NO318931B1 - Separeringsapparat - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en anordning for separasjon av bestanddeler, separerbare i et filter, fra et flytende medium inneholdende slike bestanddeler, som angitt i innledningen i krav 1.

I et tverrflytfilter blir en væske levert til et kammer omfattende minst en dynamisk membran. Væsken som blir levert blir delt i en gjennomtrengsstrøm som trenger gjennom den dynamiske membran og en avslagsstrøm som flyter langs filteret uten å trenge gjennom det.

Tverrflytfiltreringsapparater er beskrevet i patentlitteraturen, for eksempel i svenske publikasjoner SE 451429, 457607, 459475, 463241 og 465040. Fremgangsmåter basert på bruken av slike apparater er vellykket anvendt for å separere faste bestanddeler fra den flytende fase og for å separere væsker fra væsker, for eksempel for å separere olje fra vann. Den ovennevnte publikasjon Print SE 463241 beskriver en slik fluid/fluidsepara-sjonsmetode.

SE 459475 beskriver en separasjonsanordning omfattende flere nærliggende anord-nede celler. Fig. 1 viser en seksjon av en slik stabel. Hver enhet eller celle består av en plate 10 utstyrt med en sentral åpning gjennom hvilken det strekker seg et skaft 11 utstyrt med rotorblad 12. På hver side av platen 10 er det et filter 15 festet ved hjelp av klemmeringer 13 og 14. Væsken som skal behandles blir levert gjennom en felles kanal 16 utformet ved gjennomgående hull i platene 10. Væskestrømmen blir levert i kammeret 17, slik at deler av den (den gjennomtrengende) passerer gjennom filteret og blir samlet via kanaler 18 i platen som til slutt skal tømmes gjennom et felles utløp (ikke vist). Den del av væskestrømmen (avslagsstrømmen) som ikke trenger gjennom filteret, blir tømt ut gjennom hull i platen. De nevnte hull danner et felles utløp 19 for den utgående avslagsstrøm. Væsken blir skjøvet gjennom filteroverflaten 15 ved hjelp av rotorbladene 12.

Når filteret skiftes i den ovennevnte anordning blir platen som inneholder filteret som skal skiftes tatt ut. Fjerning av selve platen fra stabelen blir utført relativt lett på en måte som er beskrevet i vedkommende publikasjon. Fjerningen av det brukte filter fra platen og innsetting av et nytt filter er imidlertid meget tidkrevende og vanskelig på grunn av at filteret er festet ved hjelp av flere skruer til klemmeringer som holder filteret på platen. Dette forårsaker delvis lange avstengninger i separasjonsanlegget.

Fra den kjente teknikk på området skal det videre vises til WO 9 312 859. Formålet med oppfinnelsen er å unngå de ovenfor nevnte ulemper. Ifølge oppfinnelsen oppnås dette formål ved hjélp av de karakteristiske trekk angitt i krav 1.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det oppnådd en separasjonsanordning hvor det er mulig å skifte filtrere på en meget lett og hurtig måte. I stedet for å feste filteret direkte på platen, er det festet på en ramme som danner en separat enhet eller en såkalt filterkassett. Alternativt kan filteret være et stivt, selvunderstøttende filter av et porøst materiale, for eksempel et keramisk filter eller liknende. I dette tilfelle er ikke en separat ramme nødvendig for å understøtte filteret, isteden utgjør selve filteret kassetten. Kassetten kan lett tilpasses i en anleggsring som er ment for dette formål. Anleggsringen og kassetten erstatter således den ovenfor beskrevne plate utstyrt med filtere. Filterkassettene kan produseres på forhånd og holdes på lager for å være tilgjengelig når filteret trenger å bli skiftet.

En vesentlig fordel med den foreliggende oppfinnelse er at anleggsringene sammen med endeplatene, mellom hvilke anleggsringene er presset sammen, danner det ytre deksel for apparatet. Den nevnte konstruksjon er meget fordelaktig når det gjelder montering, spesielt når det gjelder høye filtreringsenheter. Hvis filtreringsenheten var plassert inne i et separat deksel ville montering av dekselet kreve et fritt rom ovenfor filtreringsenheten, tilsvarende i det minste høyden av dekselet. Alternativt kunne det være mulig å dele dekselet vertikalt i separate deler, men en slik løsning ville ikke være passende i praksis. Anleggsringen ifølge den foreliggende oppfinnelse danner en del av det ytre deksel på apparatet tilsvarende tykkelsen av ringen. Montering og fjerning av de nevnte anleggsringer krever minimum arbeidsrom. Et annet vesentlig trekk ved anleggsringene er at de danner kanaler for væskestrømmene i separasjonsanordningen. Nærliggende anleggsringer danner en felles kanal for den inngående væskestrøm, en annen felles kanal for den utgående av-slagsstrøm og en tredje felles kanal for den utgående gjennomgangsstrøm. I tillegg inneholder hver separat anleggsring kanaler for å fordele inngående væske over filteret og for å samle avslagsstrømmen som ikke har passert gjennom filteret. I tillegg omfatter hver anleggsring en kanal for å samle gjennomgangsstrømmen fra filteret. Et tredje vesentlig trekk ved anleggsringene er at de danner rammen for de separate kassetter, slik at tykkelsen av anleggsringene bestemmer den gjensidige avstand mellom de separate kassetter.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor:

fig. 1 viser et snitt av en separasjonsanordning ifølge tidligere teknikk,

fig. 2 viser et snitt av en separasjonsanordning ifølge oppfinnelsen,

fig. 3 viser en forstørrelse av en detalj på fig. 2,

fig. 4 viser et delvis snitt av en filterkassett,

fig. 5 viser et tverrsnitt av filterkassetten langs linjen A-A på fig. 4,

fig. 6 viser en anleggsring for filterenheten,

fig. 7 viser et tverrsnitt langs linjen B-B på fig. 6,

fig. 8 viser et tverrsnitt av anleggsringen langs linjen C-C på fig. 6,

fig. 9 viser en anleggsring ifølge fig. 6 sammen med en filterkassett ifølge fig. 4 plassert i den,

fig. 10 viser en alternativ utførelse av støtteplaten for filterkassetten,

fig. 11 viser et tverrsnitt av støtteplaten ifølge fig. 10, og

fig. 12A-12C viser snitt av separasjonsanordningen som illustrerer alternative måter for å anordne væskestrømmen i anordningen.

Fig. 2 viser et snitt av en separat anordning ifølge en utførelse av oppfinnelsen. Separasjonsanordningen består av et antall tilstøtende plasserte celler eller enheter. Stabelen kan omfatte horisontale enheter som vist på figuren, eller vertikale enheter, som er fordelaktige i væske/væske-separasjon. Enhetene omfatter en anleggsring 20 på hvilken en filterkassett 30 er forbundet, slik at kassetten ved sin periferi passer mellom to tilstøtende anleggsringer. Kassetten, som er vist nærmere på fig. 4 og 5, er en sirkelrund plate med en senteråpning 31 for rotorakselen 11 som understøtter rotorvingene 12. Klemmeringer 32 strekker seg rundt senteråpningen 31 og virker som en tetning og holder kassetten sammen. I den utførelse som er vist på figurene, inneholder kassetten to filtere 15. Væsken som skal behandles blir tilført (ikke vist på fig. 2) inn i kammeret 17, det vil si området som ifølge denne utførelse er avgrenset i retning av stabelen ved filteroverflatene mellom de to kassetter. (Kammeret er avgrenset ved filteret av kassettene og endeplatene på endene av stabelen.) Gjennomtrengningsvæsken ( ?) blir ledet ut til periferien av kassetten og strømmer inn i gjennomgangskanalen 21 i anleggsringen, hvor den nevnte kanal strekker seg langs anleggsringen. Gjennomtrengningsvæsken blir tømt ut gjennom en felles kanal 23 utformet ved gjennomgående hull i tilstøtende anleggsringer 20. Avslagsvæsken blir tømt ut fra kammeret 17 gjennom en felles kanal som også er utformet ved gjennomgående hull i tilstøtende anleggsringer (ikke vist på fig. 2). Periferien av kassetten er utstyrt med en terning 33 (se fig. 3) slik at væskekammeret 17 er atskilt fra gjennomgangskanalen 21. Et tetningsspor 22 med en tetning 29 strekker seg i anleggsringen på utsiden av gjennomgangskanalen (fig. 3). De tilstøtende enheter er presset sammen mellom bunnplaten 50 og dekkplaten (ikke vist) på en måte som i seg selv er kjent. Fig. 3 er en forstørrelse som viser klarere monteringen av periferien av kassetten mellom tilstøtende anleggsringer 20. Fig. 4 viser filterkassetten 30, delvis i snitt, ved periferien. En klemmering 32 strekker seg rundt senteråpningen 31 og holder den indre kant sammen. Under filteret 15, som i denne utførelse er en fleksibel membran, for eksempel en porøs tekstilduk, papirduk eller dynamisk membran av den type som er beskrevet i de ovennevnte patentpublikasjoner, er et støttenett 40 som skiller filteret 15 fra en massiv understøttelsesplate 41 som ligger under støttenettet 40. Radielt rettede spor 42 strekker seg i periferien av støtteplaten som tømmer ut gjennomtrengningsvæsken fra kassetten. Tetning 33 som strekker seg langs periferien av kassetten er i noen utstrekning rettet innover langs siden på kassetten. Fig. 5 viser et tverrsnitt av kassetten 30 ved periferien langs snittlinjen A-A på fig. 4.1 denne utførelse inneholder kassetten to filtere 15 atskilt ved en understøttelsesnett 40, fra støtteplaten 41 av kassetten. Understøttelsesnettet 40 over avstanden mellom støtteplaten 41 og filteret 15 er strukket slik at gjennomtreningsvæsken kan strømme mot periferien hvor den blir samlet i de radielle spor 42 for endelig å bli tømt ut fra kassetten. Endekanten 34 på tetningen 33 er utstyrt med radielt rettede hull 35 for å tømme ut gjennomtrengningsvæsken (P) fra kassetten. De plane seksjoner 36 av tetningsprofilen er imidlertid ikke perforert.

Endene 37 av tetningsprofilen, som er rettet innover i retning av kassetten, er buet innover mot filteroverflaten i en vinkel som overskrider 90°, slik at kantene 37 berører filteret 15 og er skrått rettet utover mot periferien av kassetten. Ved hjelp av denne konstruksjon vil kantene 37 bli presset utover og skrått mot filteroverflatene når tetningsprofilene 33 er presset sammen mellom to tilstøtende anleggsringer. Derved oppnår man en tetning av filteret. På fig. 5 er væskestrømmene indikert med piler. Den innkommende væskestrøm er betegnet med I og den utgående gjennomgangstrøm med P.

Fig. 6 viser en anleggsring 20 med et gjennomgående hull 16 for innkommende væskestrøm, og et annet gjennomgående hull 19 for den utgående avslagsstrøm. Når flere liknende anleggsringer 20 er plassert mot hverandre i en stabel, vil hullene 16 og 19 danne gjennomgående kanaler. Hullene 16 og 19 er i forbindelse med væskekammeret 17 gjennom kanaler i anleggsringene (24 og 25). I tillegg har anleggsringene et gjennomgående hull 23, som sammen med liknende hull i tilstøtende anleggsringer danner en felles kanal for den utgående gjennomtrengningsvæske. En gjennomgangskanal 21 samler gjennomtrengningsvæsken som blir uttømt fra filterkassetten, strekker seg på samme måte som tetningssporet 22 langs hele anleggsringen. Fig. 7 viser et snitt av anleggsringen langs snittlinjen B-B på fig. 6. Fig. 8, som er et snitt langs linjen C-C på fig. 6 viseT også konstruksjonen av kanalen

24 sett fra siden.

Fig. 9 viser en anleggsring 20 og en filterkassett 30 plassert i den. Gjennomtrengningsvæsken P som flyter under filteret 15 blir samlet av gjennomgangsskanalen 21 i anleggsringen for endelig å bli tømt ut gjennom innløpet 23. Væskestrømmen I tilført gjennom innløpskanalen 16 og kanalen 24 av anleggsringene blir spredt over filteroverflaten 15 ved hjelp av rotorvingene 12 eller liknende midler. Avslagsstrømmen R blir samlet fra filteroverflaten 15 og tømt ut gjennom kanalen 25 som strekker seg inne i anleggsringen 20 og strømmer inn i det felles avslagsutløp 19. Fig. 10 viser en alternativ utførelse av støtteplaten 41 i hvilken platen omfatter to tynne plater 41a og 41b festet sammen. Sidene av platene 41 og 41b som vender mot filteret er glatte. Sidene av platene 41a og 41b som vender mot hverandre er utstyrt med kanaler med grener som strømmer inn i periferien av støtteplaten 41. Væsken som har passert filtermembranen 15 (ikke vist på fig. 10) flyter inn i kanalene 42 gjennom spor 43 i platene, hvor de nevnte spor er i forbindelse med kanalene. Ifølge anordningen på fig. 10 er kanalsystemet alternativt plassert i den øvre plate 41a og den nedre plate 41b. Dette kan best sees på fig. 11, som viser et tverrsnitt av støtteplaten ifølge fig. 10.

Det er klart at kanalene 42 i platene 41a og 41b kan anordnes på andre måter.

Strømningsrommet mellom platene 41a og 41b kan også oppnås på en slik måte at et nett eller et porøst materiale plasseres mellom platene.

Alternativt kan de kompakte plater 41a og 41b erstattes med et porøs støtteplate som i seg selv tillater gjennomstrømning av en filtrert væske.

Ved hjelp av anleggsringen ifølge oppfinnelsen er det mulig å variere strømmen av væske som skal behandles. Fig. 12A til 12C viser alternative måter å anordne væskestrømmen. Fig. 12A viser parallellkjøring, hvor den tilførte væske strømmer i en felles tilførselskanal 16 utformet ved anleggsringene, hvoretter væskestrømmen blir jevnt delt i kanalene 24 i de separate anleggsringer, og strømmer inn i rommet 17 mellom filterkassettene. Avslagsstrømmen blir tømt ut fra rommet 17 gjennom kanalene 25 i de separate anleggsringer, og strømmer ut i den felles utløpskanal 19.

En modifisert versjon av parallellkjøring er vist på fig. 12B, hvor hver annen innløpskanal 24 er blokkert med plugger 26, og hver annen utløpskanal 25 også er blokkert med plugger 27, men imidlertid på en slik måte at det er enten kanal 24 eller kanal 25 i en anleggsring som er blokkert. I dette tilfelle vil væsken som strømmer inn i rommet 17 gjennom kanalen 24 strømme gjennom senteråpningen i filterkassetten på den motsatte side av kassetten for så å bli uttømt gjennom kanalen 25 i den neste anleggsring. Denne utførelse øker turbulensen, og forbedrer derved filtreringen.

Fig, 12C viser en separasjonsanordning delt i et antall enheter forbundet i serie. Divisjonen er oppnådd ved å blokkere innløpskanalen 16 og utløpskanalen 19 ved hjelp av en plate 28 mellom to tilstøtende enheter. Senteråpningen er også blokkert ved hjelp av en ring 28a. Som en følge av dette, vil avslagsvæsken fra den første enhet bli den strøm som leveres inn i den følgende enhet. Ved hjelp av denne anordning er en høy konsentrasjon av fast materiale oppnådd i avslagsstrømmen, som endelig blir uttømt fra separasjonsanordningen.

Det er klart at de tre måter for å kjøre som nevnt ovenfor kan kombineres på for-skjellige måter i en separasjonsanordning.

Separasjonsanordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse kan brukes både for å separere faste partikler, oppløste høymolekylære substanser og kolloider fra væske og for å separere væske fra en annen væske, for eksempel på den måte som er beskrevet i SE 463241.

Filtermaterialet er valgt i henhold til den separasjonsprosess som skal utføres. Selve filtermembranen kan utstyres med et eller flere lag av porøst materiale om nødvendig, for eksempel av den type som er beskrevet i de ovennevnte patentpublikasjoner.

I den utførelse som er beskrevet ovenfor er filterkassetten montert mellom to tilstø-tende ringer. Naturligvis kan filterkassetten også monteres i bare en anleggsring, men det beskrevne alternativ er å foretrekke.

Filterkassetten må ikke nødvendigvis ha en ramme bestående av en støtteplate og et støttenett på den måte som er beskrevet ovenfor. Komponentene av rammen er valgt på basis av egenskapene for filtermembranen, mulig porøs dekning og så videre. Det vesentlige formål med rammen er å gi filteret stabilitet, sikre at filteret blir holdt strukket og å sikre festing av kassetten i anleggsringen. Alternativt kan filteret være et stivt, selvunderstøttende filter av et porøst materiale, for eksempel et keramikkfilter eller liknende. I dette tilfelle er ikke en separat ramme nødvendig for å gi filteret stabilitet, fordi selve filteret danner kassetten.

I en utførelse ifølge fig. 2 er separasjonsanordningen utstyrt med en rotor. Dette betyr på ingen måte at oppfinnelsen er begrenset til bruk av rotor. Det er klart at rotoren kan erstattes med en annen anordning for å oppnå tilstrekkelig væsketurbulens og transport. Et eksempel på slikt utstyr som sender lydbølger av varierende frekvenser kan nevnes, sendere av lydbølger av varierende frekvenser sammen med en anordning for å oppnå elektriske felter; og en rotor sammen med en anordning for å oppnå elektriske felter. De ovennevnte utførelser kan også kombineres.

Claims (11)

1. Anordning for separasjon av bestanddeler, separerbare i et filter, fra et flytende medium inneholdende slike bestanddeler, hvor den nevnte anordning omfatter en stabel av et antall tilstøtende celler, hvor hver celle består av en plateenhet inneholdende - minst et filter (15), - minst et innløp (16) for å tilføre væskemediet i kammeret (17), - minst et utløp (19) for å tømme ut en del av det flytende medium, avslaget, hvor innløpet og utløpet er plassert på en første side av filteret, - minst et utløp (23) på en andre side av filteret for å tømme ut et flytende medium som har passert gjennom filteret (gjennomtrengingsvæsken), hvor innløpet (16) og utløpene (19 og 23) i tilstøtende plateenheter danner jevne kanaler som strekker seg gjennom anordningen for de nevnte strømninger, - en lett monterbar kassett (30) som omfatter minst et filter (15), og hver kassett er plassert mellom to tilstøtende anleggsringer (20), utstyr anordnet på den første side av filteret for å oppnå væsketurbulens og transport, karakterisert ved at plateenhetenes separate anleggsringer (20) danner det ytre deksel på s eparasj onsanordningen.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at kassetten (30) omfatter en ramme for filteret for å gi det stabilitet.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at kassettens ramme omfatter en støtteplate (41) og festeelementer for å feste to filtre på hver side av støtteplaten.

4. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at filteret (15) er et stivt, selvunderstøttende filter av et porøst materiale, for eksempel et keramisk filter, eller at filteret er en fleksibel membran plassert i rammen bestående av en støtteplate (41) og et festeelement for å feste filteret eller filtrene til støtteplaten hvor festeelementet omfatter en elastisk tetningsprofil (33) som strekker seg innover på hver side av kassetten (30) og som i det minste delvis fester minst et filter til støtteplaten (41) og som strekker minst et filter mot periferien av støtteplaten.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at støtteplaten (41) består av to tilstø-tende plater (41a og 41b), mellom hvilke et strømningsrom (42) som går ut i periferien av støtteplaten er anordnet, og at platene er forsynt med slisser (43) i forbindelse med det nevnte rom (42).

6. Anordning ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at støtteplaten er en massiv plate i periferien av hvilken radielle spor (42) er utformet for å sende gjennomtrengningsvæsken fra kassetten, og at støttenett (40) er påført på hver side av støtteplaten, slik at de to filtre individuelt er nær et støttenett.

7. Anordning ifølge ett av kravene 1-3 eller 6, karakterisert ved at anleggsringen (20) er forsynt med en kanal (21) for å motta gjennomtrengningsvæsken fra kassetten og å føre den ut av gjennomtrengningsutløpet (23).

8. Anordning ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at periferien av kassetten er forsynt med en elastisk tetningsprofil (33) som strekker seg i en avstand innover på hver side av kassetten, og som i det minste delvis fester filteret eller filtrene til kassettens ramme.

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at endekanten (34) av tetningsprofilen er forsynt med radielt rettede hull (35) for å tømme ut gjennomtrengningsvæsken fra kassetten.

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at kanten (37) av tetningsprofilen, som er rettet mot sentrum av kassetten, er buet i en vinkel større enn 90° slik at kanten (37) kommer i kontakt med filteret og er rettet skrått utover mot periferien av kassetten, slik at kanten (37) som er konstruert på denne måte strekker filteret når tetningsprofilen (33) er pressen sammen.

11. Anordning ifølge ett av kravene 1-3 eller 6-9, karakterisert ved at anleggsringen er forsynt med kanaler (24, 25) som strekker seg i planet for anleggsringen og inne i anleggsringen, slik at en kanal (24) forbinder væskekammeret (17) med innløpet (16) for en tilført væskestrøm, og den andre kanal (25) forbinder væskekammeret (17) med utløpet (19) for avslagsstrømmen.