CZ34051U1 - Zařízení pro separaci disperzí - Google Patents
Zařízení pro separaci disperzí Download PDFInfo
- Publication number
- CZ34051U1 CZ34051U1 CZ2020-37411U CZ202037411U CZ34051U1 CZ 34051 U1 CZ34051 U1 CZ 34051U1 CZ 202037411 U CZ202037411 U CZ 202037411U CZ 34051 U1 CZ34051 U1 CZ 34051U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- filter element
- filter
- filtrate
- housing
- filtration
- Prior art date
Links
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 title claims description 60
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 63
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 46
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 16
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 52
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 26
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 25
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 23
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 16
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 8
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 7
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 6
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 description 5
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 4
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 2
- -1 plankton Substances 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000017260 vegetative to reproductive phase transition of meristem Effects 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006424 Flood reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000026058 directional locomotion Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D33/00—Filters with filtering elements which move during the filtering operation
- B01D33/06—Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary cylindrical filtering surfaces, e.g. hollow drums
- B01D33/073—Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary cylindrical filtering surfaces, e.g. hollow drums arranged for inward flow filtration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D33/00—Filters with filtering elements which move during the filtering operation
- B01D33/06—Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary cylindrical filtering surfaces, e.g. hollow drums
- B01D33/11—Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary cylindrical filtering surfaces, e.g. hollow drums arranged for outward flow filtration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D33/00—Filters with filtering elements which move during the filtering operation
- B01D33/44—Regenerating the filter material in the filter
- B01D33/52—Regenerating the filter material in the filter by forces created by movement of the filter element
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D33/00—Filters with filtering elements which move during the filtering operation
- B01D33/44—Regenerating the filter material in the filter
- B01D33/52—Regenerating the filter material in the filter by forces created by movement of the filter element
- B01D33/56—Regenerating the filter material in the filter by forces created by movement of the filter element involving centrifugal force
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D33/00—Filters with filtering elements which move during the filtering operation
- B01D33/70—Filters with filtering elements which move during the filtering operation having feed or discharge devices
- B01D33/76—Filters with filtering elements which move during the filtering operation having feed or discharge devices for discharging the filter cake, e.g. chutes
- B01D33/763—Filters with filtering elements which move during the filtering operation having feed or discharge devices for discharging the filter cake, e.g. chutes for continuously discharging concentrated liquid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D36/00—Filter circuits or combinations of filters with other separating devices
- B01D36/04—Combinations of filters with settling tanks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
- B01D2201/28—Position of the filtering element
- B01D2201/287—Filtering elements with a vertical or inclined rotation or symmetry axis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Filtration Of Liquid (AREA)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Description
Zařízení pro separaci disperzí
Oblast techniky
Předkládané technické řešení se týká technologií separace kapalných heterogenních disperzních systémů, konkrétněji zařízení s filtračním prvkem, který se během filtračního procesu pohybuje, a ještě konkrétněji zařízení s tangenciální dynamickou filtrací se samočisticím filtračním prvkem.
Technické řešení je určeno pro přečišťování tekutin v ropném a rafinérském průmyslu, hutnictví, stavbě lodí, textilním průmyslu, strojírenství, chemickém, potravinářském a zemědělském průmyslu, a v dalších průmyslových odvětvích, zejména pak pro čištění vody a úpravu vody.
Dosavadní stav techniky
U známých filtrů s částečným a plným tokem se rozptýlené nečistoty od kapaliny oddělují buď pouze působením toku, nebo pouze působením pohybu filtračního prvku vzhledem k proudu.
V zařízeních podle dosavadního stavu techniky pro fázové dělení heterogenních disperzních systémů je tok filtrované kapaliny nebo disperze obvykle směrován kolmo k filtrační ploše, přičemž částice velikostně srovnatelné nebo překračující velikost filtrační buňky vstupují do filtrační buňky, ucpávají ji, což má za následek ucpání filtračního prvku a ztrátu filtračních vlastností. V důsledku toho je nutné filtraci zastavit, a filtrační prvek vyměnit nebo vyčistit.
Pro vyřešení tohoto problému bylo vyvinuto filtrační zařízení s rotujícím filtračním prvkem, jehož konstrukce naznačuje možnost samočištění filtračního prvku. Známá zařízení pro fázové dělení heterogenních disperzních systémů (suspenzí a emulzí) s rotujícími filtračními prvky, kde je filtrovaný proud přiváděn na vnější povrch filtračního prvku, zpravidla obsahují pouzdro, ve kterém se filtrační prvek s porézním povrchem otáčí; elektrický motor, který otáčí filtračním prvkem; vstupní potrubí pro filtrované médium, odvodní potrubí pro filtrát a potrubí pro odstraňování sedimentu, jakož i vstupní a výstupní přívody. Některá zařízení jsou opatřena speciálními prostředky pro čištění filtračního prvku.
Ve známých řešeních je tak či onak zmiňován perforovaný (porézní) vnější povrch filtračního prvku.
Je znám samočisticí filtr podle patentu RU 2067017 (zveřejněného 27.9.1996), kterým je rotující válcový filtrační prvek, na který je filtrované médium dodáváno tryskami pod tlakem a vysokou rychlostí ve směru a proti směru jeho rotace za účelem turbulizace toku. Nevýhodou tohoto technického řešení je konstrukční složitost a nestabilita provozu zařízení v důsledku použití zpětného pohybu filtračního prvku. Navíc použití vícesměmých toků tekutin snižuje jejich oplachovou schopnost i samočištění čisticího prvku.
Patent US 4551242 zveřejněný 11.5.1985 (Apparatus for dynamic classification of suspensions of solid bodies in liquids) popisuje zařízení pro dynamickou separaci suspenzí pevných látek v kapalinách, sestávající z válcového pouzdra s kónickým dnem, ve kterém je rotující perforovaný válcový prvek, pokrytý pletivem, koaxiálně nasazen na dutou hnací hřídel. Filtrovaná suspenze je přiváděna do prstencového prostoru mezi válcovým pouzdrem a rotujícím válcem pokrytým pletivem. V tomto případě jsou v důsledku působení odstředivých sil částice o průměru větším, než je velikost ok pletiva, akumulující se na povrchu filtračního prvku, odhozeny ke stěně krytu zařízení, a filtrát obsahující částice s průměrem menším, než je velikost ok pletiva vstupuje do filtračního prvku, odkud je vypouštěn dutou hnací hřídelí.
- 1 CZ 34051 UI
Nevýhodou této konstrukce je nedostatečná samočisticí schopnost filtračního prvku v důsledku instalovaných žeber, která na jedné straně zvyšují turbulenci proudu filtrované tekutiny, a na druhé straně snižují oplachový účinek proudu na povrchu pletiva. Kromě toho takové zařízení kvůli použití pletiva umožňuje pouze hrubou filtraci.
V patentu US 5160633 zveřejněném 3.11.1992 (Frontal separator system for separating particles from beverage liquids) je filtrovaná tekutina také přiváděna na vnější povrch rotujícího filtračního prvku. Toto zařízení je určeno k filtraci šťávy. Jeho nevýhodou je nedostatečná účinnost v důsledku přivádění filtrované tekutiny k filtrační ploše (plášti) filtračního prvku shora dolů. Z tohoto důvodu je splachování pevných částic, které se hromadí na povrchu filtračního prvku, neúčinné a nedochází k úplnému samočištění filtračního prvku.
Patent US 5401422 zveřejněný 28.3.1995 (Separation method for solid constituents of a suspension and device for carrying out this method) popisuje způsob a zařízení pro separaci částic fotografické suspenze na rotujícím filtru podle jejich hmotnosti. V tomto zařízení je filtrovaná kapalina přiváděna potrubím umístěným ve spodní části pouzdra a výstup je umístěn v horní části. Filtrát se odstraní potrubím umístěným ve spodní části filtračního prvku. Taková konstrukce zefektivňuje proces filtrace, avšak samočištění filtračního prvku bude obtížné, protože pohyb proudu kapaliny zdola nahoru brání odstranění pevných částic z povrchu filtračního prvku. V případě uvažovaném v patentu to není významné, protože zařízení se používá pro filtraci fotografických suspenzí, ve kterých je obsah filtrovaných částic malý, a jejich měrná hustota je nejméně 5krát vyšší než hustota vody. Za jiných podmínek, při vyšší koncentraci pevné fáze, by takový směr toku kapaliny vedl k rychlému ucpání filtračního prvku. Z hlediska konstrukce je nejblíže patent EP 1044713 zveřejněný 1.10.1999 (Method and device for clarifying a liquid flow containing finely divided solids). Popisuje zařízení, které obsahuje válcové pouzdro, ve kterém porézním filtračním prvkem otáčí elektrický motor, a kde je filtrovaná kapalina přiváděna tangenciálně na povrch filtračního prvku. Kapalina prochází póry filtračního prvku dovnitř prvku, vstupuje do duté výstupní trubice procházející celou výškou filtračního prvku, pohybuje se v trubici nahoru, poté se z horní části zařízení odstraní filtrát, a sediment naakumulovaný během filtrace na plášti filtračního prvku se alespoň částečně vyplaví z povrchu filtračního prvku novým proudem filtrované kapaliny.
Nevýhodou tohoto známého zařízení je nízká maximální lineární rychlost filtračního prvku, která při průměru filtračního prvku 40 cm, jak je uvedeno v patentu, odpovídá 150 ot/min, což je zcela nedostačující pro odstranění pevných částic akumulujících se na povrchu filtračního prvku. To je důvod, proč jsou na pouzdro známé filtrační jednotky instalovány ultrazvukové emitory, které by měly zajistit setřesení sedimentu z filtračního prvku, následované vypláchnutím proudem filtrované kapaliny a odstraněním sedimentu z filtru. To se však stále jeví jako nedostatečné, protože pro regeneraci filtračního prvku je tato konstrukce opatřena četnými speciálními mycími tryskami směrovanými tangenciálně k vnějšímu povrchu filtračního prvku a navrženými pro odstraňování pevných částic vysokotlakými proudy promývací kapaliny. Před použitím mycích trysek k regeneraci filtračního prvku musí být filtrační proces zastaven.
Další nevýhodou výše uvedeného řešení je široké vstupní potrubí pro vstupní disperze, které nezajišťuje přesně směrovaný vstup filtrované kapaliny tangenciálně na povrch filtračního prvku, čímž se dramaticky sníží jak filtrace, tak účinnost samočištění filtračního prvku. Kromě toho takové uspořádání a tvar potrubí pro vstup filtrované kapaliny vytváří protiproudy v prostoru kolem filtračního prvku, což výrazně zvyšuje hydrodynamický odpor zařízení jako celku. Další narušení a odpor vůči pohybu proudu tekutiny jsou vytvářeny výstupky na vnitřním povrchu pouzdra filtrační jednotky vytvořenými pro turbulizaci proudu.
Celkově je konstrukce uvedená v patentu příliš komplikovaná, i když je navržena pouze pro vyčeření filtrované kapaliny od pevných neplastových částic. Specifikované rozmezí obsahu pevných látek od 1 mg/1 do 10 g/l je nedostatečné pro čištění kapalin s vyšším obsahem nerozpustných nečistot.
-2CZ 34051 UI
Navíc, když se filtrát pohybuje uvnitř filtračního prvku zdola nahoru, objeví se další odpor vůči průchodu filtrátu přes póry filtračního materiálu, což vyžaduje zvýšení tlaku filtrované kapaliny, přiváděné do pouzdra filtračního zařízení.
Obecné nevýhody výše uvedených zařízení pro tangenciální dynamickou filtraci jsou mimo jiné následující:
1. Nízké samočištění filtračních prvků, což snižuje jejich účinnost.
2. Omezený rozsah použití popsaných zařízení, určených k filtraci primárně vodných disperzí, tj. systémů s nízkou viskozitou. Se zvýšením viskozity vstupních disperzí se jejich účinnost prudce sníží kvůli použití rychlostí rotace filtračního prvku a nízkých tlaků (vstupních rychlostí) filtrovaných kapalin nebo disperzí - pokles tlaku mezi vnějším povrchem filtračního prvku a jeho vnitřním objemem nestačí pro efektivní fungování filtru.
3. Rychlé zanášení pórů filtračního prvku při filtraci disperzí plastickými nebo lepivými částicemi pevné fáze (jako je plankton, částice barvy, domácí odpadní vody z hospodářských zvířat a drůbežích farem, vesnic atd.).
4. Nestabilita výkonu při změně složení filtrované tekutiny.
5. Omezený rozsah použití při použití filtračních materiálů s malou velikostí pórů (0,2 až 5 mikrometrů).
6. V řadě konstrukcí potřeba zastavit a vypustit systém během zpětného vypírání.
Kromě toho pokles tlaku, který nastává u známých zařízení mezi vnějším povrchem filtračního prvku a jeho vnitřním objemem, není pro efektivní provoz filtru dostatečný. Navíc další zvýšení vstupní rychlosti filtrované tekutiny nepovede ke zlepšení provozního výkonu.
Pro dělení kapalných disperzních systémů s vysokým obsahem pevné fáze (až 15 %) jsou známá technická řešení nevhodná, protože nevyřeší takové problémy, jako jsou:
- zvýšení účinného samočištění vnějšího povrchu filtračního prvku, což je zvláště důležité při filtraci vysoce viskózních médií, s vysokým obsahem pevných látek (více než 10 g/1), vysokou tažností a/nebo lepivostí pevných částic;
- zlepšení výkonu zařízení při práci s výše uvedenými disperzními systémy;
- prodloužení doby nepřetržitého filtračního procesu a odložení potřeby zastavení procesu a vypuštění obsahu zařízení za účelem čištění filtračního prvku;
- vytvoření možnosti zpětného vypírání filtračního prvku, když pevné částice ucpávají póry materiálu;
- zjednodušení konstrukce filtrační jednotky odmítnutím ultrazvukových zářičů, přídavných mycích trysek atd.
Cílem předkládaného technického řešení je zvýšit účinnost, produktivitu a stabilitu technologie separace heterogenních systémů kapalných disperzí, a rozšířit rozsah jejich aplikace.
Technickým úkolem předkládaného technického řešení je vytvořit filtrační systém poskytující prostředky pro zvýšení účinnosti filtračního zařízení, zejména při práci s tekutinami, které mají (a) vysokou viskozitu, (b) vysokou hustotu a/nebo (c) obsahují plastické nebo lepkavé pevné
-3 CZ 34051 UI částice, a (d) s kapalinami s vysokým obsahem pevných látek (nad 10 g/l), a také prostředky pro zjednodušení čištění filtračního prvku.
Podstata technického řešení
K vyřešení výše uvedených problémů je navrženo technické řešení, které má znaky uvedené v nárocích. Navržené zařízení pro separaci disperzí filtrací obsahuje válcové pouzdro, uvnitř kterého je válcový rotační filtrační prvek s perforovaným filtračním povrchem koaxiálně nasazený a upevněný na hnací hřídel elektromotoru a opatřený trubkou s otvory pro odebírání filtrátu z vnitřní komory filtračního prvku, přičemž pouzdro je ve své horní části spojeno vstupním potrubím s přívodem pro čištěnou disperzi a ve spodní části je připojeno k výpusti pro odstraňování sedimentu a nezfiltrované části toku.
V navrhovaném zařízení:
- horní základna válcového pouzdra je vytvořena jako horní středící deska, v jejímž středu je namontována hnací hřídel prostřednictvím horního prstencového nosného prvku, na kterém je přímo namontován rotační filtrační prvek s možností nastavení rychlost otáčení;
- zařízení je dále vybaveno kuželovitou jednotkou pro sběr filtrátu, oddělenou ode dna válcového pouzdra spodní středící deskou;
- ve spodní části rotačního filtračního prvku je instalováno potrubí pro odvod filtrátu nesené spodním prstencovým nosným prvkem namontovaným ve středu spodní středící desky, zatímco opačný konec uvedeného potrubí pro odvod filtrátu dosedá na diskový nosný prvek na dně jednotky pro sběr filtrátu;
- otvory ve trubici pro výstup filtrátu jsou vytvořeny pouze uvnitř jednotky pro sběr filtrátu;
- vstupní potrubí pro čištěnou disperzi je připojeno k tlakovému čerpadlu s možností zvýšení tlaku;
- trubice pro výstup filtrátu je připojena k sacímu čerpadlu s možností snížení tlaku.
Filtrační povrch filtračního prvku (plášť) navrhovaného zařízení je vyroben z porézního nebo pletivového materiálu s velikostí pórů/ok/buněk od 0,2 pm do 100 pm.
Uvedené horní a spodní prstencové nosné prvky i diskový nosný prvek zařízení podle technického řešení jsou uspořádány pro udržování rychlosti rotace až do 5000 ot/min, například ve formě bloku ložisek.
Ve výhodném provedení navrhovaného zařízení je vnitřní povrch válcového pouzdra vyroben se spirálovými vybráními a vstupní potrubí je vytvořeno se zakončením ve formě svislé štěrbinové trysky ve stěně pouzdra, přičemž až šest takovýchto štěrbinových trysek může být symetricky umístěno na krytu filtračního zařízení.
Hloubka uvedených spirálových vybrání nepřesahuje 0,25 % poloměru filtračního prvku a výška štěrbiny štěrbinové trysky vstupního potrubí je až 10 % výšky filtračního prvku.
Při separaci disperzí filtrací za použití zařízení podle předkládaného technické řešení se filtrace provádí jak v režimu částečného toku, tak v režimu plného toku; čištěná disperze je přiváděna pod tlakem 120 až 1013 kPa přes jednu nebo více štěrbinových trysek k filtračnímu prvku, otáčejícímu se nastavitelnou rychlostí v rozsahu 800 až 5000 ot/min, tangenciálně kjeho filtračnímu povrchu a při dopadu na spirálová vybrání pouzdra se přiváděný proud dále stáčí
-4CZ 34051 UI kolem filtračního prvku ve směru jeho otáčení a pohybuje se směrem dolů spolu s nezfiltrovanou částí proudu; mezitím se v mezeře mezi pouzdrem a filtračním prvkem vytváří zvýšený tlak a ve vnitřní komoře filtračního prvku a jednotky pro sběr filtrátu se vytváří vakuum.
Když zařízení pracuje v režimu filtrace s částečným tokem, poměr průřezové plochy vstupního potrubí a výstupního potrubí je vybrán z rozsahu 10:1 až 2, za předpokladu, že množství nezfiltrované části proudu nepřekračujte 10 až 15 objemových % původní čištěné disperze.
Když zařízení pracuje v režimu filtrace s plným tokem, výstupní kanál je uzavřen a je periodicky otevírán pro nárazový odtok sedimentu, zatímco celý tok čištěné disperze je veden přes filtrační prvek.
Když je cílovým produktem maximálně čistý filtrát, je filtrační jednotka instalována svisle a nezfiltrovaná část toku je vracena pro opakování cyklu, zatímco v případě, kdy je cílovým produktem sediment, je zařízení nastaveno v úhlu, například 45°, což usnadňuje sestup sedimentu.
Objasnění výkresů
Podstatu navrhovaného technického řešení ilustrují výkresy.
Obr. 1 představuje obecné schéma filtrace kapalných heterogenních dispergovaných systémů.
Obr. 2 znázorňuje obecný pohled na zařízení pro separaci disperzí (filtrační jednotku) podle předkládaného technického řešení.
Obr. 3 znázorňuje štěrbinovou trysku vstupního potrubí pro čištěnou disperzi a schéma toků vznikajících uvnitř pouzdra podle technického řešení.
Obr. 4 ukazuje příklad konstrukce zařízení pro frakcionaci tekutého média se zvýšenou viskozitou kapalné fáze a/nebo vysokým obsahem pevných látek.
Obecné schéma filtrace kapalných heterogenních dispergovaných systémů (obr. 1), jehož klíčovým prvkem je navrhované zařízení pro separaci disperzí tangenciální dynamickou filtrací (filtrační jednotka), zahrnuje nádrž 1 pro filtrované médium - čištěnou kapalinu nebo disperzi; tlakové čerpadlo 2; přívod 3 pro filtrované médium - čištěnou kapalinu nebo disperzi; vstupní potrubí 4 pro filtrované médium s regulátorem tlaku, který umožňuje nastavení tlaku uvnitř pouzdra 17 filtrační jednotky 7; výstupní potrubí 5 s nastavitelnou škrticí klapkou pro regulaci vypouštění sedimentu a nezfiltrované části toku; výpusť 6 pro odstraňování sedimentu a nezfiltrované části proudu; samotné zařízení pro separaci disperzí (dále jen filtrační jednotka) 7; jednotku 8 pro sběr filtrátu; potrubí 9 pro výstup filtrátu; výpusť 10 filtrátu; nádrž pro shromažďování sedimentu a nezfiltrované části vstupního toku J_J_; sací čerpadlo 12 namontované na potrubí odvádějící filtrát z filtrační jednotky 7, vytvářející vakuum uvnitř filtračního prvku; nádrž 13 pro sběr filtrátu; elektrický motor 14 s pohonem s možností nastavení rychlosti otáčení; obtok 15, který odvádí přebytek filtrovaného média zpět do nádrže 1 pro filtrovanou disperzi; v případě potřeby nádrž 16 pro kapalinu používanou pro zpětné promývání filtračního prvku.
Filtrační jednotka 7 (obr. 2) podle předkládaného technického řešení obsahuje válcové pouzdro 17, uvnitř kterého je koaxiálně umístěn filtrační prvek 18 s pletivovým/porézním filtračním povrchem (pláštěm filtračního prvku) 19, také mající válcový tvar. Na vnitřním povrchu pouzdra 17 filtrační jednotky jsou vytvořena spirálová vybrání 21, která zajišťují směrový pohyb disperze, která je čištěna kolem filtračního prvku směrem dolů. Hloubka spirálových vybrání nepřesahuje 2,5 % mezery mezi vnitřním povrchem pouzdra filtrační jednotky a vnějším povrchem filtračního
-5 CZ 34051 Ul prvku (0,25 % poloměru filtračního prvku). Spirálová vybrání 21 přispívají k organizaci rovnoměrného pohybu proudu filtrovaného média kolem filtračního prvku ve směru jeho otáčení.
Plášť 19 filtračního prvku 18 může být vyroben z pletiva nebo porézních materiálů odolných vůči korozi, jako je pletivo z nerezové oceli, mosazi, bronzu nebo polymerní pletivo, porézní membrány, polymerní, keramické atd. membrány a podobné inertní materiály mající velikost otvorů/pórů od 100 do 0,2 mikrometrů.
V horní třetině pouzdra je umístěno alespoň jedno vstupní potrubí 4 pro vnášení čištěné disperze nebo kapaliny do filtrační jednotky 7 pod tlakem. Každé z potrubí 4 v místě výstupu ze stěny pouzdra 17 do prstencové mezery mezi pouzdrem filtrační jednotky a povrchem filtračního prvku končí svislým štěrbinovým otvorem (nazývaným tryska 28 vstupního potrubí), s výškou až 10 % výšky filtračního prvku, například o velikosti 1 x 10 cm. Až šest (například jedno nebo dvě) potrubí 4 jsou umístěna symetricky kolem obvodu pouzdra 17 filtrační jednotky tak, že přiváděná kapalina nebo disperze vstupuje do pouzdra 17 tryskou/tryskami 28 tangenciálně k povrchu pláště filtračního prvku a proti směru jeho otáčení (obr. 3). Potrubí 4 je opatřeno neboje spojeno s prostředky pro řízení tlaku, například nastavitelným škrticím ventilem.
Ve spodní části pouzdra 17 filtrační jednotky je výstupní potrubí 5, kterým jsou odstraněna nezfiltrovaná část proudu a vytvořený sediment. Výstupní potrubí 5 může být vybaveno nastavitelným škrticím ventilem.
Homi a spodní základna válcového pouzdra 17 filtrační jednotky jsou horní středící deska 22 a spodní středící deska 23 s těsnicími kroužky, těsnicími manžetami a prstencovými nosnými prvky 24, například ložiskovými bloky, zajišťujícími hladké a rovnoměrné otáčení filtračního prvku. Středící desky zajišťují těsnost pouzdra filtrační jednotky a konstrukční oddělení filtrované kapaliny nebo disperze od filtrátu, jakož i možnost rychlé rotace filtračního prvku bez přílišných vibrací.
Přes těsnicí manžety a ložiskové bloky prstencových nosných prvků 24 horní středící desky 22 prochází hnací hřídel 25 skrz pouzdro 17 filtrační jednotky, na hřídel je namontován válcový filtrační prvek 18. Hnací hřídel 25 je spojena s elektromotorem 14 s možností nastavení rychlosti otáčení hnací hřídele a přenáší rotaci na filtrační prvek 18.
Filtrační prvek 18 je umístěn uvnitř pouzdra 17 filtrační jednotky, souose s ním. Vzdálenost mezi vnitřním povrchem pouzdra 17 filtrační jednotky a pláštěm 19 filtračního prvku 18 by neměla překročit 10 % poloměru filtračního prvku. Spodní částí válcového pouzdra 17 filtrační jednotky 7 je spodní středící deska 23, na které je namontována jednotka 8 pro sběr filtrátu, zužující se směrem dolů s výstupním potrubím 9 pro filtrát. Těsnicími manžetami a prstencovým nosným prvkem 24 (ložiskovým blokem) spodní středící desky 23 prochází potrubí 26 pro odvod filtrátu s otvory, které je spojeno se dnem filtračního prvku 18. Filtrát je odstraněn z vnitřní komory 20 filtračního prvku 18 skrze odvodní potrubí 26 pro filtrát.
Ve spodní části jednotky 8 pro sběr filtrátu je nainstalován diskový nosný prvek 27 - ložiskový blok, který zajišťuje centrování potrubí 26 pro odvod filtrátu. Otvory v odvodním potrubí 26 pro filtrát zajišťují hydraulické spojení filtrátu uvnitř komory 20 filtračního prvku 18 a jednotky 8 pro sběr filtrátu, navzdory jejich konstrukční autonomii.
Provoz zařízení:
Čištěná kapalina (disperze) je přiváděna vstřikovacím čerpadlem 2 přívody 3 pod tlakem, který může být nastaven v rozsahu od 120 do 1013 kPa, do jednoho nebo více vstupních potrubí 4 umístěných v horní části válcového pouzdra 17 filtrační jednotky, přičemž toto/tato potrubí končí štěrbinovými tryskami 28 v pouzdru filtrační jednotky. Kapalina nebo disperze, přiváděná jedním nebo více vstupními potrubími 4 pod tlakem, dopadá na rotující filtrační prvek 18 umístěný
- 6 CZ 34051 Ul uvnitř pouzdra 17 filtrační jednotky koaxiálně s ní a dopadá tangenciálně na plášť 19 filtračního prvku. Dále se přiváděný proud, procházející štěrbinovými tryskami 28 vstupních potrubí 4 a dopadající na spirálová vybrání 21 na vnitřním povrchu pouzdra 17 filtrační jednotky, stáčí kolem filtračního prvku 18 ve směru jeho otáčení. To má za následek další zajištění rovnoměrnosti kontaktu čištěné kapaliny s celým vnějším povrchem (pláštěm) 19 filtračního prvku a, co je nej důležitější, efektivní odplavení sedimentu z pláště 19 filtračního prvku.
Filtrační prvek 18 je poháněn elektromotorem 14 umístěným nad filtrační jednotkou 7, zajišťujícím rychlost otáčení od 800 do 5000 ot/min a možnost nastavení rychlosti otáčení prostřednictvím mechanicky připojeného hnacího hřídele 25, vstupujícího do pouzdra 17 filtrační jednotky přes horní středící desku 22. Pro zajištění těsnosti filtrační jednotky 7 v oblasti spojení s pouzdrem 17 má horní středící deska 22 těsnicí kroužek a v oblasti průchodu hnací hřídele 25 těsnicí manžety (neoznačené jednotlivými vztahovými značkami) umístěné nad a pod prstencovým nosným prvkem ve formě bloku 24 ložisek, zajišťujícím hladké otáčení hnacího hřídele 25.
Čištěná kapalina nebo disperze dopadající na plášť 19 filtračního prvku 18 působením přetlaku, vytvořeného v pouzdru 17 filtrační jednotky tlakovým čerpadlem 2, a přídavného vakua od 50 do lOkPa, vytvořeného uvnitř vnitřní komory 20 filtračního prvku 18 sacím čerpadlem 12, umístěným na výpusti 10 filtrátu, prochází porézním/pletivovým pláštěm 19 filtračního materiálu do vnitřní komory 20 filtračního prvku 18, zatímco pevné částice filtrované disperze jsou zadrženy na plášti 19 filtračního prvku 18 a jsou od něj odplaveny tangenciálním tokem čištěné disperze, a poté jsou odtrženy a odváděny v důsledku působení vznikajících odstředivých sil při specifických rychlostech otáčení filtračního prvku 18. Zvětšené pevné částice působením odstředivých sil se akumulují na vnitřních stěnách pouzdra 17 filtrační jednotky a společně s tokem čištěné disperze jsou směrovány do spodní části filtrační jednotky a odtud skrz výstupní potrubí 5 společně s nezfiltrovaným tokem jsou odebírány z pouzdra 17 filtrační jednotky 7. Tok tekutiny směrem dolů probíhá přirozeně v důsledku odběru části nezfiltrované kapaliny (asi 15 % z celkového objemu přiváděné kapaliny) a sedimentu. Poměr průřezové plochy vstupních potrubí 4 a výstupních potrubí 5 by měl být v rozmezí 10:1 až 10:2, a množství nezfiltrované disperze (proud B, obr. 2) by nemělo být větší než 10 až 15 objemových % vstupní filtrované disperze (proud A).
Filtrát akumulovaný ve vnitřní komoře 20 filtračního prvku 18 se z něj odstraní přes výstupní trubici 26 pro filtrát, mechanicky upevněnou na dně válcového filtračního prvku 18 a hydraulicky spojenou s jednotkou 8 pro sběr filtrátu. Výstupní trubice 26 pro filtrát prochází spodní středící deskou 23, která je, stejně jako horní středící destička 22, opatřena těsnicím kroužkem, těsnicími manžetami a prstencovým nosným prvkem ve formě ložiskového bloku 24, díky čemuž je jednotka 8 pro sběr filtrátu konstrukčně oddělená od vnitřního objemu filtrační jednotky se zfiltrovanou disperzí, ale hydraulicky s ním spojená. Prostřednictvím otvorů ve výstupní trubici 26 pro filtrát vstupuje filtrát do jednotky 8 pro sběr filtrátu, odkud prochází výstupním potrubím 9 pro filtrát do výpusti 10 filtrátu a prochází sacím čerpadlem 12 a je nasměrován do externí nádrže 13 pro sběr filtrátu. Ve spodní části jednotky 8 pro sběr filtrátu spočívá výstupní trubice 26 pro filtrát na bloku ložisek 27 opěrného disku, což zajišťuje stabilitu, vystředění a hladké otáčení výstupní trubice 26.
Jak se neočekávaně ukázalo, se zvýšením rychlosti otáčení filtračního prvku na specifikovaný rozsah je dosaženo 3 až 5krát jemnějšího čištění než lze očekávat na základě velikosti pórů pláště.
Při použití filtrační jednotky v režimu filtrace s částečným tokem, jak je popsáno výše, je poměr průřezové plochy vstupního a výstupního potrubí zvolen z intervalu 10:1 až 10:2, zatímco množství nezfiltrované disperze nepřesahuje 10 až 15 % objemu vstupní filtrované disperze (proud A).
-7 CZ 34051 UI
Při použití zařízení v režimu plnoprůtokové filtrace je výstupní potrubí pro sediment zcela blokováno a periodicky se otevírá za účelem nárazového vypouštění sedimentu. V tomto případě je celý tok filtrované kapaliny nebo disperze veden přes filtrační prvek.
Když je cílovým produktem zařízení sediment, je filtrační jednotka instalována v úhlu 45° k horizontálnímu povrchu, na kterém je zařízení namontováno (obr. 4), což usnadňuje sestup sedimentu svisle dolů. Zatímco za účelem oddělení maximálně čistého filtrátu musí být zařízení instalováno svisle (obr. 2).
Příklady uskutečnění technického řešení
Níže jsou uvedeny příklady provedení technického řešení, které ilustrují předkládané technické řešení, ale neomezují rozsah ochrany.
Příklad 1. Čištění odpadních vod z domácností
Vstupní disperze, což je odpadní voda chatové vesnice obsahující 1800 mg/dm3 (1,8 g/1) suspendovaných částic, byla přiváděna vstupním potrubím pod tlakem 152 kPa do pouzdra filtrační jednotky do válcového filtračního prvku s vnějším průměrem 0,15 metru a plochou filtračního povrchu 0,19 m2 rotační rychlostí 1500 ot/min. Velikost filtračních buněk (ok) byla 30 x 30 pm a účinný průřez ok byl 75 %. Pro zlepšení výkonu zařízení bylo uvnitř filtračního prvku navíc vytvořeno vakuum 70 kPa. Filtrační kapacita zařízení byla 4,0 m3/h, množství suspendovaných částic ve filtrátu po filtraci nepřekročilo 80 mg/dm3 (0,08 g/1). Stupeň čištění vody tak činil více než 95,5 %.
Příklad 2. Frakcionace kaolinových jílů
Vodná suspenze kaolinového jílu s pevnými nečistotami, která má poměr pevné fáze k vodě 25:75, byla přiváděna vstupním potrubím pod tlakem 172 kPa do pouzdra filtrační jednotky, k válcovému filtračnímu prvku s průměrem 0,15 m a plochou filtračního povrchu 0,19 m2, rotujícímu rychlostí 1500 ot/min. Velikost ok filtračního materiálu (síťka z nerezové oceli) byla 26x26 pm, účinný průřez ok byl 70 %. Pro zlepšení výkonu zařízení bylo uvnitř filtračního prvku navíc vytvořeno vakuum 50 kPa. Pro snížení hydraulického odporu filtru bylo asi 10 % vstupní suspenze vypuštěno přes výpusť sedimentu. V důsledku filtrace byly z kaolinových jílů úplně odstraněny částečky písku a další pevné částice větší než 20 pm, zatímco ztráta cílové látky nebyla větší než 0,25 %. Rovnoměrnost a plasticita konečného produktu se výrazně zvýšila. Filtrační kapacita zařízení byla 3,0 m3/h.
Příklad 3. Čištění říční vody od řas
Říční voda s průměrným obsahem biomasy řas 6 kg/m3 (6 g/1), která odpovídá obsahu řas v místech jejich hromadění během období kvetení vodní nádrže, byla přiváděna přívodním potrubím pod tlakem 250 kPa do pouzdra filtrační jednotky, k válcovému filtračnímu prvku s průměrem 0,15 m a plochou filtračního povrchu 0,19 m2, rotujícímu rychlostí 1500 ot/min. Průměr pórů filtračního materiálu byl 5 pm a poréznost filtračního materiálu byla 75 %. Pro zlepšení výkonu zařízení bylo uvnitř filtračního prvku navíc vytvořeno vakuum 30,4 kPa. Přibližně 15 % upravované vody se sedimentem získaným filtrací bylo vypuštěno do nádrže pro sběr sedimentu. Filtrací bylo z vody odstraněno téměř 100 % řas a jejich obsah ve filtrátu byl 1,25 g/m3 (0,00125 g/1). Filtrační kapacita zařízení byla 2,5 m3/h.
Příklad 4. Čištění bazénové vody od modrozelených řas (cyanoprokaryot)
Voda z bazénu s obsahem biomasy modrozelených řas 8 mg/dm3 (0,008 g/1) byla přiváděna vstupním potrubím pod tlakem 304 kPa do pouzdra filtrační jednotky k válcovému filtračnímu
-8 CZ 34051 UI prvku o průměru 0,15m a ploše filtračního povrchu 0,19 m2, rotujícímu rychlostí 2000 ot/min. Průměr pórů filtračního materiálu byl 1 pm, poréznost filtračního materiálu byla 60 %. Pro zlepšení činnosti zařízení bylo uvnitř filtračního prvku navíc vytvořeno vakuum 50,66 kPa. Kvůli nízkému obsahu modrozelených řas ve vodě byl filtr použit v režimu plného toku - filtrovaný sediment byl vypouštěn v jedné nárazově každou hodinu. Protože průměrná velikost modrozelených řas je 3 až 5 pm, po průchodu vody filtrem nebyly ve filtrátu detekovány žádné modrozelené řasy. Přítomnost řas ve filtrátu byla sledována mikroskopicky. Výkon zařízení byl 2,5 m3/h.
Příklad 5. Extrakce planktonu z vodních nádrží
Říční voda s průměrným obsahem biomasy řas 6 kg/m3 (6 g/1), která odpovídá obsahu řas v místech jejich hromadění během doby kvetení vodní nádrže, byla přiváděna vstupním potrubím pod tlakem 250 kPa do pouzdra filtrační jednotky k válcovému filtračnímu prvku o průměru 0,15 m a ploše filtračního povrchu 0,19 m2, rotujícímu rychlostí 1500 ot/min. Průměr pórů filtračního materiálu byl 2 pm, poréznost filtračního materiálu byla 70 %. Pro zlepšení výkonu zařízení bylo uvnitř filtračního prvku navíc vytvořeno vakuum 30,4 kPa. Protože bylo nutné odstranit velké množství sedimentu, byla filtrační jednotka umístěna v úhlu 45° k horizontálnímu povrchu, na kterém bylo zařízení umístěno (obrázek 4), takže výstupní potrubí sedimentu směřovalo dolů. Pro rovnoměrné odstranění sedimentu a snížení hydraulického odporu v zařízení bylo přibližně 5 % filtrované kapaliny společně s filtrovaným sedimentem vypuštěno do nádrže pro sběr sedimentu. Protože průměrná velikost řas je od 2 do 20 pm, filtrací bylo z vody odstraněno téměř 100 % řas, a obsah řas ve filtrátu byl 1,25 g/m3 (0,00125 g/1). Výkon zařízení byl 12 kg řas za hodinu, vztaženo na suchý produkt.
Navrhované technické řešení umožňuje kombinovat režimy filtru s částečným průtokem a filtru s plným tokem v závislosti na úkolech, což umožňuje zlepšit kvalitu čištěné kapaliny a podstatně rozšířit oblast použití takových filtračních zařízení.
Konkrétně se navrhované řešení vyznačuje následujícími výhodami:
1. Poskytuje optimální poměr tečné a normálové složky rychlosti proudění tekutiny a částic v ní suspendovaných podél celého povrchu filtračního prvku.
2. Vysoká rychlost otáčení filtračního prvku (od 800 do 5000 ot/min), která zajišťuje účinné čištění povrchu filtračního prvku od pevných částic, které se na jeho povrchu akumulují díky kombinovanému působení odstředivých sil a tangenciálního pohybu filtrované kapaliny vůči filtrační ploše, umožňuje redukovat neproduktivní vypouštění kapaliny při provozu filtrační jednotky v režimu plnoprůtokového filtru 2 až 3krát a minimalizovat nebo zabránit ucpávání ok/pórů filtračního prvku.
3. Navíc je rychlost otáčení filtračního prvku podstatně vyšší (nejméně 5 až 33krát) ve srovnání se známým zařízením, což pomáhá zvýšit jemnost filtrace a umožňuje použití filtračních prvků s větší velikostí pórů/ok, což dále zvyšuje účinnost a výkon zařízení. Možnost použití filtračních materiálů s velikostí pórů/ok od 100 do 0,2 pm značně rozšiřuje oblast použití zařízení.
4. Filtrované médium se přivádí na povrch filtračního prvku pod nastavitelným tlakem od 120 do 1013 kPa. Takové přivádění čištěné disperze pod tlakem do pouzdra filtrační jednotky pn současném zajištění vakua (od 50 do lOkPa) ve vnitřní komoře filtračního prvku zajišťuje stabilní provoz zařízení v případě změny složení filtrované kapaliny. Kromě toho navrhovaná konstrukce umožňuje nastavit nezbytný tlakový rozdíl mezi vnějším povrchem filtračního prvku a jeho vnitřní komorou, čímž se zvýší provozní vlastnosti zařízení a umožní se čištění kapalin s vysokým (až 15%) obsahem pevných látek. Kombinace vysoké rychlosti otáčení filtračního prvku, přetlaku filtrované disperze vytvořeného na vnějším povrchu filtračního prvku a malého
-9CZ 34051 UI podtlaku ve vnitřní komoře filtračního prvku umožňuje použít navrhovaná zařízení pro filtrování disperze se zvýšenou viskozitou kapalné fáze.
5. Přívod kapaliny filtrované přes alespoň jednu štěrbinovou trysku vstupního potrubí v pouzdru filtrační jednotky umožňuje získat přesněji směrovaný proud čištěné disperze, dopadající tangenciálně na povrch filtračního prvku. To pak přispívá také k účinnému oplachování naakumulovaného sedimentu a zajišťuje vysoké samočištění filtračního prvku. Vysoké samočištění filtračního prvku také dramaticky prodlužuje dobu nepřetržitého provozu zařízení a výrazně snižuje ztráty, ke kterým dochází při vypouštění filtrační jednotky pro zpětné proprání nebo výměnu filtračního prvku.
6. Spirálová vybrání na vnitřním povrchu pouzdra filtrační jednotky, uspořádaná pro zvýšení účinnosti čištění filtračního prvku proudem tekutiny, vytváří směrovaný pohyb filtrované kapaliny kolem filtračního prvku směrem dolů ave směru rotace filtračního prvku, čímž je zajištěno rovnoměrné proudění filtrovaného média k vnějšímu povrchu filtračního prvku a účinné odmývání sedimentu z něj.
7. Pro zlepšení účinnosti zařízení je vyčištěná kapalina (filtrát) odebírána ze dna filtračního prvku (zatímco ve známém zařízení se filtrát pohybuje zdola nahoru), čímž se zjednodušuje konstrukce filtrační jednotky (filtrační trubka procházející zařízením je odstraněna) a snižuje se tlak filtrované kapaliny, nezbytný pro pohyb filtrátu zdola nahoru. Pro zlepšení odstraňování velkého množství sedimentu akumulovaného ve spodní části filtru při čištění vysoce kontaminovaných kapalin a při použití zařízení pro koncentraci pevné fáze se filtrační jednotka instaluje pod úhlem 45° k horizontálnímu povrchu.
8. Pn použití zařízení v režimu filtru s částečným tokem, optimální poměr ploch průřezu vstupního a výstupního potrubí a optimální poměr množství nezfiltrované disperze k objemu vstupní filtrované disperze poskytuje významné zvýšení výkonu zařízení, snížení hydrodynamického odporu a zvýšení jemnosti filtrace. Díky možnosti použití zařízení v režimu částečného průtoku a vysokému samočištění filtračního prvku je zajištěno účinné filtrování disperze s plastickými a/nebo lepivými částicemi pevné fáze.
Při použití zařízení ve filtračním režimu plného toku je téměř celý tok filtrované kapaliny veden přes filtrační prvek, což umožňuje získat filtrát co nejúplněji.
9. Vzhledem k vysoké účinnosti samočištění filtračního prvku není třeba používat ultrazvukové zářiče a/nebo speciální čisticí zařízení.
10. Na rozdíl od známého zařízení, navrhované zařízení poskytuje skutečné zpětné vymývání zachycených pevných částic z pórů/ok filtračního materiálu proudem tekutiny směřujícím ven z vnitřní komory filtračního prvku do mezery mezi pouzdrem filtrační jednotky a pláštěm filtračního prvku.
Pokud nutnost čištění filtračního prvku stále přetrvává, je to prováděno zpětným promýváním, nanášením promývací kapaliny nebo filtrátu pod tlakem uvnitř filtračního prvku, čímž je zajištěna úplná regenerace filtračního prvku, na rozdíl od vnějšího promývání.
Průmyslová využitelnost
Navrhované technické řešení může najít uplatnění jak v oblasti zemědělství, tak v dalších průmyslových oblastech, kde je třeba separovat heterogenní disperze.
Většinou lze taková zařízení použít pro čištění vody z přírodních zdrojů - řek, jezer, artéských studní; odpadních a technologických vod, olejů a jiných kapalin; stejně jako usazenin kalů a
- 10CZ 34051 UI jiných materiálů obsahujících rozptýlené nečistoty; pro odstraňování mechanických kontaminantů z technologických kapalin; pro čištění komunálních odpadních vod, bazénových vod; či v technologiích kontinuálního odtoku a vypírky v chemickém, těžebním, metalurgickém a potravinářském průmyslu.
Technické řešení může být použito pro homogenizaci (získání částic stejnoměrné velikosti) složení suspenzí (filtračním prvkem prochází pouze částice menší než specifikovaná hodnota), například kaolínového jílu, barev atd., a zakoncentrování (odstranění přebytku kapaliny z filtrovaného systému, například odstraňování řas, jiných organických zbytků atd.) pro další získávání biopaliv atd. Zejména by mělo být zmíněno čištění vody od řas (protože tento trend je zvláště důležitý pro vodní vtoky do průmyslových podniků a elektráren, i pro dodávání vody do sídel), včetně čištění bazénů a čištění vody z různých zdrojů vody v případě katastrof (např. zemětřesení, povodní atd.), pokud dojde k narušení/zničení centrálních vodovodních systémů.
Claims (5)
1. Zařízení pro separaci disperzí filtrací, které obsahuje válcové pouzdro, uvnitř kterého je koaxiálně uspořádaný válcový rotační filtrační prvek s perforovaným nebo porézním filtračním povrchem, upevněný na hnací hřídeli elektromotoru, a opatřený trubkou s otvory pro odvod filtrátu z vnitřní komory filtračního prvku, přičemž pouzdro je ve své horní části spojeno vstupním potrubím s přívodem pro filtrovanou disperzi a ve spodní části je připojeno k výpusti pro odstranění sedimentu a nezfiltrované části vstupního proudu, vyznačující se tím, že
- horní základna válcového pouzdra (17) je vytvořena ve formě horní středící desky (22), v jejímž středu je upevněna hnací hřídel (25) prostřednictvím horního prstencového nosného prvku (24), na kterém je rotační filtrační prvek (18) namontován přímo s možností nastavení rychlosti otáčení;
- zařízení je dále opatřeno kuželovitou jednotkou (8) pro sběr filtrátu, oddělenou od válcového pouzdra (17) spodní středící deskou (23);
- ve spodní části rotačního filtračního prvku (18) je nainstalováno odvodní potrubí (26) pro filtrát, nesené spodním prstencovým nosným prvkem (24) namontovaným ve středu spodní středící desky (23), zatímco opačný konec uvedené odvodní trubice (26) pro filtrát dosedá na diskový nosný prvek (27) na dně jednotky (8) pro sběr filtrátu;
- otvory v odvodním potrubí (26) pro filtrát jsou vytvořeny pouze uvnitř jednotky (8) pro sběr filtrátu;
- vstupní potrubí (4) pro filtrovanou disperzi je spojeno s tlakovým čerpadlem (2) s možností zvýšení tlaku; a
- výstupní potrubí (9) pro filtrát je připojeno k sacímu čerpadlu (12) s možností snížení tlaku.
2. Zařízení pro separaci disperzí filtrací podle nároku 1, vyznačující se tím, že filtrační povrch (19) filtračního prvku (18) je vyroben z porézního nebo pletivového materiálu s velikostí pórů nebo ok od 0,2 pm do 100 pm.
- 11 CZ 34051 Ul
3. Zařízení pro separaci disperzí filtrací podle kteréhokoliv z nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že horní a spodní prstencové nosné prvky (24) i diskový nosný prvek (27) jsou uspořádány tak, aby udržovaly rotaci při rychlosti až do 5000 ot/min, například jsou ve formě bloku ložisek.
5
4. Zařízení pro separaci disperzí filtrací podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vnitřní povrch válcového pouzdra (17) je vytvořen se spirálovými vybráními (21), a vstupní potrubí (4) je vytvořeno ve formě vertikální štěrbinové trysky (28), přičemž v pouzdru (17) filtrační jednotky může být symetricky umístěno až 6 štěrbinových trysek.
5. Zařízení pro separaci disperzí filtrací podle nároku 4, vyznačující se tím, že hloubka spirálových vybrání (21) nepřesahuje 0,25 % poloměru filtračního prvku (18), a výška štěrbinové trysky (28) vstupního potrubí (4) je až 10 % výšky filtračního prvku (18).
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2019009A LT6730B (lt) | 2019-02-25 | 2019-02-25 | Dispersijų perskyrimo įrenginys ir būdas |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ34051U1 true CZ34051U1 (cs) | 2020-06-01 |
Family
ID=69174548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2020-37411U CZ34051U1 (cs) | 2019-02-25 | 2020-01-06 | Zařízení pro separaci disperzí |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ34051U1 (cs) |
| DE (1) | DE212020000081U1 (cs) |
| LT (1) | LT6730B (cs) |
| RU (1) | RU204652U1 (cs) |
| WO (1) | WO2020174292A1 (cs) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112548861B (zh) * | 2020-11-03 | 2023-03-31 | 广州市锐美汽车零部件有限公司 | 一种磨床冷却外置设备及磨床 |
| CN112999753B (zh) * | 2021-02-25 | 2022-06-03 | 江西省科学院能源研究所 | 一种固液分离式节能环保型水处理设备 |
| CN113018967B (zh) * | 2021-03-11 | 2022-05-03 | 东营旺豪化工有限公司 | 一种化工废水回收再利用设备 |
| CN113058328B (zh) * | 2021-03-25 | 2022-06-21 | 全南县新资源稀土有限责任公司 | 一种稀土氧化物加工用带下料收集结构的沉淀装置及其实施方法 |
| CN113694614B (zh) * | 2021-08-11 | 2022-10-25 | 新疆军农乳业有限公司 | 一种乳制品高效过滤装置 |
| CN113813695B (zh) * | 2021-09-14 | 2023-01-10 | 泰安金冠宏食品科技有限公司 | 一种动物油脂生产用精细过滤装置 |
| WO2023070706A1 (zh) * | 2021-10-29 | 2023-05-04 | 湖南创大玉兔化工有限公司 | 一种钛白粉加工用打浆装置 |
| CN115445291A (zh) * | 2022-09-08 | 2022-12-09 | 扬州大学 | 一种旋转错流催化裂化油浆过滤净化装置及其使用方法 |
| LT7055B (lt) | 2022-09-14 | 2024-04-10 | Kolotilkin Alexander | Dispersijų perskyrimo įrenginys ir būdas |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2558683C2 (de) * | 1975-12-24 | 1982-02-11 | Escher Wyss Gmbh, 7980 Ravensburg | Filtrationsapparat |
| US4184952A (en) * | 1978-05-12 | 1980-01-22 | Shell Oil Company | Measurement of BSW in crude oil streams |
| PL138171B1 (en) | 1983-10-12 | 1986-08-30 | Politechnika Warszawska | Apparatus for dynamic classification of suspensions of solids in liquid |
| US5160633A (en) | 1989-01-10 | 1992-11-03 | The Coca-Cola Company | Frontal separator system for separating particles from beverage liquids |
| FR2668076B1 (fr) | 1990-10-18 | 1993-04-30 | Kodak Pathe | Procede de separation de constituants solides d'une suspension et dispositif de mise en óoeuvre du procede. |
| RU2067017C1 (ru) | 1993-03-10 | 1996-09-27 | Владимир Васильевич Казачков | Самоочищающийся фильтр |
| FI106614B (fi) | 1998-10-06 | 2001-03-15 | Filtermat Oy | Menetelmä ja laitteisto hienojakoista kiintoainesta sisältävän nestevirtauksen kirkastamiseksi |
| SE9902697D0 (sv) * | 1999-07-14 | 1999-07-14 | Astra Ab | Filter device |
| RU37008U1 (ru) * | 2001-12-27 | 2004-04-10 | Ильин Михаил Иванович | Фильтр |
| RU150505U1 (ru) * | 2014-08-01 | 2015-02-20 | Владимир Аркадьевич Девисилов | Фильтр самоочищающийся |
| RU149136U1 (ru) * | 2014-08-04 | 2014-12-20 | Владимир Аркадьевич Девисилов | Регенерируемый фильтр |
| DE102015015285A1 (de) * | 2015-10-02 | 2017-04-06 | Mr. Wash Autoservice AG | Vorrichtung und Verfahren zum Reinigen von Brauchwasser |
-
2019
- 2019-02-25 LT LT2019009A patent/LT6730B/lt unknown
-
2020
- 2020-01-06 RU RU2020133052U patent/RU204652U1/ru active
- 2020-01-06 CZ CZ2020-37411U patent/CZ34051U1/cs not_active IP Right Cessation
- 2020-01-06 WO PCT/IB2020/050047 patent/WO2020174292A1/en active Application Filing
- 2020-01-06 DE DE212020000081.6U patent/DE212020000081U1/de active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| LT2019009A (lt) | 2020-03-25 |
| LT6730B (lt) | 2020-04-27 |
| WO2020174292A1 (en) | 2020-09-03 |
| RU204652U1 (ru) | 2021-06-02 |
| DE212020000081U1 (de) | 2020-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ34051U1 (cs) | Zařízení pro separaci disperzí | |
| JP3313367B2 (ja) | 初期濾液隔離，改良された逆洗及び改良された気泡発生を伴う浄水装置 | |
| KR19990014757A (ko) | 유체 필터 시스템을 백워싱하기 위한 장치 및 방법 | |
| EP1608450B1 (en) | Filtration apparatus | |
| US3241675A (en) | Rotary filter and method | |
| HRP20050566A2 (en) | Filter device | |
| AU2016270739A1 (en) | Multilayer media bed filter with improved backwash | |
| US5171443A (en) | Granular media regeneration apparatus | |
| US6358407B1 (en) | High turbidity wastewater purification system | |
| JP2004321839A (ja) | 濾過装置およびそれを用いた濾過方法 | |
| CN101734771B (zh) | 一种沉降分离装置及方法 | |
| CH699648B1 (de) | Filter für die Filtration von mit Grob-, Fein- und Feinststoffen verschmutztem Abwasser und eine Abwasserreinigungsanlage. | |
| KR100485311B1 (ko) | 오폐수 처리장치 | |
| RO201400001U1 (ro) | Dispozitiv pentru tratarea şi post-tratarea biologică a apei uzate şi metodă de tratare şi post-tratare biologică a apei uzate | |
| RU2503622C1 (ru) | Установка для очистки промышленных сточных вод | |
| US4533475A (en) | Method and apparatus for fluid filtration including particle precipitation | |
| KR100452432B1 (ko) | 수처리시스템의 입자분리장치 | |
| KR20010000766A (ko) | 싸이클론식 연속여과기의 자동 역세 장치 | |
| RU2699121C2 (ru) | Способ разделения жидких неоднородных дисперсных систем и установка для его реализации | |
| LT7055B (lt) | Dispersijų perskyrimo įrenginys ir būdas | |
| RU2160714C1 (ru) | Установка для очистки воды от нефтепродуктов и механических примесей | |
| CA2870552C (en) | Scrubbing backwash filter | |
| KR200331326Y1 (ko) | 오폐수 처리장치 | |
| GB2432130A (en) | Filtration apparatus | |
| Rashid | Study of Polypropylene (PP) Cartridge Filter Characteristics and Development of Liquid Filtration System Test Rig |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20200601 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20240106 |