Конструкция барабанного вакуум-фильтра с наружной фильтрующей поверхностью.
Рис.210. Барабанный вакуум-фильтр с наружной фильтрующей поверхностью.
1- рама фильтра; 2- качающаяся мешалка; 3- распределительная головка; 4- барабан; 5- ферма для жидкостных трубопроводов; 6- продольные разделительные ребра ячеек; 7- проволочная обвивка ткани; 8- фильтрующая ткань; 9- устройство для навивки проволоки; 10- правая цапфа; 11- нож для съема осадка; 12- электропривод барабана; 13- резиновый шнур для крепления ткани в продольных пазах барабана; 14- кривошипно – шатунный механизм привода мешалки; 15- электропривод качающейся мешалки.
Барабан 4 (рис. 210) представляет собой горизонтальный сварной цилиндр с плоскими, оребренными изнутри, торцовыми стенками. К стенкам на болтах прикреплены правая 10 и левая цапфы. Цапфы лежат в подшипниках, смонтированных на раме фильтра. К левой цапфе прижата распределительная головка 3. Через левую цапфу пропущены коллекторные трубы, соединяющие ячейки барабана с распределительной головкой. На правую цапфу насажено зубчатое колесо, передающее вращение барабану от электромеханического привода 12. На цапфах шарнирно закреплена мешалка 2, которая получает качательное движение от кривошипно-шатунного механизма 14 и привода 15 мешалки. Рама 1 фильтра воспринимает нагрузки от всех узлов, массы суспензии, а также усилия в приводах.
На раме смонтирована ванна (корыто) для суспензии, фермы 5 для трубопроводов жидкости и нож 11 для съема осадка. Барабан разделен приваренными продольными ребрами 6 на ячейки. Число ячеек колеблется от 16 до 32 для фильтров разных видов. Дренажным основанием, закрывающим ячейку сверху, может служить перфорированный лист (сечение Б-Б, вариант 1) или пластмассовый (полипропиленовый) дренажный коврик, закладываемый в ячейку (сечение Б-Б вариант 2) Коврик представляет собой решетку, на верхние продольные ребра которой уложена ткань; нижними поперечными ребрами коврик опирается на поверхность барабана. Сверху барабан закрыт фильтрующей тканью 8, закрепленной в пазах продольных ребер резиновым шнуром 13. Кроме того, поверх фильтрующей ткани барабан обвит проволокой 7 толщиной 2—3 мм. Агрегат имеет стационарное приспособление 9 для наматывания проволоки, которое состоит из неподвижного ходового винта, закрепленного в опорах, каретки с направляющими роликами для проволоки и системой привода. Во время наматывания проволоки при вращении барабана проволока, одним концом закрепленная на барабане, силой трения приводит во вращение ролик, находящийся в зацеплении с гайкой на ходовом винте, и гайка осуществляет поступательное движение каретки вдоль барабана.
Рис. 211. Распределительная головка:
ячейковая шайба; 2- распределительная шайба; 3- ось; 4- подшипник оси; 5- прижимные пружины распределительной головки; 6- шпильки;
7- вакууметр; 8- корпус распределительной головки; 9,10- штуцеры сжатого воздуха; 11,12- штуцеры вакуума.
Распределительная головка состоит из корпуса 8 (рис.211.), установленного на оси 3, которая закреплена на вращающейся цапфе барабана. Для уменьшения потерь на трение на ось посажен подшипник 4. В распределительной головке торец цапфы барабана и корпус контактируют двумя шайбами. Шайба ячейковая 1 прикреплена к торцу цапфы и имеет отверстия по числу ячеек барабана (сечение Б—Б). Шайба распределительная 2 прикреплена к корпусу головки и имеет разные по размеру кольцевые прорези (разрез А—А), соответствующие камерам головки. Две большие полости снабжены штуцерами 11 и 12, соединенные системой вакуумирования, две малые — штуцерами 9 и 10 соединены с линией сжатого воздуха. Неподвижный корпус распределительной головки прижат к вращающейся цапфе пружинами 5, установленными на шпильках 6, Шпильки ввинчены в корпус подшипника барабана. Головка снабжена вакуумметром 7.
Ячейковая и распределительная шайбы составляют антифрикционную пару (сталь по чугуну, сталь по бронзе и пр.). Перед установкой на фильтр шайбы предварительно притирают. Давление, создаваемое пружинами между трущимися поверхностями шайб, 0,1-0,2 МПа,
Описанная головка универсальна, надежна, ее единственный недостаток — большие гидравлические сопротивления в камерах. Этот недостаток устранен в прямоточных головках, внедряемых в современных конструкциях вакуум-фильтров.
Рис.212. Мешалка:
1-основание мешалки; 2- тяги; 3- опорные ролик и щек; 4- разъемные щеки; 5- шатун механизма привода мешалки.
Мешалка имеет разъемную конструкцию. Основание 1 мешалки (рис. 212.) представляет собой решетчатую раму, выполненную по форме ванны и прикрепленную тягами 2 к разъемным щекам 4. На цапфу барабана щека опирается тремя роликами 3, один из которых установлен на эксцентричной оси, что при регулировании обеспечивает равномерное распределение усилий между роликами. К щекам шарнирно прикреплены шатуны 5 механизма привода мешалки. Средняя скорость перемещения мешалки 0,3 м/с.
Конструктивные модификации барабанных вакуум-фильтров с наружной фильтрующей поверхностью могут отличаться от описанного многими узлами. Например, фильтры с большой поверхностью фильтрования и большим количеством отводимого фильтрата снабжают двумя распределительными головками. Наряду с открытыми применяют фильтры с шатровой крышей или полностью герметизированные. Помимо рассмотренного ножевого механизма съема осадка используют способы съема сходящим полотном и валиком.
Фильтры со сходящим полотном применяют для разделения трудно фильтруемых суспензий, дисперсная фаза которых быстро заиливает фильтрующую ткань.
Рис.213. Схема механизма съема осадка:
а- сходящим полотном; б- валиком.
а: 1- фильтрующая ткань;
б:1- гуммированный валик; 2- нож.
В этом случае (рис.213а) фильтрующая ткань 1 не закреплена на поверхности барабана, а изготовленная в виде бесконечной ленты, охватывает барабан в зонах фильтрации и промывки. В зоне съема осадка ткань огибает систему роликов, сбрасывая осадок, а затем промывается и снова поступает в барабан со стороны погружения его в суспензию.
Валиковый съем осадка применяют в фильтрах для труднофильтруемых суспензий. В зоне съема осадка с барабаном, вдоль его образующей, контактирует гуммированный валик 1, к которому и прилипает осадок; с валика осадок снимается ножом 2 (рис.213 б).
Для волокнистых материалов применяют зубчатые полые валики, с которых осадок снимают отдувкой.
В общем случае в барабанных вакуум-фильтрах применяют различные способы съема осадка: ножевой, шнуровой, валиковый и съем осадка со сходящей с барабана ткани (рис. 214).
Рис.214. Схемы съема осадка с барабанного вакуум-фильтра (варианты):
а- съем ножом; б- валиком; в- шнурами или со сходящей с барабана тканью.
При использовании ножа (рис.214а) на осадок воздействуют сжатым воздухом, в результате чего осадок отделяется от ткани и скользит по наклонной плоскости ножа, представляющего собой широкую металлическую полосу, установленную наклонно вдоль образующей барабана на минимальном расстоянии от его поверхности. Угол наклона ножа и расстояние его от поверхности барабана может регулироваться. Этот способ применяют обычно для отделения от ткани осадков толщиной не менее 5 мм.
Значительно более тонкие слои осадка удается отделить от ткани гуммированным валиком (рис.214 б) диаметр которого во много раз меньше диаметра барабана. Валик устанавливают параллельно образующей барабана в зоне съема и прижимают к осадку. Осадок, имеющий большую адгезию к материалу валика, чем к материалу ткани, налипает на валик, а затем снимается с него ножом или другим валиком.
При шнуровом съеме осадка (рис.214в) применяется система бесконечных шнуров, огибающих фильтровальный барабан и находящихся в 12—13 мм один от другого. Шнуры тангенциально сходят с барабана вместе с осадком, который снимается гребенкой. Этим способом удается отделять от ткани осадки толщиной до 1,5 мм, поэтому на барабанных фильтрах со шнуровым съемом осадка можно отфильтровать и трудно разделяемые суспензии(с размером частиц твердой фазы до 6∙10-4м)
Ограничением применения барабанного фильтра с наружной фильтрующей поверхностью является быстрое осаждение грубой фракции или всей твердой фазы суспензии (со скоростью >18 мм/с). Для предотвращения смывания осадка с поверхности барабана мешалка перемещается в ванне фильтра с небольшой скоростью. Поэтому, если грубые частицы суспензии оседают на дно и суспензия в ванне по мере фильтрования сгущается, то постепенно нарушается нормальная работа фильтра.
Другим обстоятельством, ограничивающим применение барабанных вакуум-фильтров при разделении малоконцентрированных суспензий (содержащих высокодисперсные твердые частицы), является возникновение быстрого закупоривания пор фильтрующей перегородки. В результате производительность снижается и в конце концов становится настолько низкой, что применение барабанного вакуум-фильтра экономически не рентабельно.
Помимо барабанных вакуум-фильтров общего назначения имеется много специализированных конструкций. Так, для фильтрования суспензий со значительной скоростью осаждения твердой фазы (более 18 мм/с) применяют барабанные вакуум-фильтры с внутренней фильтрующей поверхностью.