Барабанный вакуумный фильтр с наружной фильтрующей поверхностью (рис. 132) применяют в промышленности по сравнения с вращающимися фильтрами других конструкций. Фильтр имеет высокую производительность. Он работает следующим образом. На горизонтальном валу насажен вращающийся барабан 1, состоящий из двух дисков, соединенных по окружности планками. На планки натянута металлическая сетка и сверх сетки — фильтрующая ткань.1 В радиальных плоскостях барабана установлены перегородки, разделяющие внутреннюю полость барабана на изолированные отсеки. Обычно имеется от 12 до 24 отсев ков. Каждый отсек специальной трубкой соединен с золотниковым механизмом распределительной головки 2. При вращении барабана давление внутри данного отсека меняется в зависимости от того, с какой частью распределительной головки он соединяется. Барабан погружен в резервуар с с фильтруемой жидкостью примерно на 1/3 высоты.

Рассмотрим процесс в одном отсеке. Вначале в нем создается вакуум и жидкость засасывается внутрь отсека (зона фильтрации I). После того как отсек выходит из фильтруемой жидкости, в него засасывается воздух для просушивания осадка (зона просушивания II). Если требуется промывка, то после этого подводится промывная вода (зона промывки IV). Затем внутри отсека создают избыточное давление, и воздух проходит сквозь слой осадка - на фильтрующей ткани (зона отдувки VI). После этого осадок срезается ножом с фильтрующей ткани, а оставшаяся после срезания пленка осадка удаляется при продувке фильтра сжатым воздухом (зона продувки VIII). Затем цикл повторяется. Нож для съема осадка не соприкасается с поверхностью барабана — он является лишь направляющей плоскостью. III, V, VII и IX - мертвые зоны, препятствующие сообщению между собой рабочих зон.

Отсос воздуха из барабана, подача сжатого воздуха в барабан, откачка отфильтрованной жидкости производятся через трубы, соединенные с золотниковым механизмом. Таким образом, за один оборот барабана непрерывно автоматически чередуются циклы работы фильтра — фильтрование, промывка, сушка и разгрузка.

Максимальная производительность достигается при наибольшем погружении барабана (—40% поверхности); размеры поверхности фильтрации таких аппаратов меняются от 0,25 до 85 м². Барабаны диаметром более 3,7 м обычно не применяют. Толщина слоя осадка в барабанных вакуумных фильтрах непрерывного действия поддерживается 20—40 мм, а при трудно фильтруемых осадках достигает всего 5—10 мм. Толщина слоя осадка зависит от частоты вращения барабана, которая может изменяться от 0,1 до 1,5 об/мин.

влажность осадка редко бывает ниже 10 %, чаще 30 % и более. Пар и газы из верхней части аппарата отводятся в конденсатор. Если высота помещения позволяет установить барометрическую трубу высотой —10,5 м, то вакуумный насос соединяют непосредственно с аппаратом, что устраняет необходимость установки конденсатора. Расход энергии на вращение фильтра составляет от 0,4 до 4 кВт.

На рис. 133 показан фильтр фирмы Краусс-Маффей-Империал (ФРГ). Такие фильтры выпускают 22 типоразмеров с поверхностью фильтрации от 0,25до 60 м2. Габаритные размеры фильтра приведены в табл. 34 и на рис. 134.

Фильтры изготовляют из гуммированной или специальной стали. Прокладки между ячейками заменяются быстро; их можно изготовить из стали, эбонита, поливинилхлорида, полиэтилена независимо от материала самого барабана. Фильтры имеют шесть различных систем для съема уплотненного осадка, выбираемых в зависимости от характера продукта. Это съем шнуровой, цепной, вальцовый, ножевой с отдачей и без отдачи, шаберный с предварительным фильтром и съем со сходящим фильтровальным полотном. Фильтр снабжен маятниковой мешалкой.

Барабанный вакуумный фильтр с наружной фильтрующей поверхностью принадлежит к типу фильтров, в которых направление движения фильтрата и действие силы тяжести противоположны. Это заставляет принимать меры, препятствующие оседанию частиц или замедляющие его. Для взмучивания твердой суспензии со дна корыта вакуумного фильтра и равномерного распределения ее в перемешиваемом объеме чаще всего применяют качающуюся .мешалку. Можно также повысить концентрацию суспензии, вследствие чего увеличивается вязкость и скорость ,оседания твердых частиц уменьшается.

На рис. 135 показан герметизированный барабанный вакуумный фильтр конструкции НИИХИММАШа (поверхность 75 ма). Он предназначен для улавливания взвеси парафина и церезина из масла при температуре —32° С. Применение крупных фильтров уменьшает металлоемкость оборудования на единицу фильтрующей поверхности на 20%, производственную площадь — на 15% и почти в 2 раза сокращает количество обслуживающего персонала.

Характеристики барабанных ячейковых вакуумных фильтров отечественного производства с наружной фильтрующей поверхностью приведены в табл. 35. Фильтры предназначены для разделения твердой и жидкой фаз суспензии со следующими характеристиками: структура твердой фазы — кристаллическая или аморфная (в основной структуре допускается малое количество коллоидных частиц); концентрация суспензии 5—40%; плотность твердой фазы 1—3; температура суспензии не выше 90° С; реакция i нейтральная либо слабощелочная.

Если фильтруемость продукта очень высокая, например при наличии крупных кристаллов или песка, то нецелесообразно применять барабанный вакуумный фильтр, так как здесь трудно обеспечить равномерное прилипание материала к фильтрующей поверхности. В этих случаях целесообразно при-] менять непрерывные ленточные или тарельчатые фильтры. В случае, если! необходимо несколько промывок из-за сильного прилипания, целесообразно! применить ленточный фильтр. Когда суспензия содержит мало взвешенных! частиц или твердые вещества создают опасность забивания фильтрующего! материала, целесообразно использовать фильтр с намывным слоем.

Таблица 35

Фильтры со шнуровым съемом осадка могут работать при очень малой толщине отфильтрованного слоя (3 мм). При этом в большинстве случаев осадок можно удалять без отдувки сжатым воздухом. Ячейковый шнуровой фильтр (корд-фильтр) имеет по окружности барабана желоба с входящими в них бесконечными толстыми шнурами, образующими фильтрующую основу. Осадок отлагается непосредственно на шнурах, вместе с ними сходит с поверхности барабана и окончательно удаляется при перегибе шнуров на валике небольшого диаметра (рис. 136).

Фирмой Филипп (Франция) предложен метод съема осадка пучком шнуров для тонкого слоя отфильтрованного материала. Особенностью конструкции является применение одного бесконечного шнура, благодаря чему уменьшается возможность износа в местах соединения шнуров. В случае разрыва шнура аппарат автоматически останавливается. Исправление производится достаточно быстро, так что не возникает опасности смешивания суспензии с отфильтрованной жидкостью. Схема такого устройства для удаления осадка приведена на ри с. 137.

Применяют также барабанные вакуумньх. фильтры с ленточным съемом осадка (фирмы Ведаг, ФРГ; Эймко, США и др.). Фильтровальная ткань в зоне съема сходит с барабана на систему роликов, где осадок сбрасывается с ткани, а лента после этого промывается. Стоимость фильтров повышается примерно на 20%, но зато качество фильтрации значительно улучшается. На рис. 138 показана схема устройства фирмы Филипп (Франция), в котором над тканью, закрепленной на барабане фильтра, находится вторая ткань, значительно более тонкая и оказывающая небольшое сопротивление. На этой ткани осадок собирается и уносится наружу. Ткань отделяется от барабана в месте, где находится ролик, и возвращается на барабан, направляемая другим роликом, где снова погружается в ванну с суспензией. Перед погружением в ванну сетка очищается водой, подаваемой через трубчатую форсунку.

С каждой стороны выходящей ткани прикреплен шнур для придания жесткости материалу. Если ширина стола большая, то перемещением ленты управляют с помощью фотоэлементов, соединенных с сервомотором.

Роликовый (или вальцевый) съем осадка применяют в случае, если осадок сильно забивает материал. Ролик изготовляют из шлифованного металла (см. рис. 136, III). Твердые вещества, прилипающие к нему, удаляются лезвием, край которого изготовлен из резины или пластмассы. На рис. 136, II показана схема наиболее простого способа удаления осадка скребком, обычно металлическим, нож которого расположен параллельно образующей барабана. Такой съем рекомендуется при большой толщине слоя осадка.

Для улучшения условий стока фильтрата, а также устранения возможности проникновения воздуха через неплотности созданы конструкции вакуумных фильтров без центрального золотника. Эти фильтры применяют в целлюлозно-бумажной промышленности. Они подходят для суспензий с большим содержанием жидкой фазы и осадком, легко снимающимся с поверхности фильтрата и не замазывающим его пор.

Для быстрофильтруемых суспензий применяют однокамерные или безъячейковые вакуумные фильтры с фильтрующей поверхностью от 0,1 до 10 м^₂. На поверхности барабана безъячейкового фильтра сделаны рифления, которые через небольшие отверстия сообщаются с внутренней полостью барабана. На внутренней поверхности барабана, напротив отверстий, имеются кольцеобразные приливы, образующие поверхность контакта между барабаном и камерами отдувки. Камеры отдувки, число которых определяется числом кольцеобразных приливов, укреплены на полом валу, опирающемся на станину фильтра.

Мембрана для уплотнения между камерой отдувки и контактирующей поверхностью барабана при подаче воздуха в камеру прогибается и передает усилие на эластичную прокладку. Для подвода воздуха жидкости в крышке камеры и в эластичной прокладке предусмотрены специальные отверстия. Фильтрат отсасывается через вал барабана. Для разделения фильтрата и отдувочного воздуха в полом валу установлена перегородка. Другим конструктивным решением этого фильтра является применение башмака с узкими продольными щелями,скользящего по внутренней поверхности барабана. Башмак отсекает вакуумное пространство от секций барабана, в которых происходит съем осадка, подводит воздух продувки осадка и изменяет степень погружения барабана в суспензию, док обычно снимается сжатым воздухом; иногда применяют пульсирующую подачу воздуха, вызывающую колебания фильтровальной ткани.

В конструкции безъячейкового фильтра Ротафильтр фирмы Филипп Франция) предусмотрена возможность замены трущегося элемента.

Благодаря этому отпадает необходимость шлифовки внутренней части барабана и уменьшается износ. Фильтр показан на рис. 139. Схема процесса продувки при помощи трех роликов, покрытых слоем резины или пластмассы, приведена на рис. 140.

Бункерный барабанный фильтр разделен на секции, имеющие бортики высотой 15 см или более. Суспензию подают в бункер при его верхнем положении на барабане. После этого в течение некоторого времени осадок осаждается в бункере. Затем секция подключается к вакуумному пространству для окончательного обезвоживания и сушки. При нижнем положении бункера секция отсоединяется от вакуума и осадок падает. Такие фильтры обычно применяют для грубых осадков. Поверхность фильтрации от 1,0 до 30 м². Применяют также барабанный вакуумный фильтр с верхним питанием. Здесь нет корыта для суспензии, а есть распределительный короб в верхней части. Осадок на фильтре продувается горячим воздухом. Такие фильтры-сушилки изготовляют с поверхностью от 0,8 до 9,4 м². Одна из разновидностей фильтра с верхним питанием — двухбарабанный вакуумный фильтр. Барабаны фильтра вращаются в противоположных направлениях с одинаковой скоростью. Недостаток фильтра — малая рабочая поверхность; достоинство — благоприятные условия для отложения, промывки и просушки осадка.