DK201400269A1 - Filterenhed samt anvendelse - Google Patents

Abstract

Opfindelsen omfatter en filterenhed (1), omfattende et cylindrisk filterhus (2) med en indgangsport (3) og en udgangsport (4) samt en med filterhuset (2) coaxialt filterindsats (20) placeret om en roterende aksel (17) omfattende en filtervæg (5) med en ydre filterflade (5b) og en indre filterflade (5a) og mellem den ydre filterflade (5b) og filterhusets (2) indre flade (2a) et ringformet hulrum (19), hvilken filterindsats (20) indeslutter et første hulrum (18), der anvendes til filtrering af medier såsom væsker med uønskede partikler, der ledes til filterhuset (2) gennem indgangsporten (3) og hvilken filtreret væske ledes ud fra filterhuset (2) gennem udgangsporten (4), hvor de uønskede partikler opfanges af filtervæggen (5) samt at første hulrummet (18) omfatter mindst en roterende skraber (7) monteret på akslen (17) hvor skraberen (7) omfatter mindst en første flade (10) parallel med centeraksen (12) i akslen (17), hvilken første flade / flader (10) er indrettet til at være i kontakt med filtervæggens (5) indre flade (5a) i hele filtervæggens (5) længde ved hvilket der tilvejebringes mindst et, i førstehulrummet med skraberen / skraberne (7) roterende, kammer (6). Desuden omfatter opfindelsen anvendelse af filterenheden (1) til filtrering af medier fra levnedsmiddelindustrien herunder mejerisektoren samt medier fra den kemiske industri herunder coating industrien og den petrokemiske industri hvilke medier omfatter væsker med uønskede partikler. Med opfindelsen opnås at det således er muligt effektivt at fjerne ophobede urenheder fra en filterindsats (20), idet urenhederne skrabes bort fra filtervæggen (5) i hele filtervæggens (5) længde med en roterende bevægelse af skraberne (7).

Description

Filterenhed. samt anvendelse

Opfindelsen angår en filterenhed, omfattende et cylindrisk filterhus med en indgangsport og en udgangsport samt en med filterhuset coaxialt filterindsats placeret om en aksel omfattende en filtervæg med en ydre filterflade og en indre filterflade og mellem den ydre filterflade og filterhusets indre flade et ringformet hulrum, hvilken filterindsats indeslutter et første hulrum, der anvendes til filtrering af medier såsom væsker med uønskede partikler, der ledes til filterhuset gennem indgangsporten og hvilken filtreret væske ledes ud fra filterhuset gennem udgangsporten, hvor de uønskede partikler opfanges af filtervæggen samt at første hulrummet omfatter mindst en roterende skraber monteret på akslen

Desuden angår opfindelsen anvendelsen af filterenheden

Fra EP2375888 B1 kendes en filterenhed, der har en filterindsats monteret coaxialt i et filterhus. Inde i filterindsatsen er et ringformet rum, kaldet en annulus, hvori der er monteret roterende skrabere til afrensning af den indre filtervæg. Denne annulus er udformet således der skabes et konstant og frit flow.

Det har vist sig at der er nogle ulemper ved denne kendte teknologi, idet der kan være problemer med tilstopning på grund af kompaktering af det tilbageholdte materiale i den relative snævre annulus, hvilket kan blokere for det frie flow.

Det er desuden kendt, blandt andet fra EP2375888 B1 at anvende roterende skråtstillede skrabere inde i en filterindsats i et filterhus. Disse skrabere er skråtstillede, så de fører det afskrabede materiale i den samme retning. Det er ligeledes kendt at skraberne er kraftpåvirket, således de presses ud mod den indre filtervæg.

Det har vist sig at der er nogle ulemper ved denne kendte teknologi, idet de skråtstillede skrabere ikke er optimale, hvis filterindsats afviger fra en cylindrisk form, hvilket reducerer effektiviteten af filteret. Da afrensningen af den indre filtervæg udføres af flere usammenhængende skrabere med afstand mellem de enkelte skrabere er der ligeledes mulighed for at en vis del af det afskrabede materiale ikke føres i den rigtige retning,

Det er derfor et formål med opfindelsen at forbedre den kendte teknik samt anvendelse

Opfindelsens formål tilgodeses ved en filterenhed af den i indledningen til krav 1 angivne type, som er karakteristisk ved, skraberen omfatter mindst en første flade parallel med centeraksen i akslen, hvilken første flade / flader er indrettet til at være i kontakt med filtervæggens indre flade i hele filtervæggens længde ved hvilket der tilvejebringes mindst et, i førstehulrummet med skraberen / skraberne roterende, kammer. På denne måde bliver det således muligt effektivt at 1]erne ophobede urenheder fra en filterindsats, idet urenhederne skrabes bort fra filtervæggen i hele filtervæggens længde med en roterende bevægelse af skraberne, herunder en konstant roterende bevægelse. Øvrige hensigtsmæssige fremgangsmåder er angivet i øvrige krav.

Ved et yderligere aspekt af opfindelsen omfatter filterenheden at hver skraber omfatter en i forhold til akslen fast skraberdel og mindst en, i forhold til den faste skraberdel, bevægelig skraberdel, hvilke bevægelige skraberdele omfatter første midler ved hvilke første midler, bevægelsen mellem en tilstødende fast skraberdel, tilvejebringes.

Herved opnås det at skrabernes bevægelige dele kan bevæge sig uafhængigt af hinanden i forhold til de faste dele samt akslen og vil være presset imod filtervæggens indre flade, selvom den indre flade afviger fra en cylinder form.

Ved et yderligere aspekt af opfindelsen omfatter filterenheden at den faste skraberdel er fast monteret på akslen forskudt fra centeraksen.

Herved opnås det at det på enkelt vis er muligt at skraberen har en vinkel i et plan vinkelret på centeraksen på mindst 90 grader i forhold til en tangent til filtervæggens indre filterflade, hvor første fladen er i kontakt med filtervæggens indre filterflade.

Ved et yderligere aspekt af opfindelsen omfatter filterenheden at en anden flade på skraberen danner en vinkel målt i et plan vinkelret på centeraksen mellem anden fladen og en tangentiel vektor i en rotationsretning, hvor første fladen er i kontakt med filtervæggens indre filterflade, hvilken vinkel er mindst 90 grader.

Herved opnås det at skrabe effekten forbedres i forhold til hvis vinklen var mindre end 90 grader, hvilket medfører en effektiv filtrering da filtervæggens indre flade bliver skrabet ren. Denne forbedrede skrabe effekt opstår da de afskrabede partikler vil blive ført væk fra den indre filterflade i stedet for at blive skubbet rundt på fladen.

Ved et yderligere aspekt af opfindelsen omfatter filterenheden at første fladen på skraberen er indrettet til at blive presset mod filtervæggens indre filterflade med et tryk bestemt af trykfjedre, hvilke trykfjedre danner første midlerne.

Herved opnås det at første fladen vil have optimal kontakt med den indre filterflade, selvom denne afviger fra en cylindrisk form. Desuden vil kontakten bevares selvom første fladen slides og at filterets selvrensende effektivitet ikke reduceres, som følge af nedslidning af skraberne

Ved et yderligere aspekt af opfindelsen omfatter filterenheden at de bevægelige skraberdele er symmetrisk kraftpåvirket om centeraksen af første midlerne.

Herved opnås det at akslen, hvorpå skraberne er monteret bliver selvcentreret.

Ved et yderligere aspekt af opfindelsen omfatter filterenheden at akslen er ophængt i et leje i akslens ene ende.

Herved opnås det at det er nemmere at rengøre filterindsatsen, da der ikke er et leje inde i filterindsatsen.

Ved et yderligere aspekt af opfindelsen omfatter filterenheden at der er flere fortrinsvis fire skrabere, hvilke skrabere inddeler første hulrummet i samme antal kamre

Herved opnås det at der kan opnås en symmetrisk kraftpåvirkning af skraberne og dermed af akslen omkring centeraksen.

Ved et yderligere aspekt af opfindelsen omfatter filterenheden at der i filterhuset forefindes et drænkammer i den ene ende nærmest udgangsporten, hvilket drænkammer er indrettet til at opsamle uønskede partikler.

Herved opnås det at de opsamlede partikler ikke ophobes i filterindsatsen hvilket dermed reducerer muligheden for at blokering i filterindsatsen

Ved et yderligere aspekt af opfindelsen omfatter filterenheden at der i drænkammeret forefindes et omrøringsemne fastgjort nederst på den roterende aksel, hvilket omrøringsemne er indrettet til at holde de uønskede partikler suspenderet i mediet.

Herved opnås det at de uønskede partikler holdes suspenderet i mediet og dermed kan skylles ud af drænkammeret via et afløb.

Ved et yderligere aspekt af opfindelsen omfatter filterenheden at skraberne der afrenser filtervæggen er fremstillet af et metallisk materiale eller et polymert materiale såsom polyetheretherketon (PEEK).

Herved opnås det at skraberne har gode egenskaber i forhold til slid mod filtervæggen, hvilken filtervæg er fremstillet fortrinsvist i et metallisk materiale, herunder rustfrit stål.

Som nævnt angår opfindelsen også anvendelse af filterenheden til filtrering af medier fra levnedsmiddelindustrien herunder mejerisektoren samt medier fra den kemiske industri herunder coating industrien og den petrokemiske industri hvilke medier omfatter væsker med uønskede partikler

Herved bliver det muligt effektivt at filtrere medier i levnedsmiddelindustrien, samt i den kemiske industri.

Opfindelsen skal herefter nærmere forklares under henvisning til tegningerne, på hvilke:

Fig. 1 viser et snit billede af en filterenhed

Fig. 2 viser et billede af de dele der roterer med akslen

Fig. 3 viser et snit vinkelret på akslen

Fig. 4 viser ligeledes et snit vinkelret på akslen På fig. 1 er med (1) betegnet vist en filterenhed, der omfatter et cylindrisk filterhus (2) med en indgangsport (3) i den ene ende og en udgangsport (4) i den anden ende. Coaxialt placeret i filterhuset (2) er en aksel (17) og en filterindsats (20), omfattende en filtervæg (5) med en indre flade (5a) og en ydre flade (5b). I den ende af filterhuset (2), der er nærmest udgangsporten (4) forefindes et drænkammer (13), der er indrettet til at opsamle de uønskede partikler, der er filtreret fra mediet på filtervæggens (5) indre flade (5a). På fig. 2 er med 12 betegnet vist centeraksen for akslen (17), samt skraberne (7) og omrøringsemnet (14).

Omrøringsemnet (14) er monteret på akslen (17) i den ende af filterhuset (2), der er nærmest udgangsporten (4).

Omrøringsemnet (14) er placeret i drænkammeret (13) og er indrettet til at holde de filtrede partikler suspenderet i mediet og undgå at der dannes klumper, således det tilbageholdte materiale kan bortledes gennem et afløb (21) i drænkammeret (13). På fig. 2 og fig. 3 er med (7) betegnet vist en skraber, der omfatter en på akslen (17) monteret, fast del (8), samt en i forhold til den faste del, bevægelig del (9). Mellem den faste del (8) og den bevægelige del (9) forefindes første midler her i form af en trykfjeder (11), der påvirker den bevægelige del (9) med en kraft rettet mod filtervæggen (5), således at førstefladen (10) presses mod filtervæggens (5) indre filterflade (5a) med et tryk bestemt af trykfjedrene (11).

Trykfjedrene (11) vil fortrinsvis være af typen spiralfjedre. Første midlerne kunne også være en elastomer forbindelse.

Den faste del (8) på hver skaber (7) er i en foretrukken udførelse svejset på akslen (17), hvilket medfører en fast forbindelse mellem akslen (17) og den faste del (8) på hver skraber (7). Andre fastgørelses metoder kan også anvendes, herunder ved nitning, limning eller ved anvendelse af skruer. En fordel ved svejsning er at samlingen ikke har åbne spalter, hvori uønskede partikler kan ophobes og danne grobund for bakterier. Første fladen (10) på skraberne (7) er forskudt fra centeraksen. I en anden udførelses form kan de faste dele (8) på skraberne (7) være en del af akslen (17), herunder fremkommet ved en støbe process eller ved bearbejdning af et emne. Første fladen (10) på skraberne (7) er orienteret så de er parallelle med centeraksen (12) og er indrettet til at være i kontakt med filtervæggenes (5) indre flade (5a) i hele filtervæggens længde.

Den bevægelige del (9) er styret i den faste del (8), så der tillades en forudbestemt maksimal bevægelse mellem de to dele. Ligeledes sikrer styret at den bevægelige del (9) ikke roterer i forhold til den faste del (8)

Akslen (17) og dermed skraberne (7) roterer omkring centeraksen (12), således at den indre filterflade (5a) skrabes ren. Denne rotation er ikke begrænset til at være konstant, men kan også være varierende i hastighed eller være i intervaller afbrudt af pauser i bevægelsen. I henhold til opfindelsen vil der kunne fremstilles en filterenhed med kun en skaber (7) og dermed kun et kammer (6). Ved at placere flere, fortrinsvist fire skraberne (7) symmetrisk fordelt om centeraksen (12), vil kraftpåvirkningen af de bevægelige dele (9) således også være symmetrisk omkring centeraksen (12). Denne symmetriske kraftfordeling vil centrere akslen (17) og vil tillade at akslen kun er lejret i den ene ende. fortrinsvis den ende, der er nærmest indgangsporten (3). Den anden ende, fortrinsvis den ende, der er nærmest udgangsporten (4) er således frit ophængt. Den symmetriske kraftpåvirkning fra skraberne vil centrere akslen (17) inde i filterindsatsen (20)

Foruden at stabilisere rotationen betyder den selvcentrerende effekt, at filtervæggen (5) afrenses ensartet over hele den indre filterflade (5a). Desuden bliver det mekaniske slid jævnt fordelt over hele den indre filterflade (5a), hvilket sikrer lave vedligeholdelsesomkostninger. På fig. 3 er med (6) betegnet vist kamre, der forefindes i første hulrummet (18), og er afgrænset af skraberne (7), samt af filtervæggens (5) indre filterflade (5a). Disse kamre (6) roterer med akslen (17) rundt inde i filterindsatsen (20). Kamrenes (6) størrelse, sikrer at der er plads til en vis mængde tilbageholdt materiale, uden der opstår kompaktering.

Mediet, der skal filtreres, flyder inde i kamrene (6) med minimalt flow mellem kamrene (6), hvilket medfører en overvejende axialt flyderetning på mediet inde i filterindsatsen (20), hvorved det tilbageholdte materiale videreføres axialt og dermed transporteres til drænkammeret (13), hvor det opsamles.

Det er således mediet, der fører det tilbageholdte materiale til drænkammeret (13) og skraberne (7), der skraber den indre filterflade (5a) ren. På fig.4 er med (22) betegnet er vist rotationsretningen. På fig. 3 og 4 er med (23) betegnet vist en anden flade, der udgør en del af hver skraber (7), der skubber på mediet i rotationsretningen (22) På fig. 4 er med (15) betegnet vist en vinkel mellem anden fladen (23) i et plan vinkelret på centeraksen (12) og en tangentiel vektor (16) i rotationsretningen (22), hvor første fladen (10) er i kontakt med filtervæggens (5) indre filterflade (5a).

Vinkelen (15) er mindst 90 grader, hvilket bl.a. er en følge af den forskudte placering af første fladen (10) i forhold til centeraksen (12).

En vinkel på mindst 90 grader kan også opnås ved at ændre udformningen herunder vinklen på anden fladen (23) i forhold til den her viste.

Forsøg har vist, at det er hensigtsmæssigt at fremstille den bevægelige del af skraberen (9) i et polymert materiale såsom polyetheretherketon (PEEK), som kombinerer en effektiv skrabe egenskab med en god slidstyrke. Når første fladen (10) og dermed den bevægelige del af skraberen (9) med tiden slides som følge af friktionen mod filteret, bevirker den fjederbaserede konstruktion, som vist i fig. 3, at trykket fra den bevægelige del (9) af skraberen (7) mod filtervæggens (5) indre filterflade (5a) som skal renses, holdes tilnærmelsesvis konstant, selvom den bevægelige del af skraberen (9) nedslides

Hermed opnås, at filterets selvrensende effektivitet ikke reduceres, som følge af nedslidning af de bevægelige dele (9) i skraberne (7).

Der kan indbygges et føleelement, der kan registrere nedslidningsgraden af de bevægelige skraberdele (9), ved for eksempel at måle på bevægelsen mellem den faste del (8) og den bevægelige (9) på hver skraber (7), og systemet vil automatisk kunne afgive signal til omgivelserne, når tiden nærmer sig for udskiftning af skraberne (7).

Anvendelsen af de ensartede modulære bevægelige skraberdele (9) har den fordel, at filtre let kan fremstilles i vilkårlig længde blot ved tilpasning af antallet af bevægelige skraberdele (9).

Det er en del af nærværende opfindelse, at skraberne 7 kan have andre udformninger end den på fig. 1-4 viste.

Man kan desuden forestille sig at den bevægelige del (9) på hver skraber (7) udgøres af et emne, som består af et elastisk materiale, der i sig selv skaber trykkraft mod den indre filterflade (5a) og at fjederen (11) dermed kan undværes.

For en given filterenhed (1) med kendt indre filterflade (5a) og skrabere (7) vil det også være muligt at afgive signal når tiden nærmer sig for udskiftning af nedslidte skrabere (7), blot skrabernes (7) integrerede rotationsantal kendes, idet sliddet vil være proportionalt med rotationsantallet.

Selve skrabe processen kan være styret af eksempelvis en computer og derved køre fuldautomatisk uden indvirkning af manuel arbejdskraft. Filterenheden vil med fordel kunne fremstilles i rustfaste materialer såsom rustfaste stållegeringer, hvor selve skraberne dog som tidligere beskrevet med fordel kan fremstilles af et polymert materiale.

Claims (10)

1. Filterenhed (1), omfattende et cylindrisk filterhus (2) med en indgangsport (3) og en udgangsport (4) samt en med filterhuset (2) coaxialt filterindsats (20), placeret om en roterende aksel (17), omfattende en filtervæg (5) med en ydre filterflade (5b) og en indre filterflade (5a) og mellem den ydre filterflade (5b) og filterhusets (2) indre flade (2a) et ringformet hulrum (19), hvilken filterindsats (20) indeslutter et første hulrum (18), der anvendes til filtrering af medier såsom væsker med uønskede partikler, der ledes til filterhuset (2) gennem indgangsporten (3) og hvilken filtreret væske ledes ud fra filterhuset (2) gennem udgangsporten (4), hvor de uønskede partikler opfanges af filtervæggen (5) samt at første hulrummet (18) omfatter mindst en roterende skraber (7) monteret på akslen (17) kendetegnet ved at skraberen (7) omfatter mindst en første flade (10) parallel med centeraksen (12) i akslen (17), hvilken første flade / flader (10) er indrettet til at være i kontakt med filtervæggens (5) indre flade (5a) i hele filtervæggens (5) længde ved hvilket der tilvejebringes mindst et, i førstehulrummet med skraberen / skraberne (7) roterende, kammer (6).

2. Filterenhed (1) ifølge krav 1 kendetegnet ved at hver skraber (7) omfatter en i forhold til akslen (17) fast skraberdel (8) og mindst en, i forhold til den faste skraberdel (8), bevægelig skraberdel (9), hvilke bevægelige skraberdele (9) omfatter første midler ved hvilke første midler, bevægelsen mellem en tilstødende fast skraberdel (8), tilvejebringes.

3. Filterenhed (1) ifølge et eller flere af kravene 1 til 2 kendetegnet ved at en anden flade (23) på skraberen (7) danner en vinkel (15) målt i et plan vinkelret på centeraksen mellem anden fladen (23) og en tangentiel vektor (16) i en rotationsretning (22), hvor første fladen (10) er i kontakt med filtervæggens (5) indre filterflade (5a), hvilken vinkel er mindst 90 grader.

4. Filterenhed (1) ifølge et eller flere af kravene 1 til 3 kendetegnet ved at første fladen (10) på skraberen (7) er indrettet til at blive presset mod filtervæggens (5) indre filterflade (5a) med et tryk bestemt aftrykfjedre (11), hvilke trykfjedre (11) danner første midler.

5. Filterenhed (1) ifølge et eller flere af kravene 2 - 5 kendetegnet ved at de bevægelige skraberdele (9) er symmetrisk kraftpåvirket om centeraksen (12) af første midlerne.

6. Filterenhed (1) ifølge krav 1 kendetegnet ved at der er flere fortrinsvis fire skrabere (7), hvilke skrabere (7) inddeler første hulrummet (18) i samme antal kamre (6)

7. Filterenhed (1) ifølge et eller flere af kravene 1 til 6 kendetegnet ved at der i filterhuset (2) forefindes et drænkammer (13) i den ene ende nærmest udgangsporten (4), hvilket drænkammer (13) er indrettet til at opsamle uønskede partikler.

8. Filterenhed (1) i henhold til krav 7 kendetegnet ved at der i drænkammeret (13) forefindes et omrøringsemne (14) fastgjort nederst på den roterende aksel (17), hvilket omrøringsemne (14) er indrettet til at holde de uønskede partikler suspenderet i mediet.

9. Filterenhed (1) ifølge et eller flere af kravene 1 til 8 kendetegnet ved at skraberne (7), der afrenser filtervæggen (5) er fremstillet af et metallisk materiale eller et polymert materiale såsom polyetheretherketon (PEEK).

10. Anvendelse af filterenheden (1), ifølge et eller flere af kravene 1 til 9 til filtrering af medier fra levnedsmiddelindustrien herunder mejerisektoren samt medier fra den kemiske industri herunder coating industrien og den petrokemiske industri hvilke medier omfatter væsker med uønskede partikler