ПАТРОННЫЙ ФИЛЬТР
CARTRIDGE-TYPE FILTER

Изобретение относится к технике фильтрования в сахарной промышленности соков I и II сатурации, фильтрования сиропа, а именно к патронным фильтрам, предназначенным для очистки жидкости от механических примесей.
Известен патронный фильтр для фильтрования соков I и II сатурации свеклосахарных производств с обратной промывкой фильтратом, включающий вертикальный цилиндрический корпус с конической нижней частью и крышкой, установленные внутри корпуса под крышкой параллельными рядами коллекторные трубки, к которым консольно прикреплены верхней частью вертикальные фильтровальные патроны, имеющие в поперечном сечении форму эллипса, сгруппированные в секции, сообщаемые с патрубками отвода фильтрата, закрепленные на корпусе патрубки для подвода жидкости и выгрузки осадка (Азрилевич М.Я. Каталог специального оборудования для сахарных заводов. - М.: Издательский комплекс МГУПП,2007. - С.78).
3
Недостатком патронного фильтра с обратной промывкой фильтратом является то, что для обеспечения необходимой регенерации патронов в нем повторно вынужденно фильтруется до 3-5 м фильтрата, используемого для обратной промывки. Это снижает производительность фильтра и ухудшает его регенерацию.
Ближайшим аналогом изобретения является патронный фильтр с импульсной очисткой, включающий вертикальный цилиндрический корпус с конической нижней частью и крышкой, установленные внутри корпуса вертикально параллельными рядами фильтровальные патроны, консольно прикрепленные верхней частью к размещенным под крышкой коллекторным трубкам, и имеющие в поперечном сечении центральные участки в форме эллипса и радиально расположенные относительно вертикальной оси патрона периферийные участки и закрепленную снаружи на патроне фильтровальную ткань, коллекторные трубки присоединены к патрубкам отвода фильтрата, последние подключены к закрепленному на корпусе ресиверу для сжатого воздуха, патрубки для подвода жидкости, декомпрессии и выгрузки осадка (UA №38321. 25.12.2008, бюл. №24).
Недостатком патронного фильтра с импульсной очисткой является то, что не достигается необходимая производительность фильтра при значительном времени регенерации ткани из-за плотного прилегания ткани к поверхности фильтровального патрона и невозможности ее значительного перемещения при импульсной подаче сжатого воздуха из ресивера для очистки ткани от осадка; возможность вибрации и соприкосновения фильтровальных патронов при импульсном подводе в них сжатого воздуха, а также недостаточная удельная площадь фильтрации аппарата.
Технический результат заключается в повышении производительности фильтра, повышении эффективности очистки фильтровальной ткани (регенерации), уменьшении вибрации фильтровальных патронов при импульсном подводе в них сжатого воздуха, увеличении удельной площади фильтрации аппарата.
Этот результат достигается тем, что предложенный патронный фильтр включает вертикальный цилиндрический корпус с конической нижней частью и крышкой, установленные внутри корпуса вертикально параллельными рядами фильтровальные патроны, консольно прикрепленные верхней частью к размещенным под крышкой коллекторным трубкам, и имеющие в поперечном сечении центральные участки в форме эллипса и радиально расположенные относительно вертикальной оси патрона периферийные участки и закрепленную снаружи на патронах фильтровальную ткань, коллекторные трубки присоединены к патрубкам отвода фильтрата, последние подключены к закрепленному на корпусе ресиверу для сжатого воздуха, патрубки для подвода жидкости, декомпрессии и выгрузки осадка. Корпус снабжен в его верхней части прижимным устройством для вертикальной фиксации патронов, содержащим горизонтально и поперечно расположенные относительно рядов фильтровальных патронов траверсы. Радиально расположенные периферийные участки каждого фильтровального патрона образуют сужающиеся каналы. В зоне между центральным и периферийными участками поверхность патрона изогнута внутрь патрона, а фильтровальная ткань закреплена на поверхности патронов с возможностью ее перемещения относительно наружной поверхности указанных участков для ее очистки от осадка. Поверхность радиально расположенных периферийных участков фильтровальных патронов выполнена волнообразной.
Изобретение поясняется чертежами, на которых приведены следующие изображения:
Фиг.1 - патронный фильтр, общий вид;
Фиг.2 - разрез по А-А фиг.1;
Фиг.3 - коллекторная трубка с фильтровальными патронами;
Фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3 по фильтровальным патронам;
Фиг.5 - фильтровальный патрон, общий вид;
Фиг.6 - разрез В-В на фиг.5 фильтровального патрона, вариант исполнения с двумя изгибами поверхности патрона;
Фиг.7 - разрез В-В на фиг.5 фильтровального патрона, вариант исполнения с волнообразной поверхностью периферийных участков;
Фиг.8 - сечение Г-Г на фиг.2 по траверсе прижимного устройства.
Патронный фильтр включает цилиндрический корпус 1 с конической нижней частью, крышку 2, установленные внутри корпуса под крышкой параллельными рядами коллекторные трубки 3, объединенные в секции, внутренний карман фильтрата 4 и внешний коллектор фильтрата 5, соединенные между собой патрубками для отвода фильтрата 6, а также с установленным на корпусе ресивером сжатого воздуха 7. К коллекторным трубкам 3 консольно, т.е. только верхней частью, прикреплены фильтровальные патроны 8, имеющие в поперечном сечении геометрическую форму эллипса. Фильтровальные патроны 8 имеют на боковой поверхности продольные изгибы 9 внутрь патронов, которые образуют не менее двух симметричных относительно малой и большой оси эллипса вогнутых участков поверхностей. В фильтровальном патроне по всей его высоте расположена внутренняя трубка 10 для отбора фильтрата. На внешней поверхности фильтровального патрона закреплена фильтровальная ткань 11. Фильтровальная ткань может плотно прилегать к поверхности патрона или находиться на некотором расстоянии от нее. Над фильтровальными патронами расположено прижимное устройство 12, выполненное в виде горизонтальных траверс 13, расположенных поперечно относительно рядов коллекторных трубок 3 с патронами 8. Траверсы зафиксированы гайками 14. На корпусе фильтра имеются патрубок 15 для подвода нефильтрованного сока, патрубок 16 для декомпрессии, патрубок 17 удаления суспензии, патрубок 18 аварийного опорожнения фильтра, патрубок 19 общего отвода фильтрованного сока из аппарата. В конической части корпуса фильтра расположен рассекатель осадка 20, а с наружной поверхности закреплены опорные лапы 21.
Патронный фильтр работает следующим образом.
Открывается вентиль на патрубке 16, сообщающий корпус 1 фильтра со сборником нефильтрованного сока, и осуществляется выравнивание давления внутри корпуса с атмосферным (декомпрессия). Затем открывается вентиль на патрубке 15 и происходит наполнение корпуса нефильтрованным соком до верхнего уровня, после чего патрубок 16 перекрывается и в корпусе фильтра создается давление. Открываются патрубки 6 и непродолжительное время осуществляется процесс рециркуляции (сброса) через патрубок 19 в сборник нефильтрованного сока первых мутных порций фильтрата, в ходе которого одновременно происходит намывание слоя осадка на фильтровальной ткани 11 патронов 8. Отбор фильтрата в фильтровальных патронах осуществляется посредством трубок 10. При этом фильтровальная ткань под действием силы давления на боковую поверхность патронов входит в продольные изгибы 9 и плотно прилегает к ней (фиг.6, 7). После достижения необходимой прозрачности фильтрата процесс рециркуляции завершается и начинается собственно процесс фильтрации - отбор фильтрата из патрубка 19 переключается на сборник фильтрованного сока, а фильтрация осуществляется в течение определенного времени, например до 600 сек. После этого закрываются вентили на патрубках 6 и открываются вентили на патрубках 16 и ресивере 7. В течение короткого времени (несколько секунд) происходит компрессия в коллекторе 5 и декомпрессия корпуса фильтра 1 путем возврата фильтрата в сборник нефильтрованного сока. Далее осуществляется очистка фильтровальных патронов от слоя образовавшегося осадка созданием обратных непродолжительных импульсов сжатого воздуха, создаваемых поочередно в секциях из параллельно включенных коллекторных трубок 3. Очистка производится путем подачи воздуха под давлением 0,09-0,11 МПа в общий коллектор 5, а из коллектора - последовательно в каждую группу фильтровальных патронов. При этом открыты вентили 16 и на подаче сжатого воздуха от ресивера 7, а вентили на патрубках 6 поочередно открываются и закрываются на несколько секунд через заданные промежутки времени. После прохождения последнего импульса закрываются вентили на патрубках 6 и на ресивере 7.
Кратковременная серия импульсов проводится при заполненном фильтре, что существенно сокращает время на регенерацию и позволяет фильтру работать с большей производительностью практически в непрерывном режиме. Подобная серия импульсов может повторяться от одного до нескольких раз за цикл работы фильтра при ухудшении качества фильтруемого сока, в зависимости от скорости образования осадка и его толщины. В результате на регенерацию ткани расходуется минимальное количество фильтрата, а именно то, что находится внутри самих фильтровальных патронов.
Особая, с продольными изгибами 9 форма боковой поверхности фильтровального патрона увеличивает удельную площадь фильтрации в тех же габаритных размерах поперечного сечения и, одновременно, обеспечивает наибольший ход перемещения фильтровальной ткани в момент отведения от поверхности (фиг.6, 7). Тем самым облегчается, по сравнению с прототипом, отслаивание и удаление фильтрационного осадка при прохождении импульса сжатого воздуха, что существенно улучшает и ускоряет регенерацию. При регенерации фильтровальных патронов с несколькими изгибами (фиг.7) более равномерно создается нагрузка на ткань, а также уменьшается истирание ее на боковой поверхности патрона 8 и продлевается срок службы ткани.
Осаждение отслоившегося от фильтровальной ткани осадка осуществляется при открытом вентиле на патрубке 16 и завершается при открытом вентиле на патрубке 17. Причем фильтр в течение всего цикла работы остается заполненным соком, а суспензия удаляется одновременно с началом нового цикла.
В начале следующего цикла работы при подаче нефильтрованного сока в патрубок 15 одновременно осуществляются три операции: долив фильтра, намывание слоя осадка на фильтровальных патронах и удаление осадка из нижней части корпуса. Рассекатель осадка 20 направляет поток на внутреннюю коническую поверхность и способствует лучшему смыванию осадка. При этом происходит полное удаление осадка из корпуса путем выдавливания его в сборник суспензии. Закрывается вентиль на патрубке 17, открывается вентиль на патрубке 18 и происходит возврат суспензии в сборник нефильтрованного сока; закрывается вентиль 18; открываются вентили на патрубках 6 и 19; происходит возврат остатка суспензии в сборник нефильтрованного сока - происходит сброс мутных порций.
При прохождении импульсов сжатого воздуха через консольно установленные фильтровальные патроны на них передаются динамические воздействия, которые могут привести в прототипе к перемещению до соприкосновения нижних частей патронов и вибрации с последующим разрушением. Горизонтальные траверсы 13 при определенном регулируемом усилии затяжения гаек 14 надежно фиксируют патроны, повышают жесткость конструкции и предотвращают подобное явление.