FI73892C - Sjaelvrenande filter foer viskoesa suspensioner. - Google Patents

Description

73892

Itsepuhdistuva suodatin sakeita suspensioita varten

Keksintö liittyy suodatuslaitteisiin ja sen kohteena on erityisesti itsepuhdistuva suodatin sakeita sus-5 pensioita, kuten polttoainetta varten.

Keksintöä voidaan edullisimmin käyttää erittäin sakean polttoaineen puhdistamiseen laivojen voimakoneissa.

Ennestään tunnetaan yleisesti itsepuhdistuvia suodattimia, jotka on suunniteltu sakeiden polttoaineiden puhdis-10 tamista varten ja jotka käsittävät kotelon ja suodatinele-mentin. Kotelossa on liitäntäputket polttoaineen syöttöä ja poistoa varten ja myös huuhteluputki lietteen poistamista varten. Suodatinelementit voivat olla pinta-, rako- tai seulatyyppiä.

15 Suodattimien itsepuhdistus perustuu siihen, että synnytetään vastakkaissuuntainen virtaus tai että käytetään ;··’ mekaanisia puhdistuslaitteita (kaapimia) .

• Ennestään tunnetaan itsepuhdistuva suodatin, jossa .* on lieriömäinen kotelo ja liitäntäputket polttoaineen syöt- 20 töä ja poistoa varten. Kotelo sisältää pinta- ja rakosuoda-tinelementin, johon on liitetty hydraulinen itsepuhdistus-järjestelmä. Suodatinelementti koostuu kehikosta, jossa on pitkittäiset säleet, joiden päälle on kiedottu kalibroitu, pienihalkaisijäinen, ruostumatonta terästä oleva lanka. Muo-25 toillut uurteet, jotka on tehty säleisiin, saavat aikaan en--. naita määrätyn välyksen lankakierrosten välille, jotka muo dostavat suodatinelementin rakopinnan, ja täten taataan polt-toaineen suodatuksessa haluttu puhtaus. Polttoaine kulkee suodatinelementin lävitse kehältä keskustaa kohti. Mekaani-]·. 30 set epäpuhtaudet jäävät elementin ulkopinnalle.

Hydraulinen itsepuhdistus järjestelmä muodostuu hydrau- * * limoottorista, joka toimii suodatettavan polttoaineen vir tauksen avulla, ja suodatinelementin sisäpuolelle asennetusta potkurilaitteesta. Siivet pyörivät akselin ympäri siten, 2 73892 että ne tulevat nopeasti säännöllisin aikavälein lähemmäksi toisiaan, jolloin suodatinelementin yhteen sektoriin muodostuu polttoaineen vastakkaissuuntainen virtaus. Potkurilaite suorittaa suodatinelementin täydellisen puh-5 distuksen neljä kertaa minuutissa.

Potkurilaite tekee suodattimen kuitenkin melko monimutkaiseksi.

Lanka saattaa katketa suodatettaessa hyvin sakeita nesteitä tai purettaessa laitetta, mikä osoittaa, että suo-1Q datinelementti on melko heikko ja aiheuttaa tiettyjä vaikeuksia korjattaessa suodatinelementin pintaa ja potkuri-laitetta. Lisäksi käsiteltäessä hyvin sakeita hartsimai-sia polttoaineita suodattimen itsepuhdistuskyky heikkenee huomattavasti, mikä huonontaa sen toimintavarmuutta, koska 15 suodatinelementin pinta likaantuu voimakkaasti hartsimai-sista aineista.

Polttoaineen vastakkaissuuntainen virtaus, joka syn-nytetään potkurilaitteella, ei kykene poistamaan pinta-ak-tiivisia hartsimaisia aineita, joita esiintyy runsaasti 2Q suodatinelementin pinnalla. Suodattimen edelleen likaan-tuessa siivet juuttuvat kiinni ja suodatin lakkaa toimimasta .

Tunnetaan myös itsepuhdistuva suodatin, jossa on kar-tiomainen seulasuodatinelementti, jonka kärki on asennettu 25 alaspäin. Seulasuodatinelementissä on täristyslaite.

Suodatuksen puhtaus riippuu tällaisessa suodattimes-sa kuitenkin seulan aukkokoosta. Lisäksi tällainen suodatinelementin rakenne ei voi taata polttoaineen pitkäaikaista ja korkealuokkaista puhdistusta, koska mekaanisten partikke-3Q leiden täydellinen poisto suodatinelementin seulan pinnalta voi tapahtua sen täristyksen aikana vain, jos partikkelit ·** tulevat kosketukseen seulalangan kanssa langan poikkileik- ’·: kauksen sellaisen säteen suunnassa, joka on suorassa kul massa suodatinelementin kartion emäviivaan nähden. Muussa 35 tapauksessa mekaaniset epäpuhtaudet tunkeutuvat aukon lävit- 3 73892 se pitkin langan kehää. Mikäli mekaanisten epäpuhtauksien koko on suunnilleen sama kuin aukon koko, epäpuhtaudet voivat päästä puhtaan nesteen tilaan ja sykkivä nestevir-taus yhdessä ohuen suodatusesteen kanssa, joka muodostuu 5 seulasta, voi vain myötävaikuttaa tähän tunkeutumiseen huonontaen täten suodatuksen laatua. On hyvin epätodennäköistä, että mekaaniset partikkelit osuvat seulalankaan, kun langan halkaisija on samansuuruinen kuin aukko; samalla kun karkeita epäpuhtauksia joutuu aukkoihin, ne tukkeu-10 tuvat, koska aukot muodostavat pintaan eräänlaisia syvennyksiä, jotka täyttyvät karkeista mekaanisista epäpuhtauksista suodattimen täristyksen aikana, erityisesti vastakkais-vaiheisessa liikkeessä.

Tämän seurauksena seulasuodatinelementtiin muodostuu 15 ja kertyy kerrostumaa jopa sen täristyksen aikana ja tämä kerrostuma poistuu ainoastaan, kun sen massa tulee riit-tävän suureksi irrotakseen seulasta värähtelevän seulan . synnyttämien hitausvoimien vaikutuksesta. Tästä syystä täl- \ ; lainen seula toimii vaihtelevalla läpäisyteholla. Lisäksi • . 20 ei ole mahdollista poistaa kerrostumaa seulasta täydelli- ; sesti käsiteltäessä hyvin sakeita polttoaineita, joissa on suuri määrä pinta-aktiivisia aineita, koska seula toimii ·'·' eräänlaisena "kideverkkona" ja tekee suodatinelementin it- sepuhdistuksen vielä vaikeammaksi.

25 Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan itsepuhdistu- va suodatin sakeille suspensioille, sopivimmin sakealle *·.. polttoaineelle, jolla suodattimena saavutetaan parempi Y; polttoaineen puhdistuminen suodatinelementin paremman ra kenteen ansiosta.

*"* 30 Tämä ongelma ratkaistaan siten, että itsepuhdistu- vassa suodattimessa sakeita suspensioita varten, joka kä-sittää onton kotelon, jossa on liitäntäputket suspension syöttöä, suodoksen poistoa ja lietteen poistoa varten, kar-tiomaisen suodatinelementin, joka on asennettu koteloon kär-35 ki alaspäin ja jossa on keskikanava, joka on yhteydessä suo- 4 73892 doksen poistoputkeen, ja täristyslaitteen, joka on jäykästi kiinnitetty suodatinelementtiin, keksinnön mukaan suo-datinelementti käsittää joukon levyjä, joissa on aukot, jotka muodostavat keskikanavan, ja jotka levyt on asen-5 nettu tietylle etäisyydelle toisistaan siten, että niiden välille muodostuu rakomaiset kanavat, joiden korkeus on pienempi kuin levyjen paksuus ja jotka ovat yhteydessä keskikanavaan, jolloin levyjen ulkoreunat on viistetty alle 30° kulmaan siten, että ne muodostavat kokoon pantuina 10 suodatinelementin kartiomaisen pinnan.

Levyt voivat muodostua tasaisista lautasista, joiden väliin on sijoitettu säteittäiset välikkeet, tai katkaistun kartion muotoista lautasista, joiden sisäpinnalla on säteittäiset ulokkeet.

15 Levyt on sopivimmin liitetty yhteen tankojen ja suo datinelementin alaosaan asennetun puristuslevyn avulla.

Kun suodatinelementti on tehty joukosta yhteen lii-tettyjä levyjä, saavutetaan vahvempi rakenne kuin seula-tai lankasuodatinelementeillä. Tämä parantaa suodattimen 20 luotettavuutta haittaamatta kuitenkaan suodatusolosuhteita. Rakenteen yksinkertaisuuden vuoksi on mahdollista purkaa laite nopeasti ja tehokkaasti tarkistusta ja korjausta varten. Lisäksi keksinnön mukainen rakenne takaa hyvin tasalaatuisen polttoaineen homogenisoinnin sen puhdistuksen aikana. Poltto-25 aineen homogenisointi tapahtuu keksinnön mukaisessa suodatti-messa kahdessa vaiheessa: - suodatinelementin sisääntulokohdassa, - suodatinelementin kanavissa.

Asfaltti- ja hartsiyhdisteet 4 (kuvio 1) hajoavat 30 suodatinelementin sisääntulokohdassa osasiksi suodattimen pinnan lähellä tapahtuvan voimakkaan kavitaation vuoksi. Kavitaatiokuplien hajottua mikroräjähdyksen energia suun-tautuu aina nesteen raskasta faasia kohti, mikä aiheuttaa asfaltti- ja hartsipartikkelien hienontumisen. Kavitaatio 35 aiheutuu tässä melko suurista puristusvyöhykkeistä ja nega- II: 5 73892 tiivisen paineen vyöhykkeistä suodatinelementin pinnan värähdellessä ja tällaista ilmiötä ei voi esiintyä seula-pinnan lähellä sen suuren läpäisevyyden vuoksi. Mekaaniset epäpuhtaudet ja ehjät asfaltti- ja hartsikomponentit, jot-5 ka pääsevät suodatinelementin levyjen muodostamaan värähtelevään kanavaan, joutuvat alttiiksi vaihteleville isku-kuormille kulkiessaan kanavan lävitse ja jakautuvat pieniksi osasiksi.

Keksintöä kuvataan nyt yksityiskohtaisesti esitte li) lemällä keksinnön mukainen sakeille suspensioille, erityisesti sakeille polttoaineille, tarkoitettu itsepuhdistuva suodatin, joka on kuvattu oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1 on kaaviomainen piirustus, joka esittää polttoaineen puhdistusta ja homogenisointia, 15 kuvio 2 on pituussuuntainen poikkileikkauskuvanto it- sepuhdistuvasta suodattimesta, jossa on täristyslaite ja ta-: saisista lautasista muodostuvat levyt, kuvio 3 esittää kuviossa 2 esitetyn itsepuhdistuvan • suodattimen suodatinelementin tasaista lautasta päältä näh- ·'; 20 tynä, kuvio 4 on leikkauskuvanto pitkin viivaa IV-IV ku-viossa 3, kuvio 5 esittää itsepuhdistuvaa suodatinta, jonka levyt ovat katkaistun kartion muotoisia lautasia ja 25 kuvio 6 on osittainen perspektiivikuvanto kuviossa 5 esitetyn suodattimen kartiomaisesta lautasesta.

Keksinnön mukaan itsepuhdistuvassa suodattimessa, johon kuuluu levyjä 1 (kuvio 1) , mekaaniset partikkelit 2 putoavat alas, kun taas asfaltti- ja hartsipartikkelit, 3Q jotka joutuvat levyjen 1 välisiin rakomaisiin kanaviin 3, murskautuvat levyjen värähtelyn ansiosta.

Itsepuhdistuva suodatin sakeata polttoainetta varten käsittää onton kotelon 5 (kuvio 2) , jossa on liitäntäputki 6 polttoaineen syöttöä varten, liitäntäputki 7 suodoksen 35 poistoa varten ja putki 8 lietteen poistoa varten. Kotelon 6 73892 5 onteloon 9 on asennettu suodatinelementti 11, joka on kiinnitetty jäykästi täristyslaitteeseen 10 ja asennettu kärki alaspäin ja jossa on keskeinen kanava 12, joka on yhteydessä . suodoksen poistoputkeen 7. Suodatinelementti 11 5 käsittää joukon levyjä 1, joista jokaisessa on aukko 13 (kuviot 3, 4). Kiekkojen 1 aukot 13 muodostavat keskeisen kanavan 12 (kuviot 2, 5). Levyt 1 on asennettu tietylle etäisyydelle toisistaan siten, että niiden väliin muodostuu rakomaiset kanavat 3, joiden korkeus on pienempi kuin 10 levyn paksuus ja jotka ovat yhteydessä keskeiseen kanavaan 12.

Levyjen 1 ulkoreunat (kuviot 1-6) on viistetty 30° tai sitä pienempään kulmaan ja ne muodostavat yhteen koottuina suodatinelementin kartiomaisen pinnan.

Kulman suurentaminen yli 30°:een on epätarkoituksen-15 mukaista, koska se ei parantaisi polttoaineen puhdistuksen laatua ja johtaisi suodatinelementin pienempään lujuuteen siistä syystä, että ylä- ja alalevyjen halkaisijat poikkeavat suuresti toisistaan. On havaittu, että kulman ok paras : : arvo on 19°, vaikka tämä arvo voi erityissovellutuksissa 2Q olla eri suuri riippuen puhdistettavan suspension tiheydes-•. : tä.

Levyt 1 voivat olla tasaisen lautasen 14 muotoisia, kuten on esitetty kuvioissa 2, 3 ja 4 tai katkaistun kartion 15 muotoisia, kuten on esitetty kuvioissa 5 ja 6. Rakomais-25 ten kanavien 3 muodostamiseksi (kuviot 2 ja 5) säteittäi-sistä liuskoista muodostuvat välikkeet on sijoitettu levyjen väliin. Vaihtoehtoisesti levyjen pinnalla voi olla sä-teittäiset ulokkeet 16, kuten on esitetty kuviossa 6.

Levyt 1 on liitetty yhteen tangoilla 17 (kuviot 2, 5), 30 jotka on liitetty jollakin sopivalla tavalla suodatinelemen-tin 11 yläosassa kannatinlevyyn 18 ja alaosassa puristusle-;i vyyn 19. Kannatinlevyssä 18 on ontelo 20, joka on yhteydessä ;·" keskeiseen kanavaan 12 ja aukkoihin 21, jotka yhdistävät on- ; : telon 20 kotelon 5 kokoonakammioon 22 puhtaan polttoaineen 35 kokoamiseksi.

7 73892

Kotelon 5 kammio 22 on yhteydessä suodoksen poisto-putkeen 7.

Kannatinlevy 18 on kiinnitetty täristyslaitteen 10 akseliin 23 ja täristyslaite voi olla mitä tahansa tunnettua 5 tyyppiä, joka soveltuu käytettäväksi itsepuhdistuvassa suo-dattimessa.

Tila 9 ja kotelon 5 ontelo 22 on suljettu tiiviisti akselin 23 ja kannatinlevyn 18 asennuskohdista tiivisteillä 24.

10 Suodatinelementti 11 saatetaan kohdalleen koteloon 5 teipin 25 ja jousen 26 avulla, jotka työntyvät puristus-levyssä 19 olevaan syvennykseen.

Käytettäessä kartiomaisia lautasia 15 {kuvio 5) on suositeltavaa, että tankoihin 17 tehdään siivekkeet 27, jot-15 ka muodostavat levylle tukipinnat siten, että on mahdollista puhdistaa levyjen sisäpinnat kerrostumista käsiteltäessä hyvin sakeita polttoaineita, joissa on suuri määrä mekaanisia epäpuhtauksia. Puristuslevyssä 19 on keskeinen aukko 28 :\ kerrostumien kokoamiseksi kotelon 5 onteloon 29, joka on 2Q erotettu tilasta 9 tiivisteellä 30 ja hoikilla, jotka yh-I”. dessä keskittävät suodatinelementin kotelossa 5. Ontelossa ;29 on liitäntäputki 31, jossa on tulppahana lietteen poistoa varten. Liete poistuu siten, että paineenalainen polttoaine *·: pakottaa lietteen ulos, kun tulppahana avataan.

25 Keksinnön mukainen suodatin toimii seuraavalla tavalla.

Polttoainetta pumpataan suodattimen lävitse siten, että kotelon 5 onteloihin 9, 22 muodostuu tietty ennalta määrätty paine. Polttoaine päästetään tuloaukon - liitän-täputki 6 - kautta sisätilaan 9, joka muodostuu kotelon 5 30 ja suodatinelementin 11 välille. Samanaikaisesti täristyslaite 10 synnyttää suodatinelementtiin 11 akselin 23 väli-tyksellä pystysuuntaisia värähtelyjä ennalta määrätyllä taa-juudella ja amplitudilla. Polttoaine siirtyy kotelon kehältä kohti suodatinelementtiä. Sitten se kulkee suodatinelementin -. · 35 rakomaisten kanavien 3 kautta kanavaan 12 ja johdetaan onte- s 73892 loiden 20 ja 22 kautta puhtaan polttoaineen liitäntä-putkeen 7. Suodatus tapahtuu vaakasuunnassa.

Suodatinelementin 11 värähtelyn vaikutuksesta polttoaineeseen syntyy muuttuvia paikallisia paisunta- ja 5 paineennousukohtia, jotka johtavat kavitaatioilmiöön, voimakkaaseen pyörteilyyn ja leikkausjännityksiin, jotka myötävaikuttavat polttoaineen homogenisoitumiseen. Ne polttoaineen osaset, jotka eivät hajoa kavitaatiovyöhykkeessä, joutuvat mukaan polttoainevirtaukseen ja tulevat kosketuk-10 seen suodatinelementin värähtelevien reunojen kanssa, jolloin partikkelit hajoavat pienemmiksi osasiksi. Mekaaniset epäpuhtaudet, jotka ovat kooltaan suodatinelementin 11 levyjen reunojen välistä rakoa suurempia, sinkoutuvat värähtelyn vaikutuksesta alaspäin tai pois levyiltä. Ne joutuvat 15 sitten jälleen polttoainevirtaan ja kulkeutuvat takaisin suodatinelementille, josta ne jälleen saavat tietyn voima-pulssin, joka heittää ne pois. On selvää, että mekaaniset partikkelit liikkuvat tästä syystä vähitellen pitkin levy-jen reunoja alaspäin (reittiä, joka on likimääräisesti esi-20 tetty kuviossa 1) ja sinkoutuvat alas alempaan onteloon, : josta ne poistetaan huuhtelemalla. Mekaanisten epäpuhtauk- ·_/ sien jatkuvan sinkoutumisen ansiosta suodatinelementin pin- I naita ja myös seinän lähellä tapahtuvan voimakkaan kavitaa- tion ansiosta, joka hajottaa hartsiaineet levyjen 1 reu-25 noilla, suodatinelementin pinta puhdistuu jatkuvasti kerrostumista. Samanaikaisesti ne osaset ja mekaaniset epäpuhtaudet, jotka tunkeutuvat levyjen välisiin rakomaisiin kanaviin 3, liikkuvat värähtelevää kanavaa pitkin ja joutuvat alttiiksi vaihteleville iskukuormille, jotka hienontavat 3Q ja jakavat ne siten, että saadaan hienompaa polttoainetta.

Keksinnön mukaisella suodattimena polttoaineen pa-y lamiskelpoisen jakeen hävikki kokonaisvirrasta pienenee 0,5 % verrattuna ennestään tunnettuihin suodattamiin siitä syystä, että mekaaniset epäpuhtaudet erotetaan palamiskel-35 poisista komponenteista ja kootaan lietteeksi, joka poistetaan ilman polttoaineen hyödyllisten komponenttien hävikkiä.

Il

Claims (4)

1. 73892
2. 1. Itsepuhdistuva suodatin sakeita suspensioita varten, joka käsittää onton kotelon (5), jossa on liitän-5 täputket (6, 7, 8) suspension syöttöä, suodoksen poistoa ja lietteen poistoa varten, kartiomaisen suodatinelemen-tin (11), joka on asennettu koteloon (5) kärki alaspäin ja jossa on keskikanava (12), joka on yhteydessä suodoksen poistoputkeen (7), ja täristyslaitteen (10), joka on 10 jäykästi kiinnitetty suodatinelementtiin (11), tunnet-t u siitä, että suodatin elementti (11) käsittää joukon levyjä (1), joissa on aukot (13) , jotka muodostavat kes-kikanavan (12) , ja jotka levyt (1) on asennettu tietylle etäisyydelle toisistaan siten, että niiden välille muodos-15 tuu rakomaiset kanavat (3), joiden korkeus on pienempi kuin levyjen (1) paksuus ja jotka ovat yhteydessä keskikana-vaan (12), jolloin levyjen (1) ulkoreunat on viistetty alle ·.* * 30 kulmaan siten, että ne muodostavat kokoon pantuina suo- datinelementin (11) kartiomaisen pinnan. : 20 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen itsepuhdistuva :***: suodatin, tunnettu siitä, että levyt (1) muodostuvat • tasaisista lautasista (14) , joiden väliin on sijoitettu sä- teittäiset välikkeet.
3. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen itsepuhdistuva 25 suodatin, tunnettu siitä, että levyt (1) muodostuvat katkaistun kartion muotoisista lautasista (15), joiden sisäpinnalla on säteittäiset ulokkeet (16).
4. 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen itsepuh-distuva suodatin, tunnettu siitä, että levyt (1) on 30 liitetty yhteen tankojen (17) ja suodatinelementin (11) alaosaan asennetun puristuslevyn (19) avulla.