Разделение сока I сатурации на две фракции – сгущенный осадок и осветленный сок – производится в сгустителях. В качестве сгустителе на сахарных заводах применяют фильтры-сгустители, саморазгружающиеся листовые фильтры Ф и ЛС и многоярусные отстойники.

В дисковых загустителях около 80% сока I сатурации осветляется, а сгущенная суспензия поступает на вакуум-фильтры. Внутри корпуса 1 сгустителя (рис.9.14) установлен полный вал 3, который приводится во вращательное движение от привода 20.  На полом валу расположены фильтрующие диски 6, состоящие из отдельных элементов 11. В каждом диске установлено по десять фильтрующих элементов, которые соединены с каналами 10 вала. Элементы прижимаются к валу шпильками 9 и специальными накладками. В полом валу, состоящем из отдельных секций, имеется десять каналов, число которых соответствует числу элементов в диске. По концам вала установлены распределительные головки 4, состоящие из неподвижной 27 и подвижной 26 частей. Подвижная часть соединена своими отверстиями с каналами трубовала, по которым отводится отфильтрованный сок из отдельных фильтрующих элементов к неподвижной части распределительной головки.

Для удаления осадка с поверхности фильтрующих элементов в зоне отдувки с каждой стороны диска установлены скребки 16. Осадок сползает с элементов и по карманам 5 направляется в смеситель 7. В смесителе расположен ленточный шнек 23 с правым и левым витками, который направляет суспензию к выходному штуцеру 13. Ленточный шнек приводится во вращательное движение от привода 24.

 

Рис. 9.14. Дисковый фильтр-сгуститель ДГС-59:

1 – корпус; 2 м- сокоуказательное стекло; 3 – полный вал; 4 – распределительные головки; 5 – карманы; 6 – фильтрующие диски; 7 – смеситель; 8 – противовесы; 9 – шпильки; 10 – каналы; 11 – фильтрующие элементы; 12, 13 – штуцеры; 14, 15 – плотномеры; 16 – скребки; 17 – трубы; 18 – крышки люка; 19 – термометр; 20 – привод; 21 – манометры; 22 – сборник; 23 – ленточный шнек; 24 – привод; 25 – патрубок; 26, 27 – подвижная и неподвижная части распределительных головок

 

Нефильтрованный сок I сатурации поступает через патрубок 25. Уровень сока в фильтре определяют при помощи сокоуказательного стекла 2. Для определения температуры сока в фильтре предусмотрен термометр 19. Давление в зонах фильтрации регистрируют манометры 21. Содержимое фильтра может быть спущено через штуцер 12. Для установки фильтрующих элементов на валу фильтра и замены ткани на них имеются люки с крышами 18. Для облегчения открывания крышки они снабжены противовесами 8.

Принцип действия фильтра-сгустителя заключаются в следующем. В неподвижной части распределительной головки сделаны четыре дугообразных выреза (рис. 9.15), которые делят поверхность фильтрования дисков на четыре зоны: зоны F₁, F₂, F₃ служат для фильтрования сока I сатурации, а зона S – для регенерации слоя осадка, образованного на элементах обратным током фильтрованного сока. Угол фильтрования первой зоны составляет 80°, а площадь фильтрования 22 м², второй – 90° и 25 м², третьей – 150° и 42 м², четвертой – 40° и 11 м². Следовательно, активная поверхность фильтрования составляет 89 м², или 89% общей поверхности фильтра, равной 100 м².

 

Рис. 9.15. Схема деления поверхности фильтрования ДГС-59 на зоны

 

Поверхность фильтрования разделена на зоны для того, чтобы в каждой зоне поддерживать определенный полезный перепад давления, обеспечивающий фильтрование сока. Дело в том, что после удаления осадка с поверхности фильтрующих элементов скорость фильтрования может значительно увеличиться и в фильтрованный сок будет поступать мелкие частицы осадка. Для предотвращения этого в первых двух зонах поддерживается противодавление: в первой зоне 2/3 а во второй 1/3 общего давления в корпусе сгустителя, составляющего около 0,12 МПа.

Давление в корпусе сгустителя, противодавление по зонам и перепад давления в зоне отдувки, а также необходимая плотность сгущенной суспензии, удаляемой из фильтра, поддерживаются автоматически.

На некоторых сахарных заводах фильтры-сгустители ДГС-59 реконструированы. Для увеличения площади фильтрования исключены скребки для удаления осадка и установлено в 2 раза больше фильтрующих дисков. Для улучшения отвода фильтрованного сока увеличены сечение сокоотводных трубок и жесткость трубовала. Модернизация позволила увеличить площадь фильтрования с 59 до 157 м². Это обеспечивает производительность завода свыше 1,5 тыс. т переработанной свеклы в сутки. Для получения фильтрата хорошего качества давление в корпусе фильтра необходимо поддерживать в пределах 2·10⁴…5·10⁴ Па. Для надежной отдувки осадка с фильтровальной ткани давление в зоне отдувки должно быть на 3·10⁴…5·10⁴ Па выше давления фильтрования.

Техническая характеристика фильтра-сгустителя ДГС-59

Производительность по свекле, т/сут	1000
Площадь поверхности фильтрования, м2:
общая	100
активная	89
Скорость фильтрования, м3/ (м2·с)	0,13·10-3
Площадь поверхности продувки, м2	11
Максимальное рабочее давление, Мпа	0,2
Частота вращения трубовала, мин-1	0,125…0,650
Общий объем фильтра, м2	30
Объем приемника сгущенной суспензии, м2	6,5
Электродвигатель для привода трубовала:
мощность, кВт	2,8
частота вращения, мин-1 (синхронная)	1000
Электродвигатель для привода ленточного шнека:
мощность, кВт	1,7
частота вращения, мин-1 (синхронная)	1500
Частота вращения ленточного шнека, мин-1	36
Габаритные размеры, мм:
длина	7415
ширина	3660
высота	5154
Масса, кг	24840

 

Фильтрующий элемент сгустителя (рис. 9.16) состоит из сварного желобчатого каркаса 1, к которому внизу приваривают носок 9. Опорной поверхностью для холста служит зигзагообразная металлическая лента 4, которая закрепляется в каркасе. Верхняя част каркаса имеет желобок. Мешки 2 сшивают из холста и надевают на каркас фильтрующего элемента. Верхние свободные концы мешка закрепляют в желобке каркаса при помощи жгута 7 и клина 12, как показано на схеме монтажа ткани на элементе.

Элемент устанавливают в гнездо трубовала 11 и с двух сторон закрепляют шпильками 5 с гайками 6 и направляющими дугами 3. Отдельные части дуги соединяют в замок, и их боковые поверхности служат направляющими для скребков, снимающих осадок с боковой поверхности фильтрующих элементов.

 

Рис. 9.16. Фильтрующий элемент фильтра ДГС-59:

1 – каркас; 2 – мешки; 3 – направляющие дуги; 4 – лента; 5 – шпильки; 6 – гайки; 7 – жгут; 8 – замок; 9 – носок; 10 – каналы для отвода сока; 11 – трубовал; 12 - клин

 

Опорная поверхность для холста может быть изготовлена в виде многослойной металлической сетки либо в виде рифленой поверхности из температуроустойчивых пластмасс или легких металлических сплавов.

Распределительная головка (рис. 9.17) состоит из неподвижного 2 и подвижного 3 диска, который при помощи болтов жестко прикреплен к трубовалу 4. Дисковый сгуститель оборудован двумя распределительными головками, расположенными на обеих концах трубовала. Неподвижные диски прижимаются своими плоскостями к подвижным дискам при помощи упругих шайб 1, установленных на концах стержня 5. Упругие шайбы затягивают при помощи гаек.

 

Рис. 9.17. Распределительная головка фильтра ДГС-59:

1 – упругие шайбы; 2, 3 – неподвижный и подвижный диски; 4 – трубовал; 5 – стержень; 6, 7, 9, 11 – трубы; 8 – гофрированные участки труб; 10 - тяги

 

Трубовал имеет десять каналов, по которым фильтрованный сок отводится из отдельных фильтрующих элементов. Их регенерация производится противотоком чистого фильтрата.  Фильтрованный сок из отдельных зон сгустителя отводится по трубам 6, 9 и 11, а сок на регенерацию поступает по трубе 7. Трубы имеют гофрированные участки 8. Для установки неподвижного диска в определенном положении служат тяги 10.

Скребки для снятия осадка с фильтрующих элементов установлены с обеих сторон диска (рис. 9.18).

 

Рис. 9.18. Скребки для снятия осадка с фильтрующих элементов:

1, 6 – суппорты; 2 – планки; 3, 9 – верхняя и нижняя пластины; 4 – скребок; 5 – колодка; 7 – болт; 8 – пружины; 10 – гайки; 11 – труба; 12, 17 – шпильки; 13 – стенка; 14 – карман; 15 – направляющие дуги; 16 – корпус суппорта; 18 – стойка; 19 – основание колодки; 20 - хвостовики

 

Скребок 4, изготовленный из листового каучука, зажимается между верхней 3 и нижней 9 металлическими пластинами. Верхняя пластина приварена к трубе 11, в конце которой вставлены и приварены хвостовики 20, к хвостовикам прикреплены шпильки 17. К трубе приварена стойка 18, через отверстие которой проходит болт 7. К верхней пластине прикреплена колодка 5. Скребки в собранном виде устанавливают в нижних 1 и верхних 6 суппортах. Нижний суппорт прикреплен к стенке 13 кармана 14, а верхний устанавливают на нижней площадке люка для монтажа и ремонта элементов. Для направления осадка имеются планки 2.

Нож работает следующим образом. При затяжке пружин 8 направляющие колодки 5 с определенным усилием прижимаются к боковой поверхности направляющих дуг 15. Зазор между фильтрующей тканью элементов и кромкой скребка регулируется смещением скребка 4 по отношению к основанию 19 колодки  при помощи винтов в продолговатых отверстиях. Угол наклона кромки ножа в горизонтальной плоскости регулируется  нарезными шпильками 12, при этом необходимо ослаблять гайки 10.всего в сгустителе устанавливается 24 скребка.

Производительность дисковых сгустителей (т/сут):

G = (864 * 10³ * FKc¯p) / Pμ     (9.31)

где F – общая площадь поверхности фильтрования дисковых сгустителей, м²; К – коэффициент, характеризующий отношение общей поверхности фильтрования сгустителя к полезной, К=0,9; c¯  – скорость фильтрования сока, м³/ (м²·с); p – плотность сока при температуре фильтрования, p =1060 кг/м³;  P – количество фильтрованного сока I сатурации, % к массе свеклы;  μ – доля сока, отфильтрованного на сгустителях, % к количеству сока I сатурации,  μ = 80%

 

Схема формирования сока I сатурации с применением фильтра-сгустителя ДГС59 работает следующим образом. Сок I сатурации (рис. 9.19) полается в дисковый сгуститель 20 через подогреватель 21. В сгустителе сок разделяется на две фракции: осветленный сок в количестве 80 % к массе нефильтрованного сока, который поступает в сборник 19, затем в сборник  6 и далее на II сатурацию, и сгущенную суспензию в количестве 20%, поступающую в мешалку 8 и далее насосом 5 подаваемую на вакуум-фильтр 15. Из сборника 19 часть фильтрованного сока насосом 17 направляется в сгуститель для регенерации фильтрующей ткани в элементах.

 

Рис. 9.19. Схема фильтрования сока I сатурации с установкой фильтра ДГС:

1 – сборник для сока I сатурации; 2 – ловушка; 3, 5, 7, 9, 10, 17 – насосы; 4 – сборник для суспензии; 6 – сборник осветленного сока; 8 – мешалка разбавленного осадка; 11 – сборник; 12 – вакуум-насос; 13, 14  - вакуум-ресиверы; 15 – вакуум-фильтр; 16 – шнек для осадка; 18 – воронка; 19 – промежуточный сборник осветленного сока; 20 – дисковый сгуститель; 21 – подогреватель; 22 – расширительные сосуды; 23 – барометрический конденсатор; 24 – ловушка

 

Чистый сок из вакуум-фильтра поступает в вакуум-ресивер 14 и далее на II сатурацию, а промой – в вакуум-ресивер 13, и которого насосом 10 направляется в сборник промоев.

Разрежение в соответствующих секциях вакуум-фильтра создается конденсатором 23, к которому подключены и вакуум-ресиверы. Теплая вода, выходящая из конденсатора, поступает в сборник 11 и используется для производственных нужд.

Установка и эксплуатация фильтров ДГС требует выполнения определенных требований. При монтаже фильтрующие диски необходимо устанавливать строго вертикально с одинаковым расстоянием между отдельными дисками. Отдельные диски не более чем на 3…4 мм могут отклоняться от вертикальной плоскости.

Скребки для удаления осадка должны находиться на расстоянии 6…7 мм от ткани фильтрующих элементов, а направляющие головки должны быть плотно прижаты к дугам дисков.

После монтажа производят гидравлическое испытание с целью устранения неплотностей всех узлов и корпуса фильтра. Особое внимание необходимо обращать на плотность подвижных и неподвижных частей сокоотводящих головок.

В период эксплуатации необходимо наблюдать за давлением в фильтре, работой всех механизмов и содержанием  сухих веществ в уходящей сгущенной суспензии, а также за количеством осветленного сока.

В период ремонта разбирают фильтр, очищают фильтрующие элементы, направляющие дуги и скребки от осадка, проверяют прилегание плоскости головок, ремонтируют привод и насосы.