ITTO930180A1 - Filtro meccanico continuo, autopulente, per separare corpi inquinanti solidi, da sostanze fluide. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del BREVETTO d'INVENZIONE INDUSTRIALE Dal titolo:

"FILTRO MECCANICO CONTINUO, AUTOPULENTE, PER SEPARARE

CORPI INQUINANTI SOLIDI, DA SOSTANZE FLUIDE".

E' attuale l'interesse per il recupero e riciclaggio di residuati di materie prime. Il recupero, come ? noto, impone la separazione per fiItraggio, dei corpi solidi inquinanti dal materiale da riciclare. Con riferimento specifico al recupero del le materie termoplastiche le tradizionali macchine "cambiafiltri " impiegate per estrusori sono generalmente dotate di due filtri che lavorano in alternativa, mentre uno dei due filtra il flusso del materiale l'altro, inattivo, pu? essere rimosso e cambiato oppure pulito. I filtri meccanici fin qui noti non possono essere impiegati per la filtrazione e ricupero di materiali contenenti pi? dell' 1% di inquinanti solidi. L'1% di solidi inquinanti, o maggiori percentuali, provocano il rapido intasamento del filtro. In talune situazioni il filtro che lavora si intasa prima che l'altro filtro possa essere cambiato o pulito. Inoltre tale sistema di filtraggio non ? costante in quanto man mano che aumenta la quantit? dei corpi inquinanti catturati dal filtro aumenta anche la pressione in entrata mentre si riduce il flusso del materiale filtrato in uscita. All'atto dello scambio dei fiItri il flusso in uscita si riduce ancora o cessa del tutto per riprendere quando entra in funzione il filtro nuovo o ripulito.

La discontinuit? del flusso del materiale filtrato crea gravi problemi per molte tecnologie di trasformazione delle materie plastiche, quali la granulazione a freddo , l'estrusione dei profili, la calandratura, il soffiaggio, per cui ? necessario adottare filtri continui autopulenti. Attualmente i filtri meccanici continui, autopulenti, sono distinguibili in due gruppi:

- i filtri di un primo gruppo lavorano sul principio del "retrospurgo" per cui una porzione del materiale gi? filtrato ? destinata alla pulizia dello stesso filtro, o di una parte di esso, attraversandolo una seconda volta, ma in direzione opposta al flusso di filtraggio, per cui i corpi inquinanti vengono allontanati dai fori del fiItro ed espulsi dalla macchina. La perdita di carico derivante dal primo passaggio della massa filtrata-pulente, che attraversa il filtro in senso inverso al senso di filtraggio, pone ampi limiti all impiego di questa tecnologia. La pressione in uscita (da 50 a 120 bar) e relativa spinta disponibili per liberare i fori dai corpi inquinanti sono notevolmente inferiori rispetto alla pressione e spinta (da 120 a 220 bar) con le quali detti corpi inquinanti sono convogliati nei fori del filtro. Tale situazione peggiora quando il materiale da filtrare ? ricco di corpi inquinanti. Pi? elevato ? il contenuto di corpi inquinanti pi? elevata ? la perdita di carico pi? bassa ? la pressione disponibile per pulire il filtro.

- Nei fiItri del secondo gruppo i corpi inquinanti sono allontanati dalla superficie di filtraggio con mezzi meccanici quali raschiatori . In questo caso la parete filtrante deve necessariamente fermare i corpi inquinanti sulla sua superficie esterna o di ingresso del materiale da filtrare.

In ogni caso il grado di filtraggio ? determinato dalla grandezza dei fori del filtro.

Le attuali tecniche per la formazione dei filtri, quali elettroerosione o laser, consentono di ottenere fori con minimo diametro, fino a 50 micron, ossia filtri validi per quasi tutte le tecnologie di trasformazione dei polimeri. La espulsione dei corpi inquinanti mediante raschiatore implica anche l'espulsione di una parte d? materiale non filtrato. Noti dispositivi filtranti appartenenti a questo gruppo impiegano filtri cilindrici nei quali il materiale da filtrare entra in direzione attraversa il mantello forato dello stesso, ed esce oltre la base opposta; il raschiatone ha forma elicoidale ed aderisce all'interno od all'esterno del mantello cilindrico, sempre dal lato di ingresso del materiale.

Il movimento rotatorio relativo tra fiItro cilindrico e raschiatone - una delle due parti ? ferma mentre l'altra ruota attorno all'asse comune - rimuove dai fori del filtro i corpi inquinanti pi? voluminosi e li spinge in direzione assiale, in senso opposto alla direzione di entrata. Alla estremit? del filtro, opposta a quella di entrata, ? previsto un dispositivo per l'espulsione all'esterno dei corpi inquinanti che vengono espulsi unitamente ad una certa quantit? di materiale non filtrato.

- Tali filtri noti presentano alcuni inconvenienti, qua Ii:

- elevato costo del corpo filtrante cilindrico che richiede alta precisione di fabbricazione al fine di garantire il contatto costante con il rachiatore;

- difficolt? di ottenere efficace aderenza dello spigolo del raschiatone con il mantello cilindrico del fi Itro per tutta la sua estensione;

- qualit? e durata delle tenute tra le parti mobili del cilindro, o del raschiatore, rispetto alle varie parti della macchina che monta il filtro, in presenza della differenza tra la pressione atmosferica esterna e la pressione interna del filtro, differenza di circa 220 bar;

- impossibilit? di sottoporre a ripetute operazioni di rettifica sia il cilindro filtrante che il raschiatore senza alterarne le dimensioni e quindi la funzionalit?; - lunghi tempi di intervento in caso di ricambio del filtro cilindrico e necessit? di impiego di personale altamente specializzato per il montaggio-smontaggio del filtro; elevato costo dello stesso.

Scopo dell'invenzione ? la realizzazione di un filtro meccanico continuo, autopulente, in grado di separare corpi inquinanti solidi da sostanze fluide, con continuit? del flusso del materiale filtrato, senza sbalzi di pressione; filtro di lunga durata di semplice ripristino e/o ricambio; costo economicamente conveniente, tale da renderlo acquisibile da piccole e medie aziende con attivit? di ricupero di materiali termoplastici.

Lo scopo esposto ? raggiunto dal filtro in oggetto le caratteristiche del quale sono messe in evidenza dalle rivendicazioni che seguono.

Un esempio di pratica reaiizzazione del filtro ? in seguito descritto con riferimento ai disegni schematici allegati a titolo dimostrativo, nei quali: - la fig. 1 ? una vista assonometrica esplosa delle parti che lo costituiscono;

- la fig. 2, a scala diversa, ? una vista in sezione verticale longitudinale dello stesso;

- la fig. 3 ne ? una vista in sezione secondo un piano orizzontale passante per la Iinea X-X di fig. 2.

Con riferimento ai disegni, fig. 1, il filtro comprende un corpo centrale 8, cavo, che realizza una camera di separazione 1 definita da una coppia di piastre piane filtranti, parallele ed opposte 9 e dal bordo perimetrale 10 della stessa parte 8, provvista di una bocca d'ingresso 2 collegata ad uno o pi? canali 3 per il materiale da filtrare. Con 6 ? indicato un canale collegato con la bocca di deflusso 7 per il materiale filtrato. A ridosso di ogni piastra 9 ? montata una seconda piastra forata, "breaker", seguita da un coperchio 12 conformato a scodella. Entrambi gl i equipaggi opposti, singolarmente costituiti da una piastra filtrante 9, da una seconda piastra forata 11 e da un coperchio 12, sono attraversati assialmente da un albero cavo e girevole 14 che aziona in rotazione il aschiatore 13 conformato a spirale; detto raschiatore ? provvisto di un foro 15 comunicante con l'interno cavo 16 dell'albero 14. Ogni coperchio 12 ? provvisto di uno o pi? canali di uscita 5.

I coperchi 12 rispetto al corpo 8 sono montati e fissati in modo da bloccare le piastre 11 contro le piastre 9 che, a loro volta, sono bloccate contro i bordi opposti della camera 1.

Le figg. 2 e 3, come premesso, sono viste sezionate delle parti assiemate rappresentate in fig. 1. Premesso che il perimetro della camera 1, e quindi il perimetro dei diversi componenti il filtro, possono assumere qualunque altra forma geometrica conveniente, diversa da quella circolare, il funzionamento del filtro ? il seguente:

- Il materiale da filtrare, sotto pressione, viene immesso nella camera di separazione 1 attraverso la bo ca 2 e canale 3 singolo o multiplo, di forme diverse in funzione del tipo e viscosit? del materiale da filtrare. La massa fluida del materiale sottopressione penetra nella camera 1 con direzione parallela alle piastre filtranti 9 di dove ? costretto ad attraversare le piastre filtranti 9 e, successivamente, le piastre di rinforzo 11 dalle quali perviene nelle camere 4 di raccolta, fig. 3, raggiunge il canale di uscita 5 e quindi il canale 6 comunicante con la bocca di deflusso 7.

Le piastre di filtraggio 9 sono provviste di fori di passaggio con diametro dell'ordine di 100-500 micron scelto in funzione del grado di filtraggio necessario. Il flusso del materiale filtrato si divide in due nella camera di separazione 1 per ricongiungersi nel canale 7 di uscita. I corpi inquinanti solidi che per dimensioni non passano attraverso i fori delle piastre filtranti 9 si arrestano sulla superficie interna delle stesse da dove vengono rimossi ed allontanati dagli spigoli del raschiatone 13 in continuo contatto dinamico con detta superficie. Il passaggio degli spigoli del raschiatore liberano i fori temporaneamente ostruiti dai solidi inquinanti e consentono la ripresa del flusso filtrato fino ad eventuale nuova ostruzione provocata da altri corpi inquinanti che verranno ugualmente rimossi dall'azione del raschiatone.

La continuit? del flusso delle sostanze filtrate, in uscita dal filtro, relativa alla pressione presente nel la camera 1, si ottiene regolando la velocita di azione del raschiatone 13, che, se azionato in movimento rotatorio, ? preferibilmente compresa tra due e venti giri al minuto primo mentre, se azionato in movimento angolare intermittente, verr? regolata l' nte mittenza

Il rendimento ottimale si ottiene allorch? il numero dei fori ripuliti dall'azione del raschiatone 13 corrisponde al numero dei fori otturati da solidi inquinanti, nella stessa frazione di tempo. Questo principio che consente l'automazione di funzionamento del filtro viene praticamente appiicato controllando la pressione nella camera di separazione 1 e regolando la velocit? di azione del raschiatone 13, con l'impiego d? dispositivi noti. Un dispositivo regolatore provveder? ad accelerare l'azione del raschiatone quando aumenta la pressione nel la camera 1 e viceversa, conservando valori di pressione e flusso in uscita del materiale filtrato pressoch? ugual i ai valori prestabiliti in base alle caratteristiche strutturali del filtro.

L'evacuazione dei solidi inquinanti, unitamente ad una porzione di sostanza non filtrata, dalla camera di separazione 1, nell'esempio di realizzazione descritto, avviene attraverso il foro 15 ricavato nella parte centrale del raschiatone 13. La spinta dei corpi solidi lungo gli spigoli del raschiatore 13, diretta al centro della camera 1, e verso il foro 15, ? fornita dalla componente radiale generata dal vettore di movimento rotatorio relativo tra raschiatone e camera 1 e risulta incrementata con l'aumento dell'angolo tra spigolo del raschiatone e la semiretta radiale dell'asse di rotazione.

La sostanza fluida presente nella zona del foro 15 di espulsione, soggetta alla pressione interna del filtro, ? quindi molto ricca di corpi solidi inquinanti, non passati attraverso le piastre filtranti 9; la continua o intermittente comunicazione del foro di espulsione 15 - controllata o meno da dispositivo di dosaggio - con l'esterno a pressione atmosferica, stabilita dalla cavit? 16 dell'albero 14, determina l'espulsione dei solidi inquinanti.

Il filtro in oggetto oltre a rispondere alle esigenze di continuit? della pressione interna e flusso del processo di filtrazione presenta i seguenti notevo? li vantaggi:

- elevata compattezza e contenute dimensioni della macchina rispetto alla superficie filtrante disponibile con conseguenti risparmi di produzione di tempi di lavorazione;

- limitato consumo energetico per il riscaldamento della macchina in caso di filtratura di masse fuse di polimeri o metalli, grazie alle limitate superfici comunicanti con l'ambiente esterno;

- grande versatilit? del filtro impiegabile in diversi processi ed associabile a macchine diverse;

il filtro pu? essere montato in qualunque posizione mentre il flusso, nel suo interno, non ? vincolato ad una direzione obbligata, ad esempio pu? avere ingresso orizzontale ed uscita verticale o comunque inclinata, senza l'impiego di costosi ed ingombranti collettori di collegamento .

- L'albero cavo 14 prima di sporgere all'esterno attraversa la camera 4 di raccolta nella quale la pressione ? ben pi? bassa rispetto alla pressione presente nella camera 1. La tenuta dinamica tra l'albero e la corrispondente sede nei coperchi, o coperchio 12, ? soggetta alla differenza esistente tra la pressione atmosferica e la pressione esistente nella camera 4 di raccolta che, come gi? detto ? notevolmente pi? bassa rispetto alla pressione presente nella camera 1.

- Costo molto ridotto per l'allest?mento delle piastre 9 piane e filtranti, realizzabili con elevata precisione, a parit? di superficie e numero di fori, rispetto a piastre geometricamente diverse.

- Facilit? di garantire il contatto degli spigoli del raschiatone 13 con le superfici interne, piane, delle piastre filtranti mediante parallelismo delle battute di appoggio sul corpo 8.

- Possibilit? di molteplici operazioni di rettifica delle piastre filtranti 9 in caso di usura, pur conser? vando inalterata la distanza tra le stesse.

Lunga durata dei fori delle piastre filtranti grazie all'afflusso concentrico della sostanza da filtrare nella camera 1.

- I corpi solidi inquinanti che non attraversano le piastre filtranti 9, come innanzi descritto, convergono al centro della camera di separazione 1, e se tale condizione aumenta la probabilit? di intasamento di taluni fori delle piastre 9 gli stessi sono circoscritti in un'area di raggio limitato, pertanto il numero dei fori esposti all' intasamento ? molto contenuto.

- Tempi operativi ridotti e agevole smontaggio-montaggio per sostituire le piastre filtranti 9.

- Contenuto costo del fiItro grazie al la semplicit? strutturale dello stesso.

L'esempio di realizzazione descritto e rappresentato ? riferito ad un filtro con camera 1 cilindrica e raschiatore spiroidale; fermo restante l'impiego di piastre 9 filtranti, piane e parallele, la camera di separazione ed il raschiatore possono assumere qua? lunque altra forma diversa, purh? gli spigoli del raschiatore investano tutta la superficie forata delle stesse piastre filtranti.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1) - Filtro meccanico continuo autopulente per separare corpi inquinanti solidi da sostanze fluide caratterizzato dalla sua struttura comprendente un corpo cavo (8), non filtrante, delimitato da basi opposte parallele, che assialmente sopportano un albero cavo (14) e comprendono: piastre filtranti (9) definenti, unitamente al corpo (8), una camera (1) di separazione dei corpi inquinanti; detta camera essendo provvista di almeno una bocca (3) di afflusso per la sostanza da filtrare e di almeno un canale (15) di evacuazione; caratter izzato inoltre da ci? che la camera (1) contiene un raschiatore mobile (13) gli spigoli del quale sono in permanente contatto con le superfici parallele ed affacciate delle piastre (9) filtranti. 2) - Filtro meccanico secondo la riv. 1) caratterizzato dal fatto che nel corpo cavo (8) ? ricavato un canale (6) comunicante con i canali (5) dei coperchi (12) e con il canale (7) di deflusso. 3) - Filtro meccanico secondo le rivendicazioni 1), e 2), caratterizzato da ci? che a ridosso di ogni piastra filtrante (9) ? montata una seconda piastra perforata (11), di rinforzo; a ridosso di ogni piastra (11) ? montato un coperchio a scodella (12) definente, unitamente alla corrispondente piastra (11), una camera (4) di raccolta per il materiale filtrato deflunte attraverso canali (5) previsti nei coperchi (12) e canali (6) comunicanti con il canale di deflusso (7). 4) - Filtro meccanico continuo secondo la riv. 1), caratterizzato dal fatto che il raschiatore (13) ha forma spiroidale ed ? azionato in rotazione dall'albero centrale e cavo (14,16) alla cavit? longitudinale (16 ) del quale ? collegato attraverso un foro di passaggio (15). 5) ? Filtro meccanico continuo secondo la riv. 1) in cui le piastre filtranti (9), parallele ed affacciate, delimitanti la camera di separazione (1), sono a superfici piane e parallele alla direzione del flusso in entrata nella camera (1) di separazione. 6) - Filtro meccanico secondo le riv. da 1) a 5), nel quale per la forma spiroidale del raschiatore (13) e per il collegamento dello stesso mediante un foro radiale (15) la maggior percentuale dei corpi inquinanti solidi, portati dal flusso della sostanza filtrata, convergono al centro del la camera (1) e sono espulsi attraverso il foro radiale ( 15) e canale assiale (16) dell'albero (14).