DK148378B - Filtercentrifuge til adskillelse af suspensioner - Google Patents

Description

i 148378

Opfindelsen angår en filtercentrifuge til adskillelse af suspensioner og af den i krav l's indledning angivne art.

Ved en kendt filtercentrifuge af denne type beskrevet i tysk offentliggørelsesskrift nr. 16 32 302 kan filtratet efter at have forladt det på sigtekappen afsatte faststoflag og efter at være kommet ind i et samlerum, der radialt udvendigt omslutter sigtekappen, alene forlade dette via en strømningsmodstand. Denne er fremstillet ved hjælp af et porøst stof, der udøver mindre kapillærkræfter på filtratvæsken end det filtrerede faststof. Herved indstiller der sig radialt udenfor filtermediet en væskesøjle af filtratet, hvorved der udøves en sugevirkning på den væske, som endnu befinder sig i kapillærerne på det filtrerede faststof.

Under driften af denne kendte filtercentrifuge skal den fra filterkagen udslyngede og yderligere bortsugede væskemængde svare så nøjagtigt som muligt til den gennem strømningsmodstanden bortflydende væskemængde. Er dette tilfældet forbliver det på sigtekappen virksomme undertryk opretholdt indtil der ikke suges væske, men i stedet luft gennem filterkagen og sigtekappen. Indstillingen af det lige kraftige tilløb og afløb af væske er i praksis forbundet med betragtelige vanskeligheder. Det er desuden en ulempe, at det er tvingende nødvendigt at indsætte forskellige porøse stoffer eller at ændre lagtykkelsen af disse stoffer med henblik på tilpasningen af strømningsmodstanden til de forskelligt filtrerbare faststoffer.

Selvom det er muligt at opnå og overholde de for en sådan funktionsmåde nødvendige betingelser og opnå en forøgelse af filtreringshastigheden er det med den kendte filtercentrifuge gennemførte filtrering - bortset fra de beskrevne vanskeligheder - yderligere behæftet med den ulempe, at der ikke er mulighed for at påvirke de enkelte processer under driften og tilpasse processen til ændrede betingelser. Endvidere er det kun i begrænset omfang muligt på denne måde at opnå en forøgelse af filtreringshastigheden ved filtrater med højt damptryk, da sugevirkningen i så fald i første linie ville føre til dannelse af damp i filtratvæsken.

Den opgave, som ligger til grund for opfindelsen, består i at opnå en sugevirkning med apparater, der er enkle at betjene og med hvilke man på mangesidig måde kan opnå og forandre sugetrykket ved filteret.

2 148378 I henhold til opfindelsen løses denne opgave ved en centrifuge, af den i indledningen til krav 1 angivne art, ved at udforme denne som angivet i den kendetegnende del af krav 1.

Opfindelsen gør det muligt i samlerummet vilkårligt at indstille en væskestand med større radius end væskestanden i det ydre rum og derved, fordi der ikke kan trænge gas ind i det ydre rum, opnås en sugevirkning på filterkagen gennem filtermediet som en slags siphonindretning. Herunder svarer forskellen mellem radierne af væskestanden i det indvendige rum i centrifugetromlen og i samlerummet multipliceret med centrifugalaccelerationen og vægtfylden af væsken til differensen mellem trykket i det indre rum af centrifugetromlen og undertrykket i det ydre rum. Dette undertryk kan sænkes til en værdi svarende til damptrykket af væsken ved den forekommende temperatur og automatisk blive opretholdt også ved tilløb af væske fra filterkagen. Holdes væskestanden i samlerummet også ved tilløb af væske, der suges og slynges gennem sigtekappen ud i yderrummet, konstant, idet en ligeså stor væskemængde udtages fra samlerummet som strømmer gennem filteret ud i yderrummet kan der i henhold til opfindelsen holdes et undertryk i yderrummet, indtil der i stedet for filtratvæske strømmer luft gennem filterkagen. Uden yderligere omkostninger er der opnået en driftsikker selvregulering af sugefiltreringen.

Adskillelsen af suspensioner med filtercentrifugen ifølge opfindelsen lader sig principielt betegne som en tryktrinsfiltrering.

Særligt hensigtsmæssige indretninger til fjernelse af væsken fra samlerummet, fremgår af kravene 2-4.

Ved alle udførelsesformer ifølge disse krav kan der være anbragt et ind i samlerummet ragende fyIderør til tilførsel af en væske.

Siphonindretningen kan ifølge en yderligere udførelsesform også omfatte de i krav 6 angivne ejendommeligheder.

For at opnå en driftsikker operation, isser ved igangsætningen af filtercentrifugen foreslås det ifølge opfindelsen at filtercentrifugen er ejendommelig ved det i krav 7 angivne.

Filtercentrifugen ifølge opfindelsen frembyder i forhold til kendte centrifuger en række fordele, fremfor alt den, at det nu er muligt under driften på mangfoldige måder at påvir- 3 148373 ke sugevirkningen på filtratet i faststoffet. Denne mulighed for til stadighed at kunne gribe ind i filtreringsprocessen er særlig vigtig, når der under filtreringsprocessen ændres på omdrejningstallet for tromlen eller finder ændringer sted i filterkagen, hvilke ændringer fx gør det ønskværdigt med en variation i sugetrykket for at sikre en optimal tilpasning af gennemtrængelighed, fortætningstilbøjeligheden og dermed den ændrede kapillarvirkning eller andre egenskaber i det filtrerede stof. Ved filtercentrifugen ifølge opfindelsen bortfalder også på fordelagtig måde omkostningerne og de ved den indledningsvis nævnte, kendte filtercentrifuge forekommende vanskeligheder, der er forbundet med at holde forskellige porøse stoffer parat til filtrering af forskellige blandinger og yderligere er forbundet med renholdelsen af de porøse stoffer. Endvidere er det fordelagtigt, at der på egnede tidspunkter ved begyndelsen og under driften uden vanskeligheder hurtigt kan indstilles og overholdes enhver væskestand og således på begge sider af filterkagen forskellige trykdifferenser ved det enkle tilløb.og afløb af filtrat eller en anden væske inden for_de angivne grænser i de enkelte rum gennem siphonindretningen.

En speciel udførelsesform, der har til forhold at udvide anvendelsesområdet for filtercentrifugen ifølge opfindelsen, er beskrevet i krav 8. Da der ved denne udførelsesform for filtercentrifugen ifølge opfindelsen kan frembringes en tilstræbt trykdifferens i et valgfrit trykområde, er der på enkel måde mulighed for en vidtgående tilpasning til fysiske egenskaber ved de blandingskomponenter, der skal adskilles, og til andre procestekniske betingelser. Opfindelsen gør det således muligt at gennemføre en konstruktion med en hurtigtro-terende centrifugetromle uden nogen som helst tætning i forhold til øvrige faststående centrifugedele, da tætningen af husets indre i forhold til roterende dele enten kan ske ved drivakslen eller helt undgås, idet huset omgiver det samlede anlæg. Et forøget tryk ved en i husets indre forekommende trykstigning, der også forplanter sig til samlerummet, kan forhindres eller sænkes vilkårligt indtil værdien for damptrykket ved en yderligere forøgelse af radius af væskestanden i afløbsdelen af siphonindretningen, fx ved yderligere udsvingning af skraberøret og den dermed forbundne ændring 148378 4 af væskestanden i samleruranet.

Indretningerne til fjernelse af væske fra samlerummet, altså fx siphonindretningen, bør i hvert enkelt tilfælde være således udformet, at der ikke over denne kan ske en opbygning af undertrykket. Af disse grunde bør fx radius for væskestanden i afløbsdelen af siphonindretningen ikke overskride akselafstanden for tilløbsåbningerne, da der ellers kan trænge luft ud af rummet, der er forsynet med overtryk, til det ydre rum.

Ved filtercentrifuger, som er udstyret med siphonind-retninger, kan det ydre rum med henblik på en vaskning af filtermaterialet eller det filtrerede faststof udefra og indefter via det ind i samlerummet ragende fylderør få tilført væske, som trykkes indefter via tilløbsåbninger og afløbsåbninger i det ydre rum og trykkes radialt indefter gennem sigtekappen ind i filterkagen. Endvidere kan der også ved sådanne forholdsregler opnås en forøget regelmæssighed i faststoffordelingen på filteret til formindskelse eller undgåelse af uligevægte, idet uregelmæssigt afsatte faststoffer på denne måde opslemmes inden tryktrinfiltrationen begynder.

I det følgende skal opfindelsen beskrives nærmere ved hjælp af udførelseseksempler og med henvisning til tegningen.

I tegningen viser:

Fig. 1 et længdesnit gennem en filtercentrifuge ifølge opfindelsen, fig„ 2 en del af et længdesnit gennem en anden udførelsesform for en sådan centrifuge, fig. 3a til 3d længdesnit gennem flere filtercentrifuger med alene symbolsk viste ejendommeligheder,

En centrifugetromle 1, i hvilken der befinder sig en koncentrisk placeret cylindrisk sigtekappe 2, er fastgjort til en aksel 3= Centrifugetromlen 1 har en tromlekappe 4, der afgrænser et radialt udenfor faststoflaget tilsluttet smalt samlerum 5.

Til dette samlerum 5 skal i det mindste allerede regnes enheden af alle mellemrum i filtermediet, f.eks. filterdugen og eventuelt et støttegitter eller en støttesi. Samlerummet 5 kan endvidere ogs-også omfatte en radialt udenfor sigtekappen 2 beliggende del. På sigtekappen 2, der kan være belagt med et almindeligt filtermedium 6, f.eks. en filterdug, sætter det faststof, som skal filtreres, sig som en filterkage 7. Endvidere er der ved siden af 148378 5 tromlebunden 8 af centrifugetromlen 1 en i forhold til tromlebunden parallel ringvæg 9. Ved hjælp af denne ringvæg 9, tromlebunden 8 og ved hjælp af en begge forbindende smal kappevæg lo dannes et ringrum 11 med ringe aksial udstrækning, hvis største indvendige diameter overskrider sikappetværsnittets med et bestemt beløb, hvis størrelse angives ved senere forklaringer.

I området ved samlerummet 5's største diameter befinder der sig enkelte afløbsåbninger 12, som danner forbindelse til tilløbsåbninger 13, i tromlevæggen 8 i området af den største diameter af ringrummet 11, dvs. i nærheden af kappevæggen lo.

Ind i ringrummet 11 rager et svingbart skrællerør 14, hvis rørende 15 lean indstilles således, at det i det mindste formår at overstryge det ved hjælp af den indre filterkageoverflåde og tilløbsåbningerne 13 begrænsede radiusinterval. En tilløbsindretning 16 tjener til indføring af suspensionen i centrifugetromlen 1, et skrælleapparatur 17, som på kendt måde kan betjenes ved hjælp af et indstillingsorgan 18, tillader udtagning: af det filtrerede faststof ved hjælp af en slidske 25.

Endvidere er der ved den på tegningen viste udførelses-form af en filtercentrifuge ifølge opfindelsen endnu et fylde-rør for en væske, hvilket fylderør rager nedefter i ringrummet 11. Med denne samlede indretning kan væskestanden i ringrummet 11 efter ønske indstilles til tilløb eller afløb af væske. Funktionen af fylderøret kan også overtages af et tilsvarende konstrueret og betjent skrællerør.

Endvidere er - med henblik på den opfindelsesmæssige drift - filtercentrifugen forsynet med et hus 2o med et forhøjet gastryk i det indvendige rum af centrifugetromlen 1 i forholdtil det i samlerummet herskende tryk, hvilket hus omslutter den samlede ovenfor beskrevne indretning. De enkelte rør i tilløbsindretningen 16 og 'skrælleapparaturet 17, skrællerøret 14 og fylderøret 19 og aksen 3 på kendt-.måde gennemført tryktæt på de tilsvarende steder i væggen af dette hus 2o.

Et apparat, ved hjælp af hvilket gastrykket inden i huset 2o kan påvirkes, f.elcs. en kompressor eller en trykgasbeholder, er ikke vist på tegningen. Dette apparat er tilsluttet ved en rørstuds 21 for huset 2o. Andre enkeltheder og indretninger ved centrifugen, f.eks. udformningen af drivindretningen af Centri- 6 148378 fugetromlen 1 er uvæsentlige for forklaring af opfindelsen og derfor heller ikke optaget på tegningen. Den tryktætte gennemførsel af drivkraf toveri: ør s len gennem væggen af huset 2o sikres ved hjælp af en alcs el tætning 22.

Ved en anden på fig. 2 delvis vist udførelsesform af en centrifuge ifølge opfindelsen omfatter samlerummet alene det smalle, af et støttegitter 23 gennemtrængte rum mellem filterdugen 26. I tromlekappen 26 befinder der sig endvidere afløbsåbninger 12, som i dette tilfælde via korte afløbsror 24 står i forbindelse med tilløbsåbninger 13 til ringrummet 11.

Funktionsmåden af filtercentrifugen ifølge opfindelsen er som følger: Ved normaltryk inden i huset 2o bliver der ved løbende centrifugetromle 1 tilført så meget væske gennem fylde-røret 19, at pejlingen i samlerummet 5 når op til filtermediet 6 eller kommer til at stå et lille stykke radialt inden i dette. Herved vil den samlede luftmængde fortrænges ud af samlerummet 5. Herunder er rørenden 15 af skrællerøret 14 svinget så langt som muligt indefter radialt. Derpå føres ved hjælp af tilløbsindretningen 16 suspensionen ind i centrifugetromlen l. Filtratvæsken søger at fortrænge væsken ud af samlerummet 5 eller sammen med denne at løbe ud af samlerummet 5, sålænge at der i det indre rum af centrifugetromlen 1 og i ringrummet 11 har indstillet sig .samme væskespejl.

Ifølge opfindelsen understøttes dette afløb yderst virkningsfuldt ved, at væskespejlet i ringrummet 11 ved hjælp af skrællerøret 14 med begyndelsen af tilløbet af suspensionen hurtigt stilles radialt udefter, således at der mellem afløbsåbningerne 12 og tilløbsåbningerne 13 dannes et sugetrykfald, hvorved som forklaret nedenfor, der fremkaldes en betydelig hastighedsforøgelse i filtreringen. I forhold til det indre rum i centrifugetromlen 1 hersker der nu i samlerummet 5 udenfor filtermediet 6 et blandt andet af forskellen i væskestanden i ringrummet 11 og i samlerummet 5 afhængigt undertryk, der frembringer sugevirkningen. Dette undertryk vil på lignende måde som tilfældet er ved et stigrørsmanometer holdes i ligevægt med væskesøjlen, der på figuren er betegnet med h. På kendt måde afhænger denne trykdifferens altså af den pågældende centrifugalacceleration, af tætheden af væsken og af differensen h på væskestandene. Ethvert tilløb af væske ud af filterkagen 7 ind i samlerummet 5 148378 7 udlignes straks igen ved hjælp a£ en på den svingbare rørende 15 af skrællerøret 14 tilvejebragt afskumning af en ligeså stor væskemængde.

Undertrykket kan på den ene side ikke underskride værdien af det ved den foreliggende temperatur givne damptryk af væsken, men kan på den anden side ved tilsvarende valg af radierne for samlerummet 5 og ringrummet 11 og ved passende vidtgående udtagning af væsken fra ringrummet 11 nå denne værdi.

Til opnåelse af en særlig høj sugevirkning på den i filterkagen 7 tilstedeværende væske indføres der først igen som på den ovenfor skildrede måde ved normaltryk i huset 2o gennem fylderø-ret 19 såvel væske i ringrummet 11 og dermed i samlerummet 5, således at sigtekappen 2 og filtermediet β gennemtrænges af dette væskelag. Ved radialt indefter svinget rørende 15 af skrællerøret 14 bliver suspensionen derefter afgivet til fuldstændig afdækning af filtermeidet 6 og sigtekappen 2. Nu påføres det indvendige rum af filtercentrifugen ved begyndelsen af filtreringen via rørstudsen 21 et forhøjet gastryk og tillige fjernes væsken fra ringrummet 11 ved hjælp af den radiale udsvingning af rørenden 15. Ved den på tegningen viste filtercentrifuge står så ganske vist ligesom inderrummet af c entr if uge troml en 1 også ringrummet 11 under det samme høje gastryk, der søger at drive væsken via tilløbsåbningerne 13 og afløbsåbningerne 12 ind.i samlerummet 5, hvilket som før tilnærmelsesvis står under normalt tryk. Ved tilstrækkeligt høje omdrejningstal af centrifugetromlen, vil der dog bestå en væskesøjle h, hvis centrifugalkraft opnår det samme modtryk, som formår at holde stand mod trykdifferensen mellem trykket i samlerummet 5 og gas trykket', indeni huset 2o.

I filtercentrifugen ifølge opfindelsen kan der naturligvis også udføres en tryktrinsfiltration i en inertgas-atmosfære.

Af de tilstræbte værdier for trykdifferenserne, de forudgivne dimensioner og driftskendetegn for centrifugetromlen, egenskaberne af væsken og trykbelastbårheden af huset 2o, fremgår de udformningen af ringrummet 11 gældende konstruktionsbetingelser, især den indvendige diameter.

I fig. 3a - 3d er der vist på skematisk måde længdesnit i forskellige filtercentrifuger ifølge opfindelsen. Ved den på fig.

3a· gengivne centrifuge består siphonindretningen alene af samlerummet 3o, afløbsåbningerne 31, der tillige er tilløbsåbninger 8 148378 32 til ringrummet 33» Af løbskanten 35 af afløbsværnet 34 bar en akseafstand, som er større end radius af filtermediet 36 og mindre end akseafstanden af tilløbsåbningerne 32. Ved den på fig. 3 viste udførelsesform, er der et skrællerør 37, hvis svingbare rørende 38 tillader indstilling af væskestanden i ringrummet 33, idet ringrummet 33 ved denne centrifuge begrænses af en ringvæg 39, hvis indvendige kant omtrent har samme akseafstand som filtermediet 36. Ifølge fig. 3c kan ringvæggen 39 være forsynet med åbninger 40 med forskellige akseafstande, som efter ønske kan lukkes. Fortrinsvis muliggøres dette ved hjælp af nogle overføringsstænger 41, således at disse åbninger under rotationen af centrifugetromlen kan lukkes eller åbnes. Ind i ringrummet 33 rager et fylderør 42 til tilførsel af en væske med henblik på en luftfortrængning ud af samlerummet 3o ved filtrationens begyndelse som forklaret ovenfor.

En anden udførelsesform for filtercentrifugen ifølge opfindelsen er vist på fig. 3d. På lignende måde som ved den på fig.

3a viste filtercentrifuge virker her siphonrøret 43, som yderligere kan være udstyret med spærreorganer 44., som er indsat mellem afløbsåbningerne 31 og i dette tilfælde afløbsdelen 45 for siphonrøret 43. Ved hjælp af disse spærreorganer 44 kan et for tidligt afløb af væske forinden den nævnte fuldstændige fortrængning af luften fra samlerummet forhindres.

Claims (5)

148378

1. Filtercentrifuge til adskillelse af suspensioner og med en centrifugetromle, hvis tilnærmelsesvis cylindriske kappe er udformet som et filter, og en radialt uden for filteret tilsluttet sugeindretning, som har et med udløbsåbninger forsynet, med centrifugetromlen roterende ydre rum, fra hvilket filtratvæsken eller en anden væske, hvis acceleration anvendes til frembringelse af en sugevirkning på det filtrerede faststof, løber bort, idet det ydre rum er forbundet med et med centrifugen roterende samlerum via en radialt uden for filteret anbragt forbindelseskanal, kendetegnet ved, at forbindelseskanalen er eneste afløbsåbning, og at den har i og for sig kendte organer til i samlerummet (11,33) at frembringe et væskespejl, hvis afstand fra tromleaksen er større end filterets og mindre end tilløbsåbningen fra samlekanalen i samlerummet .

2. Filtercentrifuge ifølge krav 1,kendet e gnet ved, at samlerummet er et med centrifugeaksen koncentrisk ringrum (33), der som organer til opretholdelse af væskespejlet har et afløbsværn, hvis afløbskant (35) forløber radialt uden for filteret og i en mindre afstand fra tromleaksen end tilløbsåbningen (32) fra forbindelseskanalen.

3. Filtercentrifuge ifølge krav 1,kendetegnet ved, at samlerummet er et med centrifugeaksen koncentrisk ringrum (11,33), i hvilket der som midler til frembringelse af væskespejlet rager en skrabéindretning (14,37) ind, hvis skrabe-ende (15,38) er indstillelig i et radiusområde mellem filteret og tilløbsåbningen (13,32) fra forbindelseskanalen.

4. Filtercentrifuge ifølge krav 1, kendetegnet ved, at samlerummet er et med centrifugeaksen koncentrisk ringrum, der udefter er begrænset af en endevæg (39), der har valgfrit aflukkelige åbninger (40) med forskellige afstande fra tromleaksen i radiusområdet mellem filteret og tilløbsåbningen (32).

5. Filtercentrifuge ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, kendetegnet ved et ind i samlerummet ragende fyIderør (19,42) indrettet til ved idriftsætning at tilføre