NO803724L - Fremgangsmaate og anordning til filtrering av et fluidum tilsuget av en pumpe - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og

et anlegg til kontinuerlig å filtrere et fluidum tilsuget av en pumpe, under anvendelse av et filtreringssystem som regenereres automatisk med en sekvens av vaskeoperasjoner i motstrøm.

Vask i motstrøm er en kjent teknikk bestående i å drive gjennom et tilstoppet filter en viss mengde rent fluidum under trykk i retning motsatt filtreringsretningen for å befri filteret for fourensningene som har tilstoppet det. Takket være denne teknikk kan man gjennomføre en kontinuerlig filtrering ved å benytte et filtreringssystem med to filtre som arbeider skiftevis, slik at det ene kan virke mens det annet venter og vaskes i motstrøm.

Der er allerede kjent.anlegg av denne art hvor filtreringssystemet er anbragt på pumpens trykkside.. Denne løsning gjør det nødvendig å installere filtreringssystemet bak pumpen og dermed la denne arbeide på et fluidum som ikke er filtrert.

Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å unngå disse ulemper.

En av hensiktene med oppfinnelsen er derfor å gjennomføre kontinuerlig filtrering av et fluidum tilsuget av en pumpe, ved å benytte et filtreringssystem med vask i motstrøm, anbragt foran pumpen, altså på dennes sugeside.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å gjennomføre en slik filtrering på sjøvann, f.eks. på vann som tilsuges av et neddykket hydraulisk aggregat som virker på sjøvannet.

Sett under én synsvinkel går oppfinnelsen ut på en fremgangsmåte til kontinuerlig filtrering av et fluidum tilsuget av.

en pumpe, hvor filtreringen gjennomføres ved hjelp av et filtreringssystem med to filtre som arbeider skiftevis slik at det ene arbeider mens det annet venter og vaskes i motstrøm,karakterisert vedat filtreringen gjennomføres på pumpens sugeside, og at en del av det av pumpen avgitte fluidum benyttes til oppsamling av fluidum under trykk og styre arbeide eller vask av filtrene.

I den foreliggende beskrivelse med tilhørende krav er uttrykket "filter" ment å betegne såvel et enkeltfilter som et sett av parallellkoblede filtre.

Ifølge et annet særtrekk ved oppfinnelsen omfatter fremgangsmåten de stadier å tilsuge fluidet gjennom et av filtrene inntil det blir tilstoppet, å tilsuge fluidet forbigående gjennom begge filtrene, å tilsuge fluidet gjennom det annet filter og å vaske det tilstoppede filter i motstrøm ved avgivelse av det under trykk oppsamlede fluidum.

Det er særlig gunstig å begrense uttaket av fluidum oppsamlet under trykk til en liten prosentandel, f.eks. under 10 %, av den energi som frembringes for transporten med pumpen.

Dessuten reduserer man fortrinnsvis energiuttaket til å holde det oppsamlede fluidum under trykk til et minimum.

Sett under en annen synsvinkel angår oppfinnelsen

et filtreringsanlegg til utførelse av den angitte fremgangsmåte, innrettet til å forbindes med en pumpe og omfattende et filtreringssystem med to filtre som arbeider skiftevis, slik at det ene virker mens det annet venter og vaskes i motstrøm,karakterisert vedat filtreringssystemet er tilknyttet pumpens sugeside, og at anlegget dessuten omfatter en akkumulator for fluidum under trykk, tilknyttet pumpens trykkside, samt en styreanordning som mates av akkumulatoren for å styre arbeide eller vask av filtrene.

Ved en foretrukken utførelsesform for filtreringsanlegget ifølge oppfinnelsen omfatter dette:

- en fordeler med tre uavhengige trinn omfattende:

• et trinn til fordeling i motstrøm,, forbundet med de to filtre og med akkumulatoren for å innføre fluidum under trykk fra akkumulatoren etter tur på det ene av de to filtre, på ingen av filtrene og deretter på det annet filter, via en vaskeventil som er lukket i den første av disse tre stillinger, • et trinn til tilsugningsfordeling koblet til de to filtre og til pumpens sugeside- for suksessivt å bevirke tilsugning på et av de to filtre, forbigående tilsugning på begge filtre og deretter tilsugning på det annet filter, samt. et trinn til fordeling av vaskeventilens styring, forbundet dels med akkumulatoren og det omgivende miljø og dels med et vaskeventil-styrekammer for etter tur å bevirke lukning, åpning og lukning av vaskeventilen samt anordninger til styring av treveis-fordéleren.

Ifølge et annet særtrekk ved anlegget omfatter anordningen til styring av treveis-fordéleren

- en manøvreringsjekk for treveisfordéleren,

- en fireveisfordeler til styring av manøvreringsjekken,

- to styrefordelere for fireveisventilen, hver forbundet med en ledning som forbinder et av filtrene med treveisfordéleren,

samt hver utstyrt med en tilbakeføringsfjær hvis kraft bestemmer maksimalt tillatt undertrykk på den tilsvarende ledning.

<y>tterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil forstås bedre ved lesning av den følgende beskrivelse, hvor der henvises til tegningen, som utelukkende anføres som ikke-begrensende eksempel og skjematisk viser et filtreringsanlegg i henhold til oppfinnelsen.

Det viste filtreringsanlegg omfatter en filtreringsenhet

10, en styreenhet 12 og en akkumuleringsenhet 14 som er anbragt innenfor en omslutning 16 og står i forbindelse med en fluidum-uttakspumpe 18, og alt dette er ved den beskrevne anvendelse neddykket i et fluidum, f.eks. sjøvann, som kan trenge inn i det indre av omslutningen 16.

Filtreringsenheten 10 omfatter en kurv 20 egnet til å

holde de groveste forurensninger i fluidet tilbake, et filtreringssystem bestående av to filtre 2 2 og 24 som er utstyrt med til-hørende filtreringselementer og arbeider skiftevis, slik at det ene er i drift mens det annet venter og vaskes i motstrøm. De to filtre 2 2 og 24 er forbundet med kurven 20 via to ledninger henholdsvis 26 og 28 forsynt med tilbakeslagsventiler 30, 32

som forhindrer enhver tilbakestrømning av fluidum mot kurven. Dessuten er to motstrøms-tappeventiler 34 og 36 montert på ledninger 38 og 4 0 som er forbundet med inngangen til filtrene henholdsvis 22 og 24 og munner ut i et felles utløp 42 til det omgivende miljø, altså fluidet. Ventilene 33 og 36 er bestemt til å tillate avgang av vaskefluidum i motstrøm, mens de forhindrer enhver retur av fluidum mot inngangen til filtrene. Filtrene 22 og 24 munner på sin utgangsside ut i ledninger henholdsvis 44 og 4 6 som er forbundet med styreenheten 12 og derpå munner ut på en sugeledning 48 tilkoblet sugesiden av pumpen 18.

Filtrene 22 og 24 kan fordelaktig utgjøres av i og for

seg kjente, vertikalt monterte syklonfiltre, slik at filteret som skal filtreres, trer tangensialt inn mellom to mantler og derpå synker ned under utvikling av en syklonvirkning som fra-skiller hovedparten av forurensningene, som samler seg ved bunnen av filteret, mens fluidet så stiger opp igjen innenfor den indre

mantel og gjennomtrenger filtreringselementet utenfra og innover.

Styreenheten 12 omfatter en.fordeler 50 med tre uavhengige treveistrinn 52, 54 og 56.

Trinnet 52 representerer et stadium med motstrømsfordeling på tre veier, hvorav de to 58 og 60 er forbundet med de to filtre henholdsvis 22 og 24 og den tredje vei 62 fører til en akku-mulatorenhet 14 via en ledning 64. Dette trinn 52 har til oppgave å innføre fluidum som ankommer under trykk fra akkumulatorenheten 14, etter tur i det ene av de to filtre, deretter ikke i noen av filtrene og derpå i det annet filter, alt etter om trinn 52 inntar stillingene henholdsvis 52a, 52b eller 52c,

via en vaskeventil 66 som er lukket i trinn 52a, og hvis funksjon vil bli beskrevet detaljert senere.

Trinn 54 utgjør et trinn med tilsugningsfordeling på to veier 68 og 7 0 forbundet med de to filtre henholdsvis 22 og 24, mens den tredje vei 72 er forbundet med sugeledningen 48 til pumpen 18. Alt etter om dette trinn 54 inntar stilling 54a,

54b eller 54c, bevirker det henholdsvis tilsugning på filteret 24, forbigående tilsugning på begge filtrene 22 og 24 samt tilsugning på filteret 22.

Trinnet 56 utgjør et trinn til fordeling av styringen av den omtalte vaskeventil 66. Dette trinn 56 omfatter en første vei 74 forbundet med akkumulatorenheten 14 via en ledning 76,

en annen vei 78 som munner ut i det omgivende miljø, og en tredje vei 8 0 som via en ledning 82 er forbundet med et kammer 84 som bevirker styring av vaskeventilen 66 og inngår i akkumulatorenheten 14. Alt etter om trinn 56 inntar stilling 54a, 54b eller 54c, bevirker det henholdsvis lukning, åpning og lukning av vaskeventilen 66 som det vil bli forklart nærmere senere.

Fordeleren 50 kan f.eks. utgjøres av en roterende fordeler hvis tre trinn er forbundet for rotasjon i fellesskap.

Styreenheten 12 omfatter likeledes organer til styring av fordeleren 53.

Disse styreorganer omfatter en dobbeltvirkende jekk 88

til manøvrering av fordeleren 50, en fireveisfordeler 90 som styrer jekken og påvirkes av en hjelpejekk, og som er forskyvbar mellom to stabile stillinger, via to fluidum-ankomstledninger 92 og 94 forbundet med ledningen 76, samt to styrefordelere 96, 98 for fireveisfordéleren 90. Fordeleren 90 omfatter fordelaktig to arreteringer svarende til hver sin av de stabile stillinger,

for å holde den i den respektive stilling. Fordelerne 96, 98 er forbundet med hver sin av ledningene 44 og 46 som forbinder filtrene 22 og 24 med fordeleren 50. Disse fordelere 96, 98 er forøvrig utstyrt med hver sin tilbakeføringsfjær 100, 102

hvis kraft bestemmer maksimalt undertrykk tillatt på vedkommende ledning 4 4 resp. 46.

Anordningene til styring av fordeleren 50 omfatter også

en dyse 104 til regulering av hastigheten av jekken 88. Dysen 104 sitter i en ledning 106 som forbinder ledningen 76 med den ene 108 av de fire veier hos fordeleren 90, som forøvrig har en vei 110 som munner ut i det omgivende miljø, samt to veier 112 og 114 forbundet med manøvreringsjekken 88.

Akkumulatorenheten 14 utgjøres av et hus 86 forsynt med

et innløp 116 for fluidum under trykk, forbundet med trykksiden av pumpen 18 ved en ledning 118 og til bestemt å avta en del av pumpens trykkenergi, mens resten går til et uttak 120 for bruks-fluidum.

Inntaket 116 munner ut i et kammer 122 hvis inngang kan stenges med en ventilklaff 124, og fører så gjennom en ledning 126 utformet i det indre av akkumulatoren 26, både inn i et akkumulatorkammer 128, samtidig som det står i forbindelse med ledningen 76, og inn i styrekammeret 84 til styring av rengjøringsventilen 66. Akkumulatoren omfatter dessuten et stempel 130 som kan forskyves i kammeret 128 mot virkningen av en fjær 132, og som lukkeklaffen 124 er forbundet med,

slik at forskyvning av stempelet under ladning av akkumulatoren medfører avstengning av ankomstledningen 116.

Akkumulatorenheten 14 er dessuten forsynt med en trykk-begrenser 134 som er tilknyttet kammeret 128 for å beskytte akkumulatoren, og en strømningsbegrenser 136 montert på ledningen 118' for å begrense akkumulatorens energiuttak fra pumpens trykkside. Ennvidere omfatter akkumulatoren en forsinkelsesventil 138 som er montert på ledningen 8 2 som forbinder styrekammeret 84 for rengjøringsventilen 66 med trinn 56 hos fordeleren 50. Denne forsinkelsesventil er bestemt til å sikre at hele akkumulatorens volum blir utnyttet for rensefunksjonen for et hvilket som helst av de to filtre 22 og 24.

Anleggets virkemåte vil bli beskrevet i det følgende: Virkemåten vil bli beskrevet for en fullstendig syklus av anleggets funksjon fra og med den viste utgangsstilling. I denne første stilling skjer tilsugningen på filteret 24 (trinn 54 i stilling 54a), filteret 22 er rent, stillingen for motstrøms-

vask vedlikeholdes (trinn 52 i stilling 52a), og akkumulatoren 86 er ladet. Trykket av det fluidum som er magasinert i kammeret 128 hos akkumulatoren 86, virker dermed på vaskestrømventilen 66 på begge sider av hjelpejekken hos fordeleren 90 via styrefordelerne 96 og 98 i stillingen for tilbakeføring ved fjærbelastning. Manøvreringsfordeleren 90 blir derved holdt i stilling.

Trykket virker likeledes på et kammer i manøvreringsjekken

88 via manøvreringsfordeleren 90. Da stillingen av fordeleren

50 vedlikeholdes, kommer trykket også til virkning på styre-trinnet 56 for rengjøringsventilen. I denne stilling blir fluidet, f.eks. sjøvannet, først tilsuget gjennom kurven 20, som holder de groveste forurensninger tilbake, kommer så frem til tilsugnings-ventilen 32, strømmer gjennom filteret 24 og gjennom trinn 54

hos fordeleren 50, som dirigerer det direkte til sugesiden av pumpen 18.

Under pumpens drift og etterhvert som filteret 24 til-stoppes, kommer sugeledningen 4 6 på undertrykk i forhold til det omgivende miljø. Dette forhold innvirker på styrefordelerne, nemlig fordeleren 98. Når undertrykket når den terskelverdi som er bestemt ved den tilsvarende fjær (102), skifter fordeleren 98 stilling. Dermed blir ledningen 94 satt i forbindelse med det omgivende miljø, mens ledningen 96 holdes under trykk. Hjelpe-styrejekken for fordeleren 90 forskyver seg motsatt forskyvningen av fordeleren 90 og bevarer dermed informasjonen om denne tilstand.

Manøvreringsjekken 88 blir matet og gjennomfører sin bevegelse med en fart som er forhåndsinnstilt med dysen 104 på matningen foran fordeleren.

Forskyvningen av manøvreringsjekken 88 gjør det mulig med fordeleren 50 å gjennomføre den følgende arbeidssekvens: - stengning av de tre veier hos trinnet for motstrømsvask (stilling 52b),

- åpning av de tre veier hos tilsugningstrinnet (stilling 54b),

- styring av motstrømsvaskventilen (stilling 56b),

- overgang til tilsugning til rent filter (stilling 54c),

- åpning av motstrømsvask på tilstoppet filter (stilling 52c),

- åpning av motstrømsvaskventilen mot atmosfæren (stilling 56c). Lukningen av vask-ventilen 66 sinkes av forsinkelses- ventilen 138, slik at det blir sikret at hele akkumulatorens fluidumvolum blir utnyttet. Etter lukning av vask-ventilen danner trykket seg på ny, og akkumulatoren lader seg takket være uttak av fluidum på pumpens trykkside. Den uttatte strøm begrenses med strømningsbegrenseren 136.

Når akkumulatoren er fullstendig ladet, tar den med seg stengeventilen 124, som sperrer ankomst av fluidum og dermed forhindrer unødig effektforbruk. Trykkbegrenseren 134 beskytter akkumulatoren og anlegget forøvrig.

I og med at tilsugningen nu skjer til et rent filter, filteret 22, foreligger der ikke lenger undertrykk, og styrefordelerne 96, 98 er i tilbakeført stilling under fjærbelastning. Syklusen er dermed tilendebragt og apparatet parat for en ny arbeidssekvens.

Det sier seg selv at oppfinnelsen ikke er begrenset til den utførelsesform som spesielt er beskrevet og vist, idet det er mulig å realisere andre utførelsesvarianter uten å overskride oppfinnelsens ramme.

Således vil fordelerne i fordelingssystemet kunne være

av roterende type eller av sleidetype.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte til kontinuerlig filtrering av et fluidum tilsuget med en pumpe, hvor filtreringen skjer ved hjelp av et filtreringssystem med to filtre som arbeider skiftevis, slik at det ene er i funksjon mens det annet venter og rengjøres i motstrøm, karakterisert ved at filtreringen gjennomføres på pumpens sugeside og en del av det transporterte fluidum på pumpens trykkside benyttes til ansamling av fluidum under trykk og til styring av drift eller rengjøring av filtrene.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at. den omfatter de skritt å tilsuge fluidet gjennom et av de to filtre inntil det er tilstoppet, forbigående å tilsuge fluidet gjennom begge filtrene, å tilsuge fluidet gjennom det annet filter og å rengjøre det tilstoppede filter i motstrøm ved avgivelse av det under trykk oppsamlede fluidum.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, k a r a k - terisert ved at uttaket av fluidum oppsamlet under trykk begrenses til en liten prosentmengde, f .eks. under 10 %, av den energi som fremskaffes på pumpens trykkside.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at energiuttaket til å holde det ansamlede fluidum under trykk reduseres til et minimum.

5. Filtreringsanlegg til utførelse av fremgangsmåten som angitt i et av kravene 1-4, og innrettet til å tilkobles en pumpe samt omfattende et filtreringssystem med to filtre som arbeider skiftevis slik at det ene er i drift mens det annet venter og rengjøres i motstrøm, karakterisert ved at filtreringssystemet er forbundet med pumpens sugeside og ved at anlegget dessuten omfatter en akkumulator for fluidum under trykk, forbundet med pumpens trykkside, samt et manøvreringssystem som mates av akkumulatoren for å bestemme drift eller rengjøring av filtrene.

6. Anlegg som angitt i krav 5, karakterisert ved at manøvreringssystemet omfatter: - en fordeler med tre uavhengige treveistrinn omfattende: • et motstrømsfordelingstrinn som er forbundet med de to filtre og med akkumulatoren for å innføre fluidet under trykk fra akkumulatoren etter tur på et av de to filtre, på ingen av filtrene og derpå på det annet filter via en ren-gjøringsventil som stenges i den første av de tre stillinger, • et tilsugningsfordelingstrinn som er forbundet med de to filtre og med pumpens sugeside for etter tur å bevirke tilsugning på et av de to filtre, forbigående tilsugning på begge filtrene og tilsugning på det annet filter, • et fordelingstrinn for styring av rengjøringsventilen, forbundet dels med akkumulatoren og det omgivende miljø og dels med et styrekammer for rengjøringsventilen, for etter tur å bevirke stengning, åpning og stengning av rengjøringsventilen, samt - styreorganer for treveisfordéleren.

7. Anlegg som angitt i krav 6 , karakterisert ved at fordelerens styreorganer omfatter: - en manøvreringsjekk for treveisfordéleren, - en fireveisfordeler til styring av manøvreringsjekken, - to styrefordelere for fireveisfordéleren, forbundet med hver sin ledning som forbinder et av filtrene med treveisfordéleren, samt hver utstyrt med en tilbakeføringsfjær hvis kraft bestemmer maksimalt tillatt undertrykk på den tilsvarende ledning.

8. Anlegg som angitt i krav 6, karakterisert ved at rengjøringsventilens styrekammer er forbundet med treveisfordéleren via en ledning på hvilken der er montert en forsinkelsesventil for å sikre at hele akkumulatorens volum blir utnyttet.

9. Anlegg som angitt i et av kravene 5-8, karakterisert ved at akkumulatoren har et fluiduminnløp forbundet med pumpens trykkside via en ledning på hvilken der er montert en strømningsbegrenser for å begrense akkumulatorens energiuttak fra den energi som frembringes på pumpens sugeside.

10. Filtreringsanlegg som angitt i krav 9, karakterisert ved at akkumulatoren omfatter et stempel med tilbakeføringsfjær og en stengeventil som er forbundet med stempelet og egnet til å avstenge ankomst av fluidum når akkumulatoren er ladet.