ITVI970178A1 - Macchina filtrante a dischi rotanti - Google Patents
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Description
D E S C R I Z I O N E
Campo di applicazione
L'invenzione ha per oggetto una macchina filtrante a dischi rotanti, particolarmente adatta per la filtrazione di liquidi contenenti particelle solide in sospensione.
Le acque reflue di alcune lavorazioni industriali presentano un carico inquinante che oltre a sostanze chimiche di vario tipo è costituito anche da materiali solidi di tipo organico ed inorganico in sospensione.
A titolo di esempio non esaustivo si può citare l'industria conciaria nelle cui acque di scarico sono presenti peli e carniccio, l'industria tessile nelle cui acque di scarico sono presenti fibre e materiali organici provenienti dal lavaggio delle lane oppure ancora l'industria alimentare, l'industria del legno.
Le acque di scarico provenienti da tali impianti industriali, prima di subire eventuali trattamenti chimico-biologici che consentono di scaricarle successivamente negli impianti fogniari, devono essere preventivamente filtrate in maniera da separare a monte tutti gli elementi solidi in sospensione.
Stato della tecnica
Gli impianti maggiormente in uso per separare detti solidi in sospensione, se si esclude la separazione per gravità mediante vasche di sedimentazione, sono gli impianti a filtri rotanti nei quali le acque da trattare contenenti solidi in sospensione vengono fatte fluire attraverso una serie di elementi filtranti discoidali che sono posti in rotazione all'interno di vasche.
In particolare un tipo di macchina a dischi rotanti impiegata per tale scopo prevede una vasca nella quale sono presenti una o più coppie di dischi filtranti distanziati tra loro e sostanzialmente coassiali, ove i dischi di ciascuna coppia sono collegati tra loro mediante un asse rigido centrale a sua volta trascinato in rotazione da mezzi di motorizzazione esterni.
Ciascuna coppia di dischi realizza la tenuta sul fondo della vasca che li contiene in modo da definire, tra ciascuna coppia di dischi filtranti e la superficie della citata vasca, una camera di filtrazione nella quale viene convogliata l'acqua da filtrare. Normalmente, tali macchine comprendono più di una coppia di dischi filtranti, così da definire più camere di filtrazione, in ciascuna delle quali viene convogliata l'acqua da trattare.
Generalmente, i dischi filtranti hanno una forma in pianta circolare, sono piani o leggermente conici in modo da trattenere i solidi sospesi nell'acqua che li attraversa. I solidi trattenuti sulla superficie filtrante si accumulano all'interno della camera di filtrazione, mentre l'acqua filtrata viene raccolta all’esterno e viene convogliata ai successivi trattamenti.
Durante la rotazione dei dischi, i solidi che su di essi si sono depositati ed il cui volume tende ad aumentare, vengono continuamente rimossi per effetto della rotazione dei dischi stessi. La macchina è pertanto autopulente e mantiene la sua capacità filtrante pressoché invariata durante tutto il processo.
II materiale filtrato che si accumula, viene espulso automaticamente quando il suo livello raggiunge la luce di un canale di scarico praticato nella vasca.
Anche se le macchine a filtri rotanti sopra descritte assolvono soddisfacentemente il compito loro assegnato, esse non sono esenti da alcuni riconosciuti inconvenienti.
Il primo inconveniente è costituito dal fatto che la superficie utile di filtrazione di ciascun disco filtrante non corrisponde all'intera superficie del disco filtrante stesso, in quanto essa viene ridotta dalla presenza delle flange di attacco dell'albero centrale che collega ciascuna coppia di dischi filtranti tra di loro ed ai mezzi di motorizzazione atti a porli in rotazione.
La superficie filtrante è ulteriormente ridotta per la presenza di razze radiali disposte tra l'asse di rotazione e la periferia di ciascun disco filtrante.
Un altro inconveniente è costituito dal fatto che la manutenzione di tali macchine risulta lunga e laboriosa poiché per smontare i dischi rotanti, questi devono essere estratti a coppie dalla vasca che li contiene, previo smontaggio del gruppo di motorizzazione mediante il quale essi sono posti in rotazione.
Presentazione dell'invenzione
Scopo principale della presente invenzione è quello di ovviare agli inconvenienti sopra lamentati realizzando una macchina filtrante a dischi rotanti che presenti una accresciuta capacità di filtrazione a parità di dimensione dei filtri rotanti.
Un ulteriore scopo è quello di realizzare una macchina filtrante che consenta di essere smontata e rimontata con maggior facilità ed in modo più rapido rispetto a macchine ad essa equivalenti in modo da facilitare le operazioni di manutenzione.
Un altro scopo ancora è quello di mettere a disposizione una macchina filtrante che presenti una struttura semplificata e più affidabile rispetto a macchine analoghe dello stesso tipo.
Non ultimo scopo del trovato è quello di ideare una macchina che richieda, rispetto alle macchine filtranti di tipo noto ed a pari volume di acqua trattata, l'installazione di una potenza inferiore.
Questi scopi nonché altri che verranno meglio chiariti nel seguito sono raggiunti da una macchina filtrante a dischi rotanti per la filtrazione di liquidi contenenti solidi in sospensione che, in accordo con la rivendicazione principale, comprende una vasca definente una superficie interna, con almeno un ingresso del liquido da filtrare ed un'uscita del liquido filtrato, almeno una coppia di dischi filtranti sostanzialmente piani, coassiali ed assialmente sfalsati, montati girevolmente all'interno di detta vasca, ognuno di detti dischi avendo bordi periferici atti a cooperare con almeno un tratto di detta superficie interna per delimitare con quest’ultima una rispettiva camera di filtrazione, caratterizzata dal fatto che ogni disco filtrante è sopportato perifericamente all'interno di detta vasca senza l'ausilio di alcun organo di supporto centrale.
In una forma di realizzazione preferita, sono previsti mezzi di rotolamento per sopportare e guidare ogni disco in un piano sostanzialmente verticale in corrispondenza del bordo periferico esterno del rispettivo telaio anulare.
Preferibilmente, i mezzi di rotolamento comprendono, per ogni disco filtrante, almeno una coppia di pignoni inferiori montati girevoli folli nella parte inferiore in detta vasca ed almeno un pignone superiore atto a cooperare con la porzione periferica esterna del rispettivo telaio anulare.
Una macchina filtrante del tipo sopra indicato consente lo smontaggio di ciascun singolo disco filtrante ed altrettanto vantaggiosamente, essendo la trasmissione realizzata tramite pignone in corrispondenza della periferia di ciascun disco filtrante. Inoltre consente l’installazione di potenze inferiori rispetto a macchine filtranti di tipo noto provviste di trasmissione sull'asse.
Breve descrizione delle figure
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di una macchina filtrante a dischi rotanti illustrata a titolo esemplificativo e non limitativo con l'ausilio delle unite tavole di disegno nelle quali:
la FIG. 1 rappresenta una sezione longitudinale di una macchina filtrante secondo il trovato;
la FIG. 2 rappresenta una vista dall'alto della macchina della Fig. 1;
la FIG. 3 illustra una vista in sezione trasversale della macchina delle Fig. 1 e 2;
la FIG. 4 mostra una vista ingrandita di un particolare della macchina delle figure precedenti;
la FIG. 5 rappresenta una sezione longitudinale di un altro particolare in sezione longitudinale;
la FIG. 6 rappresenta una vista frontale di un dettaglio della macchina illustrata nella Fig. 4.
Descrizione di un esempio di realizzazione Con riferimento alle figure citate, la macchina filtrante secondo il trovato, indicata globalmente con il numero di riferimento 1, comprende una vasca 2 di forma approssimativamente parallelepipeda aperta verso l'alto e richiusa superiormente da un coperchio 3 incernierato ad una estremità mediante un perno 4. All'interno della vasca 2 sono alloggiate una o più coppie di dischi filtranti 5 sostanzialmente identici e contrapposti, assialmente sfalsati e girevoli attorno ad un asse 6 sostanzialmente orizzontale.
Ciascuno dei dischi filtranti 5 è essenzialmente costituito da un telaio anulare 7 costituito, ad esempio, da un profilato metallico con sezione trasversale a forma di L, calandrato in maniera da realizzare una porzione circolare piana 8 raccordata ad una porzione cilindrica 8 sostanzialmente parallela all'asse di rotazione 6 del disco 5. Alla porzione cilindrica 9 è fissata una superficie filtrante 10, che ricopre completamente l'area definita all'interno del telaio anulare 7, con l'ausilio di una flangia anulare 11 ancorata al telaio 7 mediante organi di collegamento amovibili.
La superficie filtrante 10 è preferibilmente costituita da una rete di fili metallici o sintetici, visibile in dettaglio in Fig. 1 , con maglie aventi una densità variabile in funzione del micronaggio dei solidi in sospensione nel liquido e del grado di filtraggio che si vuole ottenere.
Sulla porzione circolare piana 8 e sulla flangia 11 è montata una guarnizione anulare 12 conformata ad U per cooperare con la superficie interna 13 della vasca 2 durante la rotazione del rispettivo disco. In tal modo, tra ogni coppia di dischi filtranti 5, come facilmente visibile nelle Fig. 3 e 4, viene delimitata una camera di filtrazione 14 la quale comunica con una camera collettrice 15 del liquido in ingresso mediante un rispettivo condotto di adduzione 16.
Opportunamente, sulla porzione cilindrica 9 del telaio anulare 7 è fissata, preferibilmente mediante di saldatura, un tratto di catena 17 ad anello chiuso. Questa definisce una dentatura che ingrana con tre pignoni indicati rispettivamente 18, 19 e 20. In particolare, i pignoni 18, 19 possono ruotare liberamente e sono disposti al di sotto dell'asse di rotazione 6 di ogni disco filtrante 5, mentre il pignone 20 è applicato al coperchio 3 ed è disposto superiormente all'asse di rotazione 6.
I pignoni inferiori 18, 19 svolgono la funzione di sopportare e guidare il disco filtrante 5 mentre il pignone superiore 20 serve a trasmettere il moto di rotazione al disco filtrante 5.
A tal fine, ì pignoni superiori 20 dei rispettivi dischi filtranti 5 sono calettati su un albero di trasmissione 21 montato girevolmente sul coperchio 3. L'albero 21 presenta una lunghezza L sufficiente ad interessare tutti i dischi filtranti 5 della macchina ed è collegato ad un motoriduttore 22 flangiato al coperchio 3.
La camera collettrice 15 è alimentata da una tubazione di ingresso 23 e comunica con le camere di filtrazione 14 mediante i rispettivi condotti 16. Ogni camera di filtrazione 14 presenta aperture inferiori 24 attraverso le quali il liquido, dopo aver attraversato le superfici filtranti 10, entra in una camera del filtrato 25 nella direzione indicata dalle frecce R. In ogni camera di filtrazione 14 è inoltre presente un bordo o stramazzo di troppo pieno 26 attraverso il quale l'acqua in eccesso tracima e si raccoglie in una camera di raccolta 27. Ogni camera di filtrazione 14 presenta poi, ad una estremità opposta a quella di ingresso del liquido da filtrare, una bocca di uscita 28 con uno scivolo 29 per lo scarico dei materiali solidi separati.
La camera di raccolta 27 del liquido in eccesso è provvista di una tubazione di uscita 30 collegata alla camera collettrice 15 per riportare in quest'ultima il liquido da filtrare.
Nel passaggio attraverso la superficie filtrante 10 il liquido rilascia i solidi in sospensione che vengono così ad accumularsi all'interno della camera di filtrazione 14 mentre il liquido che si raccoglie nella camera del filtrato 25, sostanzialmente privo di impurità, quindi passa allo scarico attraverso una tubazione di uscita 31.
In uso, il materiale solido trattenuto dalle superfici filtranti 10 e che si accumula all’interno delle camere di filtrazione 14 viene continuamente rivoltato dalla rotazione dei dischi filtranti 5. Così, si ottiene un effetto autopulente delle superfici filtranti 10 che mantengono costante nel tempo la loro capacità di filtrazione.
Quando il materiale solido filtrato presente all’interno delle camere di filtrazione 14 raggiunge il livello della bocca di scarico 28, esso viene scaricato per gravità all’esterno lungo lo scivolo di uscita 29.
Da quanto sopra si può dedurre come la macchina filtrante secondo il trovato raggiunge tutti gli scopi prefissati, ed in particolare si sottolinea, a parità di dimensioni e numero di dischi filtranti, un maggior effetto filtrante sul liquido da trattare e quindi rendimenti di filtrazione più elevati.
Ciò è dovuto al fatto che in ogni disco filtrante la filtrazione ha luogo su tutta la superficie interna al telaio anulare, non interessata da alcun asse centrale né da alcuna flangia centrale.
La struttura della macchina semplifica inoltre le operazioni di manutenzione della macchina, raggiungendo in questo un altro obiettivo che l'invenzione si proponeva, in quanto ogni disco filtrante è sopportato dai pignoni inferiori ed essendo quindi privo dell'asse meccanico di rotazione, riceve la rotazione del pignone superiore. Così, per smontare i dischi filtranti dalla vasca è sufficiente aprire il coperchio ed estrarli dalla vasca stessa.
La presenza della trasmissione del moto realizzata tramite i pignoni che ingranano con la catena disposta circonferenzialmente su ciascun disco filtrante risolve anche il problema della stabilità assiale dei dischi filtranti durante la rotazione in quanto i fianchi della catena che, cooperando con i denti dei pignoni che vengono accolti nelle maglie della catena, impediscono spostamenti assiali dei dischi filtranti stessi.
Inoltre è anche raggiunto lo scopo di ridurre la potenza necessaria alla rotazione dei dischi filtranti in quanto, in base ad elementari considerazioni di meccanica delle macchine, risulta evidente che a parità di numero di giri di rotazione e di dimensioni del disco filtrante la trasmissione del moto tramite il pignone periferico che ingrana con la catena richiede minor potenza rispetto ad una trasmissione che imprime il moto coassialmente al disco filtrante stesso tramite l'albero meccanico centrale.
Da un punto di vista costruttivo è evidente che la macchina dell'invenzione potrà essere realizzata con un numero qualsivoglia di dischi filtranti in funzione del tipo dì filtrazione da eseguire e dalle portate in gioco.
La macchina filtrante secondo il trovato è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nel concetto inventivo definito nelle rivendicazioni allegate.
Claims (10)
- R I V E N D I C A Z I O N I 1 . Macchina filtrante a dischi rotanti, particolarmente per filtrare liquidi contenenti solidi in sospensione, comprendente una vasca (2) definente una superficie interna (13), almeno un ingresso (21) del liquido da filtrare ed un'uscita (31) del liquido filtrato, almeno una coppia di dischi filtranti (5) sostanzialmente piani, coassiali ed assialmente sfalsati, montati girevolmente all'interno di detta vasca, ognuno di detti dischi (5) avendo un bordo periferico (8) atto a cooperare con almeno un tratto di detta superficie interna (13) per delimitare con quest'ultima una rispettiva camera di filtrazione (14), caratterizzata dal fatto che ogni disco filtrante (5) è sopportato perifericamente all'interno di detta vasca (2) senza l'ausilio di alcun organo di supporto centrale.
- 2. Macchina filtrante secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che ogni disco (5) comprende un telaio anulare (7) al quale è ancorata almeno una superficie filtrante (IO) atta a ricoprire completamente ed in modo continuo l'area interna di detto telaio (7).
- 3. Macchina filtrante secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di prevedere mezzi di rotolamento per sopportare e guidare ogni disco (5) in un piano sostanzialmente verticale in corrispondenza del bordo periferico esterno (8) del rispettivo telaio anulare (7).
- 4. Macchina filtrante secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di rotolamento comprendono, per ogni disco filtrante (5), almeno una coppia di pignoni inferiori (18, 19) montati girevoli folli nella parte inferiore in detta vasca (2).
- 5. Macchina filtrante secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di rotolamento comprendono inoltre, per ogni disco filtrante (5), almeno un pignone superiore (20) atto a cooperare con la porzione periferica esterna del rispettivo telaio anulare (7).
- 6. Macchina filtrante secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detto telaio anulare (7) presenta una sezione trasversale ad "L", definente una porzione cilindrica (9) sostanzialmente parallela all'asse (6) di rotazione del disco, raccordata ad un bordo circolare (8) sostanzialmente piano e verticale.
- 7. Macchina filtrante secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che su detta porzione cilindrica (9) del telaio anulare (7) di ogni disco filtrante (5) è fissato un tratto di catena (17) ad anello chiuso (16) definente una dentatura atta ad ingranare con detta almeno una coppia di pignoni inferiori (18, 19) e detto almeno un pignone superiore (20).
- 8. Macchina filtrante secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che tutti i pignoni superiori (20) dei vari dischi (5) sono calettati su un albero di trasmissione (21) accoppiato ad un motoriduttore (22) solidale a detto coperchio (3).
- 9. Macchina filtrante secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che la superficie filtrante (10) di ogni disco filtrante è ancorata al rispettivo telaio anulare (7) mediante una flangia anulare (11) sovrapposta ed assicurata a detto bordo circolare piano (8).
- 10. Macchina filtrante secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che ogni disco filtrante (5) presenta una guarnizione anulare (12) ancorata alla porzione circolare piana (8) ;di detto telaio anulare (7) per realizzare una tenuta idraulica tra il disco filtrante (5) ed almeno un tratto di detta superficie interna (13) di detta vasca (2). 1 1. Macchina filtrante secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che detta vasca (2) presenta al suo interno almeno una camera collettrice (15) del liquido da filtrare comunicante con una camera di filtrazione (14) tramite un condotto di adduzione (16), almeno una camera di raccolta (27) comunicante con detta camera collettrice (15) mediante una luce di troppo pieno (26), almeno una camera del filtrato (25) comunicante con ciascuna camera di filtrazione (14) attraverso le rispettive superfici filtranti (10) .
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