FI120185B - Järjestely kiekkosuodattimessa - Google Patents

Description

Järjestely kiekkosuodattimessa

Keksinnön ala

Keksinnön kohteena on kiekkosuodattimen sektorielementti, joka käsittää ainakin: sektoriosan, jossa on olennaisesti tasomaiset vastakkaiset 5 kyljet, sekä kylkiä yhdistävät sivut ja pääty, jotka on yhdessä sovitettu muodostamaan onton tilan, ja jossa kumpikin kylki on olennaisesti kolmion muotoinen ja varustettu useilla aukoilla, sekä kaulaosan, jonka yläosa on kytketty mainittuun sektoriosaan, ja jonka kaulaosan alaosa käsittää suuosan, joka on kytkettävissä kiekkosuodattimen runko-osaan, ja jossa kaulaosa käsittää virtaus-10 kanavan, jolla sektoriosan ontto sisätila on yhdistettävissä mainittuun runko-osaan, ja jossa sektoriosan sivujen muodostama kulma on olennaisesti 30°.

Edelleen keksinnön kohteena on kaulaosa, joka on tarkoitettu kytkettäväksi kiekkosuodattimen sektorielementtiin kuuluvaan sektoriosaan, jossa sektoriosassa on kylkipinnat, joilla on pinta-ala, ja joka kaulaosa käsittää suu-15 osan, joka on kytkettävissä kiekkosuodattimen runko-osaan sekä edelleen vir-tauskanavan mainittujen sektoriosan ja runko-osan yhdistämiseksi.

Keksinnön tausta

Esimerkiksi kaivosteollisuudessa, metallien jalostuksessa, kemianteollisuudessa sekä elintarvike- ja lääkevalmistuksen prosesseissa esiintyy 20 tarvetta märkäsuodatukseen, jossa kiinteän aineen ja nesteen muodostamasta seoksesta erotellaan neste ja kiinteät partikkelit. Märkäsuodatukseen on kehitetty toimintaperiaatteeltaan ja ominaisuuksiltaan erilaisia mekaanisia suodatin-laitteistoja. Eräs tyypillinen märkäsuodatin on kiekkosuodatin, jossa nestefaasin ja kiintoainefaasin erottamisessa hyödynnetään paine-eroa ja suodatinkan-25 gasta.

Kiekkosuodatin käsittää putkimaisen runko-osan, jonka ulkokehälle on sovitettu olennaisesti kolmion muotoisia sektorielementtejä vierekkäin niin, että elementit muodostavat kiekkomaisen rakenteen. Sektorielementtien sisään muodostetaan alipaine, ja sektorielementtien tasomaiset kylkipinnat toi-30 mivat suodatinpintoina, jotka on varustettu suodatinkankaalla. Mainituissa suo-datinpinnoissa on aukkoja, joita pitkin suodatinkankaan läpäissyt neste pääsee sektorielementin sisään, josta neste virtaa alipaineen vaikutuksen alaisena edelleen kiekkosuodattimen runko-osaan. Ongelmana nykyisissä sektoriele-menteissä on se, että virtaus sektorielementin sisältä runko-osaan ei tapahdu 35 riittävän tehokkaasti, mikä alentaa suodattimen nesteenpoistokapasiteettia.

2

Keksinnön lyhyt selostus Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudenlainen ja parannettu sektorielementti ja sektorielementin kaulaosa kiekkosuodatinta varten.

5 Keksinnön mukaiselle sektorielementille on tunnusomaista se, että sektoriosa ja kaulaosa ovat toisiinsa liitettyjä erillisiä kappaleita, ja että sekto-riosan yhden kylkipinnan pinta-alan suhde virtauskanavan sisäpoikkipinta-alaan suu-osalla on 105 tai pienempi.

Keksinnön mukaiselle kaulaosalle on tunnusomaista se, että kaula-10 osan virtauskanava on mitoitettu niin, että sektoriosan yhden kylkipinnan pinta-alan suhde virtauskanavan sisäpoikkipinta-alaan suuosalla on 105 tai pienempi.

Keksinnön olennainen ajatus on, että sektorielementin sivujen muodostama kulma on olennaisesti 30°. Tällainen sektorielementti on tarkoitettu 15 kiekkosuodattimeen, jossa on 12 sektorielementtiä. Edelleen on kunkin sektorielementin sektoriosan yhden kylkipinnan pinta-alan suhde kaulaosan suu-osan alueella olevan virtauskanavan sisäpoikkipinta-alaan 105 tai pienempi.

Keksinnön etuna on, että sektorielementin kaulaosan virtausvastusta saadaan pienennettyä, kun sektorielementin kaulaosa on keksinnön mukai-20 sella tavalla mitoitettu sektorielementin suodatuspinta-alaan nähden riittävän suureksi. Edelleen virtausnopeus kaulaosan virtauskanavavassa saadaan edulliseksi. Sektorielementin sisälle suodattunut nestefaasi voi tällöin virrata tehokkaasti sektorielementistä runko-osaan, mikä parantaa laitteiston suoda-tustehokkuutta. Edelleen, koska sektorielementti saadaan nopeasti ja kunnolla 25 tyhjennettyä nesteestä, on keksinnön mukaisella laitteistolla mahdollista saada aikaan aiempaa kuivempi, hyvälaatuinen kiintoaine, jota ei välttämättä tarvitse enää lisäkuivata prosessin myöhemmissä vaiheissa.

Keksinnön erään sovellutusmuodon olennaisena ajatuksena on se, että sektorielementin korkeuden suhde virtauskanavan sisäpoikkipinta-alaan 30 suuosalla on 270 (1/m) tai pienempi. Tällöin sektorielementin sisään suodattunut nestefaasi voi virrata suhteellisen lyhyen sektorielementin sisältä aiempaa tehokkaammin pois.

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selitetään tarkemmin oheisissa piirustuksissa, joissa 3 kuvio 1 esittää kaavamaisesti ja sivulta päin nähtynä erästä kiek-kosuodatinta, kuvio 2 esittää kaavamaisesti erästä kiekkosuodattimen sektoriele-menttiä sivulta päin nähtynä, 5 kuvio 3 esittää kaavamaisesti ja aukileikattuna kuvion 2 mukaista sektorielementtiä suunnasta B päin nähtynä, kuvio 4 esittää kaavamaisesti tunnetun tekniikan mukaista sektorielementtiä sivultapäin nähtynä, kuvio 5 esittää kaavamaisesti erästä keksinnön mukaista sekto-10 rielementtiä sivultapäin nähtynä, kuvio 6 esittää kaavamaisesti erästä toista keksinnön mukaista sektorielementtiä sivultapäin nähtynä, ja kuvio 7 esittää kaavamaisesti erästä keksinnön mukaista sekto-rielementin kaulaosaa sivulta päin nähtynä.

15 Kuvioissa keksintö on esitetty selvyyden vuoksi yksinkertaistettuna.

Samankaltaiset osat on merkitty kuvioissa samoilla viitenumeroilla.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Kuviossa 1 on esitetty kiekkosuodatin 1, joka käsittää altaan 2, johon johdetaan syöttökanavasta 3 kiintoaineen ja nesteen muodostamaa liuos-20 ta käsiteltäväksi. Mainittakoon, että tyypillisesti altaassa 2 olevan liuoksen pinta on kuviossa 1 esitettyä tilannetta alempana. Edelleen kiekkosuodattimeen 1 kuuluu vaakasuuntaisen akselin ympäri pyöritettävä runko-osa 4. Runko-osa 4 voi muodostua yhdestä putkimaisesta kappaleesta tai vaihtoehtoisesti runko-osa 4 voi koostua useista yhdensuuntaisista putkista 4a. Runko-osan 4 ulko-25 kehälle on sovitettu useita, olennaisesti kolmion muotoisia sektorielementtejä 5 vierekkäin niin, että sektorielementit 5 muodostavat runko-osan 4 ympärille suhteellisen kapean, kiekkomaisen rakenteen. Yksi runko-osa 4 voi käsittää useita tällaisia kiekkomaisia rakenteita sovitettuna aksiaalisuunnassa halutun etäisyyden päähän toisistaan. Kunkin sektorielementin 5 kolmiomaiset kylki-30 pinnat 6 toimivat suodatinpintoina. Kylkipinnassa 6 on aukkoja 7 ja kylkipintaa vasten on sovitettu suodatinkangas 8, joka toimii varsinaisena suodattavana kerroksena. Kiekkosuodattimen runko-osaa 4 pyöritetään pituusakselinsa ympäri suunnassa A, jolloin kukin sektorielementti 5 uppoaa vuorollaan altaassa 2 olevaan liuokseen 9. Liuokseen 9 upotetun sektorielementin 5 sisään muodos-35 tetaan alipaine runko-osan 4 kautta. Tällöin nestettä pääsee kuviossa 3 esitetyn suodatinkankaan 8 läpi ja edelleen sektorielementin 5 kylkipinnassa 6 ole- 4 vien aukkojen 7 kautta sektorielementin 5 sisään. Sektorielementin 5 sisältä neste virtaa alipaineen vaikuttamana runko-osaan 4 ja edelleen pois kiek-kosuodattimesta 1. Kiintoaine jää puolestaan suodatinkankaan 8 pintaan, josta se poistetaan kaavareiden 10 tai vastaavien avulla poistokuiluun 11 ennen 5 seuraavaa suodatussykliä. Kiintoaineen irtoamista voidaan edesauttaa muodostamalla sektorielementin 5 sisään ylipaine.

Kuviossa 1 esitetty kiekkosuodatin 1 käsittää 12 kappaletta sekto-rielementtejä 5, jolloin kunkin sektorielementin 5 sivupintojen 12 muodostama kulma on olennaisesti 30°. Tällöin tietyn säteen R omaavan kiekkosuodattimen 10 1 sektorielementin 5 maksimi kyljen pinta-ala As on rajallinen.

Kuten kuvioista 2 ja 3 nähdään, sektorielementti 5 käsittää kaula-osan 14, joka yhdistää sektoriosan 15 runko-osaan 4. Kuvioihin 2 ja 3 on merkitty rajapinta 21, jossa sektorielementin 5 sivujen kulma muuttuu. Tämä rajapinta 21 määrittää sektorielementissä 5 ulompana olevan sektoriosan 15 sekä 15 runko-osan 4 puoleisen kaulaosan 14. Kaulaosan 14 alaosassa eli runko-osan 4 puoleisessa reunassa on suuosa 20, joka voidaan sovittaa tiiviisti runko-osaan 4 muodostettuun aukkoon tai muuhun liitospintaan. Edelleen kaulaosan 14 ja myös suuosan 20 läpi kulkee virtauskanava 16, jota pitkin sektoriosan 15 sisään suodattunut nestefaasi pääsee virtaamaan runko-osaan 4 ja edelleen 20 jatkokäsiteltäväksi. Virtausaukon 16 poikkileikkaus voi olla pyöreä, soikea, suorakulmio tai kulmikas. Pyöreä poikkileikkaus on kuitenkin virtausteknisesti edullinen muoto.

Kuviossa 4 on esitetty tekniikan tason mukainen sektorielementti 5'. Sektoriosan 15 kyljellä 6 on pinta-ala As-ja virtauskanavalla 16 on sisäpoikki-25 pinta-ala Ak- suuaukon 20'osuudella. Edelleen on sektorielementillä 5' korkeus L', joka ulottuu sektoriosan 15 yläreunasta kaulaosan 14 alareunaan.

Kuviossa 5 on esitetty periaatteellisesti eräs keksinnön mukainen sektorielementti 5. Kuvioissa 4 ja 5 esitettyjä sektorielementtejä 5' ja 5 vertaamalla havaitaan, että keksinnön mukaisessa sektorielementissä 5 voi kaula-30 osan 14 korkeus olla aiempaa pienempi. Tällöin runko-osan 4 halkaisija D voidaan muodostaa suuremmaksi ilman, että kiekkosuodattimen 1 halkaisijaa R on tarvetta kasvattaa. Kun runko-osan 4 halkaisija D on aiempaa suurempi, on siihen mahdollista muodostaa suuremmat virtauskanavat, minkä ansiosta suodattunut nestefaasi saadaan tehokkaasti johdettua prosessissa eteenpäin. 35 Sektoriosa 15 voi ulottua lähemmäksi runko-osaa 4, jolloin suodatukseen osallistuvan kyljen 6 pinta-ala As,voi suuremmasta runko-osan 4 halkaisijasta D

5 huolimatta olla olennaisesti saman suuruinen kuin saman suuruisen säteen R omaavassa tekniikan tason mukaisessa kiekkosuodattimessa. Edelleen suuren halkaisijan D omaavaan runko-osaan 4 voidaan liittää aiempaa suuremman virtauskanavan 16 omaavia sektorielementtejä 5. Keksinnön mukaisessa rat-5 kaisussa sektoriosan 15 läpäissyt nestefaasi voidaan johtaa aiempaa tehokkaammin runko-osaan 4 ainakin seuraavista syistä: ensinnäkin kaulaosan 14 virtauskanavan 16 poikkipinta-ala on mitoitettu riittävän suureksi kyljen 6 suodattavaan pinta-alaan As nähden, jolloin virtausvastukset ovat pienempiä ja virtausnopeus virtauskanavassa 16 edullinen. Toisaalta sektorielementin 5 pituus 10 L on aiempaa pienempi, jolloin virtausmatka runko-osaan 4 on lyhyt. Edelleen lyhyen kaulaosan 14 ansiosta virtauskanavan 16 pituus on pienempi, mikä myös osaltaan vähentää virtausvastuksia kaulaosan 14 alueella.

Sektoriosa 15 ja kaulaosa 14 voivat olla samaa kappaletta tai ne voivat olla eri kappaleita, jotka on sovitettu kiinteästi toisiinsa sektorielementin 15 5 valmistuksen yhteydessä. Kuviossa 6 on esitetty vielä eräs vaihtoehtoinen konstruktio, jossa sektorielementti 5 koostuu toisiinsa liitettävistä ja irrotettavista kappaleista. Kaulaosa 14 ja sektoriosa 15 voidaan sovittaa kuvioissa 6 ja 7 esitetyllä tavalla ennalta määrätyn etäisyyden verran sisäkkäin, jolloin sekto-riosassa 15 olevat kohoumat 19 tai vastaavat kiinnityselimet voivat asettua 20 kaulaosassa 14 oleviin koloihin tai vastakappaleisiin. Vaihtoehtoisesti liitos voidaan varmistaa esimerkiksi kuumaliimalla. Konstruktion etuna on se, että kau-laosasta 14 voidaan muodostaa kulutuskappale, joka voidaan vaihtaa nopeasti ja yksinkertaisella tavalla, mikäli virtauskanava 16 on kulunut käytön aikana. Tyypillisesti sektoriosaan 15 ei kohdistu niin voimakasta kuluttavaa kuormitusta 25 kuin kaulaosaan 14, minkä vuoksi sektoriosa 15 kestää kaulaosaa 14 selvästi pidempään käytössä. Toisaalta erillinen kaulaosa 14 voidaan valmistaa jostain hyvin kulutusta kestävästä materiaalista. Edelleen voidaan kaulaosan 14 virtauskanavan 16 kulumiskestävyyttä parantaa esimerkiksi käyttämällä kriittisissä kohdissa suurempaa seinämävahvuutta.

30 Kuten kuvioista 6 ja 7 nähdään, on sektoriosan 15 alareunassa lovi 17. Lovi 17 voidaan sijoittaa kohdalle, johon kohdistuu virtausten vaikutuksesta voimakas kuluttava vaikutus. Vastaavasti on kaulaosassa 14 paksunnos 18, jossa on suurempi seinämävahvuus. Paksunnos 18 on esitetty kuviossa 7 katkoviivalla. Virtauskanavan 16 kulutukselle altistuva kriittinen osuus on siten 35 muodostettu vaihdettavissa olevaan kaulaosaan 14, jolloin valmistuskustan- 6 nuksiltaan merkittävästi kalliimpaan sektoriosaan 15 kohdistuvaa kuluttavaa vaikutusta voidaan välttää ja sektoriosaa 15 käyttää siten aiempaa pidempään.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella patentti-5 vaatimusten puitteissa.

Claims (5)

1. Kiekkosuodattimen sektorielementti, joka käsittää ainakin: sektoriosan (15), jossa on olennaisesti tasomaiset vastakkaiset kyl- jet (6), sekä kylkiä (6) yhdistävät sivut (12) ja pääty (13), jotka on yhdessä sovi-5 tettu muodostamaan onton tilan, ja jossa kumpikin kylki (6) on olennaisesti kolmion muotoinen ja varustettu useilla aukoilla (7), sekä kaulaosan (14), jonka yläosa on kytketty mainittuun sektoriosaan (15), ja jonka kaulaosan (14) alaosa käsittää suuosan (20), joka on kytkettävissä kiekkosuodattimen (1) runko-osaan (4), ja jossa kaulaosa (14) käsittää vir-10 tauskanavan (16), jolla sektoriosan (15) ontto sisätila on yhdistettävissä mainittuun runko-osaan (4), ja jossa sektoriosan (15) sivujen (12) muodostama kulma on olennaisesti 30°, tunnettu siitä, että sektoriosa (15) ja kaulaosa (14) ovat toisiinsa liitettyjä erillisiä kappaleita, ja että sektoriosan (15) yhden kylkipinnan (6) pinta-15 alan (As) suhde virtauskanavan (16) sisäpoikkipinta-alaan (Ak) suu-osalla (20) on 105 tai pienempi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sektorielementti, tunnettu siitä, että sektorielementillä (5) on korkeus (L), joka ulottuu sektoriosan (15) päädystä (13) kaulaosan (14) alaosaan, ja että sektorielementin (5) korkeuden 20 (L) suhde suuosan (20) sisäpoikkipinta-alaan (Ak) on 270 (1/m) tai pienempi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sektorielementti, tunnettu siitä, että sektoriosa (15) ja kaulaosa (14) ovat erillisiä kappaleita, jotka ovat kiinnitettävissä irrotettavasti toisiinsa.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen sektorielementti, tunnettu 25 siitä, että sektoriosan (15) alaosassa on kolo (17) ja vastaavasti kaulaosassa (14) on mainittua koloa (17) vastaava paksunnos (18), jolloin kaulaosan (14) paksunnos (18) muodostaa virtauskanavan (16) alueelle osuuden, jolla on suurempi seinämävahvuus.

5. Kaulaosa, joka on tarkoitettu kytkettäväksi kiekkosuodattimen (1) 30 sektorielementtiin (5) kuuluvaan sektoriosaan (15), jossa sektoriosassa (15) on kylkipinnat (6), joilla on pinta-ala (As), ja joka kaulaosa (14) käsittää suuosan (20), joka on kytkettävissä kiekkosuodattimen (1) runko-osaan (4) sekä edelleen virtauskanavan (16) mainittujen sektoriosan (15) ja runko-osan (4) yhdistämiseksi, tunnettu siitä, että kaulaosan (14) virtauskanava (16) on mitoi-35 tettu niin, että sektoriosan (15) yhden kylkipinnan (6) pinta-alan (As) suhde virtauskanavan (16) sisäpoikkipinta-alaan (Ak) suuosalla on 105 tai pienempi.