Фильтровальная плита для фильтр-пресса
FILTER PLATE FOR FILTER PRESS

Фильтровальная плита для фильтр-пресса Изобретение относится к области пивоваренного производства, а именно фильтровальному оборудованию для разделения суспензий пивного затора в промышленных масштабах, и может быть использовано при разделении жидких гетерогенных систем в химической, пищевой, горно-обогатительной промышленности, а также в коммунальном хозяйстве.
Известна конструкция фильтровальной плиты для фильтр-пресса (RU, патент №2211076 на изобретение, МПК B01D 25/12, 2003.08.27), выполненная с углублениями с обеих сторон, образующими при сборке камеру для осадка. Плита имеет в центре сквозное отверстие для подвода суспензии. По углам плиты выполнены отверстия для отвода фильтрата, соединенные с углублениями каналами с обеих сторон плиты.
Недостатком известной конструкции следует признать низкую производительность фильтр-пресса при фильтровании суспензии, в конструкции которого использованы указанные фильтровальные плиты. Это связано с неравномерным заполнением камер суспензией при центральной подаче затора, пробкованием суспензии в камерах при формировании уплотняющегося слоя осадка, завоздушиванием камеры, приводящим к поглощению кислорода воздуха суспензией и развитию окислительных процессов. При этом диаметры отверстий и каналов заданы в абсолютных единицах измерения длины и в широких пределах, что снижает эффективность промышленной применимости при переносе методом гидравлического подобия результатов фильтрования на различные типоразмеры фильтровальной плиты и эксплуатационную технологичность конструкции.
Известна конструкция фильтровальной плиты для фильтр-пресса (патент ЕР 3138620 А1 на изобретение, МПК B01D 25/12; B01D 25/127; B01D 25/28, 2017.03.08), выполненная в виде прямоугольной пластины с углублениями с обеих сторон, образующими при сборке фильтровальные камеры и камеры сжатия, содержащая гибкую мембрану, отделяющую фильтровальную камеру от следующей камеры сжатия, причем внутренние каналы выполнены раздельными для подвода суспензии пивного затора и отвода фильтрата сусла, которые сообщены с раздельными сквозными отверстиями по углам плиты для подвода суспензии и отвода фильтрата.
Недостатком фильтровальной плиты является неопределенность соотношения геометрических размеров сквозных отверстий и раздельных внутренних каналов для подвода суспензии пивного затора и отвода фильтрата сусла, снижающая эффективность промышленной применимости и эксплуатационную технологичность конструкции плиты при фильтровании пивного затора. Так как в верхней части плиты входное отверстия внутреннего канала отвода фильтрата расположено ниже выходного отверстия внутреннего канала подвода суспензии, то за счет данной разности высот происходит завоздушивание верхней части фильтровальной камеры для суспензии, приводящее к поглощению кислорода воздуха суспензией и развитию окислительных процессов.
Наиболее близким аналогом предложенной конструкции является фильтровальная плита для фильтр-пресса (международная заявка WO 2011/138271 на изобретение, МПК B01D 25/12, B01D 25/133, B01D 25/176, 2011.11.10), выполненная в виде прямоугольного корпуса с углублениями с обеих сторон, образующими при сборке вертикальные камеры для суспензии, фильтрата и механического отжима отфильтрованного осадка, имеющая на первой стороне по периметру поверхности углубления желобок для крепления фильтровальной ткани и на второй стороне, отдаленной от первой стороны, имеющая желобок для закрепления мембраны, плита снабжена по углам одной вертикальной стороны сквозными проходными отверстиями для подвода суспензии, а по углам противоположной вертикальной стороны - сквозными проходными отверстиями для отвода фильтрата, причем каждое из отверстий соединено с камерами для суспензии и фильтрата внутренними каналами.
Недостатком фильтровальной плиты является недостаточная производительность фильтр-пресса, в конструкции которого использованы указанные фильтровальные плиты из-за возникновения пробкования суспензии пивного затора в сквозных проходных отверстиях, вызванного неопределенностью соотношения геометрических размеров сквозных отверстий и раздельных внутренних каналов для подвода суспензии пивного затора и отвода фильтрата сусла, снижающего гидродинамические характеристики фильтрационных потоков, эффективность промышленной применимости фильтровальной плиты и ее эксплуатационную технологичность, а также завоздушивание камеры для суспензии, приводящее к поглощению кислорода воздуха суспензией и развитию окислительных процессов.
Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении производительности работы фильтр-пресса, в конструкции которого использована предложенная фильтровальная плита, исключении возникновения пробкования пивного затора в сквозных проходных отверстиях и исключении завоздушивания камеры для суспензии пивного затора, улучшении качества фильтрата сусла из-за отсутствия поглощения кислорода воздуха суспензией и недопущения развития окислительных процессов; повышении эксплуатационной технологичности фильтровальной плиты.
Технический результат, получаемый при реализации изобретения, состоит в повышении производительности работы фильтр-пресса в конструкции которого использована предложенная фильтровальная плита и улучшении качества фильтрата сусла.
Для достижения технического результата предложена фильтровальная плита для фильтр-пресса, выполненная в виде прямоугольного корпуса с углублениями с обеих сторон, образующими при сборке вертикальные камеры для суспензии, фильтрата и механического отжима отфильтрованного осадка, имеющая на первой стороне по периметру поверхности углубления желобок для крепления фильтровальной ткани и желобок для закрепления мембраны на второй стороне, отдаленной от первой стороны, снабженная по углам одной вертикальной стороны сквозными проходными отверстиями для подвода суспензии, а по углам противоположной вертикальной стороны - сквозными проходными отверстиями для отвода фильтрата, причем каждое из отверстий соединено с камерами для суспензии и фильтрата внутренними каналами. Отношение величин диаметров сквозных проходных отверстий для подвода суспензии в камеру и внутренних каналов находится в пределах от 0,2 до 0,6, а отношение величин диаметров сквозных отверстий для отвода фильтрата и внутренних каналов составляет 1,2-3,5, при этом верхнее отверстие для подвода суспензии в камеру выполнено таким образом, что его верхняя кромка расположена выше верхней кромки углубления на первой стороне, при этом углубление в верхней части плиты на первой стороне снабжено открытым пологонаклонным каналом для развоздушивания камеры, расположенным выше желобка для крепления фильтровальной ткани и соединенным с одного конца с верхней кромкой сопряжения углубления с поверхностью плиты, а с другого конца - с верхней кромкой сквозного проходного отверстия для подвода суспензии, при этом верхняя кромка открытого пологонаклонного канала сопряжена также с верхними кромками в местах соединения, причем открытый пологонаклонный канал выполнен под углом подъема не менее 3 и не более 5 градусов в сторону отверстия для подвода суспензии, кроме того, на второй стороне плиты в краевой области выполнен желобок для размещения уплотнителя.
Изобретение поясняется следующими графическими материалами:
На фиг. 1 - представлена фильтровальная плита, вид спереди (первая сторона плиты);
на фиг. 2 -представлен вид А фиг. 1;
на фиг. 3 - представлен разрез А-А фиг. 2;
на фиг. 4 -представлена сборка фильтровальных плит в фильтр-прессе с образованием вертикальных камер для суспензии, фильтрата и механического отжима отфильтрованного осадка;
на фиг. 5 - представлено фото пологонаклонного канала для развоздушивания камеры для суспензии пивного затора.
На фиг. 1, 2, 3, 4, 5 приведено устройство фильтровальной плиты, при этом использованы следующие обозначения:
1 - корпус плиты;
2 - первая сторона плиты;
3 - вторая сторона плиты;
4 - основание углубления на первой стороне плиты;
5 - основание углубления на второй стороне плиты;
6 - желобок для крепления уплотнителя фильтровальной ткани;
7 - мембрана;
8 - сквозное проходное отверстие для подвода суспензии;
9 - сквозное проходное отверстие для отвода фильтрата;
10 - внутренний канал подвода суспензии;
11 - внутренний канал отвода фильтрата;
12 - открытый пологонаклонный канал для развоздушивания
камеры для суспензии;
13 - канал подвода воздуха в камеру механического отжима;
14 - кольцевой желоб для фланцевого уплотнителя сквозного проходного отверстия;
15 - фильтровальная ткань;
16 - вертикальная камера для суспензии;
17 - вертикальная камера для фильтрата;
18 - вертикальная камера для механического отжима отфильтрованного осадка;
19 - желобок для крепления уплотнителя мембраны;
20 - желобок по всему периметру внешнего края плиты для
размещения фланцевого уплотнителя.
Как изображено на фиг. 1-3, фильтровальная плита включает в себя корпус 1 из полипропилена. В краевой области корпус снабжен сквозными отверстиями 8 и 9, через которые подается суспензия пивного затора или отводится фильтрат сусла. В данном случае сквозное угловое отверстие 8 служит для подачи суспензии, а другое сквозное угловое отверстие 9 используется для отвода фильтрата.
На стороне 3 фильтровальной плиты (фиг. 3), в краевой области выполнено кольцевое углубление 19, которое служит в качестве желобка для крепления сменной мембраны 7. На стороне плиты2 (фиг. 3), предусмотрено углубление 6, которое служит в качестве желобка для крепления фильтровальной ткани 15. Сторона 2 далее обозначается как первая сторона, а сторона 3 как вторая сторона. Между основанием углубления 5 на второй стороне плиты и мембраной 7 образована вертикальная камера 18 для механического отжима отфильтрованного осадка, которая сообщена с каналом 13 для подвода воздуха.
Согласно изобретению отношение величин диаметров сквозных проходных отверстий 8 для подвода суспензии в камеру для суспензии 16 и внутренних каналов 10 находится в пределах от 0,2 до 0,6, а отношение величин диаметров сквозных отверстий для отвода фильтрата 9 и внутренних каналов 11, сообщенных с камерой для фильтрата 17, составляет 1,2-3,5. Это исключает нарушение гидравлического режима равномерной подачи суспензии пивного затора в камеры для суспензии 16 и возникновение пробок из пивной дробины, а также обеспечивает ламинарный режим отвода фильтрата.
Конструктивно верхнее сквозное отверстие 8 для подвода суспензии в камеру для суспензии 16 выполнено таким образом, что его верхняя кромка расположена выше верхней кромки углубления 4 на первой стороне 2 корпуса плиты 1. Такое взаимное расположение сквозного отверстия 8 и углубления 4 позволяет выполнить в верхней части плиты на первой стороне 2 открытый пологонаклонный канал 12 для развоздушивания камеры для суспензии 16. Канал 12 расположен выше желобка 6 для крепления фильтровальной ткани 15 и соединен с одного конца с верхней кромкой сопряжения углубления 4 с поверхностью плиты 2, а с другого конца - с верхней кромкой сквозного проходного отверстия 8 для подвода суспензии, при этом верхняя кромка открытого пологонаклонного канала 12 сопряжена также с верхними кромками углубления 4 и сквозного проходного отверстия 8 в местах соединения. При этом открытый пологонаклонный канал выполнен под углом подъема не менее 3 и не более 5 градусов в сторону отверстия 8 для подвода суспензии.
На второй стороне 3 корпуса плиты 1 плиты в краевой области выполнен желобок 20 для размещения фланцевого уплотнителя для герметизации вертикальных камер для суспензии и фильтрата, образуемых при сборке пакета фильтровальных плит в конструкцию фильтр-пресса.
Конструктивное выполнение желобков 14 и 20 для фланцевых уплотнителей только на одной второй стороне 3 корпуса плиты 1 позволяет выполнить на первой стороне 2 плиты открытый пологонаклонный канал 12 для развоздушивания камеры для суспензии 16, а также повышает эксплуатационную технологичность фильтровальной плиты при подготовке ее к использованию в фильтр-прессе, техническом обслуживании и текущем ремонте.
Ниже приведены примеры реализации предложенной фильтровальной плиты для фильтр-пресса.
Пример 1. Фильтровальная плита, выполненная в виде прямоугольного корпуса с углублениями с обеих сторон, образующими при сборке вертикальные камеры для суспензии, фильтрата и механического отжима отфильтрованного осадка, имеющая на первой стороне по периметру поверхности углубления желобок для крепления фильтровальной ткани и желобок для закрепления мембраны на второй стороне, отдаленной от первой стороны. Плита снабжена по углам одной вертикальной стороны сквозными проходными отверстиями для подвода суспензии, а по углам противоположной вертикальной стороны - сквозными проходными отверстиями для отвода фильтрата, причем каждое из отверстий соединено с камерами для суспензии и фильтрата внутренними каналами. Отношение величин диаметров сквозных проходных отверстий для подвода суспензии в камеру и внутренних каналов составляет 0,2, а отношение величин диаметров сквозных отверстий для отвода фильтрата и внутренних каналов составляет 3,5. При этом верхнее отверстие для подвода суспензии в камеру выполнено таким образом, что его верхняя кромка расположена выше верхней кромки углубления на первой стороне. Углубление в верхней части плиты на первой стороне снабжено открытым пологонаклонным каналом для развоздушивания камеры, расположенным выше желобка для крепления фильтровальной ткани и соединенным с одного конца с верхней кромкой сопряжения углубления с поверхностью плиты, а с другого конца - с верхней кромкой сквозного проходного отверстия для подвода суспензии, при этом верхняя кромка открытого пологонаклонного канала сопряжена также с верхними кромками в местах соединения, причем открытый пологонаклонный канал выполнен под углом подъема 3 градуса в сторону отверстия для подвода суспензии, кроме того, на второй стороне плиты в краевой области выполнен желобок для размещения уплотнителя.
Пример 2. Фильтровальная плита, выполненная как в примере 1 в виде прямоугольного корпуса с углублениями с обеих сторон, образующими при сборке вертикальные камеры для суспензии, фильтрата и механического отжима отфильтрованного осадка. Отношение величин диаметров сквозных проходных отверстий для подвода суспензии в камеру и внутренних каналов составляет 0,6, а отношение величин диаметров сквозных отверстий для отвода фильтрата и внутренних каналов составляет 1,2. Пологонаклонный канал для развоздушивания камеры для суспензии, выполнен под углом подъема 5 градусов в сторону отверстия для подвода суспензии.
Пример 3. Фильтровальная плита, выполненная как в примере 1 в виде прямоугольного корпуса с углублениями с обеих сторон, образующими при сборке вертикальные камеры для суспензии, фильтрата и механического отжима отфильтрованного осадка. Отношение величин диаметров сквозных проходных отверстий для подвода суспензии в камеру и внутренних каналов составляет 0,4, а отношение величин диаметров сквозных отверстий для отвода фильтрата и внутренних каналов составляет 2,35. Пологонаклонный канал для развоздушивания камеры для суспензии, выполнен под углом подъема 4 градуса в сторону отверстия для подвода суспензии.
Достижение указанного технического результата обусловлено тем, что использованы конструктивные отношения величин диаметров сквозных проходных отверстий для подвода суспензии в камеру и внутренних каналов находящиеся в пределах от 0,2 до 0,6, а отношение величин диаметров сквозных отверстий для отвода фильтрата и внутренних каналов составляет 1,2-3,5. Экспериментально подобранные соотношения диаметров каналов для суспензии и фильтрата исключают возникновение пробкования пивного затора в сквозных проходных отверстиях 8 и улучшает гидродинамические характеристики фильтрационных потоков. В результате увеличивается производительность работы фильтр-пресса и эффективность промышленной применимости фильтровальной плиты, а также ее эксплуатационная технологичность. Кроме того, важным моментом является также исключение завоздушивания камеры для суспензии, исключающее поглощение кислорода воздуха суспензией и развитие окислительных процессов.