FI73141C - Roterande skivfilter. - Google Patents

Description

Pyörivä levysuodatin 7 3141

Koterande skivfilter 5 Tämä keksintö koskee levysektoria levysuodatinta var ten.

Levysuodattimet ovat tavallisia muun muassa selluloosana paperiteollisuudessa kiertoveden puhdistamiseksi ja kui-tususpensioiden sakeuttamiseksi. Sellainen suodatin muodos-10 tuu vaakasuorasta akselista, jossa on akselin toiseen päähän laskevat aksiaaliset kanavat, ja useista suodatinlevyis-tä, jotka on asennettu radiaalisesti akselille, ja jokainen levy muodostuu useista sektoreista, jotka kaikki on liitetty akselissa oleviin vastaaviin kanaviin. Akseli levyineen 15 on upotettu noin 50 % asti altaaseen, joka sisältää suodatettavaa kuitususpensiota. Akselin se pää, johon kanavat laskevat, on liitetty niin kutsuttuun imupäähän, joka jatkuu tavallisesti harometriputkeen tai on liitetty tyhjöpump-puun. Kun akseli ja levyt pyörivät altaassa, suodatetaan 20 altaassa oleva kuitususpensio suodatinlevyjen avulla altaassa olevan kuitususpension ja suodatinlevyjen sisustan välillä vallitsevan paine-eron johdosta, jonka paine-eron aiheuttaa barometriputki tai tyhjöpumppu. Kuitukerros muodostuu levyn sille osalle, joka on upotettuna altaaseen. Jotta 25 prosessi saadaan jatkuvaksi, poistetaan kuitukerros levyn sektoreista sitä mukaa, kun ne tulevat ylös altaasta, niin että ne ovat vapaita kuiduista, kun ne taas menevät alas altaaseen.

Ammattimiehelle sinänsä tunnetun suoritusmuodon mukai-30 nen levysektori muodostuu tavallisesti kahdesta kannesta, jotka ovat reititettyjä levyjä ja jotka on yhdistetty välis-säolevilla rimoilla sopivalle etäisyydelle toisistaan siten, että muodostuu sisäpuoliset suodoskanavat. Sektorin ulkokehän ja sivujen ympäri on U-listat ja sisäkehä on liitetty 35 suppiloon, joka on varustettu laipalla tai putkella levysuo-dattimen akseliin liittämistä varten. Sektorin kansien päälle on asetettu ammattimiehelle tunnetun suoritusmuodon mukaisesti suodatinkangas edullisesti kutistuvaa synteettistä 2 73141 materiaalia olevan kangaspussin muodossa, joka pistetään sektorin päälle ja kutistetaan sitten siten, että se sulkeutuu tiiviisti sektorin ympärille. Rei'itetyn levyn sijasta voi kansina olla muun tyyppisiä läpäiseviä elimiä, 5 kuten verkkometallia, vanunkiristikkoa jne. Sektorin materiaali on edullisesti ruostumatonta tai haponkestävää terästä, jotta se kestää esiintyvät ympäristöt ja lämpötilat.

Sitä mukaa kuin suodatusprosessi jatkuu, tapahtuu suo-datinkankaan vähittäinen tukkeutuminen. Tämän valttämisek-10 si on levysuodatin varustettu kangassuihkulla, joka suihkuttaa kankaan puhtaaksi, kun kuitukerros on poistettu. Käytännön toiminnassa on tällöin osoittautunut tärkeäksi, että rei 'itettyä levyä olevalla kannella tai vastaavalla elimellä, joka muodostaa alustan kankaalle, on mahdollisimman suu-15 ri pinta, koska tämä suuresti helpottaa kankaan pitämistä puhtaana ja avoimena. Voidaan selvästi nähdä, miten tukkeutuminen alkaa kankaan siinä osassa, joka on alustan rei 'it-tämätöntä pintaa vasten.

Puhdistettaessa kuitupitoista kiertovettä levysuodat-20 timen päällä, tapahtuu suodatus ensiksi puhtaaksisuihkute-tun suodatinkankaan läpi, mutta sitä mukaa kuin suodatus-prosessi etenee, muodostuu kuitukerros suodatinkankaan päälle. Täten suodos tulee vähitellen puhtaammaksi ja puhtaammaksi suodatus jakson aikana, koska suodatusväline tulee ti-25 heämmäksi ja tiheämmäksi kuitukerroksen päällekerrostumisen johdosta. Suodattimen imupäässä suodosvirta jaetaan siten, että otetaan ulos kaksi suodosta, niin kutsuttu esisuodos suodatusjakson alkuvaiheessa ja niin kutsuttu kirkassuodos. Jotta saataisiin esisuodoksen ja kirkassuodoksen välinen ra-30 ja mahdollisimman teräväksi ja siten korkein mahdollinen hyötysuhde suodattimelle, on tärkeää, että jokaisella sektorilla on pienin mahdollinen tilavuus, koska suodoksen vaihto virtauksen ja tilavuuden välisenä suhteena laskettuna tulee silloin suurimmaksi. Se, mikä teoreettisesti mää-35 rää sen, miten pieni sektorin tilavuus voi olla kyseiselle virtaukselle, on se maksimaalinen virtausnopeus, mikä kokemusperäisesti voidaan saavuttaa sektorissa.

Sakeutettaessa kuitususpensioita levysuodattimelle, 3 73141 mitä on kutsuttu myös vedenpoistoksi, on toivomuksena usein saavuttaa korkein mahdollinen kuivapitoisuus kuivatussa kui-tumassassa. Korkeimman mahdollisen kuivapitoisuuden saavuttamiseksi on välttämätöntä, että sektori, jonka sisäpuoliset 5 kanavat suodatusjakson sen osan aikana, kun sektori sijaitsee altaassa olevan pinnan alapuolella, ovat täysin läpivir-taavan suodoksen täyttämiä, tyhjenevät kokonaan suodoksesta sinä aikana, mikä kuluu sektorin tulemisesta altaan pinnan yläpuolelle kuitukerroksen poistamiseen. Muussa tapaukses-10 sa jäljelläoleva suodos virtaa kuitukerroksen poistamisen yhteydessä takaisin ulos suodatinkankaan läpi ja sekoittuu kuivattuun kuitumassaan, siis tapahtuu niin kutsuttu jäl-leenkostutus, minkä johdosta sektorin päällä saavutettu kuivapitoisuus alenee. Edellytys sille, että sektori ehtii 15 tyhjentyä kokonaan, on se, että ulosvirtaava suodos korvataan vastaavalla määrällä ilmaa, joka imetään sektorin sisään kuitukerroksen läpi. Miten suuri määrä ilmaa ehditään imeä kuitukerroksen läpi siitä lähtien, kun sektori jättää altaassa olevan suspension, kunnes se tulee kuitukerroksen 20 poistamiseen, riippuu osaksi ajasta ja osaksi paine-erosta kuitukerroksen yli ja osaksi kuitukerroksen läpäisevyydestä. Erityisesti alhaisen läpäisevyyden omaavilla kuitumas-soilla voi syntyä ongelmia ehtiä imeä läpi riiittävä määrä ilmaa sektorin tyhjentämiseksi kokonaan ennen kuitukerrok-25 sen poistamista. Tavallinen tapa yrittää kiertää tätä ongelmaa on se, että vesi- tai ilmasuihkulla tehdään aukko kuitukerrokseen ja siten päästetään sisään ilmaa. Tällä on kuitenkin se haitta, että ilmavirtaus kuitukerroksen läpi laskee nopeasti, minkä johdosta saadaan alhaisempi loppu-30 kuivapitoisuus. Toinen haitta tällä menetelmällä on se, että kuidut puhalletaan sektorilta ympäriinsä ja ne saostuvat suodattimen eri osiin. Paras tapa saada sektori kokonaan tyhjennetyksi ennen kuitukerroksen poistamista on tehdä sektorin tilavuus niin pieneksi kuin mahdollista tai 35 toisin sanoen tehdä sektorin pinnan ja sen tilavuuden välinen suhde mahdollisimman suureksi. Kuten edellä on mainittu kiertoveden puhdistamiseksi, pitää paikkansa myös tässä, että se, mikä teoreettisesti määrää sen, miten pieni sekto- 4 73141 rin tilavuus voi olla kyseiselle virtaukselle, on se maksimaalinen virtausnopeus, mikä kokemusperäisesti voidaan saavuttaa sektorissa.

Sektorin rakenne aiheuttaa sen, että sektorin sisällä 5 olevien suodoskanavien neljästä seinämästä kaksi muodostuu reititetystä kannesta, jota tässä yhteydessä voidaan pitää hyvin raakana pintana, jonka kitkakertoimella on suhteellisen korkea arvo. Tämä olosuhde aiheuttaa sen, että virtausnopeus sektorin kanavissa tulee selvästi alhaisemmaksi kuin 10 jos kanavien seinämät olisivat sileitä.

Tähän saakka sovellettu menetelmä sektoreiden rakentamiseksi tekee vaikeaksi tai monissa tapauksissa mahdottomaksi valmistaa sektoreita, jotka täyttävät ne vaatimukset, jotka täytyy asettaa sellaiselle aikaisemman selonteon nu-15 kaisesti. Niinpä ei esimerkiksi voida yhdistää vaatimusta suodatinkankaalle alustan muodostavien elinten suurimmasta mahdollisesta pinta-alasta vaatimukseen sektorin pienimmästä mahdollisesta tilavuudesta, johtuen siitä, että kaksi kantta yhdessä välissäolevien rimojen kanssa muodostavat 20 jäykän rakenteen, jonka on otettava vastaan suhteellisen suuria sivuttaisvoimia. Tämä merkitsee sitä, että kantena käytettävän materiaalin lisääntynyt avoin pinta täytyy kompensoida tämän materiaalin lisääntyneellä paksuudella, jotta säilytetään tarvittava lujuus. Xansimateriaalin rei'ite-25 tyn osan tila muodostaa sinänsä tilavuuden, ilman että sitä-varten muodostetaan radiaalisia kanavia sektorin sisään suo-dosta varten, vaan se muodostaa tässä suhteessa kuolleen tilavuuden. Tämän olosuhteen valaisemiseksi esimerkein voidaan mainita että sopiva suhde sektorin pinnan ja tilavuu-50 den välillä pitää monille sovellutuksille olla vähintään 20.

O

Se merkitsee sitä, että 1 m suuruisen suodatuspinnan omaavan sektorin tilavuus ei saa ylittää arvoa 5 dm^. Jos toivotaan 75 % avointa pintaa, niin se vaatii reititetyn levyn paksuudeksi 2,5 mm, jotta saadaan lujuusnäkökannalta koh-35 tuullinen rakenne ja rei'itetyn levyn kuolleeksi tilavuudeksi tulee silloin 2 dm^ sektorin kohti eli 40 % käytettävissä olevasta tilavuudesta eli tarkoittaen sitä, että pinnan ja tilavuuden väliseksi suhteeksi tulee 14. Monissa 5 731 41 tapauksissa olisi toivottavaa, että pinnan ja tilavuuden välinen suhde olisi huomattavasti suurempi kuin 20.

Toinen haitta olemassa olevilla sektorirakenteilla on se, että ylipäänsä on vaikeaa tehdä ne riittävän pienellä 5 tilavuudella, koska välissäolevat rimat tulevat silloin niin kapeiksi, että koko rakenne tulee aivan liian heikoksi.

Lisähaitta on se, että rakenne sinänsä on suhteellisen monimutkainen ja siten suhteellisen kallis valmistaa ilman, että se siksi tyydyttäisi ne vaatimukset, jotka on asetetta-10 va sille.

Tämä keksintö tekee mahdolliseksi yhdessä ja samassa sektorirakenteessa yhdistää vaatimukset mahdollisimman suuresta avoimesta pinta-alasta, pinta/tilavuus-suhteesta, jonka suuruus on riittävä jokaista tapausta varten ja ilman ra-15 joitusta ylöspäin, alhaisen virtausvastuksen omaavista sisäpuolisista suodoskanavista, hyvin jäykästä rakenteesta ja yksinkertaisesta ja halvasta valmistuksesta. Se muodostuu edullisessa suoritusmuodossa levystä, jossa on radiaaliset poimut, joiden korkeus kasvaa akselia kohti. Poinmjen hui-20 put muodostavat sektorin kannen ja ovat alustana suodatin-kankaalle, kun taas poimujen laaksot muodostavat radiaaliset kanavat sektorin ulkokehältä lähtien ja sisäänpäin suo-datinakseliin tapahtuvaa liitäntää kohti. Poimujen välinen etäisyys valitaan siten, että ne ulkokehällä, missä etäi-25 syys on suurin, muodostavat riittävän alustan suodatinkan-kaalle siten, että sen alastaipuminen esiintyvällä paine-erolla pysyy kokemusperäisesti kohtuullisissa rajoissa. Sektorin ulkokehän ja sivujen ympäri on asetettu U-listat ja sisäkehä on liitetty suppiloon, jossa on laippa tai put-50 ki levysuodattimen akseliin tapahtuvaa liittämistä varten. Suodatinkankaana käytetään edullisesti kutistettavaa synteettistä materiaalia olevaa kangaspussia, joka on edellä kuvattu.

Poimutettu levy antaa aivan yleisesti hyvin jäykän ra-35 kenteen. Keksinnön mukaisessa rakenteessa vaikuttavat yhdessä virtaustekninen ja lujuustekninen ominaisuus siten, että poimujen korkeus lisääntyy sektorin sisäkehää kohti, missä sekä suodosvirtaus että taj.vutusmomentti on suurin.

6 73141

On osoittautunut, että myös hyvin ohut levy antaa rakenteen, joka on jäykempi kuin tähän saakka perinteistä tyyppiä ollut, edellä kuvattu rakenne, samalla kun paino tulee pienemmäksi.

5 Keksintöä kuvataan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin.

Kuvio 1 esittää sivukuvaa sektorista.

Kuvio 2 esittää leikkausta suunnassa A-A kuviosta 1.

Kuvio 3 esittää leikkausta suunnassa 3-B kuviosta 1.

10 Kuvio 4 esittää leikkausta suunnassa C-C kuviosta 1.

Kuvio 5 esittää diagrammimuodossa, miten suodattimen puhdistusteho vaihtelee virtaus/tilavuus-suhteen mukaan.

Kuvio 6 esittää diagrammimuodossa, miten kuivatun massan kuivapitoisuus vaihtelee sektoripinta/sektoritilavuus-15 suhteen mukaan.

Kuviossa 1 on viitenumerolla 1 merkitty poimutettua levyä. Viitenumerot 2 ja 3 tarkoittavat listoja, jotka kulkevat poimutetun levyn sivujen ja ulkokehän ympäri ja joiden tehtävänä on suojata suodatinkangasta 4 levyn 1 teräviltä 20 reunoilta ja lista 3 auttaa lisäksi poimutetun levyn 1 vahvistamisessa poimujen 10 suhteen kohtisuorassa suunnassa. Viitenumero 6 tarkoittaa suppiloa, joka muodostaa levyn 1 ja laipan 7 välisen ylimeno-osan, joka yhdistää sektorin suodatinakselissa 9 olevaan suodoskanavaan 8. Suodatinkan-25 gas 4, joka muodostuu kutistetusta kangaspussista, on alhaalta kiinnitetty suppiloon 6 kiinnityselementeillä 5, jotka voivat olla ruuveja, popniittejä, muovitulppia tai vastaavia.

Kuviossa 2 esitetään, miten poimujen 10 huiput 12 muo-30 dostavat kannen tai alustan suodatinkankaalle Poimujen 10 laaksot 13 muodostavat yhdessä suodatinkankaan 4 kanssa radiaaliset suodoskanavat 11 sektorin ulkokehältä sisäänpäin suodatinakselia 9 kohti.

Kuviot 2 ja 3 esittävät lisäksi, miten poimut 10 ja 35 suodoskanavat 11 ovat hyvin matalia ulospäin ulkokehää kohti ja muuttuvat vähitellen korkeammiksi sektorin sisäkehää kohti.

Kuviot 2 ia 3 esittävät myös listalle 2 suoritusmuodon, 7 73141 jossa se muodostaa osan poimutetusta levystä 1 siten, että sen reunat on taivutettu listaksi. Kuvio 4 esittää vaihtoehtoista suoritusmuotoa listalle 2, joka on U-profiilina hitsattu tai niitattu poimutettuun levyyn 1.

5 Poimun 10 huipun taivutussäde voidaan tehdä niin pie neksi kuin se on mahdollista valmistustekniseltä näkökannalta ja se muodostaa kuitenkin riittävän tuen suodatinkankaal-le 4. Täten ja ottaen huomioon sen etäisyyden, joka kokemusperäisesti on sopivaa olla poimujen 10 välillä, on mahdollis-10 ta saada suodatinkankaalle 4 alustan muodostavan kannen pinta-ala suuremmaksi kuin 90 %.

Materiaali, joka useimmissa tapauksissa tulee kysymykseen taivutetulle levylle 1, on ruostumaton tai haponkestä-vä teräs. Tietyissä tapauksissa voi olla edullista tehdä 15 poimutettu levy reititetystä levystä. Tämä vaikuttaa silloin sen, että puhdistussuihkulla on mahdollisuus tietyssä laajuudessa huuhtoa suoraan rei'ityksen läpi ja puhdistaa kangas sektorin vastakkaiselta sivulta sisäpuolelta päin, minkä johdosta puhdistus tapahtuu sekä sisäpuolelta että 20 ulkopuolelta.

Vaihtoehtona poimutetulle levylle 1, joka on valmistettu ruostumattomasta tai haponkestävästä teräslevystä, voidaan se valmistaa poimutetusta synteettisestä materiaalista, kuten esimerkiksi muovista.

25 Kuviossa 5 oleva diagrammi esittää, miten kuitupitois ta kiertovettä puhdistettaessa suodattimen teho kasvaa tietyssä virtauksessa virtaus/tilavuus-suhteen kasvaessa, eli mitä pienempi tilavuus sektorilla on sitä puhtaammaksi tulee kirkassuodos.

30 Kuviossa 6 oleva diagrammi esittää, miten kuitususpen- siota kuivattaessa kuivatun kuitumassan kuiva-ainepitoisuus kasvaa sektorin pinnan ja tilavuuden välisen suhteen kasvaessa, eli mitä pienempi tilavuus sektorilla on sitä korkeammaksi tulee tuloksena oleva massakuivapitoisuus.

35 Kuvattua tehoa, mikä koskee hyötysuhdetta kiertoveden puhdistuksessa ja kuivapitoisuutta kuivauksessa, voidaan vaihtoehtoisesti käyttää hyväksi siten, että hyötysuhde ja vastaavasti kuivapitoisuus saa tulla sellaiseksi kuin se oli 8 731 41 ja sen sijaan lisätään suodattimen kapasiteettia vastaavassa määrin.

Keksintöä ei tietenkään ole rajoitettu käytettäväksi yksinomaan kiertoveden puhdistusta ja kuitususpensioiden 5 sakeuttamista varten olevaan levysuodattimeen selluloosa-ja paperiteollisuudessa, vaan sitä voidaan edullisesti käyttää kaiken tyyppisessä teollisuudessa, missä levysuodattimia käytetään, esimerkiksi kaivos-, hiili- ja kemianteollisuudessa.

10 Keksintöä ei tietenkään ole rajoitettu levysuodatti meen, jossa paine-ero suodatinvälineen yli saavutetaan suodattimen sisällä vallitsevan tyhjön avulla, vaan se on aivan yhtä hyvin käytettävissä levysuodattimeen, jossa paine-ero aiheutetaan suodattimen uiko- ja sisäpuolen välisen tasoeron 15 avulla, joita suodattimia kutsutaan omapainesuodattimiksi tai painovoimasuodattimiksi, tai suodattimen ulkopuolella vallitsevan ylipaineen avulla, joita kutsutaan painesuodat-timiksi.

Claims (3)

9 731 41

1. Pyörivä levysuodatin suspension kuivaamiseksi, käsittäen useita levysektoreita, joissa on sisäpuoliset ka- 5 navat (11) suodoksen poisjohtamiseksi akselille (9), jotka kanavat on järjestetty huipulla (12) ja laaksoilla (13) varustetun poimutetun elimen (1) avulla, jolloin huiput muodostavat alustan suodatinkankaalle (4), jonka läpi vedenpoisto tapahtuu, ja laaksot yhdessä suodatinkankaan kanssa 10 muodostavat suodoskanavat (11) ja jolloin suodoskanavat (11) on järjestetty radiaalisesti, tunnettu siitä, että poimutettu elin (1) koostuu yhdestä ainoasta poimutetusta aaltolevyelementistä, jolloin aallotukset on muodostettu siten, että ne muodostavat suodoskanavat, joiden korkeus kas-15 vaa akselia (9) kohti.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen levysuodatin, tunnettu siitä, että aallotukset on muodostettu siten, että niiden pinta-ala kasvaa akselia (9) kohti.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen levysuodatin, 20 tunnettu siitä, että suodatinkankaan pinta-alan ja suodoskanavien tilavuuden välinen suhde on vähintään 20 dm^/dm^.