸料方式。由于真空旋转过滤系统能够连续进行过滤操作，因此得到广泛地使用。真空旋转过滤系统100主要包括可旋转本体101，用于驱动可旋转本体沿着旋转方向R旋转的驱动机构（图中未示出），用于容纳待过滤材料的储料槽102以及相应的管路系统。\n[0042] 可旋转本体101通常设置成转鼓或转筒的形式。可旋转本体101沿径向方向D被分隔成若干过滤扇区103，每个过滤扇区可根据需要设置来实现不同的功能，例如，在旋转方向上可包括滤饼形成区段、洗涤区段、脱水干燥区段、真空释放区段以及卸料区段等等。每个扇区可设置单独的通道以及与通道连通的分配头。在可旋转本体101沿着旋转方向R转动时，借助于分配头，这些通道可依次与真空管以及压缩空气管流体连通，使得在旋转一圈的过程中每个扇区表面可依次进行过滤、洗涤、干燥、吹松、卸料等操作步骤。\n[0043] 可旋转本体101的外表面设置用于固定过滤介质105的支撑构件，该支撑构件可以呈格栅或网的形式以及由金属、塑料或任何其它合适的材料制成。过滤介质105覆盖且固定在支撑构件的外侧上，以随着可旋转本体101一起旋转。过滤介质105通常可以是过滤布、滤网或隔膜等任何合适的柔性过滤介质。当旋转至位于储料槽102中时，过滤介质105从储料槽102中吸取待过滤材料300，通常为包含颗粒或者纤维的浆料，且在后续扇区中依次经过真空、干燥操作等分离成滤饼301和滤液302。在形成在过滤介质105的外表面上的滤饼302在卸料区段104从过滤介质105脱离，以进行后续的处理。经由管道和滤液泵112从可旋转本体101中抽出滤液302，以通过气液分离器110进行气液分离。\n[0044] 现有技术中通常采用刮刀或者柔性折带滤布卸料方式来移除所形成的滤饼，分别如图1（a）和图1（b）中所示。在卸料区段104附近设置刮刀106，使得从过滤介质105刮除所产生的滤饼301。\n[0045] 柔性折带滤布卸料方式主要在于，在卸料区段104附近设置若干卸料辊107，以通过改变过滤介质的运动方向实现滤饼301的脱离。\n[0046] 如上所提及地，此类刮刀和柔性折带卸料方式存在诸多缺点。本实用新型旨在改进现有技术中的卸料方式，且提供更环保、更高效、更简单的全自动卸料方式。\n[0047] 图2中示出了根据本实用新型的能够进行连续过滤的真空旋转过滤系统100的示意图，其包括根据本实用新型的滤饼移除装置200以及用于处理滤液302的装置。经过滤介质105过滤的滤液302被输送至气液分离器进行气液分离，且随后经滤液泵112输送至下一步骤的处理装置。\n[0048] 滤饼移除装置200包括用于致动过滤介质105的至少一部分的致动机构201，该致动机构配置成在至少一个周期T期间致动位于卸料区段104中的过滤介质105的至少一部分或甚至全部过滤介质，使得过滤介质105可向外突起，例如沿径向方向D向外，且在该周期T之后立即停止致动该过滤介质105的至少一部分，使得该过滤介质可迅速恢复变形。借助于滤饼301本身的惯性以及过滤介质105在该周期T期间的突然小幅度振动，允许滤饼301脱离过滤介质的外表面，进入可调节的滤饼引导轨道205，以继续后续的处理步骤。该滤饼引导轨道205用于引导滤布离开可旋转本体，且其角度可以调节，以获得期望的滤饼离开方向。\n[0049] 优选地，在从停止上一次致动开始的间隔时间t之后，致动机构201可再次重复致动过滤介质105的至少一部分或甚至全部，以有助于滤饼的完全脱离。致动机构201可以根据需要进行一次、两次或者更多次致动，以保证滤饼301能够有效地脱离过滤介质。\n[0050] 致动机构201可以任何合适的方式致动过滤介质105的至少一部分或甚至全部，包括气动、机械等方式。图2中示出了一种采用气动方式的实施例，其中，致动机构201包括用于供应气体的气体供应源202，该气体可以是压缩气体或任何合适的流体。该气体供应源\n202可操作地流体连接至过滤介质105的内侧，即，面向可旋转本体101的外表面的一侧。致动机构201还包括用于控制来自气体供应源的气体供应的控制机构203，以开始或停止从气体供应源202的气体供应以及控制所供应的气体量等等。当过滤介质旋转至卸料区段时，该控制机构203配置成在周期T期间将气体供应至过滤介质105的内侧，引起过滤介质的变形，尤其是径向向外突起，在周期T结束时停止气体的供应，使得过滤介质105迅速恢复形状。该过滤介质在发生变形期间沿径向方向D的振幅至多为5厘米，通常可以为2厘米，也可以为1厘米。滤饼301在该周期T期间从过滤介质的外表面脱离，进入滤饼引导轨道205。该周期T可以是非常短暂的，例如，在10秒以下，或者在5秒至10秒之间，甚至短于5秒。可根据具体的需要调节周期T。控制机构203还可配置成间歇性地重复两次或多次气体供应，以使得过滤介质发生两次或多次致动，以促进滤饼的快速有效分离。\n[0051] 滤饼移除装置200可包括用于控制气体供应的开关阀。来自气体供应源202的气体可经由开关阀204和管被输送至可旋转本体上的气体接口108，然后通过吸滤管109输送至过滤介质105的内侧。图3中示意性地示出了一部分的可旋转本体101以及其外表面上的过滤介质105。气体可沿着图3中箭头所示的方向输送至可旋转本体外侧上的孔113，虽然图3中的一个格栅中仅示出了一个孔113，但根据需要可布置一个或更多个孔。经由该孔113，气体可沿径向向外方向作用于过滤介质105上，以使其发生变形，形成过滤介质的“鼓包”效果。然后，在停止气体供应时，过滤介质105恢复形状且回到初始位置。在过滤介质的该振动期间，滤布与过滤介质分离开。\n[0052] 另外，在供应气体期间，气流可沿径向向外方向作用于过滤介质105的孔隙，使得即使过滤介质的孔隙被过滤材料中的纤维或颗粒所堵塞，该连续气流也会迫使存在于孔隙中的这些颗粒或纤维脱离过滤介质，由此疏通过滤介质的孔隙，能够实现良好的过滤和分离效率。而且，通过供应气体，滤饼可进一步被干燥，由此减少滤饼中的含水量。因此，相比于刮刀或柔性折带滤布卸料方式，根据本实用新型的滤饼移除装置200可良好地适用于容易堵塞过滤介质的粘性材料，而且无需对过滤介质进行额外的洗涤和清洁操作。\n[0053] 根据本实用新型的真空旋转过滤系统可广泛地应用于各种过滤用途，尤其适用于玉米加工工艺中，以高效地生产玉米纤维和玉米蛋白。\n[0054] 具体地，玉米加工工艺可以是玉米湿磨工艺，使经过精磨、细磨以及洗涤步骤之后的浆料通过真空旋转过滤系统进行过滤，允许分离出浆料包含的细小纤维。这些细小纤维的尺寸甚至小于1.8毫米，或甚至大于75微米且小于1.8毫米，或甚至大于50微米且小于75微米。由于如此小的尺寸，此类细小纤维会容易堵塞过滤介质的孔隙，而无法脱离过滤介质，导致常规的真空旋转过滤系统根本无法分离出此类细小纤维。在常规的真空旋转过滤系统中，此类细小纤维会随着滤液流出，导致有效成分的流失，或者会积聚在真空旋转过滤系统的各个部分中（例如滤布的孔隙中），或者使得待过滤材料的粘度进一步增加，由此导致过滤效率极大地降低。\n[0055] 借助于本实用新型中的经改进的滤饼移除装置，使得细小纤维不再堵塞过滤介质的孔隙，而是与滤饼一起脱离，由此减少了细小纤维的流失，提高了滤饼的有效成分含量。\n与现有技术中的间歇操作的压滤机不同（其需要停止压滤机的操作，打开压滤机进行卸料后，再重新开始进料等操作），本实用新型中的真空旋转过滤系统能够进行连续不间断的过滤操作，由此极大地提高了生产效率。而且由于省去了洗涤和滤布纠偏操作，通过本实用新型中的真空旋转过滤系统还能够降低玉米蛋白滤饼的含水量，且节省了工艺所需的经济和时间成本，更具体地，可实现在43‑55%之间的含水量，或甚至39‑53%的含水量，以及可形成厚度在0.5‑2毫米的玉米蛋白滤饼。\n[0056] 尽管参照优选实施例详细描述了本实用新型，将理解的是，本实用新型并不由所公开的示例限制，并且在不脱离本实用新型的范围的情况下，本领域技术人员可对其做出许多另外的修改和变型。应注意到，遍及本申请的“一个”的使用不排除复数，并且“包括”不排除其它的元件。此外，结合不同实施例描述的元件可被组合。\n[0057] 附图标记列表\n[0058] 真空旋转过滤系统 100\n[0059] 径向方向 D\n[0060] 旋转方向 R\n[0061] 可旋转本体 101\n[0062] 储料槽 102\n[0063] 过滤扇区 103\n[0064] 卸料区段 104\n[0065] 过滤介质 105\n[0066] 刮刀 106\n[0067] 卸料辊 107\n[0068] 气体接口 108\n[0069] 吸滤管 109\n[0070] 气液分离器 110\n[0071] 真空泵 111\n[0072] 滤液泵 112\n[0073] 孔 113\n[0074] 滤饼移除装置 200\n[0075] 致动机构 201\n[0076] 气体供应源 202\n[0077] 控制机构 203\n[0078] 开关阀 204\n[0079] 滤饼引导轨道 205\n[0080] 待过滤材料 300\n[0081] 滤饼 301\n[0082] 滤液 302。