Фільтр для очищення цукровмісних розчинів від механічних домішок

Реферат: Винахід належить до харчової галузі, зокрема може застосовуватись у цукровій промисловості для очищення цукровмісних розчинів від механічних домішок. Заявлений фільтр для очищення цукровмісних розчинів від механічних домішок містить циліндричний корпус (1) з конічною нижньою частиною (3) та кришкою (2), фільтрувальні елементи (8) із закріпленими до них колекторними трубопроводами (28), підтримуючий каркас (9), зовнішній колектор (5), патрубки комунікацій підведення нефільтрованого напівпродукту (20), стиснутого повітря (29, 30), декомпресії (31), відведення фільтрату (22) та згущеної суспензії (24). Фільтрувальні елементи (8) мають шестикутний поперечний перетин та розташовані у поперечному розрізі корпусу (1) фільтра таким чином, що між центром шестикутника одного ряду елементів та центрами двох шестикутників другого ряду елементів створюється рівносторонній трикутник. Фільтрувальні елементи (8) розташовані з передбаченими кроками між сусідніми верхніми частинами (10) фільтрувальних елементів (8) та відстанями між паралельними гранями сусідніх фільтрувальних елементів (8), які складають відповідно 1,4 та 0,53 довжини головної діагоналі шестикутного поперечного перетину фільтрувального елемента (8). Використання винаходу дозволяє досягти оптимальної швидкості фільтрування відповідних напівпродуктів, збільшити надійність роботи фільтра та знизити виробничі витрати при його експлуатації, забезпечити умови роботи фільтра при оптимальній потужності, знизити кількість UA 109994 C2 (12) UA 109994 C2 повернення відфільтрованих напівпродуктів на повторну переробку, збільшити вихід цукру на 0,1 % від маси буряків. UA 109994 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Заявлений винахід належить до обладнання харчової галузі, зокрема може застосовуватись у цукровій промисловості для очищення фільтруванням соків першої, другої сатурації, їх суспензій, а також густих сиропів. Найближчим аналогом до запропонованого рішення є відома конструкція фільтра, який включає циліндричний корпус з конічною нижньою частиною та кришкою, фільтрувальні елементи, прикріплені до колекторних трубопроводів, зовнішній колектор, патрубки комунікацій підведення нефільтрованого напівпродукту, стиснутого повітря, декомпресії, відведення фільтрату та згущеної суспензії [Опис до патенту на винахід UA № 91586. Фільтр. 2010. Бюл. № 15]. Підтримуючий каркас фільтрувального елемента із нижньою фільтруючою частиною з ромбоподібним поперечним перерізом виготовлений із суцільних штампованих металевих пластин з пазами по краях для дротяної навивки, а над нею опорна поверхня із фільтрувальної тканини, всередині підтримуючого каркаса розміщена квадратна труба для верхнього відведення фільтрату. Недоліками технічних рішень аналогу є виконання фільтра з розташуванням фільтрувальних елементів у його поперечному перерізу по вершинах рівнобедрених трикутників, що унеможливлює рівномірність розподілу потоків фільтрівної суспензії, сприяє утворенню застійних зон по периферії та у конусній частині корпусу (1) фільтра, збільшує навантаження на поверхню фільтрувальної тканини, що призводить до появлення зон найбільш вірогідного її пошкодження. У фільтрі відсутні пристрої для збереження вертикальності та паралельності фільтрувальних елементів під динамічним впливом потоків цукровмісних напівпродуктів, як при їх розподілі в корпусі фільтра, так і при регенерації фільтрувальних елементів; низька ефективність системи верхнього відведення фільтрату із порожнини фільтрувальних елементів із зустрічним напрямом руху сокового потоку та дії сил тяжіння, через частково перфоровану фільтруючу частину тільки по периферійних гострих торцях з використанням дротяної навивки. Задачею, яка поставлена в основу заявленого винаходу, є удосконалення фільтра шляхом зміни його конструкції, а саме встановлення в корпусі порожнистих фільтрувальних елементів, які мають вигляд шестикутної призми, розташованих на площі поперечного перерізу фільтра по вершинах рівносторонніх трикутників, окрім того, корпус фільтра оснащений знімними фіксаторами, крок яких відповідає кроку фільтрувальних елементів прикріплених до колекторних трубопроводів та під'єднаних відкритими кінцями до зовнішнього кільцевого колектора з метою досягнення оптимальної швидкості фільтрування відповідних напівпродуктів; збільшення надійності роботи фільтра та зниження виробничих втрат при його експлуатації; забезпечення умов роботи фільтра при оптимальній потужності; зниження кількості повернення відфільтрованих напівпродуктів на повторну переробку; збільшення виходу цукру на 0,1 % до маси буряків. Поставлена задача вирішується тим, що запропонований фільтр для очищення цукровмісних напівпродуктів від механічних домішок, який включає циліндричний корпус (1) з конічною нижньою частиною (3) та кришкою (2), порожнисті фільтрувальні елементи (8), прикріплені до колекторних трубопроводів (28), зовнішній кільцевий колектор (5), патрубки комунікацій підведення нефільтрованого напівпродукту (20), стиснутого повітря (29, 30), декомпресії (31), відведення фільтрату (22) та згущеної суспензії (24), згідно з заявленим винаходом, фільтрувальні елементи (8) розташовані на площі поперечного перерізу корпусу (1) фільтра по вершинах рівносторонніх трикутників з передбаченими кроками між її сусідніми верхніми фільтруючими частинами (10) підтримуючого каркаса (9) та відстанями між паралельними гранями сусідніх фільтрувальних елементів (8), які складають відповідно 1,4 та 0,53 довжини головної діагоналі шестикутного поперечного перерізу верхньої порожнистої фільтруючої частини (10) фільтрувальних елементів (8). Корпус (1) фільтра обладнаний знімними фіксаторами (17), розміщеними у його верхній частині, які складаються із горизонтальних з'єднаних перемичками (19) обмежувальних кілець (18), із смугової сталі, крок яких відповідає кроку фільтрувальних елементів (8) у корпусі (1) фільтра, діаметр яких в робочому стані в 1,2 разу перевищує довжину головної діагоналі шестикутного поперечного перерізу верхньої порожнистої фільтруючої частини (10) елементів (8), верхні закриті торці яких піднімаються над обмежувальними кільцями (18) фіксаторів (17) не більш ніж на 0,02 висоти фільтрувальних елементів (8), при цьому відкриті кінці колекторних трубопроводів (28) із прикріпленими до них своєю нижньою перехідною частиною (12), яка закінчується штуцером відведення фільтрату (16), фільтрувальними елементами (8), під'єднані до зовнішнього кільцевого колектору (5), розташованого у нижній частині циліндричного корпусу 1 UA 109994 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 (1) фільтра з двох діаметрально протилежних боків, при цьому автономні обойми (6) можуть мати різну кількість фільтрувальних елементів (8). Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками та очікуваним технічним результатом буде у наступному. В корпусі (1) фільтра фільтрувальні елементи (8) розташовані на площі поперечного перерізу корпусу (1) фільтра по вершинах рівносторонніх трикутників з передбаченими кроками між сусідніми верхніми фільтруючими частинами (10) підтримуючого каркаса (9) та відстанями між їхніми паралельними гранями відносно довжини головної діагоналі шестикутного поперечного перерізу верхньої порожнистої частини (10) фільтрувальних елементів (8). При зменшенні вказаних співвідношень кроків та відстаней простір між фільтрувальними елементами (8) заповнюється твердим осадом, при цьому процес регенерації порушується, що призводить до виведення фільтра із технологічного процесу. При збільшенні вказаних співвідношень кроків та відстаней знижується питома потужність фільтра та, як наслідок, збільшується його металоємність та енергоємність. Реалізація концепції симетрії розташування фільтрувальних елементів (8) по вершинах рівносторонніх трикутників на площі поперечного перерізу корпусу (1) фільтра створює умови рівномірного та раціонального розподілу потоків первинної суспензії та фільтрату на усіх етапах технологічного циклу зі швидкістю руху потоків у фільтрі між фільтрувальними елементами (8) не менше ніж 0,05м/с при якій тверда фаза суспензії буде знаходитись у суспендованому стані, рівномірно розподіляючись між фільтрувальними елементами, що дозволяє збільшувати поверхню фільтрування порівняно із аналогом при одній і тій ж площі поперечного перерізу корпусу (1) фільтра, забезпечуючи при цьому при оптимальних товщинах осаду 0,005…0,015 м, 2 фільтрування цукровмісних напівпродуктів із щільністю 1,01…1,25 г/см та з вмістом твердої фази у суспензії 0,1…10 % до маси буряків. Корпус (1) фільтра обладнаний у його верхній циліндричній частині знімними фіксаторами (17), розташованими уздовж рядів фільтрувальних елементів (8) в автономних обоймах (6), таким чином, що їх крок у горизонтальному перерізі циліндричної частини корпусу (1) фільтра, до якої вони прикріплені, співпадає з кроком порожнистих фільтрувальних елементів (8), фільтруюча частина (10) яких разом із розміщеним на ній тканинним опорним шаром (14) вільно заходить у отвори горизонтальних обмежувальних кілець (18) фіксаторів (17); діаметр обмежувальних кілець (18) фіксаторів (17) у робочому стані складає 1,2 довжини головної діагоналі шестикутного перерізу фільтруючої частини (10) елемента (8), котра піднімається над обмежувальними кільцями (18) не більше ніж на 0,02 висоти фільтрувального елемента (8). Таке технічне рішення унеможливлює поздовжнє та поперечне відхилення фільтрувальних елементів (8) в результаті динамічного впливу потоків цукровмісних напівпродуктів, промивної рідини, стиснутого повітря або пари низького потенціалу, забезпечує вільне переміщення фільтрувальних елементів 8 в кільцях знімних фіксаторів (17) при оперативній заміні пошкодженого тканинного опорного шару (14) без демонтажу фільтрувального елемента (8) та фіксатора (17), оптимізує етап регенерації поверхні фільтрування, упереджуючи тим самим пошкодження фільтрувальної тканини (14) при регенерації фільтрувальних елементів (8) зворотнім потоком промивного розчину, стиснутого повітря або пари. Згідно із запропонованим технічним рішенням колекторні трубопроводи (28) із прикріпленими до них своєю нижньою перехідною з'єднувальною частиною (12) фільтрувальними елементами (8), під'єднані відкритими кінцями до зовнішнього кільцевого колектора (5), при цьому автономні обойми (6) можуть мати різну кількість фільтрувальних елементів (8). Запропоноване технічне рішення дозволяє: підвищити надійність роботи фільтра за рахунок суміщення напрямів дії сил тяжіння та напряму руху фільтрату в порожнистих фільтрувальних елементах (8), а також прямотечії фільтрату із мінімальними втратами швидкості потоку на опір його горизонтальних відводів з колекторних трубопроводів (28); частково або повністю звільнити фільтрувальні елементи (8) від фільтрату перед промиванням шару осаду водою із наступним його видаленням; ізолювати окремі автономні обойми (6) фільтрувальних елементів (8) у випадку пошкодження опорного шару на одному із них або на кількох одночасно; досягнути високого ступеню регенерації опорної тканинної поверхні (14) фільтрувальних елементів (8), зменшення її тривалості за рахунок промивання осаду аміачною водою та реверсом промивної рідини замість фільтрату; знизити враховані втрати цукру в осаді напівпродукту при фільтруванні, а також за рахунок зменшення кількості поверненого на повторну переробку фільтрату. Винахід пояснюється кресленнями, де приведені наступні зображення: фіг. 1 - фільтр загальний вигляд; фіг. 2 - розміщення порожнистих фільтрувальних елементів в корпусі фільтра, згідно фіг. 1; фіг. 3 - профіль (вигляд збоку) фільтрувального елемента; фіг. 4 2 UA 109994 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 поперечний переріз фільтрувального елемента, згідно фіг. 3; фіг. 5 - профіль (вигляд збоку) фіксатора; фіг. 6 - вигляд зверху фіксатора, згідно фіг. 5; фіг. 7 - профіль (вигляд збоку) автономної обойми фільтрувальних елементів, згідно фіг. 1 та фіг. 2; фіг. 8 - фрагмент схематичного перерізу фільтра із розміщенням фільтрувальних елементів з осадом та напрямами руху суспензії. Фільтр включає циліндричний корпус (1) із конічною нижньою частиною (3) та кришкою (2) фіг. 1, порожнисті фільтрувальні елементи (8) з нижнім відведенням фільтрату, прикріплені до розміщених у нижній частині корпусу (1) колекторним трубопроводам (28) прямокутного перерізу, з'єднані через запірну регулюючу арматуру із зовнішнім кільцевим колектором (5), закріплену на фільтрувальних елементах (8) дренажну сітку (13) та фільтрувальну тканину (14), патрубки комунікацій для підведення нефільтрованого напівпродукту (20), допоміжних фільтруючих речовин (ДФР) (25), стиснутого повітря (29,30), декомпресії (31) відведення фільтрату (22) та згущеної суспензії (24). Підтримуючий каркас (9) фільтрувальних елементів (8), фіг. 3 та фіг. 4, складається з двох перфорованих пластин, які мають подвійний вигін 120°, після з'єднання яких між собою утворюють порожнисті шестикутні призми, має верхню порожнисту фільтруючу частину (10) та нижню перехідну з'єднувальну частину (12), яка є її продовженням. Одягнуті на верхню фільтруючу частину (10) дренажна сітка (13) та фільтрувальна тканина (14) затискувачем (15) кріпляться на циліндричній нижній перехідній частині (12), яка закінчується штуцером відведення фільтрату (16) та кріпиться до колекторного трубопроводу (28), утворюючи автономні обойми (6) із фільтрувальних елементів (8). Корпус (1) фільтра обладнаний знімними фіксаторами (17) із прокатної смугової сталі фіг. 5 та фіг. 6, розміщеними у його верхній частині, крок яких співпадає з кроком фільтрувальних елементів (8) в корпусі (1) фільтра. Внизу корпусу (1) фільтра по паралельних хордах розташовані колекторні трубопроводи (28) прямокутного перерізу, фіг. 2 та фіг. 7, відкриті кінці яких із прикріпленими до них своєю нижньою перехідною частиною (12), яка закінчується штуцером відведенням фільтрату (16), фільтрувальними елементами (8), під'єднані до зовнішнього кільцевого колектора (5), розташованого внизу циліндричної частини корпусу (1) фільтра. У конічній частині (3) корпусу (1) фільтра встановлений розсікач осаду (4) для запобігання запресування патрубка (24) відведення суспензії. Зовнішні ділянки колекторних трубопроводів (28) обладнані запірними вентилями (7) та оглядовими віконцями (32) перед відведення фільтрату до зовнішнього кільцевого колектора (5), що забезпечує можливість постійного контролю за роботою фільтрувальних елементів 8 та відключення будь-якого із них без припинення технологічного циклу у випадку порушення цілісності фільтрувальних матеріалів або місць їх з'єднання з колекторними трубопроводами (28). Фільтр (фіг. 1) обладнаний необхідною запірно-регулюючою арматурою із пневмоприводами, засобами КВП (контрольно-вимірювальних приладів) та автоматики: засувкою на комунікації (20) підведення нефільтрованого напівпродукту, клапанами на комунікаціях (29, 30) підведення стиснутого повітря із ресивера (на кресленні умовно не показаний) в корпус (1) фільтра та у зовнішній кільцевий колектор (5); засувками на комунікаціях: підведення допоміжних фільтруючих речовин (ДФР) (25), підведення аміачної води (26), відведення фільтрату (22) із кільцевого колектора (5) у збірник (на кресленні умовно не показаний), повернення (21) перших порцій каламутного розчину у збірник (на кресленні умовно не показаний); клапаном (31) декомпресії корпусу (1) фільтра; засувками на комунікаціях відведення нефільтрованого напівпродукту (23), відведення згущеної суспензії (промитого осаду) (24) в мішалку (на кресленні умовно не показана), повернення (27) рідкої фази у збірник (на кресленні умовно не показаний). Перша модифікація удосконаленого фільтра з максималізованою потужністю по фільтрату 2 та мінімалізованою по осаду, із загальною поверхнею фільтрування F170 м призначена для контрольного фільтрування соків першої та другої сатурації, а також сульфітованого сиропу, яка відбувається при перемінній різниці тиску та швидкості фільтрування суспензій із вмістом твердої фази 1 % до маси буряків. Цикл роботи фільтра при контрольному фільтруванні соків першої та другої сатурації, а також сульфітованого сиропу включає наступні стадії: намивання допоміжної фільтруючої речовини (ДФР); заповнення фільтра нефільтрованим напівпродуктом; фільтрування; видалення нефільтрованого напівпродукту стиснутим повітрям; промивання (висолодження) осаду; видалення промитого осаду. Фільтр працює наступним чином. 3 UA 109994 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Намивання ДФР. Інтенсифікація процесів фільтрування досягається тим, що отриману суспензію, яка підлягає розділенню, обробляють таким чином, що б у процесі фільтрування утворився осад із якомога меншим опором, для цього до суспензії додають допоміжні фільтрувальні речовини (ДФР). Як ДФР застосовують фільтрперліт або кизельгур, виготовлені у вигляді суспензії на основі фільтрованих соків, сиропу або солодкого промивного розчину. Для підведення суспензії у фільтр відкривають клапана комунікації (31) декомпресії фільтра, засувку на комунікації (25) підведення ДФР, клапана колекторних трубопроводів (28) та засувку на комунікації (27) відведення рідкої фази у збірник (на кресленні умовно не показаний). Остання циркулює до тих пір, поки шар на фільтрувальних елементах (8) не досягне товщини