NO323062B1 - Filter med flere roterende filterskiver montert pa en aksel - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et filter med flere roterende filterskiver montert på en aksel og som er utstyrt med et porøst filtermedium.

Et filter av denne typen er kjent fra AT 406936 (AT-A 155/99) og US 3,251,469. Det problematiske aspektet er det faktum at et stort antall filterskiver blir brukt her på en aksel, som er forutsatt å overlappe med filterskivene på en ytterligere aksel. For å kunne opprettholde fleksibilitet i valget av skiveopplagirngselement og være i stand til å bruke keramiske elementer, anbefales for eksempel en friksjonsforbindelse mellom akselen og skiven. Et pakningselement må danne friksjonsforbindelsen. Disse omstendighetene medfører de følgende risikoer og problemer.

Produksjonstoleransene (skive, aksel og avstandsstykker) og innvirkningen av kompri-merbarheten til pakningselementene kan akkumuleres, med det resultatet at den ønskede skiveavstanden ikke lenger kan oppnås. I ekstreme tilfeller kan det skje ødeleggelser på grunn av at skivene kommer i direkte kontakt med hverandre.

Spesielt under oppstartprosedyrer kan det forekomme gliding på grunn av treghetsmo-mentet til filterskivemassen dersom friksjonsforbindelsen er utilstrekkelig. Dette fører til intens slitasje på pakningselementene.

Til ytterligere belysning av kjent teknikk vises det til: WO 94/09881, US 5.482.623, US 3.157.598, US 4.698.156, US 4.120.911, US 3.997.447, US 1.264.635, US 3.3395.801 og US 2.038.921.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe pålitelig drift med en enklere filterpro-duksjonsprosess.

Oppfinnelsen er således kjennetegnet ved at elastomerelementer som er montert på akse len, spesielt en hul aksel, som avstandsstykker mellom de individuelle filterskivene. Siden elastormerelementer benyttes som pakningsmateriale mellom de individuelle filterskivene og senterkjernen, er det ikke noe behov for en positiv dreiemomentlåsende overføring mellom skivene og senterkjernene.

Den fordelaktige ytterligere utførelsen av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at elastomerelementene er produsert i ett stykke. Dette muliggjør rimeligere produksjonskost-nad, spesielt dersom avstanden mellom filterskivene er liten.

En fordelaktig alternativ ytterligere utførelse av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at flere elastomeravstandsstykker er tilveiebragt, mellom hvilke det er anordnet metallavstandsstykker. Bedre stabilitet oppnås dersom disse metallhylser er innsatt, spesielt dersom det er vesentlig avstand mellom filterskivene.En fordelaktig konfigurasjon av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at pakker som består av flere filterskiver og elastomerelementer er forhåndsbelastet sammen i aksial retning, hvor 5 til 20, fortrinnsvis 10 til 15 filterskiver er sammenføyd for å danne en pakke. Siden filterskivene og elastomerelementene er forbelastet tilveiebringer dette en enkel pakning mellom filterskiven og senterkjernen og et godt middel for å innstille avstanden mellom filterskivene, samtidig som det kompenseres for eventuelle toleranser i skivetykkelsen som oppstår under pro-duksjon, sammentrykkbarheten til pakningselementene, etc. Siden flere filterskiver kan være forbelastet sammen, kan enhver mangel når det gjelder jevnhet eller likhet kompenseres over en kort strekning i hvert tilfelle og problemet med ulik avstand som oppstår når alle filterelementene er koplet fra bare en side, unngås.

En fordelaktig ytterligere utførelse av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at flere aksler med filterskiver er anordnet på ett nivå og drevet sammen, for eksempel via et belte.

Dersom for eksempel filterelementene er anordnet horisontalt, kan alle påfølgende mon-terte aksler drives med bare en drivinnretning med filterskivene roterende i motsatte ret-ninger i overlappingsområdet, og derved forbedres turbulensen på overflaten og det tilveiebringes en bedre rense- eller rengjøringseffekt.

En fordelaktig konfigurasjon av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at flere nivåer av aksler med filterskiver tilveiebragt, hvor disse nivåer er separert fra hverandre ved hjelp av skillevegger med passende åpninger montert i et felles hus. På denne måten kan i tillegg flere trykktrinn implementeres innenfor et hus, hvor huset også er stabilisert takket være skilleveggene. Videre kan et egnet strømningsmønster anvendes for å unngå kortslut-ningsstrømning.

En fordelaktig ytterligere utførelse av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at interne montasjer er tilveiebragt som er tilpasset til konturen til filterskivene og som reduserer det hule rommet i huset. På grunn av disse montasjene, som strekker seg inn i kilene mellom filterskivene, blir det frie indre volumet og tomrommet vesentlig redusert, hvilket er en betydelig fordel, spesielt når konsentrasjonen av faststoff suspensjoner i satsvise operasjoner øker.

En fordelaktig konfigurasjon av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at en filtratmottager som befinner seg ved én ende av akslene og inn i hvilken alle hule aksler uttømmes, fortrinnsvis av trykkresistent utførelse. Dersom denne typen mottaker benyttes, er det ikke noe behov for rotasjonstransirusjonsgjennomføring som ellers er nødvendig mellom senterkjernen og røret og som opptar mye plass. På grunn av den trykkresistente designen er det mulig å påføre overtrykk for bakvasking, så vel som undertrykk, for å øke transmembrantrykket.

En annen fordelaktig ytterligere utførelse av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at råme-diet blir matet inn tangentielt til filterskivene. Med denne strømningskontrollen oppnås god tverrstrømningsfiltrasjon uten å forstyrre filtreringen på skivene nær innløpet og skiveabrasjon unngås.

En fordelaktig konfigurasjon av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at akslene som opp-lagrer filterskivene er hastighetsjusterbare. På denne måten kan turbulensen mellom filterskivene tilpasses i samsvar med de gitte kravene, spesielt under endring av medium-sammensetning eller vesentlig forskjell i konsentrasjon, uten at det er nødvendig å endre hele gjennomstrømningsbanen og/eller filtrartrykket.

En fordelaktig ytterligere utførelse av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at en anordning er tilveiebragt for å kjøre filteret opp og ned sakte ved oppstart og nedkopling, hvor en motor med en frekvenskonverter eller en turbokopling kan være tilveiebragt. Som et resultat, kan enhver glidning av filterskivene unngås ved oppstart og nedkopling. Dette er spesielt fordelaktig med friksjonsforbindelsen på grunn av den aksiale forbelastningen med elastomerringer.

En ytterligere konfigurasjon av oppfinnelsen er en filterskive for et filter ifølge oppfinnelsen, som er kjennetegnet ved at et holdelegeme er tilveiebragt med et filtermedium (metalltråd eller wire, felt, foliemembran eller tilsvarende) montert på dette. En egnet basisramme med korresponderende lavkostmembranfolie kan således være tilveiebragt for å passe til hver filterapplikasjon.

En fordelaktig ytterligere utførelse av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at holdelegemet er laget av perforert plate, sintret metall, keramikk eller porøst syntetisk materiale.

En fordelaktig konfigurasjon av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at foliemembranen er av keramisk eller polymermateriale.

En ytterligere utførelse av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at filtermediet er en metalltråd eller wire, laget av en vevnad av syntetiske eller metalltråder, eller en skjerm, laget ved å borre hull i en plastfolie eller en metallplate.

En fordelaktig ytterligere utførelse av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at foliemembranen er sveiset eller limt til holdelegemet. Som et resultat, kan egnede filterskiver produ-seres til lav kostnad.

En fordelaktig konfigurasjon av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at en dråpeformet kant er påført den ytre kanten av filterskiven, laget for eksempel av elastisk polymermateriale. Dette avbøyer strømmen av mediet når den løper bort fra skiveoverflaten, og således unngås skiveabrasjon.

En spesielt fordelaktig ytterligere utførelse av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at holdelegemet er støpt, for eksempel av keramisk materiale, hvor dreneringskanalene blir dannet av en kjerne innsatt i støpmaterialet og som forvitres fullstendig ved hjelp av varme uten å etterlate noen rester. Denne fremgangsmåten for fremstilling muliggjør enkel og lavkostnadsproduksjon av filterskivene, hvor filterskivetypen bestående av ett stykke også har mye lenger levetid sammenlignet med produksjonsfremgangsmåtene i flere lag slik det brukes opp til i dag.

I det etterfølgende skal oppfinnelsen beskrives ved hjelp av eksempler basert på tegnin-gene, hvor fig. 1 viser et kjent filter, fig. 2 en illustrasjon av oppfinnelsen, fig. 3 en ytterligere illustrasjon av oppfinnelsen, fig. 4 en ytterligere representasjon av oppfinnelsen, fig. 5 et arrangement av akslene, fig. 6 en spesialdesign av huset, fig. 7 et riss av filteret, fig. 8 en filterskive i samsvar med oppfinnelsen, fig, 9 et snitt av en filterskive-design i samsvar med oppfinnelsen, og flg. 10 en ytterligere design av en filterskive i samsvar med oppfinnelsen.

Fig. 1 viser en kjent filtrasjonsmodul 1. Flere membranskiver 3 er sikret eller festet til hver av senterkjernene 2,2'. Væsken/suspensjonen som skal filtreres blir matet inn i en tank 4 gjennom et rør 5. En lukket tank 4 er vist her. Tanken kan også være åpen, i hvilket tilfelle membranen er nedsenket i væsken. Membranskivene 3 har her et sylindrisk tverrsnitt. Filtratet passerer gjennom membranene inn i det hule skivelegemet 3 og blir ført til senteret av skiven som permea og så gjennom senterkjernen 2,2' og gjennom et rør 6 ut av filteret. Det rensede konsentratet kan avtappes senere gjennom et rør 7.

Membranmodulen 1 kan drives både med overtrykk på konsentratsiden og med undertrykk på permeatsiden. På korresponderende måte kan modulen 1 benyttes som en lukket kapsling eller som nedsenkede membraner. Overtrykket kan være så høyt som 10 til 14 bar.

Membranskivene 3 kan omfatte uorganiske elementer, så vel som støtteelementer, med et filtermedium (metalltråd, filt, polymermembran). Designen er egnet for både kjemisk rengjøring av filtermediet, for eksempel membraner i drift, så vel som for full automa-tisk permeatbakvasking. Filtrasjonsmodulene 1 kan benyttes til generelle filtrasjonspro-sesser for fjerning av faststoffer, for mikrofiltrasjon (som fra omtrent 0,3 (im), ultrafil-trasjon, nanofiltrasjon (opptil omtrent 4000 Dalton) til revers osmose i drikkevannbe-handling, prosessvannbehandling, offentlig/kommunal og industriell avfallsvann be-handling, så vel som i produktfiltrasjon, i avhengighet av filtermediet som benyttes. Fig. 2 viser et snitt av et filter i samsvar med oppfinnelsen, hvor bare en aksel 2 er vist med de individuelle filterskivene 3. Elastomerelementer 8, som tjener som avstandsstykker, montert på senterkjernen 2 mellom hver av de individuelle filterskivene 3. Illustrasjonen viser elastomerelementer utført i ett stykke som brukes til å opprettholde små avstander mellom filterskivene 3. Dette risset viser også innstillingskraver med gjen-géde pinner 9, som blir brukt til å feste filterskivene 3 og elastomerelementene 8 på akselen 2. Fig. 3 viser en variant av avstandsstykkene, hvor et elastomerelement 8' er tilveiebragt ved hver filterskive 3. Det bredere rommet mellom filterskivene 3 tilveiebringes ved hjelp av et avstandsstykke 10, som fortrinnsvis er laget av metall, som er innført mellom de korresponderende elastomerelementene 8'. Fig. 4 viser montasjen av flere filterskiver 3 og elastomerelementer 8, hvor settekraven med gjengede pinner 9 er tilveiebragt både ved begynnelsen og enden av en modul av denne typen og holder modulene, som omfatter filterskiver 3 og elastomerelementer 8, eller også elastomerelementene 8' og metallavstandsstykker 10 mellom disse, sammen under forbelastning. Som et resultat er det enklere å montere ytterligere moduler og filterskivene 3 blir posisjonert med passende nøyaktighet. Dette er spesielt viktig siden filterskivene 3 til en ytterligere aksel 2' må være posisjonert til mer eller mindre kon-stant avstand og gripe inn i rommene mellom skivene uten å danne kontakt. På grunn av overlappingen som oppnås på denne måten, genereres turbulens som tilveiebringer ef-fektiv rengjøring av overflatene til filterskiven 3. Fig. 5 viser en variant av oppfinnelsen, hvor flere aksler 2 med filterskiver 3 er anordnet horisontalt tilstøtende til hverandre, med to slike nivåer, det ene over det andre. Som et grunnleggende prinsipp vil det være mulig å anordne flere nivåer over hverandre. Nivå-ene er adskilt inne i kapslingen 11 av en skillevegg 12 med en åpning 13. Som et resultat, kan det oppnås flere konsentrattrinn med forskjellige trekkforhold, for optimal ef-fektivitet med høy konsentrasjonseffekt i en kapsling. Dette er av fordel dersom kapslingen 11 er inndelt på den sentrale aksen til akslene, hvilket også forenkler montasje og demontasje av akslene ved bruk av en kran. Med dette arrangementet kan akslene 2 drives sammen for et nivå ved bruk av et belte 14,14' med en enkelt drivaksel 15. Dersom åpningen 13 i skilleveggen 12 er anordnet på et egnet sted i forhold til suspensjonsinn-løpet og utløpet, kan kortslutningsstrømning unngås. Det ønskede utgangsresultatet kan således også oppnås. Fig. 6 viser et tilsvarende arrangement som på fig. 5, men med bare ett nivå av aksler 2. De ytterligere indre montasjene 16 for å redusere det hule rommet i huset 11 er vist her, og er tilpasset til å passe med konturen til filterskivene 3 og festet til veggene av kapslingen. I prinsippet vil det også være mulig å tilpasse den ytre formen til kapslingen til konturen til filterskivene, men dette vil imidlertid gjøre fremstillingen av kapslingen mer komplisert. Fig. 7 viser et montert filter 1 med kapsling 11 og drivinnretning 17 med drivaksel 15 og belte 14.1 tillegg viser illustrasjonen råmaterialematingen 18 montert tangentielt og utløpet 19. De horisontale senterkjernene 2 tømmes begge inn i en filtratsamletank 20. Denne filtratsamletanken 20 er av trykkresistent design, slik at suspensjonen også kan mates og uttømmes under trykk, hvilket tillater kontroll av filtrasjonseffektiviteten ved å innstille mottrykket. Dersom det benyttes vakuum, er det maksimale filtratgjennomløpet høyere. Videre kan filtrat benyttes til bakvasking dersom høyere trykk påføres. Dette forbedrer rensingen på overflatene og utvider intervallene mellom kjemiske rengjørings-prosesser.

En filterskive 3 ifølge oppfinnelsen er vist på fig. 8. Skiven har kanaler 21 og stenger eller sprosser 22 på dens senternivå, slik at væsken filtrert ut av suspensjonen (filtrat) kan transporteres etter behov og så uttømmes i senterkjernen.

Et filtermedium, for eksempel en membranfolie 23, kan være påført overflaten av filterskiven 9. Dersom baserammen 3 og membranfolien 23 begge er laget av keramisk materiale, kan det være fordelaktig å sintre dem sammen. Filtermediet, for eksempel membranen, kan også være festet ved hjelp av sveising eller liming. For å kunne nunimali-sere abrasjon på skiven, spesielt i og rundt den ytre kanten, påføres en perleform 24 som fortrinnsvis er laget av et elastisk polymermateriale, dersom abrasive media skal be-handles. Denne perleformen endrer strømmen 25 av mediet som dette løper av filterskiven 3 på en slik måte at det forhindrer abrasjon.

Filterskiven 3 kan være designet i samsvar med fig. 2 ved dens midtnivå. Denne figuren viser igjen kanalene 21 og sprossen eller stengene 22. For å tilveiebringe denne formen i en støpeprosess, foreslår oppfinnelsen at en kjerne, for eksempel laget av voks eller et annet organisk materiale som brenner uten å etterlate noen rester, blir tilf ormet, som har den samme formen som kanalene og blir innført når filterskiven støpes. De fremtidige kanalene blir så definert nøyaktig av formen til denne kjernen. Filterskiven 3 blir så brent og under denne prosessen brenner kjernen bort fullstendig og etterlater ingen rester, og former således kanalene slik det er vist er bare en mulig, og andre former viser imidlertid også fordelaktige resultatet. Ved å benytte en kjerne i samsvar med oppfinnelsen er det også mulig å skape andre fordelaktige kanalformer som ellers ikke kunne la-ges. Kjernen som benyttes behøver ikke nødvendigvis å bestå av bare ett stykke, og således tillates ytterligere kanalformer.

Claims (9)

1. Filter med flere roterende filterskiver montert på en aksel, som er utstyrt med et porøst filtermedium, karakterisert ved elastomerelementer (8,8') som er montert på akselen (2), spesielt en hul aksel, som avstandsstykker mellom de individuelle filterskivene (3).

2. Filter ifølge krav 1, karakterisert ved at elastomerelementene (8) er produsert i ett stykke.

3. Filter ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at flere elastomeravstandsstykker (8') er tilveiebragt, mellom hvilke det er anordnet metallavstandsstykker (10).

4. Filter ifølge et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at pakker som består av flere filterskiver (3) og elastomerelementer (8, 8') er forhåndsbelastet sammen i aksial retning.

5. Filter ifølge krav 4, karakterisert ved at 5 til 20, fortrinnsvis 10 til IS filterskiver (3) er sammenføyd for å danne en pakke.

6. Filter ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at flere aksler (2) med filterskiver (3) er anordnet på ett nivå og drevet sammen, for eksempel via et belte (14,14').

7. Filter ifølge krav 6, karakterisert ved flere nivåer av aksler (2) med filterskiver (3) tilveiebragt, hvor disse nivåer er separert fra hverandre ved hjelp av skillevegger (12) med passende åpninger (13) montert i et felles hus (11).

8. Filter ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at interne montasjer (16) er tilveiebragt som er tilpasset til konturen til filterskivene (3) og som reduserer det hule rommet i huset (11).

9. Filter ifølge et av kravene 1 til 8, karakterisert ved en filtratmottager (20) som befinner seg ved én ende av akslene (2) og inn i hvilken alle hule aksler (2) uttømmes, fortrinnsvis av trykkresistent utførelse.