BR112015026146B1 - Placa de filtro de disco, aparelho de filtro de disco e método para controlar um filtro de disco - Google Patents
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Abstract
placa de filtro, aparelho de disco de filtro e método para controlar um filtro em disco trata-se de uma placa de filtro de cerâmica (22) que é dotada de uma fiação condutiva (70, 71) que se estende ao longo da placa de filtro para formar um circuito elétrico contínuo e disposta para quebrar mediante a quebra da placa de filtro. a integridade da fiação condutiva (70, 71) é monitorada e a operação, particularmente a rotação do filtro em disco, é imediatamente parada mediante a detecção de uma quebra da fiação condutiva.
Description
[0001] A presente invenção refere-se geralmente a placas de filtro de disco e aparelho de filtro de disco que incorpora tais placas de filtro de disco.
[0002] A filtragem é um processo amplamente usado através do qual uma mistura de líquido e sólido ou uma pasta semifluida é forçada através de um meio, sendo que o sólido fica retido no meio e a fase líquida atravessa o mesmo. Esse processo é geralmente bem entendido na indústria. Os exemplos de tipos de filtragem incluem filtragem em profundidade, filtragem em vácuo e pressão e filtragem centrífuga e de gravidade.
[0003] Tanto os filtros de pressão quanto os a vácuo são usados na desumidificação de concentrados minerais. A principal diferença entre filtros de pressão e a vácuo é o modo que a força de acionamento para filtragem é gerada. Na filtragem por pressão, sobre pressão na câmara de filtragem é gerada com o auxílio de, por exemplo, um diafragma, um pistão ou dispositivos externos, por exemplo, uma bomba de alimentação. Consequentemente, os sólidos são depositados no meio de filtro e o filtrado flui através dos canais de filtragem. Os filtros por pressão frequentemente operam em modo de batelada pelo fato de que a descarga de torta contínua é mais difícil de alcançar.
[0004] A formação de torta na filtragem a vácuo tem como base a geração de sucção nos canais de filtragem. O meio de filtro mais comumente usado para filtros a vácuo são panos de filtro e meios revestidos, por exemplo, o meio de filtro de cerâmica. Embora vários tipos de filtros a vácuo, que abrangem desde filtros de correia a tambores, existam, somente os detalhes específicos de filtros de disco a vácuo giratórios são incluídos no presente documento.
[0005] Os filtros de disco a vácuo giratórios são usados para a filtragem de suspensões de filtragem relativamente livres em uma larga escala, tal como o desumidificação de concentrados minerais. A desumidificação de concentrados minerais exige uma grande capacidade, além da produção de uma torta com baixo teor de umidade. Tais grandes processos comumente gastam muito energia e tornam- se necessários meios para diminuir o consumo de energia específica. O filtro em disco a vácuo pode compreender uma pluralidade de discos de filtro dispostos em linha coaxialmente em torno de um cano ou eixo central. Cada disco de filtro pode ser formado por um número de setores de filtro individuais, chamados placas de filtro de disco, que são montados circunferencialmente em um plano radial em torno do cano ou eixo central para formar o disco de filtro e, conforme o eixo é encaixado de modo a girar, cada placa de filtro de disco ou setor é, por sua vez, deslocada em uma bacia de pasta semifluida e adicionalmente, conforme o eixo de rotação gira, sai da bacia. Quando o meio de filtro é submerso na bacia de pasta semifluida em que, sob a influência do vácuo, a torta se forma no meio. Uma vez que o setor ou placa de filtro de disco saia da bacia, os poros são esvaziados conforme a torta tem seu licor retirado por um tempo predeterminado que é essencialmente limitado pela velocidade de rotação do disco. A torta pode ser descarregada por um pulso posterior de ar ou por raspagem, após o ciclo começar novamente. Embora o uso de um meio de filtro de pano exija bombas a vácuo de grande potência, devido à perda de vácuo através do pano durante a retirada de licor de torta, o meio de filtro de cerâmica, quando molhado, não permite que ar atravesse, o que diminui adicionalmente o nível de vácuo necessário, permite o uso de bombas de vácuo menores e, consequentemente, rende uma economia de energia significativo.
[0006] A placa de filtro de disco é afetada por partículas de pasta semifluida e compostos estranhos, especialmente no campo de desumidificação de concentrados minerais e, dado que a substituição de uma placa pode ser dispendiosa, a regeneração do meio de filtro se torna um fator crítico quando o tempo em operação de uma placa de filtro de disco individual precisa ser aumentado. O meio de filtro é periodicamente regenerado com o uso de um ou mais dentre três métodos diferentes, por exemplo: (1) retrolavagem, (2) lavagem ultrassônica e (3) lavagem ácida. Embora o efeito regenerativo da retrolavagem e do ultrassom sejam mais ou menos mecânicos, a regeneração com ácidos tem como base a química. Como outro benefício de um meio de filtro de cerâmica, a placa de filtro de disco de cerâmica é mecânica e quimicamente mais durável que, por exemplo, panos de filtro, e pode, desse modo, suportar condições de operação mais rigorosas e possivelmente se regenera melhor que outros tipos de meio de filtro. Esses atributos permitem a regeneração química das placas de filtro de disco com ácidos, ao passo que um pano precisaria ser descartado após ser saturado por partículas e precisaria ser substituído várias vezes durante um ano de operação.
[0007] As quebras de placa de filtro de disco acontecem de vez em quando durante operação quando as placas de filtro de disco são antigas, quando alguma coisa fica presa no raspador ou por outras razões. Existe um risco significativo de que a quebra de uma placa cause um efeito dominó dado que as peças da placa quebrada podem quebrar as placas de filtro de disco vizinhas etc., o que pode levar a uma grande “salada de placas” de placas quebradas, e o filtro pode ficar fora de operação por muitos dias. Nos piores casos a “salada de placas” pode custar centenas de milhares de dólares para o usuário devido ao custo das placas de filtro de disco e o tempo desligado do processo.
[0008] Um objetivo da presente invenção é mitigar os problemas em relação à quebra de placa de filtro de disco. O objetivo da invenção é alcançado por uma placa de filtro de disco, um aparelho e um método de acordo com as reivindicações independentes. As modalidades preferenciais da invenção são reveladas nas reivindicações dependentes.
[0009] Um aspecto da invenção é uma placa de filtro de disco, que compreende um substrato de cerâmica poroso, uma camada de membrana de cerâmica porosa em uma superfície exterior do substrato de cerâmica, e pelo menos uma fiação condutiva que se estende ao longo da placa de filtro de disco para formar um circuito elétrico contínuo e disposto para quebrar mediante a quebra da placa de filtro de disco.
[0010] Em uma modalidade, a placa de filtro de disco compreende pelo menos uma fiação condutiva entre o substrato de cerâmica e a camada de membrana de cerâmica.
[0011] Em uma modalidade, a placa de filtro de disco compreende pelo menos uma fiação condutiva que se estende ao longo da superfície exterior de placa de filtro de disco, preferencialmente, ao longo da superfície de borda periférica da placa de filtro de disco.
[0012] Em uma modalidade, a placa de filtro de disco compreende pelo menos uma fiação condutiva em ambos os lados da placa de filtro de disco.
[0013] Em uma modalidade, a pelo menos uma fiação condutiva é de material à prova de ácido, preferencialmente, uma composição de platina ou paládio.
[0014] Em uma modalidade, a pelo menos uma fiação condutiva é de material que não é à prova de ácido dotada de um revestimento à prova de ácido.
[0015] Em uma modalidade, a placa de filtro de disco compreende um dispositivo conector conectado à pelo menos uma fiação condutiva e conectável a um conector externo.
[0016] Em uma modalidade, o dispositivo conector compreende contatos em pelo menos uma superfície pressionada contra a pelo menos uma fiação condutiva na placa de filtro de disco, sendo que o dispositivo conector é segurado à placa de filtro de disco e vedado por cola ou um material correspondente e sendo que o dispositivo conector compreende adicionalmente uma parte de conector compatível com um conector externo.
[0017] Em uma modalidade, o dispositivo conector compreende um corpo em formato de forquilha que tem pernas com os ditos contatos em pelo menos uma superfície interna oposta das pernas pressionadas contra a pelo menos uma fiação condutiva na placa de filtro de disco montada entre as pernas, sendo que a base do corpo em formato de forquilha se projeta a partir da borda da placa de filtro de disco e é dotada da dita parte de conector.
[0018] Outro aspecto da invenção é um aparelho de filtro em disco, particularmente, um filtro em disco de ação capilar e que compreende discos de filtro coaxiais consecutivos com setores formados por uma pluralidade de placas de filtro de disco em formato de setor conforme definido em nas reivindicações 1 a 9, e um controlador configurado para monitorar uma integridade das fiações condutivas da pluralidade das placas de filtro de disco e para fornecer um sinal de indicação de quebra em resposta à detecção de uma quebra das fiações condutivas.
[0019] Em uma modalidade, o controlador é disposto para monitorar a integridade de uma conexão em série das fiações condutivas de duas ou mais placas de filtro de disco.
[0020] Em uma modalidade, as fiações condutivas das placas de filtro de disco de um mesmo setor dos discos de filtro coaxiais consecutivos são conectadas em série, de modo que o número de conexões em série corresponda ao número de setores de um disco de filtro.
[0021] Em uma modalidade, o aparelho compreende um sensor de posição, preferencialmente um inclinômetro, que fornece os dados de posição no setor dos discos de filtro coaxiais consecutivos onde a quebra está localizada.
[0022] Em uma modalidade, o controlador é disposto em uma parte giratória do aparelho de filtro em disco e o aparelho compreende uma unidade de transferência de potência indutiva disposta para energizar o controlador a partir de uma parte estacionária do aparelho por meio de uma transmissão de potência indutiva.
[0023] Em uma modalidade, o controlador é disposto em uma parte giratória do aparelho de filtro em disco e o aparelho compreende uma unidade de transferência de sinal, preferencialmente indutiva, sem fio disposta para transferir sinais do controlador para uma parte estacionária do aparelho.
[0024] Um aspecto adicional da invenção é um método para controlar um filtro em disco, particularmente, um filtro em disco de ação capilar, que compreende discos de filtro coaxiais consecutivos com setores formados por uma pluralidade de placas de filtro de disco, sendo que o método compreende monitorar uma integridade de fiações condutivas fornecidas na dita pluralidade das placas de filtro de disco, parar a operação do filtro em disco em resposta à detecção de uma quebra de uma ou mais dentre as fiações condutivas.
[0025] Em uma modalidade, o método compreende monitorar a integridade de uma conexão em série das fiações condutivas de duas ou mais placas de filtro de disco.
[0026] Em uma modalidade, o método compreende determinar o setor dos discos de filtro coaxiais consecutivos onde a quebra está localizada com base em uma posição angular dos discos no momento da detecção de uma quebra de uma ou mais dentre as fiações condutivas.
[0027] Em uma modalidade, o método compreende transferir indutivamente uma potência elétrica a partir de uma parte estacionária do filtro em disco para uma parte giratória do filtro em disco.
[0028] Em uma modalidade, o método compreende transmitir informações sem fio sobre a quebra detectada a partir de uma parte giratória do filtro em disco para uma parte estacionária do filtro em disco, e parar o filtro em disco por uma unidade de controle na parte estacionária do filtro em disco.
[0029] A seguir, a invenção será descrita em mais detalhes por meio de modalidades exemplificativas em referência aos desenhos anexos, em que: a Figura 1 é uma vista superior em perspectiva que ilustra um aparelho de filtro em disco exemplificativo, em que as modalidades da invenção podem ser aplicadas; a Figura 2 é uma vista superior em perspectiva que ilustra um tambor exemplificativo, em que as modalidades da invenção podem ser aplicadas; a Figura 3 é um diagrama recortado em perspectiva que ilustra detalhes de um tambor exemplificativo; a Figura 4 é uma vista frontal que ilustra detalhes de um tambor exemplificativo; a Figura 5 é uma vista superior em perspectiva de uma placa de filtro de disco de cerâmica em formato de setor exemplificativa; as Figuras 6A, 6B e 6C ilustram estruturas exemplificativas de uma placa de filtro de disco de cerâmica em que as modalidades da invenção podem ser aplicadas; as Figuras 7A, 7B, 7C, 7D e 7E ilustram diferentes fases de um processo de filtragem; as Figuras 8A e 8B ilustram placas de filtro de disco de acordo com modalidades exemplificativas da invenção; a Figura 8C ilustra uma conexão em série de placas de filtro de disco de acordo com uma modalidade exemplificativa da invenção; as Figuras 9A e 9B mostram uma vista lateral em corte transversal e um vista superior que ilustra um conector de placa de acordo com uma modalidade exemplificativa da invenção; a Figura 10 é um diagrama em blocos que ilustra uma unidade de controle de sensor de acordo com uma modalidade exemplificativa da invenção; e a Figura 11 é uma vista superior em perspectiva que ilustra uma potência indutiva e uma unidade de transferência de sinal de acordo com uma modalidade exemplificativa da invenção. DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES EXEMPLIFICATIVAS
[0030] Os princípios da invenção podem ser aplicados na desumidificação ou secagem de materiais fluidos em quaisquer processos industriais, particularmente, nas indústrias de minerais e mineração. Nas modalidades descritas no presente documento, um material a ser filtrado é chamado de pasta semifluida, mas as modalidades da invenção não se destinam a serem restritas a esse tipo de material fluido. A pasta semifluida pode ter alta concentração de sólidos, por exemplo, concentrados com base metálica, minério de ferro, cromita, ferro-cromo, cobre, ouro, cobalto, níquel, zinco, chumbo e pirita.
[0031] As Figuras 1 e 2 são vistas superiores em perspectiva que ilustram um aparelho de filtro em disco exemplificativo e um tambor exemplificativo 20, respectivamente, nos quais as modalidades da invenção podem ser aplicadas. O aparelho de filtro em disco exemplificativo 10 compreende um tambor em formato cilíndrico 20 que é sustentado pelos rolamentos 13 e 17 e uma armação 8 e giráveis sobre o eixo geométrico longitudinal do tambor 20 de modo que a porção inferior do tambor seja submersa em uma bacia de pasta semifluida 9 localizada abaixo do tambor 20. Um acionador de tambor 12 é fornecido (tal como um motor elétrico, uma caixa de engrenagem) para girar o tambor 20. O tambor 20 compreende uma pluralidade de discos de filtro de cerâmica 21 dispostos em linha coaxialmente em torno do eixo geométrico central do tambor 20. O número dos discos de filtro de cerâmica pode ser de 2 a 20, por exemplo. O diâmetro de cada disco 21 pode ser maior, no alcance de 1,5 m a 4 m, por exemplo. Os exemplos de disco filtros comercialmente disponíveis em que as modalidades da invenção podem ser aplicadas, inclui filtros Ceramec CC, modelos CC-6, CC-15, CC-30, CC-45, CC-60, CC-96 e CC-144 fabricados pela Outotec Inc.
[0032] A Figura 3 é um diagrama recortado em perspectiva e a Figura 4 é uma vista frontal que ilustra detalhes de um tambor exemplificativo 20 em que as modalidades da invenção podem ser aplicadas. A Figura 5 é uma vista superior em perspectiva de uma placa de filtro de disco de cerâmica em formato de setor exemplificativa 22. Nas Figuras 3 e 4, somente um dentre a pluralidade de discos de filtro 21 é mostrado, mas os outros discos de filtro na fileira de disco podem ser, preferencialmente, essencialmente similares em estrutura conforme pode ser visto nas Figuras 1 e 2. Cada disco de filtro 22 pode ser formado de um número de elementos de filtro de cerâmica em formato de setor individuais, chamadas placas de filtro de disco 22, que são montadas circunferencialmente em um plano radial em torno do eixo geométrico central do tambor para formar uma superfície de disco plana e essencialmente contínua. O número das placas de filtro de disco pode ser 12 ou 15, por exemplo. A placa de filtro de disco 22 pode ser dotada de partes de montagem, tais como aberturas de fixação 26, 27 e 28 que funcionam como um meio para anexar a placa 22 aos meios de montagem no tambor. Nas modalidades exemplificativas mostradas nas Figuras 3 e 4, as placas de filtro de disco 22 podem ser montadas em uma estrutura de anel arredondada 23 que pode ser montada em um eixo ou cilindro central 25 por meio de raios radiais 24a (similares a uma roda com raios). A estrutura de anel 23 pode ter orifícios ou outros meios nos quais as partes de montagem 26, 27 e 28 das placas de filtro de disco 22 podem ser anexadas. A placa de filtro de disco 22 pode também ser dotada de uma parte de montagem 29, tal como um conector tubo 29, que funciona como meio para fornecer um duto de fluido interno da placa de filtro de disco 22 com uma conexão de fluido com uma tubulação coletora 30 no tambor. Nas modalidades exemplificativas mostradas nas Figuras 3 e 4, cada placa de filtro de disco 22 é conectada a uma tubulação coletora 30 por mangueiras 31. Nas modalidades exemplificativas, as placas de filtro de disco 22 são dispostas em fileiras e pode haver um número de tubos coletores 30 na direção longitudinal do tambor, cuja tarefa é conectar as placas de filtro de disco que são dispostas na mesma fileira; isto é, podem ter tantos tubos coletores 30 quanto fileiras de placas de filtro de disco 3 (preferencialmente um tubo coletor 30 para cada setor do disco de filtro 21). Conforme ilustrado na Figura 2, os tubos coletores 30 podem ser conectados a uma válvula de distribuição 14 disposta no eixo geométrico do filtro, sendo que a tarefa da válvula de distribuição 14 é transmitir o vácuo parcial ou a sobre pressão para as placas de filtro de disco 22. A válvula de distribuição 14 pode compreender zonas de modo que uma parte das placas de filtro de disco 22 contenha um vácuo parcial (nesse caso existe uma formação de torta e uma secagem de torta) ou sobre pressão (na qual o caso de limpeza de elementos de filtro com água ou filtrados é executado com pressão reversa). Se um tambor longo for usado, pode ser vantajoso dispor a válvula de distribuição em ambas as extremidades do tambor. Um sistema de vácuo pode ser fornecido que pode compreender um tanque de filtragem 2 e uma bomba de vácuo 3 e uma bomba de filtragem 1. A bomba de vácuo 3 mantém um vácuo parcial na tubulação 30 do filtro e a bomba de filtragem 1 remove o filtrado. É possível dispor a descarga reversa ou a retrolavagem de modo que alguma parte do filtrado ou da água limpa de uma fonte de água externa seja levada de volta para a tubulação de filtro por meio de um sistema de retrolavagem, tal como uma bomba de retrolavagem. As placas de filtro de disco 22 podem ser periodicamente regeneradas com o uso de um ou mais dentre os três métodos diferentes, por exemplo: retrolavagem 4, lavagem ultrassônica 6 e lavagem ácida 7. A operação do filtro em disco pode ser controlada por uma unidade de controle de filtro 5, tal como um Controlador Lógico Programável, PLC.
[0033] As Figuras 6A, 6B e 6C ilustram estruturas exemplificativas de uma placa de filtro de disco de cerâmica em que as modalidades da invenção podem ser aplicadas. Uma placa de filtro de disco microporosa 22 pode compreender uma primeira parede de sucção 61A, 62A e uma segunda parede de sucção oposta 61B, 62B. A primeira parede de sucção compreende uma membrana microporosa 61A e um substrato microporoso 62A, em que a membrana 61A é posicionada. De modo similar, a segunda parede de sucção compreende uma membrana microporosa 61B e um substrato microporoso 62B. Um espaço interior 63 é definido entre a primeira e a segunda paredes de sucção opostas 61A, 62A e 61B, 62B, o que resulta em uma estrutura de sanduiche. O espaço interior 63 fornece um canal ou canais de fluxo que terão uma conexão de fluxo com um tubo coletor 30 no tambor 20 através do meio de conexão 29 e da mangueira 31. Quando o tubo coletor 30 é conectado a uma bomba de vácuo, o interior 63 da placa de filtro de disco 22 é mantido em uma pressão negativa, isto é, uma diferença de pressão é mantida sobre a parede de sucção. A membrana 61 contém microporos que criam uma ação capilar forte em contato com a água. Esse meio de filtro microporoso permite que somente líquidos fluam através do mesmo. O filtrado é extraído através da placa de cerâmica 22 conforme é imerso na bacia de pasta semifluida 9 e uma torta 65 se forma na superfície da placa 22. O líquido ou filtrado no espaço interior central 63 é, então, transferido ao longo do tubo 31 no tubo coletor e, adicionalmente, para fora do tambor 20. O espaço interior 64 pode ser um espaço aberto ou pode ser preenchido com um material granular que age como um reforço para a estrutura da placa. Devido à sua natureza granular, o material não impede o fluxo de líquido que entra no espaço interior central 63 visto que o material granular não apresenta uma maior resistência ao fluxo de líquido. O espaço interior 63 pode compreender adicionalmente elementos de sustentação ou paredes de partição para reforçar adicionalmente a estrutura da placa 22. As bordas 64 da placa podem ser reforçadas por meio de acabamento vitrificado.
[0034] Conforme a fileira dos discos de filtro 21 gira, as placas 22 de cada disco 22 se movem em e através da bacia 9. Desse modo, cada placa de filtro de disco 22 atravessa de quatro fases ou setores de processo diferentes durante uma rotação do disco 21. Em uma fase de formação de torta, o líquido atravessa a placa 22 quando o mesmo percorre através da pasta semifluida e uma torta é formada na superfície de placa, conforme ilustrado na Figura 7A. A placa 22 entra na fase de secagem de torta (ilustrada na Figura 7B) após deixar a bacia 9. Se a lavagem de torta é exigida, é feita no início da fase de secagem. Na fase de descarga de torta ilustrada na Figura 7C, a torta é raspada por raspadores de cerâmica de modo que uma torta fina seja deixada na placa 22 (lacuna entre o raspador e a placa 22). Na fase de circulação reversa (retrolavagem) de setor de cada rotação, a água (filtrado) é bombeada em uma direção reversa através da placa, conforme ilustrado na Figura 7D. A água de circulação reversa lava a torta residual e limpa os poros da placa de filtro de disco. Uma circulação reversa apropriada é importante para a operação de filtro. A pressão de circulação reversa pode estar na faixa de cerca de 900 kPa (0,9 bar) até 250 kPa (2,5 bar), por exemplo, dependendo da aplicação e do tamanho dos discos de filtro. Conforme ilustrado na Figura 7E, a placa de filtro de disco 22 é também periodicamente regenerada com o uso de um ou mais dentre os três métodos diferentes, por exemplo: (1) retrolavagem, (2) lavagem ultrassônica e (3) lavagem ácida. Uma lavagem combinada (ácida e ultrassônica) é mais efetiva. Os ácidos típicos usados na lavagem ácida incluem ácido nítrico e ácido oxálico. A regeneração pode ser executada 1 a 3 vezes por dia, por exemplo. O tempo de regeneração pode ser tipicamente de 40 a 60 minutos, por exemplo.
[0035] As quebras de placa de filtro de disco acontecem de vez em quando em operação quando as placas de filtro de disco são antigas, quando alguma coisa fica presa no raspador ou por alguma outra razão. Existe um risco significativo de que a quebra de uma placa cause um efeito dominó dado que as peças da placa quebrada podem quebrar placas de filtro de disco vizinhas etc., o que pode levar a grande “salada de placas” de placas quebradas e aos filtros estarem fora de operação por muitos dias.
[0036] De acordo com um aspecto da invenção, a placa de filtro de disco é dotada da pelo menos uma fiação condutiva que se estende ao longo da placa de filtro de disco para formar um circuito elétrico contínuo e disposta para quebrar mediante a quebra da placa de filtro de disco. A integridade da fiação condutiva é monitorada e a operação, particularmente a rotação do filtro em disco, é parada imediatamente em resposta à detecção de quebra de uma das fiações condutivas. Essa ação irá vantajosamente evitar que todas as outras placas do filtro em disco sejam quebradas. O tempo inoperante diminui dado que a “salada de placas” de várias placas quebradas é evitada e o operador do filtro em disco pode se concentrar em deslocar a placa quebrada. O número de placas de filtro de disco consumidas quebradas diminui, o que resulta em baixo custo operacional.
[0037] Uma placa de filtro de disco de acordo com uma modalidade exemplificativa da invenção é ilustrada na Figura 8A. A estrutura e a operação da placa de filtro de disco 22 podem ser substancialmente similares àquelas das placas de filtro de disco 22 discutidas acima, exceto que a placa de filtro de disco é dotada de uma fiação condutiva eletricamente 70. A fiação condutiva 70 cria um laço de circuito contínuo com extremidades do laço no conector 71 que pode ser fornecido na parte inferior da placa de filtro de disco 22. Se a fiação condutiva 70 quebrar em qualquer parte da placa 22, o laço de circuito também quebra ou é desconectado. O conector 71 é destinado a conectar a fiação condutiva 70, o cabeamento disposto no tambor 20 para interconectar as placas e um controlador de sensor. A fiação condutiva 70 é adaptada para quebrar se o corpo de placa de filtro de disco 22 quebrar, de modo que a quebra do laço de circuito indique a quebra da placa 22. A fiação condutiva 70 pode ter qualquer padrão de fiação que permita uma detecção desejada de quebra em diferentes partes da placa de filtro de disco 22, mas não perturbe desnecessariamente a função de filtragem da placa. Vantajosamente, existem fiações condutivas 70 em ambos os lados da placa de filtro de disco 22, na qual as fiações 70 são conectadas em série no conector 71 para formar um único laço de circuito.
[0038] A fiação elétrica 70 pode compreender um fio elétrico impresso, um fio elétrico fundido, uma linha de microtira, um fio elétrico separado, uma fita de metal ou um circuito elétrico pintado, por exemplo.
[0039] A placa de filtro de disco é submetida a um ambiente ácido quando a lavagem ácida é usada para recuperação. Portanto, a fiação condutiva 70 é preferencialmente feita de material à prova de ácido ou dotada de um revestimento à prova de ácido. A platina ou o paládio ou composições dos mesmos são materiais especialmente vantajosos para implantar uma fiação à prova de ácido. Outros metais, tais como cobre e alumínio, são exemplos de materiais condutivos que não são à prova de ácido.
[0040] Em uma modalidade, a fiação condutiva 70 é fornecida entre o substrato de cerâmica 62 e a membrana de cerâmica 61 (consulte as Figuras 6A a 6C), preferencialmente em ambos os lados da placa de filtro de disco. Nesse caso, a membrana 61 protege a fiação 70 contra o estresse químico e mecânico direto do ambiente de processo. Entretanto, conforme o ácido flui através do substrato 62 e da membrana 61 durante a lavagem ácida, a fiação condutiva 70 também é submetida ao ácido. Portanto, a fiação é preferencialmente feita de material à prova de ácido, vantajosamente de platina ou paládio. A fiação pode ser fabricada, por exemplo, pela aplicação (preferencialmente impressão) de um padrão de pasta semifluida condutiva na superfície exterior do substrato 62 anterior à fabricação da camada de membrana 61. Essa abordagem também pode detectar uma remoção da membrana anterior a uma quebra real do substrato. Essa abordagem pode ser especialmente adequada para grandes placas de filtro de disco.
[0041] Em uma modalidade, uma fiação condutiva é disposta estendida na superfície exterior da membrana 61 da placa de filtro de disco 22. Nesse caso uma cobertura de proteção adicional pode ser exigida contra o estresse químico e mecânico direto do ambiente de processo.
[0042] Em uma modalidade, a fiação condutiva 70 é fornecida ao longo da superfície de borda periférica 64 da placa de filtro de disco 22 conforme ilustrado na Figura 8B. A superfície de borda periférica 64 da placa de filtro de disco 22 não é normalmente envolvida com a função de filtragem e, portanto, a fiação condutiva 70 pode ser revestida com um revestimento à prova de ácido, tal como tintura ou esmalte a base de epóxi, sem afetar a operação de filtragem. Como resultado, materiais mais baratos (tais como fita de cobre) que não são à prova de ácido podem ser usados para a fiação condutiva 70. Essa abordagem pode ser especialmente adequada para placas de filtro de disco menores.
[0043] Em uma modalidade, as fiações condutivas de duas ou mais placas de filtro de disco 22 são conectadas em série para formar um único laço de circuito elétrico. Como um resultado, o número de laços de circuito a serem monitorados e a quantidade de fiação exigida no tambor 20 é reduzida.
[0044] Em uma modalidade, as fiações condutivas 70 das placas de filtro de disco 22 de um mesmo setor dos discos de filtro coaxiais consecutivos 21 são conectadas em série para formar um único laço de circuito elétrico conforme ilustrado na Figura 8C. A linha 73 representa o fio disposto ao longo do cilindro do tambor 20 para interconectar as placas consecutivas. Desse modo, o número de conexões em série ou laços de circuito corresponde ao número de setores de um disco de filtro 21. Por exemplo, o número de setores em um disco de filtro 21 pode ser 12 ou 15, ao passo que o número total de placas 22 em todos os discos 21 pode ser de 144 ou 180. A extremidade distante das séries de conexão pode ser conectada em um potencial predeterminado, tal como um potencial terra, caso no qual nenhum fio de retorno separado de laços será necessário.
[0045] De acordo com um aspecto da invenção, a placa de filtro de disco 22 compreende um dispositivo conector 71 conectado à fiação condutiva 70 e conectável a um conector externo. O conector 71 pode ser anexado à placa 22 ou pode ser separado da placa 22 e conectado à fiação 70 com um comprimento de fios que podem ser soldados à fiação 70. Entretanto, anexar o conector à placa ou soldar é tipicamente uma etapa de fabricação adicional que é um pouco diferente das etapas de fabricação normais de uma placa de filtro de disco. A anexação deve ser o mais simples possível. Além disso, o conector 71 também é submetido a um ambiente de processo ácido rigoroso e deve resistir ao mesmo, o que define exigências especiais às técnicas de conexão e fixação bem como aos materiais do conector.
[0046] Em uma modalidade, um dispositivo conector compreende contatos em pelo menos uma superfície de conector pressionada contra a(s) fiação(ões) condutiva(s) na placa de filtro de disco 22. O dispositivo conector é segurado à placa de filtro de disco e vedado por cola ou por um material correspondente. O dispositivo conector compreende adicionalmente uma parte de conector compatível com um conector externo.
[0047] De acordo com uma modalidade adicional ilustrada nas Figuras 9A e 9B, o dispositivo conector 71 compreende um corpo em formato de forquilha que tem pernas 91 e 93 com os contatos 94, 95 em pelo menos uma das superfícies internas opostas das pernas pressionadas contra a fiação condutiva 70 na placa de filtro de disco 22 montada entre as pernas 91 e 93. As pernas 91 e 93, preferencialmente, têm uma ação de mola que pressiona as pernas contra a placa de filtro de disco quando o conector 71 é inserido na borda da placa 22. O conector 71 pode, então, ser segurado à placa de filtro de disco 22 e vedado por cola ou por um material correspondente 96. Como um resultado, as etapas de fabricação para montar o conector são simples e rápidas. A cola 96 também protege o conector 71 e os contatos 92 do ambiente de processo duro. Entretanto, os contatos 94, 95 são, preferencialmente, de material à prova de ácido, mais preferencialmente, aço inoxidável. A base 92 do corpo em formato de forquilha que se projeta a partir da borda da placa de filtro de disco 22 é dotada de uma parte de conector compatível com um conector externo. No exemplo ilustrado, a parte de conector é um conector fêmea rosqueado.
[0048] Em uma modalidade, o tambor 20 do filtro em disco é dotado de uma unidade de controle de sensor configurada para monitorar os laços de circuito fornecidos pelas fiações 70 nas placas de filtro de disco 22. A Figura 10 é um diagrama em blocos que ilustra uma unidade de controle de sensor exemplificativa 100 e suas conexões aos sensores no tambor e à unidade de controle de filtro 5 na parte estacionária do filtro em disco. O controlador de sensor 100 pode compreender um processador (CPU) 101 com uma memória configurada para armazenar código de programa e dados dinâmicos. Por exemplo, o processador 101 pode ser um microcontrolador programável em C. Os laços de circuito formados pelas fiações 70 das placas 22 podem ser conectados a uma entrada e uma unidade digitalizadora 103 que mede a integridade de cada laço de circuito. Por exemplo, uma tensão medida sobre o laço de circuito é baixa, quando o laço de circuito é ininterrupto (em curto- circuito), embora a tensão medida sobre um laço de circuito quebrado (circuito aberto) seja alta. Em outras palavras, um laço de circuito ininterrupto pode conectar a entrada correspondente a um potencial terra, ao passo que, no caso de um laço de circuito quebrado (aberto), a entrada respectiva é extraída para tensão de alimentação. De modo similar, qualquer outra quantidade, tal como uma corrente de laço, pode ser medida, para determinar a integridade do laço de circuito, como é óbvio para uma pessoa versada na técnica. No controlador exemplificativo, as fiações condutivas 70 das placas de filtro de disco 22 de um mesmo setor dos discos de filtro coaxiais consecutivos 21 são conectados em série para formar um único laço de circuito elétrico, deste modo, a unidade de entrada 103 monitora 15 laços de circuito (sendo que o número de setores é de 15). As entradas digitalizadas que correspondem aos 15 resultados de medição são aplicadas ao processador CPU 101. A unidade de entrada 103 pode ser uma unidade de tipo multiplexador de modo que o processador 101 pode ler um laço de circuito por vez. Se todos os laços de circuito são ininterruptos, o processador 101 emite uma indicação “placa ok” (por exemplo, saída digital “baixa”) ou nenhuma indicação através de uma unidade de saída digital 105 para o controlador de filtro em disco 9. Se qualquer um dos laços de circuito é quebrado, o processador 101 emite uma indicação “placa quebrada” correspondente (por exemplo, saída digital “alta”) através da unidade de saída digital 105 para o controlador de filtro em disco 9, que para imediatamente a rotação do tambor 20, por exemplo, pelo controle do acionador de disco 12.
[0049] Em uma modalidade, um sensor de posição 107, preferencialmente, um inclinômetro, pode ser fornecido no eixo ou no cilindro 25 do tambor 20 para detectar o setor dos discos de filtro coaxiais consecutivos, em que a quebra está localizada, com base em uma posição angular dos discos 21 no tempo de detecção de quebra das fiações condutivas 70. A corrente de saída 4 a 20 mA do clinômetro 107 corresponde à posição (0 a 360 graus) do tambor 20. A corrente de saída de inclinômetro pode ser recebida em uma unidade de entrada de corrente 102 que pode fornecer um valor de corrente de inclinômetro digitalizado para o processador 101. Quando um laço de circuito quebrado (placa de filtro de disco) é detectado e um sinal de “placa quebrada” é emitido através da unidade de saída 105, o processador 101 pode emitir um sinal de inclinômetro através de uma unidade de saída 104, sendo que o sinal de inclinômetro indica um setor de disco no qual a placa quebrada está localizada. Essas informações podem ser exibidas ou de outro modo indicadas para um operador do filtro em disco. Desse modo, o operador pode procurar a placa quebrada a partir de uma fileira específica das placas de filtro de disco em vez de procurar todas as placas.
[0050] Nas modalidades, o tambor 20 pode compreender sensores adicionais, tais como sensores de pressão 108 que podem também serem conectados à unidade de entrada 102 ou 103 e serem lidos pelo processador 101. O processador 101 pode encaminhar as informações de sensor adicionais, tais como dados de pressão, através da unidade de saída 104 ou 105 para o controlador de filtro em disco 9.
[0051] Em uma modalidade, o filtro em disco compreende uma unidade de transferência de potência indutiva 106 disposta para energizar o controlador de sensor 100 do tambor 20 a partir de uma parte estacionária do filtro em disco por meio de uma transmissão de potência indutiva. Como resultado, nenhuma fonte de potência adicional, tal como uma bateria, é exigida no tambor 20.
[0052] Em uma modalidade, a unidade de transferência de potência indutiva 106 compreende um transmissor indutivo na lateral de tambor e um recebedor indutivo na parte estacionária do filtro em disco para transferir indutivamente sinais a partir do controlador de sensor 100 para a parte estacionária do filtro em disco.
[0053] Em uma modalidade, um transmissor de rádio sem fio ou outro tipo de meio de transmissão sem fio é empregado para transferir sinais a partir do controlador de sensor 100 para uma parte estacionária do filtro em disco.
[0054] Em uma modalidade, uma conexão galvânica é empregada para transferir sinais a partir do controlador de sensor 100 para uma parte estacionária do filtro em disco.
[0055] Em uma modalidade, a potência indutiva e a unidade de transferência de sinal 106 compreendem um anel de deslize indutivo 120 é anexado à armação 8 do filtro em disco e um par de meio-anéis indutivos 124 e 125 anexados em torno do eixo 25 do tambor 25, conforme ilustrado na Figura 11. O anel de deslize 120 pode conter um imã permanente. Os meio-anéis 124 e 125 podem, cada um, compreender uma bobina conectada a uma fonte de alimentação do controlador de sensor 100 em um alojamento em formato de anel anexado em torno do eixo 25. Quando os meio-anéis 124 e 125 giram no anel de deslize 120, uma corrente é induzida nas bobinas para a fonte de alimentação que gera uma tensão de alimentação para o controlador 100 e possíveis outros circuitos elétricos no tambor. A bobina do meio-anel 124 e a bobina do meio-anel 125 podem operar como transmissores indutivos para sinais da unidade de saída 104 e da unidade de saída 105, respectivamente. Quando um sinal é emitido a partir da unidade de saída para a bobina do meio-anel 124, a corrente na bobina transmissora é modulada em conformidade, o que pode ser detectado por uma bobina recebedora em um recebedor indutivo 106A fornecida no anel de deslize 120. O recebedor indutivo 120 pode encaminhar o sinal adicionalmente para o controlador de filtro em disco 5 para um cabo ou similares. De modo similar, um sinal é emitido a partir da unidade de saída para a bobina transmissora do meio-anel 124 que modula a corrente na bobina em conformidade, que pode detectada pelo recebedor indutivo 106A. Desse modo, com o uso dos meio-anéis 124 e 125, uma transferência de sinal indutivo de dois canais pode ser implantada.
[0056] Mediante a leitura do presente pedido, será óbvio para uma pessoa versada na técnica que o conceito inventivo pode ser implantado de vários modos. A invenção e suas modalidades não são limitadas aos exemplos descritos acima e podem variar dentro do escopo das reivindicações.
Claims (17)
1. Placa de filtro de disco, caracterizada por compreender: um substrato de cerâmica (62) poroso, uma camada de membrana de cerâmica (61) porosa em uma superfície exterior do substrato de cerâmica (62), e pelo menos uma fiação condutiva (70) que se estende ao longo da placa de filtro (22) para formar um circuito elétrico contínuo e disposto para quebrar mediante a quebra da placa de filtro (22), em que a fiação condutiva (70) é fornecida ao longo da superfície de borda periférica (64) da placa de filtro (22), a superfície periférica (64) interconectando as extremidades externas de um par de faces opostas da placa de filtro (22).
2. Placa de filtro de disco, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por pelo menos uma fiação condutiva (70) ser de material à prova de ácido.
3. Placa de filtro de disco, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por pelo menos uma fiação condutiva (70) não ser de material à prova de ácido dotado de um revestimento à prova de ácido.
4. Placa de filtro de disco, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender um dispositivo conector (71) conectado a pelo menos uma fiação condutiva (70) e conectável a um conector externo.
5. Placa de filtro de disco, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por o dispositivo conector (71) compreender contatos (94, 95) em pelo menos uma superfície pressionada contra pelo menos uma fiação condutiva (70) na placa de filtro (22), o dispositivo conector (71) sendo segurado à placa de filtro (22) e o dispositivo conector (71) compreendendo adicionalmente uma parte de conector compatível com um conector externo.
6. Placa de filtro de disco, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por o dispositivo conector (71) compreender um corpo em formato de forquilha que tem pernas (91, 93) com os contatos (94, 95) em pelo menos uma superfície interna oposta das pernas pressionados contra a pelo menos uma fiação condutiva (70) na placa de filtro (22) montada entre as pernas, sendo que a base (92) do corpo em formato de forquilha se projeta a partir da borda da placa de filtro e é dotada da parte de conector.
7. Aparelho de filtro de disco, particularmente um filtro de disco de ação capilar, caracterizado por compreender discos de filtro (21) coaxiais consecutivos com setores formados por uma pluralidade de placas de filtro (22) em formato de setor, do tipo definido na reivindicação 1, e um controlador (100) configurado para monitorar uma integridade das fiações condutivas (70) da pluralidade das placas de filtro (22) e para fornecer um sinal de indicação de quebra em resposta à detecção de uma quebra das fiações condutivas (70).
8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o controlador (100) ser disposto para monitorar a integridade de uma conexão em série das fiações condutivas (70) de duas ou mais placas de filtro (22).
9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por as fiações condutivas (70) das placas de filtro (22) de um mesmo setor dos discos de filtro (21) coaxiais consecutivos serem conectadas em série, de modo que o número de conexões em série corresponda ao número de setores de um disco de filtro (21).
10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender um sensor de posição (107) que fornece os dados de posição a respeito do setor dos discos de filtro (21) coaxiais consecutivos onde a quebra está localizada.
11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o controlador (100) ser disposto em uma parte giratória do aparelho de filtro de disco (10), o aparelho (10) compreendendo uma unidade de transferência de potência indutiva (106) disposta para energizar o controlador (100) a partir de uma parte estacionária do aparelho (10) por meio de uma transmissão de potência indutiva (106).
12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o controlador (100) ser disposto em uma parte giratória do aparelho de filtro de disco (10), o aparelho (10) compreendendo uma unidade de transferência de sinal (106) sem fio disposta para transferir sinais do controlador (100) para uma parte estacionária do aparelho (10).
13. Método para controlar um filtro de disco, compreendendo discos de filtro (21) coaxiais consecutivos com setores formados por uma pluralidade de placas de filtro (22), do tipo definido na reivindicação 1, o método sendo caracterizado por compreender: monitorar uma integridade de fiações condutivas (70) fornecidas na pluralidade das placas de filtro (22), em que as fiações condutivas (70) são fornecidas ao longo da superfície de borda periférica (64) de cada placa de filtro (21), cada superfície de borda periférica (64) interconectando as extremidades externas de um par de faces opostas de cada placa de filtro (21), e parar a operação do filtro de disco (10) em resposta à detecção de uma quebra de uma ou mais dentre as fiações condutivas (70).
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender monitorar a integridade de uma conexão em série das fiações condutivas (70) de duas ou mais placas de filtro (22).
15. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender determinar o setor dos discos de filtro (21) coaxiais consecutivos onde a quebra está localizada com base em uma posição angular dos discos (21) no momento da detecção de uma quebra de uma ou mais fiações condutivas (70).
16. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender transferir indutivamente uma potência elétrica a partir de uma parte estacionária do filtro de disco (10) para uma parte giratória do filtro de disco (10).
17. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender: transmitir informações sem fio sobre a quebra detectada a partir de uma parte giratória do filtro de disco (10) para uma parte estacionária do filtro de disco (10), e parar o filtro de disco (10) por uma unidade de controle (5) na parte estacionária do filtro de disco (10).
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