Основные конструкции фильтров

По способу действия фильтры делятся на аппараты периодического и непрерывного действия; по назначению – фильтры для разделения суспензий и фильтры для очистки воздуха и промышленных газов. В качестве фильтровальной перегородки применяют: ткань, песок; уголь (зернистая перегородка); металлическую сетку; пористую керамику (жесткая перегородка) и др. Самые простые и широко используемые в промышленности нутч или друк – фильтры (аппараты периодического действия), а также дисковые, песочные, патронные, рамные, камерные фильтры. К фильтрам непрерывного действия относятся: вакуумные, барабанные, ленточные, карусельные и др.

Нутч – фильтры работают под вакуумом или под избыточным давлением.

Рис. 2.15. Открытый нутч-фильтр, работающий под вакуумом: 1 - корпус; 2 - суспензия; 3 - фильтровальная перегородка; 4 – пористая подложка; 5 - штуцер для выхода фильтрата, соединенный с вакуум-насосом

Рис. 2.16. Закрытый нутч–фильтр: 1 - корпус; 2 - обогревающая рубашка; 3 - кольцевая перегородка; 4-откидывающееся дно; 5 - фильтровальная перегородка; 6 - опорная решетка; 7 - сетка; 8 - съемная крышка; 9 - предохранительный клапан.

При работе вакуумного нутч – фильтра (рис. 2.15) фильтрация осуществляется путем создания пониженного давления под фильтровальной перегородкой. Осадок удаляется сверху вручную.

Нутч, работающий при избыточном давлении сжатого воздуха (рис. 2.16) имеет более удобное приспособление для удаления осадка, который снимается вручную с фильтровальной перегородки при опускании и повороте дна фильтра. Громоздкость и ручная выгрузка осадка не позволяют использовать эти аппараты очень широко.

Распространенным фильтром периодического действия, работающим под избыточным давлением, является рамный фильтр–пресс (рис. 2.17). Фильтр состоит из чередующихся плит и рам, между которыми зажимается фильтровальная ткань. Плиты имеют по краям гладкую поверхность, а в середине – рифленую (рис. 2.18).

Рис. 2.18. Плита (а), рама (б) и сборка (в) рамного фильтр-пресса: 1 - отверстия в плитах и рамах, образующие при сборке канал для подачи суспензии; 2 - отверстия в плитах и рамах, образующие канал для подачи промывной жидкости; 3 - отводы для прохода суспензии внутрь рам; 4 - внутренние пространства рам; 5 - фильтровальные перегородки; 6 - рифления плит; 7 - каналы в плитах для выхода фильтрата на стадии фильтрования или промывной жидкости - на стадии промывки осадка; 8 - центральные каналы в плитах для сбора фильтрата или промывной жидкости; 9 - краны на линиях вывода фильтрата или промывной жидкости

Рис. 2.17. Схема рамного фильтр-пресса: 1 - упорная плита; 2 - рама; 3 - плита; 4 - фильтрующая ткань; 5 – подвижная концевая плита; 6 - горизонтальная направляющая; 7 - зажимной винт; 8 - станина; 9 - желоб для сбора фильтрата или промывающей жидкости

Полая рама фильтр–пресса помещается между двумя плитами, образуя камеру 4 для осадка. Отверстия 1 и 2 в плитах и рамах совпадают, образуя каналы для прохода соответственно суспензии и промывной воды. Между плитами и рамами помещают фильтровальные перегородки («салфетки»), отверстия в которых совпадают с отверстиями в плитах и рамах. Сжатие плит и рам производится посредством винтового или гидравлического зажимов. Суспензия под давлением нагнетается по каналу 1 и отводам 3 в полое пространство (камеру) внутри рам. Жидкая фаза суспензии проходит через фильтровальные перегородки 5, по желобкам рифлений 6 движется к каналам 7 и далее в каналы 8, которые открыты на стадии фильтрования у всех плит. Когда пространство (камера) 4 заполнится осадком, подачу суспензии прекращают, и начинается промывка осадка. В стадии промывки по боковым каналам 2 подают промывную жидкость, которая омывает осадок и фильтровальные перегородки и выводится через краны 9. По окончании промывки осадок продувают сжатым воздухом и затем раздвигают плиты и рамы. Осадок частично падает в сборник, установленный под фильтром, а оставшаяся часть осадка выгружается вручную. Салфетки при необходимости заменяют.

Рис. 2.19. Схема барабанного вакуум-фильтра: 1 - перфорированный барабан; 2 - волнистая сетка; 3 - фильтрованная перегородка; 4 - осадок; 5 - нож для съема осадка; 6 - корыто для суспензии; 7 - качающаяся мешалка; 8 - устройство для подвода промывной жидкости; 9 - камеры (ячейки) барабана; 10 - соединительные трубки; 11 - вращающаяся часть распределительной головки; 12 - неподвижная часть распределительной головки; I - зона фильтрования и отсоса фильтрата; II - зона промывки осадка и отсоса промывных вод; III - зона съема осадка; IV - зона очистки фильтровальной ткани

Среди фильтров непрерывного действия наиболее распространены барабанные вакуум–фильтры (рис. 2.19). Фильтр имеет вращающийся цилиндрический перфорированный барабан 1, покрытый металлической волнистой сеткой 2, на которой располагается фильтровальная ткань. Барабан на 30 - 40 % погружен в суспензию и разделен радиальными перегородками на ряд камер 9. Каждая камера соединяется трубой 10 с различными полостями неподвижной части 12 распределительной головки. Трубы объединяются во вращающуюся часть 11 распределительной головки. Благодаря этому при вращении барабана 1 камеры 9 в определенной последовательности присоединяются к источникам вакуума и сжатого воздуха. При полном обороте барабана каждая камера проходит несколько зон.

Зона I – фильтрования и отсоса фильтрата соприкасается с суспензией и соединена с источником вакуума. Под действием вакуума фильтрат проходит внутрь камеры и через трубу выводится из аппарата, а на фильтровальной ткани остается осадок 4.

Зона II – промывки осадка и отсоса промывных вод также сообщается с вакуумом, а на осадок с помощью устройства 8 подается промывная жидкость. Она проходит через осадок и по трубе выводится из аппарата.

Зона III – съема осадка. Здесь осадок сначала подсушивается за счет вакуума, а затем камера соединяется с источником сжатого воздуха, который сушит и разрыхляет осадок. При подходе камеры с просушенным осадком к ножу 5 подача сжатого воздуха прекращается и осадок падает с поверхности ткани.

Зона IV – очистки фильтровальной перегородки. Здесь ткань продувается сжатым воздухом или водяным паром. После этого весь цикл операций повторяется. Барабан достигает в длину 5 м и в диаметре 3 м. В качестве фильтровальной ткани часто используют сукно или плотное полотно «бельтинг».

Ленточный вакуум – фильтр представляет собой работающий под вакуумом аппарат непрерывного действия (рис. 2.20). Перфорированная резиновая лента 2 перемещается по замкнутому пути с помощью барабанов 3 и 8. Фильтровальная ткань 5 прижимается к ленте при натяжении роликами 6.Суспензия поступает на фильтровальную ткань из лотка 4. Фильтрат под вакуумом отсасывается в камеры 1, находящиеся под лентой, и отводится из аппарата. Промывная жидкость из форсунок 9 подается на слой осадка, отсасывается в другие вакуум–камеры и выводится из аппарата. Осадок отделяется от ткани за счет резкого перегиба на валике 7 и сбрасывается в бункер. На обратном пути между роликами 6 фильтровальная ткань регенерируется: очищается с помощью механических щеток, пропаривается или промывается жидкостью. Ширина ленты в промышленных фильтрах достигает 3 м, длина – 9 м. Скорость перемещения ленты зависит от свойств осадка.

Рис. 2.20. Схема ленточного вакуум-фильтра непрерывного действия: 1 - вакуум-камеры; 2 - перфорированная лента; 3 - натяжной барабан; 4 - лоток для подачи суспензии; 5 - фильтровальная ткань; 6 - натяжные ролики; 7 - валик для перегиба ленты; 8 - приводной барабан; 9 - форсунки для подачи промывной жидкости