ITVI20070209A1 - Cestello filtrante perfezionato per fibre in sospensione acquosa - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente titolo:”CESTELLO FILTRANTE PERFEZIONATO PER FIBRE IN SOSPENSIONE ACQUOSA

DESCRIZIONE

L’invenzione concerne un cestello filtrante di tipo perfezionato adatto ad essere installato in impianti per la filtrazione di fibre in sospensione acquosa,

Come è noto nell’industria cartaria le sospensioni acquose contenenti fibre cellulosiche, soprattutto quelle derivanti da carta da macero, prima di essere utilizzate nel processo produttivo, devono essere opportunamente filtrate per eliminare le impurità che esse contengono.

La filtrazione viene eseguita tramite i noti epuratori che comprendono essenzialmente un cestello filtrante fisso realizzato in acciaio inox, composto da una pluralità di barre metalliche a sviluppo prevalentemente longitudinale, affiancate tra loro per definire una struttura tubolare.

Le barre presentano bordi sagomati di forma sostanzialmente trapezoidale che sono distanziati circonferenzialmente tra di loro in modo da definire sulla superficie laterale interna del cestello, una pluralità di fessure longitudinali calibrate aventi larghezze dell’ordine di grandezza di frazioni di millimetro.

La superficie laterale interna del cestello diventa così la superficie filtrante.

Esternamente alle barre sono disposti elementi anulari tra loro distanziati coassialmente che le bloccano e mantengono stabile la forma tubolare del cestello.

Internamente al cestello è disposto un rotore che pone in movimento la sospensione la quale, nel passaggio attraverso le fessure calibrate, rilascia le impurità in essa presenti.

I cestelli filtranti aventi le caratteristiche sopra descritte ed appartenenti all’arte nota, presentano alcune riconosciute limitazioni.

Una prima riconosciuta limitazione è costituita dal fatto che la loro azione filtrante non si può spingere oltre certi valori massimi.

E’ infatti noto che, con riferimento alla fig. 1 , la filtrazione avviene perché la girante, durante la rotazione, pone in movimento la sospensione e genera un vortice V in corrispondenza delle fessure F.

La formazione di tale vortice V, in combinazione con il profilo convergente-divergente del condotto C definito dai profili delle barre in corrispondenza delle fessure F, realizza la filtrazione per il noto effetto Venturi.

Inoltre si è constatato che per una formazione ottimale del vortice, è necessario che le dimensioni dei bordi sagomati delle barre non siano inferiori a certi valori prestabiliti e quindi esse vengono realizzate con dimensioni essenzialmente standard.

Esiste quindi un limite al valore massimo delia densità delle fessure presenti nel cestello per unità di lunghezza dello sviluppo della superficie laterale e questo costituisce appunto un limite alla capacità di filtraggio dei cestelli di tipo noto.

Un’altra limitazione è costituita dal fatto che tutte le fessure F presentano il medesimo angolo di imbocco γ come si osserva ancora in Fig. 1 e questo comporta che la loro capacità filtrante, rispetto a fibre di differenti lunghezze, risulta indifferenziata.

La presente invenzione intende superare le limitazioni elencate.

In particolare è un primo scopo dell'invenzione realizzare un cestello filtrante per la filtrazione di fibre in soluzione acquosa che rispetto a cestelli filtranti di tipo noto di medesime dimensioni, presenti una maggiore densità di fessure filtranti.

E’ un altro scopo che il cestello dell’invenzione, rispetto a cestelli filtranti di tipo noto, presenti capacità filtrante differenziata, tale da realizzare una migliore selezione delle fibre da accettare e da scartare.

Gli scopi detti sono raggiunti con un cestello filtrante avente le caratteristiche secondo quanto riportato nella rivendicazione principale.

Altre caratteristiche del cestello dell’invenzione sono riportate nelle rivendicazioni dipendenti.

Vantaggiosamente il cestello dell'invenzione presenta migliore rendimento e migliore qualità di filtrazione rispetto a cestelli di tipo noto di pari dimensioni.

Gli scopi ed i vantaggi detti verranno meglio evidenziati durante la descrizione di preferite forme di esecuzione dell’invenzione che vengono date a titolo indicativo e non limitativo nelle allegate tavole di disegno in cui:

- in fig. 1 si osserva una sezione parziale schematica di un cestello filtrante dell’arte nota, realizzata ortogonalmente all’asse longitudinale del cestello;

- In fig. 2 si osserva il cestello filtrante dell'invenzione in vista assonometrica;

- in fig. 3 si osserva una sezione parziale e schematica del cestello filtrante di fig. 1 , realizzata ortogonalmente all'asse longitudinale del cestello;

- in fig. 4 si osserva la sezione di fig. 3 in vista ingrandita; - in fig. 5 si osserva un’altra sezione parziale e schematica del cestello filtrante dell’invenzione, realizzata ortogonalmente all'asse longitudinale del cestello;

- in fig. 6 si osserva un particolare ingrandito del cestello dell’invenzione in vista assonometrica:

- in fig. 7 si osservano alcuni elementi disassemblati del particolare di fig. 6;

- in fig. 8 si osserva una sezione parziale schematica di una variante esecutiva del cestello filtrante dell’invenzione, realizzata ortogonalmente aM’asse longitudinale del cestello;

- in fig. 9 si osservano le sezioni parziali schematiche di entrambe le forme esecutive del cestello filtrante dell’invenzione delle figg. 3 e 8, comparate alla sezione parziale schematica di un cestello filtrante dell’arte nota di fig. 1 , tutte realizzate ortogonalmente all’asse longitudinale del cestello.

Il cestello filtrante dell’invenzione è rappresentato in vista assonometrica nella figura 2 ove è complessivamente indicato con 1 .

Esso viene applicato a macchine per la filtrazione di fibre in sospensione acquosa e, come si osserva anche nella sezione parziale trasversale di fig. 3, comprende una pluralità di barre profilate 2, 3 a sviluppo prevalentemente longitudinale, disposte affiancate tra loro una a ridosso dell’altra, per definire per tale cestello 1 una struttura tubolare a sezione essenzialmente circolare che individua un asse longitudinale X.

Ciascuna barra profilata 2, 3, con riferimento anche alle figg. da 4 a 7, comprende un bordo sagomato 4, 5 rivolto verso l’interno del cestello ed un corpo prismatico 6, 7.

Quando le barre profilate 2, 3 vengono affiancate una a ridosso dell’altra disponendo i rispettivi corpi prismatici 6, 7 a contatto tra di loro, i rispettivi bordi sagomati 4, 5 risultano distanziati tra loro così da definire una pluralità di fessure longitudinali F che trasformano la superficie laterale interna del cestello 1 in superficie filtrante.

Una pluralità di elementi anulari 8 coassiali tra di loro e distanziati l'uno dall'altro secondo l'asse longitudinale X definito dal cestello, sono accoppiati con interferenza all'esterno delle barre profilate 2, 3 in modo da mantenere stabile la configurazione geometrica tubolare del cestello 1. E’ opportuno osservare che gli elementi anulari 8, che nel caso raffigurato in fig. 1 sono in numero di quattro, potranno essere in numero qualsiasi, in funzione della lunghezza del cestello.

Secondo l’invenzione le barre profilate 2, 3 comprendono una pluralità di barre principali 2 ciascuna provvista di un bordo sagomato 4 avente sezione trasversale di forma trapezoidale con la base maggiore 4a rivolta verso l’interno del cestello ed una pluralità di barre secondarie 3 ciascuna provvista di un bordo sagomato 5 avente sezione trasversale di forma curva con la convessità rivolta verso l’interno di detto cestello.

Come si osserva nelle figure da 3 a 5, la forma curva del bordo sagomato 5 di ciascuna barra secondaria 3 è un arco di circonferenza 5a.

Si osserva anche che ciascuna barra principale 2 è compresa tra due barre secondarie 3 e che tra ciascuna coppia di barre principali 2 è compresa una barra secondaria 3.

Sostanzialmente quindi le barre profilate sono disposte in modo che ciascuna barra principale 2 sia seguita da una barra secondaria 3, in sequenza continua secondo l’andamento circonferenziale che definisce la superficie laterale del cestello filtrante.

In particolare nella sezione trasversale del cestello filtrante rappresentata nelle figg. 4 e 5, si osserva che la direzione D1 definita dal segmento che costituisce la base maggiore 4a del bordo sagomato 4 a forma trapezoidale di ciascuna barra principale 2, forma angoli α1 , a2, differenti da un angolo retto, con la direzione D2 ad essa complanare definita dal segmento che congiunge l’asse longitudinale X del cestello con uno qualsiasi dei punti P della base maggiore 4a.

Inoltre si individuano una prima circonferenza C1 tangente al bordo sagomato 4 delle barre principali 2 ed una seconda circonferenza C2 tangente al bordo sagomato 5 delle barre 3, entrambe aventi il centro nell’asse longitudinale X, ove il raggio R2 della seconda circonferenza C2 è maggiore del raggio R1 della prima circonferenza C1.

In tal modo nel cestello 1 si individuano una pluralità di rientranze 9 comprese tra i lati dei bordi sagomati 4 di ciascuna coppia di barre principali 2 tra loro adiacenti e le circonferenze C1 e C2.

Ciascuna rientranza 9, indicata a tratteggio in fig. 4 ed in fig.

5, presenta sostanzialmente la forma di un trapezio rettangolo in cui l’angolo ottuso β1 e l’angolo retto β2 adiacenti alla base minore 9a sono disposti ciascuno in corrispondenza di una rispettiva fessura F.

Da prove effettuate su prototipi si è visto che in ciascuna rientranza 9, indicata a tratteggio in fig. 4 e fig. 5, si crea un unico vortice V che interessa entrambe le fessure F definite tra la barra secondaria 3 e le barre principali 2 ad essa adiacenti.

II profilo ad arco di circonferenza 5a del bordo sagomato 5 di ciascuna barra secondaria, essendo alloggiato aM'incirca in corrispondenza della base minore 9a della rientranza 9 di forma trapezoidale, consente di ravvicinare le barre principali 2 tra loro .

Inoltre lo spessore delle barre secondarie 3 può essere ridotto ad un valore minimo compatibilmente con le condizioni di resistenza meccanica, ottenendo fessure F tra loro molto ravvicinate che sono interessate entrambe da un unico vortice V.

Si raggiunge così anche lo scopo di aumentare il numero di fessure F per unità di superficie rispetto all’arte nota, aumentando la capacità filtrante del cestello a parità di misura dello stesso rispetto all'arte nota.

I prototipi realizzati hanno consentito di verificare, come si osserva in fig. 9, che nella stessa unità di lunghezza circonferenziale L, se il cestello è realizzato secondo l’arte nota sono comprese n. 17 fessure F, mentre se il cestello è realizzato secondo la forma esecutiva delle figure da 3 a 5 sono comprese n. 21 fessure F.

Si osserva inoltre che in ciascuna zona rientrante 9 si creano angoli β1 e β2 di ingresso del fluido nelle rispettive fessure F differenti tra loro e questo comporta la possibilità di differenziare la filtrazione del fluido su due fessure distinte anziché su un’unica fessura, come avviene nei cestelli realizzati secondo l'arte nota rappresentata in fig. 1. Ciascuna barra profilata 2, 3, come si osserva anche nelle figg. 6 e 7, comprende un’appendice laminare 10, 11 che collega il corpo prismatico 6, 7 al bordo sagomato 4, 5 la quale presenta uno spessore rispettivamente S1 , S2 inferiore allo spessore A1 , A2 del corrispondente corpo prismatico 6, 7 e non superiore allo spessore B1 , B2 del corrispondente bordo sagomato 4, 5.

In tal modo tra ciascuna coppia di barre profilate 2, 3 si definisce un canale di convogliamento 12 delimitato dalle appendici laminari 10, 11 che diverge verso l’interno del cestello e che comunica con una corrispondente fessura F. In particolare ciascuna appendice laminare 10, 11 è delimitata da pareti laterali 10a, 11a tra loro parallele e lo spessore Sa dell’appendice laminare 11 di ciascuna barra secondaria 3, è uguale al diametro dell’arco di circonferenza 5a che definisce il bordo sagomato 5.

Per quanto concerne i corpi prismatici 6, 7 delle barre profilate 2, 3 essi presentano concavità 6a, 7a e protuberanze 6b, 7b tra loro coniugabili come si osserva in fig. 5 che servono a vincolare stabilmente le barre profilate tra di loro, dopo l'accoppiamento degli elementi anulari esternamente ad esse.

Una variante esecutiva del cestello filtrante dell’invenzione, indicato con 100 in fig. 2, presenta la sezione trasversale che si osserva in fig. 8 in cui si nota che tra ciascuna coppia di barre principali 2 sono comprese due barre secondarie 103, ciascuna delle quali presenta l'appendice laminare 111 delimitata da pareti laterali 111 a divergenti verso l’interno del cestello.

In tal modo tra ciascuna coppia di barre principali 2 si vengono a definire tre fessure F interessate da un unico vortice V che si crea tra le barre principali 2 adiacenti tra loro.

Anche in tal caso lo spessore delle barre secondarie 103 può essere ridotto a valori molto bassi compatibilmente con la possibilità di garantire la necessaria resistenza meccanica, così da concentrare ulteriormente il numero di fessure filtranti F per unità di lunghezza circonferenziale del cestello.

Prove sperimentali hanno evidenziato la possibilità, che si osserva in fig. 9, di aumentare ulteriormente il numero di fessure F fino ad arrivare al nr. di 23 fessure sulla medesima unità di lunghezza circonferenziale L.

Inoltre le tre fessure F comprese fra ciascuna coppia di barre principali 2 presentano tre differenti angoli di ingresso β1 , β2 e β3 del fluido.

Quindi anche tale variante esecutiva raggiunge lo scopo di differenziare ulteriormente la filtrazione delle fibre su tre differenti fessure con tre differenti angoli di ingresso.

II cestello filtrante realizzato secondo una qualsiasi delle varianti descritte, è realizzato in modo tale che le barre profilate 2, 3; 103 presentino sezioni trasversali differenti lungo l'asse longitudinale X del cestello.

Così si osserva nelle figg. 6 e 7 che ognuna delle barre principali 2 presenta sezione trasversale costante lungo la direzione longitudinale X ed è affiancata da una barra secondaria 3; 103 che presenta sezione trasversale variabile lungo la medesima direzioni longitudinale X poiché i corpi prismatici 7, 107 presentano zone mancanti 3a, 103a a forma di C che si osservano in fig. 6 e che sono rivolte verso l’esterno del cestello.

Tale particolare forma esecutiva potrà essere realizzata sia nel caso in cui in ciascuna coppia di barre principali 2 sia compresa un’unica barra secondaria 3 e sia nel caso in cui tali barre secondarie 103 siano in numero di due.

In tal modo nel cestello si vengono a definire camere di drenaggio 13; 113 che migliorano la filtrazione della sospensione fibrosa sia in termini di qualità di filtraggio e sia in termini di portata di liquido filtrato,

Infatti la presenze delle camere di drenaggio 13, 113 consente di restringere ciascuna fessura F pur mantenendo per il cestello nel suo complesso una buona portata di soluzione filtrata attraverso la superficie filtrante.

Le zone mancanti 3a, 103a delle barre vengono realizzate in posizioni tali che le camere di drenaggio 13, 113, siano comprese tra gli elementi anulari 8 quando questi vengono disposti a cerchiare esternamente le barre 2, 3; 103.

In base a quanto detto si comprende quindi che il cestello dell’invenzione, in entrambe le varianti esecutive descritte, raggiunge gli scopi ed i vantaggi prefissati.

In particolare si è visto che la particolare configurazione e disposizione dei bordi sagomati delle barre sagomate permette di aumentare il numero di fessure per unità di lunghezza circonferenziale, rispetto a cestelli appartenenti all’arte nota.

È anche raggiunto il vantaggio che tali fessure differenziate presentino angoli di ingresso differenziati in modo da realizzare la filtrazione differenziata e selettiva delle fibre della soluzione.

Inoltre la realizzazione di zone mancanti nelle barre secondarie consente di mantenere buoni valori di portata pur riducendo al minimo possibile la larghezza delle fessure, assottigliando le barre fino al limite minimo compatibile con la loro resistenza meccanica.

In fase esecutiva al cestello dell’invenzione potranno essere apportate modifiche costruttive non descritte e non rappresentate nelle figure.

Si intende comunque che qualora tali modifiche dovessero rientrare neH’ambito delle rivendicazioni che seguono, esse si dovranno senz’altro ritenere tutte protette dal presente brevetto.

Claims (17)

1. RIVENDICAZIONI 1 ) Cestello filtrante (1 ; 100) per fibre in sospensione acquosa comprendente - una pluralità di barre profilate (2, 3; 103) a sviluppo prevalentemente longitudinale disposte parallele ed affiancate tra loro per definire una struttura tubolare a sezione trasversale essenzialmente circolare con la superficie laterale interna percorsa da una pluralità di fessure longitudinali (F) che realizzano una superficie filtrante; - due o più elementi anulari (8) coassiali tra di loro e distanziati l’uno dall’altro secondo l’asse longitudinale (X) definito da detta struttura tubolare, accoppiati con interferenza esternamente a dette barre profilate (2, 3; 1 03), caratterizzato dal fatto che dette barre profilate (2, 3; 103) comprendono una pluralità di barre principali (2) ciascuna provvista di un bordo sagomato (4) avente sezione trasversale di forma trapezoidale con la base maggiore (4a) rivolta verso l’interno di detto cestello (1 ; 100) ed una pluralità di barre secondarie (3, 103) ciascuna provvista di un bordo sagomato (5) avente sezione trasversale di forma curva con la convessità rivolta verso l'interno di detto cestello.
2. 2) Cestello filtrante (1 ; 100) secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette barre principali (2) è compresa tra due di dette barre secondarie (3; 103).
3. 3) Cestello filtrante (1 ; 100) secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che tra ciascuna coppia di dette barre principali (2) è compresa una di dette barre secondarie (3; 103).
4. 4) Cestello filtrante (1 ; 100) secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che tra ciascuna coppia di dette barre principali (2) sono comprese due di dette barre secondarie (3; 103).
5. 5) Cestello filtrante (1 ; 100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la direzione (D1 ) definita dal segmento che costituisce detta base maggiore (4a) di ciascuna di dette barre principali (2) e la direzione (D2), complanare a detta direzione (D1 ), definita dal segmento che congiunge detto asse longitudinale (X) con un qualsiasi punto (P) di detta base maggiore (4a), formano tra di loro angoli (al , al) differenti da un angolo retto.
6. 6) Cestello filtrante (1 ; 100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che nella sezione trasversale di detto cestello filtrante (1 ; 100) si individuano: - una prima circonferenza (C1 ) tangente a detto bordo sagomato (4) di ciascuna di dette barre principali (2); - una seconda circonferenza (C2) tangente a detto bordo sagomato (5) di ciascuna di dette barre secondarie (3; 103), il raggio (R2) di detta seconda circonferenza (C2) essendo maggiore del raggio (R1 ) di detta prima circonferenza (C1 ).
7. 7) Cestello filtrante (1 ; 100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta forma curva di detto bordo sagomato (5) di ciascuna di dette barre secondarie (3; 103) è un arco di circonferenza 5a).
8. 8) Cestello filtrante (1 ; 100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che ognuna di dette barre profilate (2, 3; 103) presenta un corpo prismatico (6, 7; 107), dette barre profilate (2, 3; 103) essendo disposte una a ridosso dell'altra in corrispondenza di detti rispettivi corpi prismatici (6, 7; 107) per definire dette fessure (F) tra detti bordi sagomati (4, 5).
9. 9) Cestello filtrante (1 ; 100) secondo la rivendicazione 8) caratterizzato dal fatto che ognuna di dette barre profilate (2, 3; 103) comprende una appendice laminare (10, 11 ; 111 ) che collega detto corpo prismatico (6, 7; 107) a detto bordo sagomato (4, 5) e che presenta spessore (S1 , S2) inferiore allo spessore (A1 , A2) di detto corpo prismatico (6, 7; 107) e non superiore allo spessore (B1 , B2) di detto bordo sagomato (4, 5).
10. 10) Cestello filtrante (1 ; 100) secondo la rivendicazione 9) caratterizzato dal fatto che tra ciascuna coppia di dette barre profilate (2, 3; 103) si definisce un canale di convogliamento (12) che diverge verso l’interno di detto cestello (1 ; 100), è delimitato da dette appendici laminari (10, 11 ; 111 ), e comunica con una corrispondente fessura (F).
11. 11 ) Cestello filtrante (1 ; 100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9) oppure 10) caratterizzato dal fatto che detta appendice laminare (10, 11 ; 111 ) di ognuna di dette barre profilate (2, 3; 103) è delimitata da pareti laterali (10a, 1 1 a) parallele.
12. 12) Cestello filtrante secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9) oppure 10) caratterizzato dal fatto che detta appendice laminare (111 ) di dette barre secondarie (103) è delimitata da pareti laterali ( 111 a ) divergenti verso l’interno di detto cestello (1 ; 100).
13. 13) Cestello filtrante (1 ; 100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8) a 12) caratterizzato dal fatto che detti corpi prismatici (6, 7; 107) di dette barre profilate (2, 3; 103) presentano concavità (6a, 7a) e protuberanze (6b, 7b) tra loro coniugabili per vincolare stabilmente dette barre profilate (2, 3; 103) tra di loro dopo l’accoppiamento di detti elementi anulari (8).
14. 14) Cestello filtrante (1 ; 100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8) a 13) caratterizzato dal fatto che detto spessore (B2) di detto bordo sagomato (5) di ciascuna di dette barre secondarie (3; 103) è inferiore a detto spessore (B1 ) di detto bordo sagomato (4) di ciascuna di dette barre principali (2).
15. 15) Cestello filtrante (1 ; 100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 6) a 14) caratterizzato dal fatto che tra i bordi sagomati (4) di ciascuna coppia di dette barre principali (2) ed i bordi sagomati (5) di dette almeno una barra secondaria (3; 103) è presente una rientranza (9) di forma essenzialmente trapezoidale delimitata dall'intersezione tra le direzioni definite dai lati di detti bordi sagomati (4) di ciascuna coppia di dette barre principali (2) tra loro adiacenti e dette circonferenze (C1 , C2) .
16. 16) Cestello filtrante (1 ; 100) secondo la rivendicazione 15) caratterizzato dal fatto che detta rientranza (9) presenta essenzialmente la forma di un trapezio rettangolo l’angolo ottuso (β1 ) e l’angolo retto (β2) adiacenti alla base minore 9a , essendo disposti ciascuno in corrispondenza di una di dette fessure (F).
17. 17) Cestello filtrante (1 ; 100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che ognuna di dette barre principali (2) presenta sezione trasversale costante lungo una direzione parallela a detto asse longitudinale (X) ed è affiancata da una di dette barre secondarie (3; 103) aventi il corpo prismatico (7; 107) che presenta sezione trasversale variabile lungo detta direzione parallela a detto asse longitudinale (X) per la presenza mancanti (3a; 103a) a forma di “C”.