NO159241B - Fremgangsmaate for separering av suspenderte faststoffer fra en vaeskesuspensjon, og filtreringsinnretning for utoevelse av fremgangsmaaten. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for separering av suspenderte faststoffer fra en væskesuspensjon, og en filtreringsinnretning for gjennomføring av fremgangsmåten.

Filtreringssystemer med et filtermedium for separering av suspenderte faststoffer fra en væskesuspensjon, såsom en slammasse, kan kreve fjerning av overskuddsvæske fra faststoffene som er separert fra slammet. Et slikt system kan være et kjøle-middel-gjenvinningssystem, eksempelvis av den type som benyttes i maskineringsindustrien og hvor et kjølemiddel som inneholder avfallspartikler fra maskineringen behandles for å separere kjølemiddelet fra partiklene. Kjølemiddelet gjenvinnes og føres tilbake til maskineringsoperasjonen. De separerte partikler kan etter separeringen gjennom et filtermedium foreligge i form av en slammasse. Slike slammasser kan by på håndterings- eller fjerningsproblemer fordi de inneholder store mengder væske. I andre væskesuspensjon-filtreringssystemer kan det være ønskelig å gjenvinne faststoffer for ytterligere bruk, istedenfor væsken. I slike systemer kan det være ønskelig å fjerne en maksimal væskemengde, for derved å minimalisere eller eliminere tørkingen av de separerte stoffer under anvendelse av varme eller lignende.

Gjenvinningen av kullstøv fra metallurgisk kull, som fremkommet ved kullvasking, er et slikt anvendelsesområde hvor det er ønskelig at en maksimal mengde av vaskevæsken trekkes ut fra finstoffet slik at dette blir egnet for bruk i metallurgiske prosesser. I andre væskesuspensjon-filtreringssystemer kan det være ønskelig å gjenvinne både væsken og faststoffene.

Filtreringsystemer som angitt i krav l's innledning er kjent fra US-A-3276594 og fra FR-A-1489171. I disse kjente systemer benyttes det en oppblåsbar membran for kompaktering av faststoffer som samler seg opp på filteravsnittet.

I samsvar med foreliggende oppfinnelse foreslås det en fremgangsmåte som angitt i krav l's innledning, med de i krav l's karakteristikk angitte kjennetegn.

Videre foreslås det en filtreringsinnretning som angitt i krav 4, med de der i karakteristikken angitte kjennetegn.

Oppfinnelsen egner seg særlig for uttrekking av væsker fra suspenderte faststoffer som er i hovedsaken luftugjennomtrenge-lige når de er separert og avsatt på filteravsnittet. Dersom imidlertid de separerte suspenderte faststoffer ikke er ugjenn-omtrengelige, så kan man med fordel benytte et fleksibelt fluidumugjennomtrengelig gardin som ligger over filteravsnittet, som angitt i krav 5. Gardinet vil bidra til å danne en passasje for væske. Ved hjelp av et pneumatisk trykk for gradvis fjerning av væske fra filteravsnittet, kan det fleksible gardin presses til flate-flate-kontakt med de oppsamlede faststoffer på filteravsnittet. Derved presses faststoffene og væske trekkes ut derfra.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et snitt gjennom en filterinnretning ifølge oppfinnelsen,med de enkelte komponenter i drifts- og

filtreringstilstand,

fig. 2 viser et snitt som i fig. 1, men med komponentene i

en tilstand hvor væske trekkes ut fra suspensjonen

som filtreres.

fig.2A viser et utsnitt av filterinnretningen, og viser en lukkeanordning i åpen stilling, idet faststoffkakene

tas ut gjennom utløpet,

fig. 3 viser et snitt i hovedsaken etter linjen 3-3 i fig. 1, fig. 4 viser et snitt i hovedsaken etter linjen 4-4 i fig. 2, fig. 5 viser et snitt i hovedsaken etter linjen 5-5 i fig. 2, fig. 6 viser et forstørret snitt i hovedsaken etter linjen

6-6 i fig. 5, og

fig.7 viser et horisontalt utsnitt gjennom filterinnretningens vegg, og viser særlig et eventuelt hjelperør for for-skyvning av det kakeformede materialet.

På tegningene er det vist en filterinnretning som er betegnet med 10. Denne filterinnretning innbefatter i hovedsaken en beholder 12 med et porøst filteravsnitt 14, et fluiduminløp 16 for innføring av en væskesuspensjon i beholderen, et flu-idum ugjennomtrengelig gardin 18 for pressing av faststoffer S som har samlet på overflaten til filteravsnittet 14, og en pneumatisk trykkanordning 19 for utøvelse av trykkrefter mot væsken og for pressing av faststoffene mot filteravsnittet 14. Beholderen 12 hviler på egnet ramme 13.

I den viste utførelsesform har beholderen 12 en i hovedsaken sylindrisk form og har således en vegg 15 med et utløp 17 for de suspenderte stoffer i den væskesuspensjon som filtreres. Videre har beholderen en topp 20 og en bunn 22. Beholderen er konstruert slik at den kan tåle trykk høyere enn atmosfæretrykket.

Veggen 15 har en øvre ende 23 hvortil filteravsnittet 14 er festet. Som vist innbefatter filteravsnittet 14 en trådsikt 24 som kan ha større masker enn nødvendig for filtreringen. Trådsikten er festet til enden 23. En spiralviklet stang 26

er festet til den øvre ende 23 og til det nedre sylindriske avsnitt 28. Til den spiralviklede stang 26 er det festet flere vertikale forsterkningsstenger 30 som er anordnet med innbyrdes vinkelavstander og er fastgjort til øvre og nedre sylinderavsnitt 23 og 28. Et domformet deksel 34 er hengslet til den øvre sylindriske ende 23 ved hjelp av et hengsel 32. De sampassende kantene på dekslet 34 og den sylindriske ende 23 kan være avtettet ved hjelp av en egnet ikke vist pakning.

Bunnen eller utløpavsnittet 22 har her form av en avskåren kegle som er sveiset til det nedre sylindriske avsnitt 28.

En lukkeanordning i form av en sleideventil 38 er fastgjort til konusen 36 for åpning og lukking av utløpet eller åpningen 17 hvorigjennom det i hovedsaken væskefrie faststoff tas ut. Ventilanordningen 38 kan være av en vanlig toveis- sole-noidkonstruksjon eller en pneumatisk toveis- konstrukjon, slik at ventilen 38 kan beveges mellom en åpen og lukket stilling, vist hhv. i fig. 2A og 2.

I utførelseseksemplet innbefatter filteravsnittet 14 en filtermediumhylse 40 som strekker seg langs trådsikten 24. I noen utførelsesformer av filterinnretningen benyttes ikke nødvendigvis et slikt medium, idet istedenfor maskestørrelsen til sikten eller veggkonstruksjonen modifiseres slik at det ikke er nødvendig med et separat filter medium. Som vist er her filtermediet 40 utført: som en rørformet hylse fremstilt av et porøst materiale, vevet eller ikke vevet. Slike filter-materialer er kjente.

Som vist i fig. 6 er filtermediumhylsen 40 løsbart festet til beholderen 12 ved beholderens øvre ende. Hylsens 40 øvre frie ende er lagt over en ring 4 2 som holdes løsbart mellom en stang 44 og en O-ring 45. Stangen 44 har som vist sirkulært tverrsnitt. Når ringen 42 er lagt inn mellom stangen 44 og 0-ringen 45 vil hylsen 40 være klemt fast langs ringens øvre og nedre kanter.

Hylsens 40 nedre ende er forsynt med en søm hvori det er inn-lagt en ring 46. Denne ringen er tilformet av en stang med sirkulært tverrsnitt. Ringen 46 tjener til å holde hylsen 40 i tet-tende anlegg mot veggen i bunnen 36, slik det er vist på fig. 1 og 2.

Beholderens 12 kapasitet kan reduseres ved hjelp av en hul og tett trommel 48 som bevirker en reduksjon av volumet til den trykkluften som skal føres inn i beholderen. Trommelen 4 8 er koaksialt anordnet inn i beholderen og holdes ved hjelp av sylindrisk tapper 50 oventil og nedentil. De sylindriske tapper 50 sitter i komplementære åpne sylinderstyr.inger 52.

Sylinderstyringene 52 er festet til en ring 54 ved hjelp av radielle eker 55 slik at det dannes hjul- navlegemer 56. Det øverste av disse legemene 56 hviler på en ring 57, og det

nederste legeme 56 ligger løsbart an mot veggen i konusen 36.

På denne måten kan såvel trommelen 4 8 som de tilhørende bære-legemer 56 tas ut fra beholderen. Et trau 58 for oppsamling av filtrat er anordnet rundt beholderens 12 nedre del. Trauet 58 dannes av en ringformet bunn 60 og en derfra oppad gående vegg eller flens 62. I bunnen 60 er det uttatt et filtratut-

løp 64.

Et filtrat- eller traudeksel 65 er anordnet rundt filteravsnittet 14 og innbefatter en ringformet hette 7 6 som er byg-

get opp av en ringformet topplate 68 og en derfra nedragende flens 70. Mellom flensen 70 og flensen 62 er det anordnet en løstagbar sidevegg 72 som muliggjør adgang til filteravsnit-

tet 14.

Fluidinnløpsarrangementet i fig. 1, 2 og 5 innbefatter en pumpe (ikke vist) og en rørledning fra en væskesuspensjonstank(ikke vist). Pumpen er tilknyttet det ene løpet 76 i et T-rør 78. T-røret 78 er med sin stamme 80 tilknyttet et rør 82 som går

ned i beholderens 12 bunnavsnitt 22. Et løp 81 er tilknyttet et tømmerør som benyttes for returnering av væskesuspensjon til tanken. I løpet 76 er det anordnet en ventil 83 for styring av strømmen fra væskesuspensjonstanken og inn i beholderen, og i løpet 81 er det en ventil 85 for styring av væskesuspensjons-strømmen 12 og til tanken.

Rørmunningen 87 er rettet nedover mot lukkeanordningen 38. Denne lukkeanordningen eller ventilen 38 betjenes ved hjelp av en ar-beidssylinder 88 som er tilknyttet en egnet trykkfluidumkilde.

I samsvar med oppfinnelsen er et gardin 18 løst opphengt inne

i beholderen. Gardinets nedre ende har en avs.tand fra sideveg-gen slik at det dannes et ringkammer 92 innenfor filteravsnittet. I dette ringkammeret kan væskesuspensjonen strømme. Gardinet er av et fleksibelt fluidumugjennomtrengelig materiale, så som gummi eller et plastmateriale.

Gardinet 18 kan være en enhetlig struktur utformet ved form-støping, eller det kan være fremstilt av flere ark eller baner. Som vist i fig. 5 er gardinet 18 utformet som en rør-formet hylse og består av flere felt eller avsnitt 94 som er forbundne med hverandre langs de hosliggende kanter, eksempelvis ved adesiv vulkanisering, varmeforsegling el.lign., slik at det dannes innover ragende radielle sømmer 96. Summen av breddene til feltene 94 er slik at hylsen er tilpasset inner-omkretsen av holderen 12 i filteravsnittet 14. Ved fyllingen av beholderen 12 vil sømmene 16, som gir en lengdestivhet til gardinet, bevirke at feltene 94 får en irregulær avstand innenfor flaten i filteravsnittet 14, slik det er vist i fig.3. På denne måten vil hovedandelen av væskesuspensjonen i beholderen styres inn i kammeret 9 2 mellom filteravsnittet 14 og gardinet 18 for passasje gjennom filteravsnittet 14. Når beholderen 12 er tom og står under under vanlig atmosfæretrykk vil gardinfeltene 94 være løst anordnet inne i beholderen på en irregulær måte, som vist i fig. 1.

Som vist i fig. 6 er den øvre enden av gardinet 18 klemt mellom et par ringer 57 og 100 og er festet dertil ved hjelp av skruer 102. Den innerste ringen 100 er løsbart fasthold mellom en sirkulær stang 104 som er festet til beholderen 12 med sveising, og en O-ring 45 som har en avstand fra stangen. Ringen 100 gripes således mellom disse to elementene. Steng-ene 44 og 104 og 0-ringen 45 er slik anordnet i forhold til hverandre at det dannes to hosliggende seter for ringen 42

og ringen 100, slik at O-ringen således er felles for ringene 42 og 100. Dersom enheten 10 benyttes uten at det er nødven-dig med et gardin kan en enkelt ring (ikke vist) settes inn mellom stangen 104 og O-ringen 45 for å fullstendiggjøre ut-styret. Ringene 104 og 57 tjener også til å understøtte kran-sen 54 i det øvre hjul- navelement 56.

Den pneumatiske trykkanordning 19 som er plassert på den øvre del 20, innbefatter en trykkluftdyse 106 som er montert i dekslet 34. Dysen 106 er ved hjelp av en rørledning tilknyttet en egnet ikke vist trykkluftkilde. Trykkluftkilden være av en vanlig type som benyttes i industrien og som kan levere luft med ønsket trykk og volum. Vanligvis vil en slik luftkompres-sor ha et leveringstrykk på ca. 7 kilopond pr. cm 2.

En avblåsningsanordning 108, som er tilknyttet en egnet trykk-luf tkilde, er montert på radielt avstandsplasserte bærere 110 som er festet til beholderens 12 øvre og nedre deler. Avblås-ningsordningen 108 bidrar til fjerningen av de oppsamlede faststoffer på f ilteravsnittet.. Som vist i fig. 7 kan oppblåsbare rør 112 strekke seg ned langs sikten 24 og filtermediet 40 for separering av faststoffer fra mediet. Ved oppblåsingen ved hjelp av en egnet fluidumtrykkilde bil rørene utvide seg som vist med stiplede linjer og bevirke at faststofflaget løsner.

Under drift innføres væskesuspensjonen i beholderen ved hjelp av en ikke vist pumpe slik at det tilveiebringes en væskestrøm fra den nevnte væskesuspensjonstank og inn i den åpne ventil 73 gjennom løpet 76 og røret 82 og ned i retning mot den lukkede ventil 38. Ventilen 85 i det andre løpet 81 er herunder lukket slik at det ikke går noen returstrøm av væskesuspensjon til tanken.

Dersom væskesuspensjonen er av en type som inneholder et faststoff som samler seg opp på filtersikten på en slik måte at luftstrøm til slutt ikke kan gå gjennom den dannede kake, som stoffeksempel kan her nevnes kaolin, fjernes gardinet 18 før væskesuspensjonen føres inn. Gardinet 18 kan fjernes ved å åpne dekslet 34 og ta ringen 100 løs fra innklemming mellom stangen 104 og O-ringen 45. En separat ring kan settes inn istedenfor gardinringen 104. Også det øvre hjul-navelement 56 løftes opp fra sin hvilestilling mot ringen 57. Etter at gardinet er fjernet kan elementet 54 settes på plass igjen på

den omtalte erstatningsring eller- ringene.

Væskesuspensjonen føres kontinuerlig inn i beholderen og suspensjonen filtreres gjennom filteravsnittet 14, idet faststoffer samler seg opp her. Filtratet faller ned i trauet 60 og går ut gjennom utløpet 64, for gjenvinning eller fjerning. Det faststoff, eksempelvis kaolin, som samler seg opp på filteravsnittet 14 vil etter som kaolintykkelsen øker, bevirke at motstanden mot gjennomstrømning øker, slik at suspensjonen vil fylle beholderen med tilhørende trykkøkning. Når trykket har nådd en bestemt innstilt verdi, som avfølt med den ikke vist trykkdetektor, stenges strømningen inn i beholderen idet ventilen 83 lukkes.

Trykkluftdysen 106 åpnes for derved å holde beholderen under et pneumatisk trykk eller lufttrykk som er høyere enn det innstilte. Dette bevirker at væsken fortsetter å strømme gjennom det oppsamlede faststofflag på filteravsnittet 14. Væskenivået i beholderen vil synke, slik at trykket vil presse sammen faststoffene over det øvre væskenivå, dvs. at faststoffene presses mot filtermediet 40 og væske trekkes ut av faststoffene. Samtidig vil trykkgjennomblåsingen i de frilagte faststoffer også ha en tørkevirkning på de oppsamlede faststoffer. På denne måten omdannes de akkumulerte faststoffer til en i hovedsaken væskefri kake på filterflaten.

Når væskenivået synker under filteravsnittet 14 åpnes ventilen 85 for å trekke ut resterende væskesuspensjon fra beholderen gjennom røret 82 og løpet 81, for retur til væskesuspensjonstanken. Ventilen 38 åpnes så. Faststoffene kan fjernes ved hjelp av løsbrytingsanordninger, eksempelvis pneumatiske strå-ler 108 som virker rundt omkretsen til beholderen, som vist, eller man kan samtidig eller istedenfor benytte de foran omtalte oppblåsbare rør 112, slik det er vist i fig. 7. De sep-arate faststoffkakene faller ned gjennom åpningen 39 og ned i en beholder. Etter at kaken er fjernet lukkes ventilene 38 og 85 og ventilen 83 åpnes, slik at pumpen igjen kan mate væskesuspensjon inn i beholderen for videre filtrering.

For det tilfelle at faststoffene ikke kan gi en vesentlig strømningsmotstand for fluidet i filterseksjonen 14, monteres gardinet 18 før suspensjonen føres inn i beholderen. Væskesuspensjonen pumpes inn i beholderen over filteravsnittet 14, slik at den kan filtreres som vist i fig. 4. Faststoffene samler seg på filtermediet 40 i filteravsnittet 14, og filtratet samles i trauet 60 på samme måte som foran beskrevet. Når filteringstrykket har nådd den innstilte verdi, eller etter et bestemt tidsintervall, lukkes ventilen 83 for derved å stenge strømmen fra tanken. De pneumatiske anordninger 106 aktiveres for derved å bevirke en fortsatt strømning gjennom filteravsnittet, og etter som væskenivået progressivt synker, som beskrevet foran, vil de pneumatiske krefter bevirke en trykkpåvirkning på den frie flaten av gardinet over væsken, slik at ytterligere væsken presses ut av de oppsamlede lag fra faststoffer, helt til væskenivået synker under gardinets nedre kant.

På dette tidspunkt vil trykkluften strømme opp i rommet 9 2

som opptas av det akkumulerte faststofflag, slik at lufttryk-ket i kammeret avlastes, og dysen 106 kan lukkes. Ventilen 85 åpnes og den resterende væskesuspensjon i beholderen tas ut gjennom røret 82 og løpet 81 og går i retur ut til suspensjons-tanken.

Etter at væskesuspensjonen er fjernet åpnes ventilen 38 for ut-tak av faststoffene. Ved inaktivering av den pneumatiske dyse 106 vil gardinfeltene 94 ha en tendens til å bøye seg på en irregulær måte vekk fra filteravsnittet. Derved bringes faststoffkakene til å separere og de går ut gjennom åpningen 39 som vist i fig. 2A. Dersom gardinet ikke bøyer seg som nevnt så kan de resterende faststoffer i filteravsnittet fjernes ved hjelp av vibrasjonsmidler, så som pneumatiske stråleor-ganer eller oppblåsbare rør, som foran beskrevet.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for separering av suspenderte faststoffer fra en væskesuspensjon, idet væskesuspensjonen under atmosfæretrykk føres inn i en trykkbeholder som har et oppstående filteravsnitt (14), væskenivået holdes over den øverste enden av filteravsnittet mens væskesuspensjonen filtreres gjennom filteravsnittet, hvorved de suspenderte faststoffer samler seg opp på filteravsnittet og filtratet strømmer ut av trykkbeholderen (12), tilstrømmingen til beholderen stoppes når de suspenderte faststoffer har samlet seg i en tykkelse som reduserer strømmen av filtrat derigjennom, og de oppsamlede faststoffer kompakter-es ved hjelp av et pneumatisk trykk, karakterisert ved at det pneumatiske trykk bringes til virkning i beholderen (12) over væskenivået deri, for derved å bevirke en kontinuerlig strømning gjennom faststofflaget, som har samlet seg på filteravsnittet, og ved at dette pneumatiske trykk holdes over atmosfæretrykket i beholderen mens væskenivået synker, slik at det pneumatiske trykk kommer til virkning på laget av suspenderte faststoffer over væsken, for derved å presse de suspenderte faststoffer og trekke ut ytterligere filtrat fra faststofflaget. 2 ,Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det plasseres et fluidumugjennomtrengelig element (18) over det nevnte lag av faststoffer- over væsken når væskestrømm-en er stoppet, slik at det nevnte pneumatiske trykk virker til å presse faststoffet mellom det fluidumugjennomtrengelige element og filteravsnittet (14). 3 ,Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at resterende væske i beholderen fjernes fra under filteravsnittet, at laget separeres fra filtersikten, og at faststoffene tas ut gjennom det rom som tidligere ble opptatt av den nevnte væske. 4 .

   Filtreringsinnretning for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, innbefattende en trykkbeholder (12) med et filteravsnitt (14) for separering av suspenderte faststoffer fra væske-suspens jonen, et innløp (16) for innføring av væskesuspensjonen i beholderen (12) for dekking av overflatearealet til filteravsnittet (14), og en pneumatisk trykkanordning (19) som virker når strømmen av væskesuspensjonen inn i beholderen stenges,

   slik at det derved innføres et pneumatisk trykk i beholderen, karakterisert ved at den pneumatiske trykkanordning (19) virker til å introdusere pneumatisk trykk i beholderens øvre område, hvilket trykk vil virke direkte på den øvre flaten av den deri forhåndenværende væskesuspensjon. 5.

   Innretning ifølge krav 4, karakterisert ved et fluidumugjennomtrengelig fleksibelt gardin (18) i form av en i

   i endene apen hylse som i den ene enden er festet til beholderen (12) langs en side av filteravsnittet (14) og i den andre enden henger løst med en radiell avstand fra filteravsnittet langs den motliggende side, for derved å tilveiebringe en strøm-ningspassasje for væskesuspensjonen til filteravsnittet. 6.

   Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at gardinet (18) er fritt relativt beholderen (12) ved den nevnte andre enden og er slik dimensjonert at når det utsettes for trykkreftene til det pneumatiske trykk vil gardinet i hovedsaken tilpasse seg filteravsnittets (14) form, hvorved faststoffer som er oppsamlet på filteravsnittet vil komprimeres mellom filteravsnittet og gardinet. 7 .

   Innretning ifølge et av kravene 4-6, karakterisert ved at beholderen videre innbefatter en åpen ende (22) hvorigjennom de nevnte faststoffer kan gå ut etter separeringen fra filteravsnittet, samt ventilmidler (38) for åpning og lukking av denne åpne ende. 8.

   Innretning ifølge krav 7, karakterisert ved midler (82) for uttrekking av væske fra beholderen når væskenivået er under filteravsnittets nederste ende, hvoretter ventilmidlene (38) kan beveges til en åpen stilling og faststoffer som er separert fra filteravsnittet kan tas ut gjennom den nevnte åpne bunnende. 9 .

   Innretning ifølge krav 8,karakterisert ved at beholderen er sylindrisk og at den nevnte åpne ende og de nevnte midler (82) for uttrekking av væsken fra beholderen er koaksialt anordnet i forhold til beholderaksen for derved å lette fjerningen av væske og de nevnte separerte faststoffer. 10.

   Innretning ifølge krav 9, karakterisert ved at det indre av den nevnte sylindriske beholder er forsynt med en koaksial utfyllingsdel (48) for derved å redusere beholderens væskekapasitet. 11.

   Innretning ifølge et av de foregående krav 4-10, karakterisert ved pneumatiske stråledyser montert (108) for rettelse av en luftstrøm gjennom filteravsnittet (14) mot beholderens indre, for derved å bidra til fjerningen av det pressede faststofflag fra filteravsnittet (14). 12 .

   Innretning ifølge et av kravene 4-11, karakterisert ved at filteravsnittet (14) innbefatter en forsterket sil-vegg (24) og et fleksibelt porøst filtermedium (40) som ligger over silveggen inne i beholderen, og ved at det mellom silveggen (24) og det nevnte fleksible filtermedium er anordnet en forskyvningsanordning (112) for bøying av det fleksible filtermedium for derved å bevirke at oppsamlede faststoffer separeres fra filtermediet.