Рама - металева несуча конструкція, на якій змонтовані всі інші деталі і вузли фільтр-преса. Рама також забезпечує жорсткість конструкції при навантаженнях в процесі робочого циклу - з боку системи стиснення пакету плит і тиску всередині фільтрувальних камер.
Пакет фільтрувальних плит. Процес фільтрації відбувається всередині так званого пакету плит, утвореного горизонтальним набором фільтрувальних плит, укладеного між площинами нерухомою опорною металевою плити з одного боку, і рухомий натискний металевої плити з іншого.
Площина рухомий металевої плити фактично є робочою поверхнею головки поршня (в основному гідравлічного), який створює достатній тиск стиснення для забезпечення герметичності пакету плит під час процесу фільтрації.
Перед початком фільтрації пакет плит закривається системою стиснення. Для розвантаження кеку пакет плит раскриваетсясістемой розсування плит.
Подача суспензії, відведення фільтрату, а також подача і відведення промивної рідини і осушающего газу в фільтрувальні камери, як правило, здійснюється через відповідні канали в нерухомій опорній плиті, оснащені фланцями, до яких приєднуються трубопроводи. При необхідності, в опорній плиті встановлюють запірні клапани, які відкривають і закривають відповідні канали в той чи інший момент робочого циклу для коректної маршрутизації потоків технологічних середовищ.
У деяких випадках канали є і в рухомий натискний плиті. Наприклад, при великій кількості фільтрувальних плит в пакеті доцільно подавати суспензію з обох сторін.
Фільтрувальне полотно - це фільтрувальна перегородка, що покриває поверхню фільтрувального камери, здатна пропускати рідку фазу суспензії і затримувати частинки твердої фази. Фільтрувальне полотно кріпиться до країв фільтрувальної плити і має всі відповідні отвори.
Матеріал фільтрувальних полотен підбирається відповідно до властивостей суспензії.
Основну частину площі по обидва боки плити займає поглиблення з плоскою рифленою дренажної поверхнею - половина фільтрувальної камери. Поверхня фільтрувальної камери сильно розвинена, покрита желобками, що сприяють відведенню фільтрату. Крім того, на поверхні фільтрувальної камери можуть бути додаткові опуклості (наприклад, у формі усіченого конуса).
Можливі варіанти поверхні фільтрувальної камери
Поглиблення притиснутих один до одного сусідніх плит утворюють фільтрувальну камеру, обсяг якої обмежений по периметру краями фільтрувальних плит. Поверхня дотичних країв плит гладка, так що при стисненні забезпечується достатня герметичність. У деяких випадках фільтрувальні плити виконуються в герметичному варіанті, коли по периметру фільтрувальної камери і навколо прилеглих отворів є гумові прокладки.
Фільтрувальна плита має канали - для надходження фільтрованої суспензії, для надходження промивної рідини і осушающего газу, а також для відведення фільтрату, промивної і осушувальної середовищ. Коли плити стиснуті в пакет, відповідні канали окремих плит, з'єднуючись один з одним, утворюють один загальний канал.
Найчастіше отвір для подачі суспензії розташовується в центрі фільтрувальної плити, тобто в області дренажної поверхні фільтрувальної камери. В такому випадку, очевидно, відповідні отвори сусідніх плит не прилягають один до одного. Щоб суспензія не проникала в простір за полотном, фільтрувальні полотна для однієї і для іншої сторони фільтрувальної плити мають загальну центральну горловину, утворюючи одну загальну фільтрувальну поверхню. При монтажі, одну з половин полотна протягують через центральний отвір плити так, щоб його краї були охоплені горловиною. Таким чином, забезпечується герметичне повідомлення сусідніх фільтрувальних камер. Коли насос починає подавати суспензію, вона спочатку заповнює крайню фільтрувальну камеру до центрального отвору, потім перетікає в сусідню і так далі, поки всі фільтрувальні камери не будуть заповнені.
Фільтрувальне полотно з центральним отвором для надходження суспензії
Фільтрувальна плита з надітим фільтрувальним полотном
При закритому способі відведення фільтрату по кутах плити на її краях розташовуються наскрізні поперечні циліндричні отвори, сполучені з дренажної поверхнею фільтрувальної камери через канали в товщі плити. Коли плити стиснуті в пакет, ці отвори утворюють загальний збірний колектор, що проходить крізь опорну плиту і закінчується фланцем.
При відкритому способі відведення фільтрату, дренажна поверхню фільтрувального камери повідомляється за допомогою внутрішніх каналів з отворами на вертикальних ребрах фільтрувальної плити.
На ребрах фільтрувальної плити є кронштейни для кріплення плити до рами, ручки для переміщення плити (в разі ручного варіанту розсування плит), коліна для відведення фільтрату (в разі відкритого способу відведення фільтрату). У мембранних плитах також є патрубки для подачі дотискати середовища в простір за мембраною.
Для деяких специфічних застосувань можуть виготовлятися фільтрувальні плити нестандартної конфігурації.
Фільтрувальні плити бувають двох видів - камерні і мембранні:
Камерна фільтрувальна плита - це фільтрувальна плита, поверхня фільтрувальної камери якої покривається тільки фільтрувальним полотном. Обсяг фільтрувальної камери фіксований. Процес фільтрації закінчується після заповнення камери осадом і досягнення тієї точки, коли при поточному тиску фільтрат перестає видавлюватиметься з пір осаду.
Камерна фільтрувальна плита з центральним отвором для надходження суспензії і бічними каналами для закритого видалення фільтрату. На малюнку видно, що канальці, що з'єднують дренажну поверхню з бічними відвідними каналами є тільки в правому верхньому і правому нижньому кутах, а ліві канали з дренажної поверхнею не повідомляються. Іноді плити таким чином "дзеркально" чергують через одну. Це робиться для поліпшення якості промивання кеку.
Камерна фільтрувальна плита з центральним отвором для надходження суспензії і бічним каналом для відкритого видалення фільтрату. Канальці в лівому нижньому кутку повідомляються з отвором на ребрі плити, провідним назовні (на малюнку не видно).
Мембранна фільтрувальна плита - це фільтрувальна плита, поверхня фільтрувальної камери якої є еластичною мембрану, поверх якої в свою чергу надівається фільтрувальне полотно. Мембрана герметично закріплена по периметру фільтрувальної плити (або по периметру фільтрувальної камери), повторює її рельєф, форму поглиблення, а також має всі отвори, що відповідають отворам плити, герметично з ними поєднані. Таким чином, мембрана як би утворює "фальш-дно" фільтрувальної камери і є її робочої дренажної поверхнею. Важливим є те, що в простір між поверхнею фільтрувальної плити і мембраною можна подати під тиском якусь середу (наприклад, воду) змусивши мембрану еластично деформуватися, зменшуючи обсяг фільтрувальної камери. Таким чином, після завершення основної фази фільтрації можна віджати осадокмембраной, значно знизивши його вологість. Оскільки мембрана тисне на осад по всій його площі, то досягається набагато більша ефективність розділення суспензії, ніж у випадку з камерної плитою, де тиск має місце тільки в районі впускного каналу, і нерівномірно поширюється в товщі осаду.
Крім того, ефективність промивання осаду і його продувки на мембранних фільтр-пресах набагато вище. Промивання і продування здійснюється в період, коли осад стиснутий мембраною, таким чином, виключається обтікання його промивної рідиною або осушують газом по поверхні і руйнування структури осаду, утворення тріщин і промоїн.
Мембранна фільтрувальна плита з мембраною з еластомеру, що має центральний отвір для подачі суспензії і чотири бічних отвори для відведення фільтрату. На верхній фотографії добре видно канальці для відведення фільтрату, що повідомляють дренажну поверхню мембрани з відвідними каналами плити. У самого бічного отвору вони занурюються в товщу мембрани і виходять в бічний канал в стінці бічного отвору мембрани, що добре видно на правій фотографії. Центральне отвір охоплено сталевим кільцем для забезпечення герметичності прилягання мембрани до поверхні плити. На нижній фотографії видно конструкція мембранної плити під мембраною. В даному випадку мембрана покриває всю фільтрувальну плиту, включаючи її краю. Отвори плити і периметр її поглиблення герметизировани ущільненнями.
Мембранна фільтрувальна плита з мембраною з гуми. має центральний отвір для надходження суспензії і чотири бічних каналу для відведення фільтрату. На фотографії добре видно, що мембрана покриває тільки поглиблення фільтрувальної плити, але не її краю.
Мембранна фільтрувальна плита з мембраною з гуми, що має одне ліве верхнє отвір для надходження суспензії і три бокових каналу для відведення фільтрату. На правому ребрі плити внизу видно штуцер для подачі дотискати середовища в простір за мембраною.
Фільтр-прес може бути оснащений усіма камерними фільтрувальними плитами, всіма мембранними фільтрувальними плитами, або камерними та мембранними плитами через одну, тобто змішаним пакетом плит.
Система підвіски плит. Фільтрувальні плити повинні бути точно позиціоновані один щодо одного, а також мати можливість переміщатися. Це вирішується двома можливими способами.
- Застосовують бічні опори - дві горизонтальні напрямні, розташовані уздовж поздовжньої осі фільтр-преса з боків пакету плит;
- Застосовують одну верхню центральну направляючу балку (в основному П-образного перетину).
Верхня підвіска плит конструктивно складніше, але забезпечує деякі переваги в порівнянні з бічним підвіскою. Наприклад, відсутність бічних напрямних полегшує доступ до пакету плит. Традиційно, фільтр-преси з верхньою підвіскою плит використовуються в більш важких застосуваннях, що тягне за собою вдосконалення і інших вузлів, наприклад, використовується більш міцна масивна рама і так далі. Таким чином, фільтр-преси з верхньої системою підвіски плит є більш дорогими і якісними.
Система стиснення пакету плит. Тиск фільтрації усередині фільтр-преса може досягати величини в 15 бар і більш. Протягом процесу фільтрації плити повинні бути досить щільно притиснуті один до одного, щоб була забезпечена герметичність фільтрувальних камер.
Для цього використовується поршень, як головки якого виступає металева плита, площа і форма робочої поверхні якої відповідають площі і формі фільтрувальної плити, досить міцна для повідомлення рівномірного тиску стиснення всього пакету плит.
Тиск може створюватися:
- - гідравлічним агрегатом, з приводом від електродвигуна або ручного гідравлічного насоса;
- - механічно, через гвинтову передачу, з приводом від електродвигуна або ручним;
Фільтр-прес з гідравлічною системою стиснення пакету плит.
Фільтр-прес з механічною системою стиснення пакету плит з приводом від електродвигуна.
Фільтр-прес з ручною системою стиснення пакету плит.
Система розсування плит. Після закінчення циклу фільтрації, промивання і осушення осаду, кек видаляється з фільтрувальних камер. Для цього фільтрувальні плити повинні бути відсунуті один від одного на значну відстань, щоб кек міг вільно випасти під дією сили тяжіння. Системи переміщення плит діляться на чотири основні типи.
- Вручну. В цьому випадку плити повинні мати відповідні ручки. Очевидно, що це найбільш дешеве рішення. Якщо процес фільтрації не передбачає частою вивантаження осаду, фільтр-прес невеликий, а застосування не є небезпечним для людини, таке рішення цілком може виявитися прийнятним.
- Автоматично, по одній плиті. В даному випадку осад випадає послідовно з кожної камери.
- Автоматично кілька плит за один раз.
- Автоматично, все плити одночасно. Якщо фільтр-прес має достатню довжину направляючих, щоб на них помістився весь пакет плит у відкритому вигляді, то використовуючи такий тип розсування плит можна значно зменшити час підготовки фільтр-преса до наступного циклу фільтрації.
Для автоматичного переміщення плит в основному використовується нескінченний ланцюг зі специфічною системою зацепов, хоча можливі варіанти.
Система відведення фільтрату. В процесі фільтрації рідка фаза постійно витісняється через фільтрувальну перегородку, і так чи інакше повинна віддалятися з фільтрувальної камери. Для поліпшення відведення фільтрату фільтрувальна камера має розвинену дренажну поверхню. По ній фільтрат стікає в відвідні канали фільтрувальної плити. Застосовуються два способи відведення фільтрату.
Відкритий спосіб відведення фільтрату. В цьому випадку відвідні канали ведуть з фільтрувальної камери назовні, через отвори на бічних ребрах фільтрувальної плити. До отворів монтують короткі відвідні коліна, за якими фільтрат стікає в збірні жолоби, змонтовані уздовж боків фільтр-преса, що закінчуються фланцями.
Закритий спосіб відведення фільтрату. В даному випадку відвідні канали ведуть з фільтрувальної камери в загальний наскрізний відвідний канал, який утворюється відповідними прилеглими отворами фільтрувальних плит і проходить через весь пакет. Канал закінчується фланцем для приєднання трубопроводу.
Подає (живить) насос. Сам по собі фільтр-прес нічого відфільтрувати не може. Фільтрування відбувається при гідравлічному тиску суспензії на фільтрувальне полотно. Існує хибна думка, породжене назвою устаткування "фільтр-прес", точніше його другою частиною "прес", що поршень тисне на плити, вони стискаються і таким чином видавлюється фільтрат. Насправді поршень просто притискає плити один до одного із зусиллям, достатнім для забезпечення герметичності всього пакету плит. Тиск суспензії ж створюється подає насосом і підтримується їм на необхідному рівні протягом всього процесу фільтрації. Найоптимальнішим типом подає насоса є діафрагмовий, оскільки в ньому суспензія не береться впливу з боку пар тертя і таким чином не відбувається подрібнення твердих включень. Але діафрагмові насоси не завжди можуть забезпечити необхідну об'ємну подачу, тому доводиться застосовувати альтернативні типи насосів - відцентрові, роторні, гвинтові та інші.