Distributore / rappresentante autorizzato per la fornitura e consegna di filtri a vuoto alle imprese industriali in Russia.

Disegno del filtro a nastro a vuoto

Questo tipo di filtro è un’attrezzatura ad azione continua che lavora sotto vuoto. Nel filtro pressa a vuoto il movimento del filtrato e la direzione dell’azione di forza concidono. Il nastro di gomma perforato si muove lungo il circuito chiuso grazie ad un tamburo di comando e di trazione. La tela, che ha il ruolo di diaframma filtrante, si stringe al nastro con i rulli. La sospensione viene alimentata dal trogolo sulla tela filtrante. Per effetto della differenza di pressione, il filtrato si sposta nelle camere a vuoto collocate sotto il nastro, dopodiché si scarica dal filtro. Il sedimento che si forma sulla tela filtrante si lava con il fuido fornito dagli spruzzatori. Il fluido di lavaggio si aspira nelle altre camere a vuoto, dopodiché si scarica anche dal filtro.

Il sedimento si prosciuga con il vuoto. In seguito si separa dalla tela durante la ripiegatura del nastro a rullo e si scarica nel silo. La tela filtrante si rigenera nel ritorno tra i rulli. La rigenerazione è composta dalla depurazione con le spazzole meccaniche, dal lavaggio con il fluido e dalla vaporizzazione.

I vantaggi dei filtri a nastro a vuoto sono la facilità di costruzione, l’assenza della testa di distribuzione, la possibilità di deidratazione del sedimento e le condizioni favorevoli di lavaggio. Grazie al fatto che il sedimento si toglie facilmente ed è possibile la rigenerazione della tela, i filtri a nastro possono essere utilizzati per il lavoro con le sospensioni poco filtrabili.

Descrizione generale della struttura del filtro a dischi a vuoto.

La filtrazione viene effettuata con una parete filtrante porosa. Durante il processo da un lato della parete filtrante si raccoglie lo strato di particelle solide (il sedimento) e dall’altro il fluido filtrato (il filtrato) che passa attraverso il divisorio filtrante. Per la filtrazione è necessario che la pressione della sospensione sia più alta della pressione presente sull’altro lato della parete filtrante. Tali condizioni si creano grazie alla massa della sospensione attraverso il suo pompaggio tramite pompe, pressione del gas, la creazione di un vuoto dall’altro lato del diaframma.

Il filtro a vuoto è rappresentato nel disegno sopra. In questo dispositivo i dischi, costituiti da settori (generalmente sono prodotti in alluminio), si trovano su un albero cavo e sono coperti da un tessuto filtrante. L’albero con i dischi gira nel serbatoio, dove viene alimentata la sospensione da filtrare, con una velocità di non oltre le 3 rpm. Quando dentro ai dischi si crea il vuoto grazie ad una pompa a vuoto collegata al filtro, come avviene nel filtro a tamburo sottovuoto, il fluido entra dischi passando per il tessuto.

Sulla superficie filtrante di ogni disco resta il sedimento che ci si attacca sotto forma di pastiglie. Lo spessore di queste pastiglie dipende soprattutto dalle propietà del sedimento. Il cambio dei cicli di lavoro nel filtro a dischi a vuoto si effettua come nel filtro a tamburo. I filtri a dischi a vuoto sono un’attrezzatura filtrante con dischi rotanti (o tamburi), il cui compito principale è la separazione delle sospensioni con le particelle di fase solida pressoché uguali in dimensione e con una velocità di sedimentazione moderata.

I filtri a dischi a vuoto si utilizzano maggiormente nel caso di formazione dello strato di sedimenti in un breve periodo (non oltre 3 minuti), il cui spessore sia non meno di 8 millimetri. Con ciò, le particelle della fase solida più grandi, tollerate con un minimo del 20 % della sua quantità totale, devono avere una velocità di sedimentazione non oltre i 18 millimetri al secondo. La sospensione che si vuole sottoporre a separarzione nel filtro a dischi a vuoto deve essere completamente sicura e innoqua, e la sua fase liquida non deve cristallizzarsi nel vuoto. Non si sottopongono alla filtrazione a vuoto la sospensioni altamente volatili, infiammabili, esplosive e contenenti veleni. Il sedimento che si forma sui meccanismi filtranti non viene successivamente lavato. Durante il prosciugamento si ammette solo una sua piccola fessurazione.

I filtri a dischi a vuoto si usano oggi generalmente nelle industrie del carbone, di minerale e metallurgica.

Costruzione del filtro a dischi a vuoto.

Il filtro a dischi a vuoto è composto da un trogolo, da una testa di distribuzione e da alcuni dischi installati sull’albero a celle rotante. Ogni disco ha un detrminato numero (da 12 a 18) di settori autonomi forati e coperti da una tela filtrante oppure da una griglia. I settori possono essere in metallo o in polipropilene. L’albero cavo è installato orizzontale nei supporti e ha due pareti (esterna e interna), tra le quali sono collocati dei canali (celle) in numero proporzonato da 12 a 18. I canali e le cavità dei settori sono interconnessi. Le celle hanno accesso alla superfcie dell’albero cavo tramite la testa di distribuzione fissa e strettamente ad essa pressata, che si compone di quattro camere dove sono convogliati i condotti del vuoto.

Disegno del filtro a dischi a vuoto.

Quando l’albero comincia a girare, tutti i settori l'uno dopo l'altro iniziano a comunicare con le camere della testa di distribuzione. Nella zona di filtraggio si effettua l’alimentazione del filtrato sotto vuoto nella cavità del settore tramite la parete filtrante. Dopodiché il filtrato si scarica dal filtro tramite le celle dell’albero e la camera connessa con la linea del vuoto. Mentre la fase solida viene trattenuta e si accumula sulla superficie della parete filtrante formando così in qualche minuto uno strato di sedimento abbastanza spesso.

Nelle altre due zone (di deidratazione e di prosciugamento) viene effettuata l’aspirazione del fluido libero dal sedimento, dopodiché si scarica dal filtro tramite delle camere speciali. Attraverso un’altra camera in sezione si alimenta l’aria compressa che separa il sedimeto dalla parete filtrante e in seguito si effetua la rimozione finale del sedimento con una lama. L’alimentazione impulsiva di aria compressa viene effettuata con una valvola soffiante. Nella zona di rigenerazione attraverso un’altra camera si effettua l’alimentazione dell’aria o del vapore a seguito di cui avviene la rigenerazione di tela filtrante.

Vale la pena notare che la zona di rigenerazione si usa solo se il sedimento ha intasato il la parete filtrante. I filtri, prodotti in acciaio al carbonio, hanno un albero a celle pressofuso che si compone di diverse parti separate. L’attrezzatura, prodotta in acciaio anticorrosivo, è dotata di un albero saldato che è costituito da sezioni integrali per lunghezza e separate.

Il trogolo del filtro a dischi a vuoto ha generalmente una costruzione saldata dove è previsto il canale di troppopieno, che garantisce un livello costante di sospensione. La mescolatrice rotante è dotata di un comando separato. La testa di distribuzione del filtro a dischi a vuoto è completamente fusa e ha dei bocchettoni per scaricare il filtrato dalla zona filtrante, e ha anche dei bocchettoni per la zona di essicazione attraverso i quali si effettua l’alimentazione dell’aria compressa perlo scarico del sedimento e la rigenerazione della tela filtrante.

Le attrezzature con una superficie filtrante fino ai 51 metri quadrati sono dotate di una sola testa di distribuzione, mentre tutti gli altri filtri, che hanno una superficie filtrante maggiore, sono dotati di due teste di distribuzione.

Descrizione generale del filtro a tamburo a vuoto

Durante la progettazione, per la resistenza di queste attrezzature, occorre considerare tutti i componenti principali: il collegamento a vapore tra i perni e la parete laterale (per effetturare i calcoli il tamburo con i perni viene considerato come una barra su due appoggi); la parete laterale del tamburo (lo schema di progettazione della parete appare come una piastra rotonda con nervature di rinforzo disposte in modo radiale, nel centro della piastra il perno trasmette il momento di concentrazione, mentre il profilo esterno della parete laterale per i calcoli viene considerato come fisso); la corona cilindrica del tamburo è sottoposta alla pressione idrostatica da parte della sospensione; lo sforzo dal meccanismo di raccolta del sedimento e il momento flettente che si forma a causa della forza di gravità del tamburo stesso.

Il filtro a tamburo a vuoto si presenta come un tamburo cilindrico forato e rotante, coperto da una griglia metallica con una tela filtrante ad essa adiacente.

Nell’industria chimica si utilizzano più frequetemente i filtri a tamburo a vuoto, aventi la superficie filtrante eserna. Questi filtri sono facili da usare, hanno un’alta velocità di filtraggio, e possono essere usati anche per la lavorazione di diversi tipi di sospensioni.

Il calcolo dei filtri per sospensioni si effettua in due tappe. Prima occorre definire la superficie filtrante totale e a seconda della superficie si sceglie il numero dei filtri e il loro formato. La seconda tappa consiste nella precisazione della produttività del filtrato prescelto e anche del numero dei filtri.

Disegno del filtro a tamburo a vuoto con superficie filtrante esterna.

La zona I è la zona di filtraggio e anche di essicazione del sedimento. In questa zona le celle si collegano con la linea del vuoto. Per effetto della differenza di pressione il filtrato passa attraverso la tela filtrante, i fori del tamburo e la griglia nel mezzo della cella. Dopodiché il filtrato si scarica dal filtro attraverso il condotto. Mentre sulla superficie esterna di tela si forma il sedimento. Quando le celle si estraggono dalla sospensione, il sedimento viene parzilamente essiccato.

La zona II è la zona dove si effettua il lavaggio del sedimento e la sua essiccazione. In questa zona le celle si collegano con la linea del vuoto. Il meccanismo alimenta il fluido di lavaggio che passa attraverso il sedimento, dopodiché si scarica dal filtro tramite i condotti. Nei posti dove il fluido non viene alimentato il sedimento si prosciuga.

La zona III è la zona di rimozione del sedimento. In questa zona le celle si collegano con la linea dell’aria compressa per scaricare il sedimento e facilitarne la rimozione. In seguito il sedimento si rimuove dalla superficie della tela con la lama.

La zona IV è la zona dove si effettua la rigenerazione della parete filtrante tramite soffiaggio ad aria compressa, cosa che libera la parete filtrante dalle particelle solide raccolte su di essa dopo le fasi precedenti.

Completate tutte le fasi, il ciclo si ripete. In tutte le aree del filtro le operazioni si eseguono consecutivamente, ma le parti funzionano in modo indipendente. Il processo di filtrazione si effettua dunque in modo continuo. Durante la rotazione del tamburo le celle passano delle zone cieche dove non c’è il collegamento con la sorgente del vuoto e del gas compresso. Nel trogolo la sospensione passa il processo di sedimentazione delle particelle solide per effetto della forza di gravità. Con ciò, il processo avviene in direzione opposta alla direzione di movimento del filtrato. Per questo motivo occorre mescolare le sospensioni con una mescolatrice.

Come dati di partenza per calcolare il filtro vengono usate la produttività di filtrato necessaria e anche la concentrazione della massa delle sostanze solide nella sospensione e la differenza di pressione durante il lavaggio e il filtraggio. Inoltre, durante le prove occorre definire le costanti di filtrazione come l’umidità del sedimento dopo il filtraggio, la resistenza specifica del sedimento e della parete divisoria, la durata del prosciugamento del sedimento e l’altezza dello strato di sedimento. Queste ricerche si eseguono in laboratorio.

Calcolo dei filtri a tamburo a vuoto

Prima di fare il calcolo sulla base della scomposizione del filtro nelle sue zone tecniche, occorre impostare i valori degli angoli del settore di essicazione preliminare del sedimento, delle zone cieche, delle zone di rimozione del sedimento e anche della rigenerazione della parete filtrante.

La durata dell’intero ciclo del filtro è pari al valore inverso alla frequenza di rotazione del tamburo:

τc = 1/n

E per calcolare la superficie filtrante totale si usa la formula:

Durante la rotazione del tamburo le celle passano le zone cieche dove non non sono collegate con la sorgente del vuoto e del gas compresso.

Fr = (Q•τc)/(υf.v.s.•Kcor.)

Nella quale Vvol. è la produttività impostata per il filtrato (in m3/sec),

Кcor. è il coefficiente di correzione che considera l’occorrenza dell’aumento di superficie filtrante a causa dell’aumento di resistenza della parete filtrante nel caso di un uso multiplo

(Кcor.=0,8), Ѵf.v.s. è il volume specifico del filtrato che si calcola con la formula:

υf.v.s. = hsed. / x0

ove hsed. è l’altezza dello strato di sedimento sul filtro, m;

x0 è il rapporto del volume del sedimento sul filtro e il volume del filtrato formatosi.

Dopo aver trovato il valore Ft, si sceglie la misura tipo del filtro dal catalogo, e viene anche definito il numero di filtri necessari a mantenere la produttività richiesta.

Dopodiché occorre verificare l’idoneità del filtro prescelto. Per farlo si stabilisce il rapporto della frequenza di rotazione del tamburo con il margine di frequenze indicato nel catalogo. Inoltre, vengono comparati gli angoli del settore di filtraggio calcolati e quelli di default. Nel caso in cui la frequenza fosse più alta di quella indicata nel margine delle frequenze oppure l’angolo di filtraggio è più grande di quello di default, occorre rifare i calcoli, impostando un’altra altezza per lo strato di sedimento.

Dopodiché si effettua il calcolo preciso del filtro. La distribuzione delle zone tecniche viene definita secondo il catalogo. Viene presa la frequenza di rotazione del tamburo più bassa tra quelle calcolate con le formule:

n1 = φf / (360•τf)

n2 = (φl+φpr) / (360•(τl+τpr))

Dove φf, φl, φpr sono gli angoli dei settori di filtraggio, lavaggio e essiccazione;

τf, τl, τpr sono la durata del filtraggio, del lavaggio e dell’essiccazione.

Il ciclo di filtrazione del filtro a vuoto è composto da sette operazioni:

1. L’immersione nella sospensione con formazione del sedimento e lo scarico del filtrato;
2. l’aspirazione dell’aria attraverso il sedimento e la rimozione dei residui del filtrato;
3. il lavaggio del sedimento;
4. l’aspirazione dell’aria attraverso il sedimento e la rimozione dei residui del fluido di lavaggio;
5. la separazione del sedimento e la sua chirificazione;
6. la rimozione del sedimento;
7. la rigenerazione della tela filtrante.

Nelle prime quattro tappe, le celle sono collegate alla linea del vuoto, nelle ultime tre si collegano con la linea dell’aria compressa.

Durante il soffiaggio la spirale del filo sottile preme la tela filtrante sulla superficie del tamburo per evitarne l’eventuale allungamento. In casi specifici nel sedimento possono apparire delle fessure. Questo porterà alla fessurazione dello strato e alla rottura del vuoto, motivo per cui l'aria passerà attraverso le fessure. In questi casi le fessure si lisciano con il nastro di copertura che si muove per la superficie del sedimento.

Per rimuovere il sedimento si usano diversi metodi a seconda della sua struttura e spessore:

• lo spessore dello strato è di 8-10 mm: il sedimento si rimuove con una lama larga che si installa lungo la linea generatrice del tamburo ad una certa distanza dalla sua superficie;
• lo strato è di 2-4 mm: si rimuove con corde senza fine sottili che sono collocate parallelamente ad una distanza di 6-25 mm l’una dall’altra e si muovono lungo un percorso chiuso, fiancheggiando il rullo di tensione e quello di guida; le corde si separano dalla tela filtrante insieme al sedimento;
• lo strato è di circa 2 mm: si rimuove con un rullo di gomma, che gira nella direzione opposta al tamburo; lo strato raccolto sul rullo viene rimosso con una lama;
• lo strato è di circa 1 mm: per rimuovere il sedimento si usa il metodo della tela ascendente, in cui la tela filtrante esegue lo stesso percorso delle corde senza fine: si sposta dalla superficie del tamburo al rullo di scarico per rimuovere il sedimento con una lama, poi passa attraverso il rullo di lavaggio, dopodiché torna al tamburo.

Durante la separazione delle sospensioni fini i pori del materiale filtrante si intasano rapidamente. Per questo motivo al posto del tessuto filtrante viene usata una parete granulare idraulica con uno spessore di 50-75 mm. Come materiale per questa parete filtrante vengono spesso usati dei grani di farina fossile (kieselguhr). Il processo di filtraggio è il seguente: nel trogolo viene alimentata una sospensione viscosa di materiale granuloso, viene spento il dispositivo smontabile e si avvia il funzionamento del filtro per 30-60 minuti. Durante questo periodo si raccoglie il sedimento dello spessore occorrente. In seguito nel trogolo si alimenta la sospensione per il filtraggio. Durante la separazione della sospensione lo strato di prerivestimento con il sedimento viene gradualmente rimosso con una lama. La lama si muove molto lentamente e passa a circa 0,01-0,05 mm per rotazione del tamburo. Lo strato idraulico viene rigenerato in base alla sua usura.

L’area del piano di lavoro dei filtri a celle a tamburo a vuoto arriva fino ai 50 m². Il diametro del tamburo è di 1-4 m, la lunghezza di 0,2-5 m. La rotazione del tamburo avviene ad una velocità di 0,1-3 rpm. Per mettere in funzione il tamburo si usa un elettromotore con una capacità di 0,1-4,5 kWh. I materiali filtranti vengono scelti a seconda del tipo di sospensione.

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