ITTO20000790A1 - Procedimento e dispositivo per filtrare ed asciugare particelle solide da liquidi. - Google Patents

Procedimento e dispositivo per filtrare ed asciugare particelle solide da liquidi. Download PDF

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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale
La presente invenzione si riferisce alla filtrazione di liquidi. In particolare le macchine per la rettifica, 1'elettroerosione e altri tipi di lavorazioni metallurgiche, in cui si deve raffreddare il processo di asportazione con olio o emulsione, sono di solito dotate di un impianto di trattamento del liquido raffreddante, che ha il compito di depurare il liquido raffreddante proveniente dall'ambiente di lavoro da particelle solide, ad esempio dai trucioli metallici e dal materiale asportato per sfregamento dalla mola, e di fornirlo successivamente al processo. In processi con grandi quantità di materiale asportato vengono condotti ad alta pressione nella macchina fino a 200 litri/min di liquido raffreddante depurato. Ma anche in altri processi si presenta spesso il compito di separare particelle solide da liquidi con efficienza, qualità e disponibilità elevate, in modo da ottenere un filtrato più asciutto possibile e una lunga durata del filtro.. Nel campo qui preferibilmente considerato della filtrazione di liquidi refrigeranti per macchine utensili ad asportazione di truciolo, per la depurazione del liquido raffreddante da trucioli e altre impurità prodotte nel processo, si impiegano per lo più centrifughe o impianti di filtrazione con filtri a nastro o filtri a lamelle o elementi filtranti di altro tipo.
Le centrifughe note hanno il vantaggio di non richiedere filtri e di permettere, grazie alla centrifugazione, un contenuto di liquido residuo nel materiale asportato più basso rispetto ai gruppi filtranti noti. A causa della limitata controllabilità delle dimensioni e del numero dì giri della centrifuga, nel caso' di esigenza di purezza elevata, la loro potenza filtrante è però limitata a portate che non sono più sufficienti per processi con potenza specifica elevata.
I limiti degli impianti noti con filtri a nastro per elevata potenza specifica e alta qualità di filtrazione risiedono nel loro ingombro notevole, nella controllabilità dei liquidi con particelle solide di diversa consistenza e grandezza per quanto riguarda l'intasamento dei filtri e nell'elevato contenuto di liquido residuo che, per tali alte esigenze, rende necessaria una successiva asciugatura separata del filtrato.
Nei gruppi filtranti noti con elementi filtranti a candela, si può ottenere una potenza specifica elevata anche in presenza di ingombro ridotto ed elevata esigenza di purezza', in cui gli elementi filtranti a candela presentano una vita lunga. In dipendenza del tipo e della consistenza del filtrato durante la rigenerazione del filtro, sorgono però, problemi per quanto riguarda la separazione del filtrato dalla superficie del filtro e l'estrazione del filtrato dal recipiente a pressione. Oltre a ciò anche in questo caso il filtrato ha un contenuto di liquido residuo troppo alto e deve essere asciugato prima dello smaltimento in una fase di processo aggiuntiva. Alla base della presente invenzione è posto quindi il compito di indicare un procedimento e un dispositivo in cui il liquido può essere depurato e il filtrato può essere asciugato efficacemente con un ingombro ridotto e con potenza specifica elevata. Questo compito viene risolto tramite la combinazione delle caratteristiche delle rivendicazioni. Secondo l'invenzione le funzioni di ■ filtrazione,
• rigenerazione del filtro e
• asciugatura del filtrato
sono svolte in un unico gruppo, in cui il liquido filtrato, il liquido residuo del filtrato, contenente impurità, e il filtrato asciugato escono dall'impianto separati l'uno dall'altro attraverso aperture di uscita separate. La soluzione secondo l'invenzione viene descritta di seguito più precisamente in due esempi di realizzazione in base ai disegni. In particolare
la Figura 1 mostra una sezione attraverso il gruppo filtrante secondo la variante A,
la Figura 2 mostra la sezione attraverso un elemento filtrante,
la Figura 3 mostra una sezione attraverso l'anello di scarico della variante A,
la Figura 4 mostra una sezione attraverso il gruppo filtrante secondo la variante B con il cilindro filtrante posto nella posizione più alta, la Figura 5 mostra,una sezione attraverso il gruppo filtrante secondo la variante B con il cilindro filtrante posto nella posizione più bassa .
Nella carcassa 1 del gruppo filtrante 2, rappresentato schematicamente in Figura 1, l'albero cavo 3 è supportato girevole intorno all'asse 4 e azionabile tramite il motore 5. All'interno della carcassa 1 si trova il cilindro filtrante 6 realizzato come recipiente a pressione e collegato rigidamente all'albero cavo 3. Tra la parete esterna del cilindro filtrante·6 e la base 8 di quest'ultimo si trova l'anello di scarico 7, per mezzo del quale il cilindro filtrante 6 può essere aperto per l'asportazione del filtrato. All'interno del cilindro filtrante 6 si trovano gli elementi filtranti a candela 9, disposti a stella sull'albero cavo 3, montati su più piani sovrapposti tra loro, e collegati, attraverso fori 10 nella parete dell' albero 3, alla cavità inferiore 21 di quest'ultimo.
Gli elementi filtranti a candela 9 di Figura 2, nell'esempio di realizzazione qui rappresentato, consistono in pacchetti di dischetti di carta 15, impaccati e pressati insieme e infilati su tubi 14 fessurati per lungo o provvisti di fori. Al posto di questi filtri a lamelle si possono anche utilizzare altri elementi filtranti lavabili a controcorrente, a forma di candela. I tubi 14 chiusi su un'estremità sono provvisti sull'altra estremità di una filettatura .16 per mezzo della quale sono avvitati all'albero cavo 3.
Durante la filtrazione, il liquido non filtrato viene pompato nel cilindro filtrante 6 chiuso e fermo, attraverso il tubo flessibile 17, l'anello di immissione 18, la cavità superiore 19, i fori 20·sulla parete dell'albero cavo 3 e il tubo 33, e, dopo l'attraversamento degli elementi filtranti a candela 9 e della cavità inferiore 21 dell'albero 3, esce dal gruppo filtrante come liquido filtrato attraverso l'anello di deflusso 12 e il tubo flessibile 13.
A intervalli di tempo periodici, il processo di filtrazione viene interrotto per la pulizia degli elementi filtranti a candela 9 e per l'asciugatura e l'estrazione del filtrato. Alimentando aria compressa al manicotto di entrata 11, attraverso l'anello di alimentazione 18 e la cavità superiore 19 dell'albero 3, il liquido viene spinto attraverso gli elementi filtranti a candela 9 in uscita dal cilindro filtrante 6. Dopo lo svuotamento del cilindro filtrante 6, il pistone anulare pneumatico 22 dell'anello di scarico 7, realizzato come valvola a cassetto e rappresentato in dettaglio in Figura 3, viene scaricato in modo da essere sollevato di alcuni centesimi di millimetro dalla piastra del fondo 8 per mezzo delle molle 31, e il cilindro filtrante 6 viene messo in rotazione. Per effetto della forza centrifuga così generata, il filtrato aderente agli elementi filtranti a candela 9 viene staccato e trasportato verso il fondo 8 del cilindro filtrante 6 per mezzo dell'aria compressa uscente dagli ugelli 38 o dell'olio pulito o del liquido introdotto attraverso i fori 20 e i tubi 33, dove il filtrato-viene sottoposto alla centrifugazione a secco, per cui il liquido residuo ancora presente nel cilindro filtrante 6 fuoriesce dal medesimo 6 attraverso la fessura anulare tra il pistone anulare 22 e il fondo 8 del tamburo e viene aggiunto al liquido non filtrato attraverso il foro 23 e la lamiera di raccolta 24. La rigenerazione del filtro viene facilitata dall'aria compressa o dall'olio pulito alimentato attraverso l'ingresso 34 nella cavità inferiore 21 dell'albero 3 che attraversa gli elementi filtranti a candela 9 dall'interno verso l'esterno.
Dopo l'asciugatura del filtrato, sollecitando a pressione il pistone anulare 25 (Figura 3) attraverso il condotto dell'aria compressa 32, l'anello di bloccaggio 26 insieme al pistone anulare 22 viene sollevato vincendo la forza della molla 27, e quindi viene liberata l'apertura di uscita per il filtrato asciugato, che, presso le pareti filtranti del cilindro filtrante 6 cade nel recipiente 30 del filtrato attraverso le aperture 28, nella piastra -di fondo 29 della sede 1.
L'esempio di realizzazione secondo la variante B del gruppo filtrante di Figura 4 secondo l'invenzione consiste in una carcassa (41) con un albero (42)·supportato all'interno in modo girevole e mobile assialmente e con un cilindro filtrante 43 rigidamente collegato a tale albero. Il supporto 44 del filtro, alloggiato all'interno del cilindro filtrante 43 sull'albero 42 in modo assialmente mobile e girevole, sostiene sulla sua circonferenza esterna gli elementi filtranti a candela 45 disposti a forma di stella in piani sovrapposti tra loro, avvitati saldamente al supporto stesso; inoltre sostiene gli ugelli dell'aria compressa 69, 70, che sono collegati con la camera interna anulare 46, la quale, viene alimentata con aria compressa tramite il condotto 71, l'anello di alimentazione 47 e i fori 48 nell'albero 42 per la pulizia del cilindro filtrante 43. La camera esterna anulare 49 del supporto 44 del filtro è collegata al condotto di deflusso 53 per mezzo dei fori trasversali 50, del foro assiale 51 dell'albero 42 e per mezzo dell'anello di deflusso 52.
Per la filtrazione del liquido, per mezzo del cilindro di azionamento 54 e della leva 55, il cilindro filtrante 43 viene portato nella posizione più alta, nella quale aderisce a tenuta sul collare superiore della carcassa 41 e viene alimentato con il liquido da filtrare tramite il condotto di afflusso 56. In questa posizione il supporto 44 del filtro si trova con la sua flangia 57 sul cono interno 58 del cilindro filtrante 43 e ne chiude le aperture di uscita 59, cosicché il liquido può lasciare il cilindro filtrante 43 immobile solo attraverso gli elementi filtranti a candela 45, e il filtrato rimane nel cilindro filtrante 43.
La pulizia del filtro e lo smaltimento del filtrato iniziano con il bloccaggio dell'alimentazione del liquido e la massa sotto pressione del liquido presente nel cilindro filtrante 43 per mezzo dell'aria compressa alimentata nel cilindro filtrante 43 attraverso il condotto dell'aria compressa 60, per cui il liquido fuoriesce attraverso gli elementi filtranti a candela tranne un residuo di liquido sulla flangia 57. Dopo lo svuotamento del cilindro filtrante 43, questo viene abbassato di circa 1,5 millimetri per mezzo del cilindro di operazione 54 e della leva 55 in modo da non toccare più la carcassa 41 e viene messo in rotazione per mezzo del motore 61, per cui, per effetto della forza centrifuga, il filtrato attaccato agli elementi filtranti a candela 45 viene rimosso per centrifugazione e il liquido residuo esce dal cilindro filtrante 43 attraverso i fori di uscita 62 aperti per effetto della forza centrifuga e viene condotto tramite il canaletto 63 e il deflusso '64 al liquido non filtrato. Anche in questo caso, la rigenerazione del filtro viene facilitata dall'aria compressa o dall'olio pulito spinto fuori dalla camera anulare esterna 49 dall'interno all'esterno attraverso gli elementi filtranti a candela 45.
Dopo l'estrazione tramite centrifugazione del filtrato dagli elementi filtranti a candela 45 e lo smaltimento del liquido residuo dal cilindro filtrante 43, il medesimo viene abbassato .ancora di alcuni millimetri per mezzo del cilindro di azionamento 54 e della leva 55 in modo che il collegamento tra il cono interno 58 del cilindro filtrante 43 e la flangia 57 del supporto 44 del filtro venga aperto in modo da formare una fessura e il supporto 44 del filtro si trovi con la superficie conica della sua estremità inferiore 65 sul cono di supporto 66, realizzato come giunto, della carcassa 41 e da esso sia frenato nella rotazione e sostenuto. In questa posizione il cilindro filtrante 43, con il supporto 44 del filtro fermo, viene portato a una elevata velocità di rotazione e il filtrato che si trova in esso viene centrifugato a secco.
Dopo la centrifugazione del filtrato, il cilindro di azionamento 54 e la leva 55, portano il cilindro filtrante 43 nella posizione più bassa, rappresentata in Figura 5, nella quale è aperto al massimo il passaggio tra la flangia 57 del supporto 44 del filtro e il cono interno 58 del cilindro filtrante 43; mentre il cilindro filtrante 43 ruota lentamente, l'aria compressa uscente dagli ugelli 69 stacca il filtrato asciugato dalla parete del cilindro filtrante e lo trasporta nel recipiente 68 del filtrato attraverso le aperture 59 e 67 nel cilindro filtrante 43 o della sede 41. L'ugello 70 dell'aria compressa serve a ripulire le aperture di uscita 62 del cilindro filtrante 43 dall'eventuale filtrato residuo.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1 . Procedimento per filtrare liquidi in cui il liquido non filtrato è spinto all'interno di un recipiente a pressione (6, 43) attraverso un filtro con più elementi filtranti a candela (9, 45) in modo che il filtrato rimanga nel recipiente e venga rimosso da questi a intervalli di tempo periodici, caratterizzato dal fatto che le funzioni filtrazione, pulizia del filtro e asciugatura del filtrato sono riunite nello stesso dispositivo, in cui durante la pulizia del filtro, il filtrato aderente agli elementi filtranti a candela (9, 45) viene staccato per effetto della rotazione del filtro e l'asciugatura del filtrato avviene tramite centrifugazione del filtrato stesso.
  2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il filtrato aderente alla parete del recipiente viene staccato per mezzo di un mezzo sotto pressione.
  3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il recipiente (6, 43) ruota con un diverso numero di giri durante la pulizia degli elementi filtranti a candela e la centrifugazione del filtrato.
  4. 4 . Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che, prima della centrifugazione del filtrato, per mezzo di un elemento di sollevamento viene aperta una fessura di scarico per il liquido residuo.
  5. 5. Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che durante l'estrazione tramite centrifugazione del filtrato dagli elementi filtranti a candela (45) e la centrifugazione del filtrato, la forza centrifuga apre automaticamente aperture di scarico (62) per il liquido residuo.
  6. 6. Dispositivo per realizzare il procedimento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, comprendente un recipiente a pressione (6, 43) in cui è disposto un filtro con più elementi filtranti a candela (9, 45), in cui al recipiente (6, 43) si può alimentare il liquido da filtrare attraverso il condotto di alimentazione (19, 56) e gli elementi filtranti a candela (9, 45) sono collegati con un condotto di deflusso (13, 53) per il liquido filtrato, caratterizzato dal fatto che nel recipiente (6, 43) è disposto un albero cavo (3, 42), collegato con il recipiente (6, 43), azionabile con un motore e che determina la rotazione sia del recipiente (6, 43) che del filtro, e dal fatto che sull'estremità inferiore del recipiente (6, 43) è disposto un dispositivo (7, 57) per la rimozione del filtrato centrifugato a secco.
  7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, in cui sull'estremità inferiore dell'albero cavo (3, 42) è disposto un anello di scarico (12, 52) per l'asportazione del liquido filtrato.
  8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui gli elementi filtranti a candela (9) sono collegati in una disposizione a forma di stella con una cavità inferiore (21) dell'albero cavo (3) ed in cui è presente un anello di alimentazione (18) per l'alimentazione del recipiente (6) con il liquido da filtrare tramite una cavità superiore (19) e fori (20) nella parete dell'albero cavo (3), in cui sull'estremità inferiore del recipiente (6) è disposto un anello di scarico (7) con un pistone anulare interno (22) per lo scarico del liquido residuo e con un anello di blocco (26) per la rimozione del filtrato essiccato dal recipiente (6).
  9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui l'albero cavo (42) è alloggiato in modo assialmente mobile in una carcassa (41), in cui gli elementi filtranti a candela (45) sono montati su un supporto (44) del filtro che è supportato girevole sull'albero cavo (42) e presenta una prima camera anulare (49) per ricevere e trasportare il liquido filtrato attraverso fori (51) dell'albero cavo (42) nonché una seconda camera anulare (46) per l'alimentazione dì ugelli dell'aria (69, 70) con aria compressa, in cui è presente un elemento di sollevamento per spostare l'albero cavo (42) in tre posizioni assiali, includenti una posizione superiore in cui il recipiente' (43) è collegato a un'entrata (56) del liquido e a un'entrata (60) dell'aria compressa e una flangia (57) del supporto (44) del filtro, sovrapposta ad un cono (58) del recipiente (43), chiude il recipiente (43), una posizione intermedia in cui la flangia (57) viene sollevata dal cono (58) formando una fessura e il supporto (44) del filtro si trova con un'estremità tubolare (65) sulla carcassa (41) e una posizione finale inferiore, in cui il passaggio tra il cono (58) e la flangia (57) è aperto al massimo.
  10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 9, in cui l'estremità tubolare (65) forma un giunto frenante con un cono di sostegno (66) della carcassa (41).
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