NO823199L - Filter, samt fremgangsmaate og anordning for aa montere filteret. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et gjennomstrømningsfilter for separering av olje og vann, og nærmere bestemt et filter som omfatter et filterelement i form av et nettverk av syntetisk skum, for eksempel polyuretan, som periodisk kan trykkes sammen for å fjerne den oppsamlede olje fra nettverktrådene og knutepunktene i filterelementet. Oppfinnelsen angår dessuten en fremgangsmåte og en anordning for fremstilling av et slikt filter.

Det har vært kjent i flere år at olje samler seg på nettverktrådene og knutepunktene i et komprimerbart filterelement som består av et nettverk av skummaterial som sperrer for olje og slipper gjennom vann. Imidlertid har forsøk på å utnytte dette prinsipp når strømningsmengden pr. tidsenhet er stor, slik tilfellet er ved mange industrielle anvendelser, medført pro-. blemer som delvis skyldes tendensen til at strømningskreftene som virker mot skumelementet trykker dette sammen mot under-støttelsen på utløpssiden, slik at strømningsmotstanden øker. En slik sammentrykning bevirker også at volumet for oppsam-ling av olje minsker, slik at det blir nødvendig å avbryte filtreringen oftere for å drive ut den oppsamlede olje.

På bakgrunn av disse ulemper ble det gjort forsøk på å klebe skumelementet til et gitter eller lignende på innstrømnings-siden, anordnet på tvers av strømningsretningen. Det ble imidlertid funnet at sammenklebingen sviktet, enten på grunn - av selve klebemidlet eller på grunn av brudd i de nettverktråder i skumelementet som var klebet til gitteret når disse ble ut-satt for de store strømningskrefter som vanligvis opptrer ved mange industrielle anvendelser.

Det har også vært gjort andre forsøk på å løse problemene med sammentrykning eller deformasjon av skumelementer som følge av gjennomstrømning. Et av disse forsøk består i at filterelementet dannes av flere tynne skiver av skummaterial, med stive metallduker anordnet mellom skivene og med flere tråder ført gjennom skivene og festet til hver av dukene og til en understøttelse på innstrømningssiden. Når trådene settes under strekk, opptar de på en effektiv måte strømningskreftene og holder de enkelte elementer på plass, og begrenser graden av sammentrykning av skumskivene på grunn av den begrensede tykkelse av disse mellom dukene, i strømningsretningen. Et annet forsøk består i å dele opp skumelementet i en rekke pa-rallelle plan orientert i strømningsretningen, og å klebe skivene sammen til en enhet, idet forsterkende tekstil ble anbragt mellom skivene. Ved den kant som ligger langs innstr-ømningssiden ble tekstillagené festet til et gitter eller en annen passende understøttelse, og tekstillagené hindret sammentrykning av skumskivene på grunn av strømningskreftene.

Slike kjente filter er ganske brukbare med hensyn til funk-sjonering, det vil si at de lar seg sammentrykke gjentatte ganger og har ganske lang brukstid, og de gir stor motstand mot sammentrykning på grunn av strømningskreftene ved høye strømningsmengder pr. tidsenhet, men de er kostbare å frem-stille, sett fra et industrielt synspunkt.

Et hovedformål med den foreliggende oppfinnelse er å komme frem til et forholdsvis billig gjennomstrømningsfilter for separering av olje og vann, og som motstår store strømnings-mengder pr. tidsenhet og lar seg trykke sammen gjentatte ganger uten å skades, samt har lang brukstid.

Et annet formål er å komme frem til forholdsvis billige og effektive midler for å feste innstrømningssiden til et filterelement til et gitter eller lignende på en slik måte at de opptredende krefter fordeles til et tilstrekkelig stort antall nettverkstråder og knutepunkter i skummet, for å unngå overbelastning, slik at filteret motstår store strømningskrefter uten å trykkes sammen eller å skades.

Et annet formål er å komme frem til midler for understøttelse og sammenføyning som ikke utgjør noen hindring for gjennom-strømningen gjennom filteret eller minsker kapasiteten, og som muliggjør en høy grad av sammentrykning for å drive ut den oppsamlede olje i filteret.

Et ytterligere formål er å komme frem til en fremgangsmåte og en anordning for fremstilling av et slikt filter på en billig måte.

Oppfinnelsen innebærer at det benyttes en fleksibel tråd, som trekkes fra et forråd, for eksempel en spole, og føres gjennom et reservoar med klebemiddel og videre gjennom en hul nål eller en rørformet føring. Enden av nålen trykkes inn i skumelementet til ønsket dybde, med tråden ført ut gjennom enden av nålen og tilbake langs denne, slik at tråden danner en sløy-fe. Under innføring av nålen trekkes trådfra spolen og gjennom reservoaret med klebemiddel i form av flytende polymer. Når nålen trekkes ut fra skumelementet, etterlates en sløyfe av tråd i skumelementet, med grener som ligger langs og er par-allelle med strømningsretningen gjennom filteret. På denne måte vil gjentatte innføringer av nålen på flere steder fordelt over innstrømningssiden til skumelementet bevirke at skumelementet blir sydd fast til en duk eller et gitter på innstrøm-ningssiden av filterelementet. Tråden behøver ikke å drives helt gjennom filterelementet, men kan føres inn til ønsket dybde. På denne måte dannes det flere kontaktpunkter eller klebepunkter mellom tråden og nettverktrådene og knutepunktene i filterelementet, slik at filterelementet motstår strømnings-kref tene som virker, ved at kreftene overføres til duken eller gitteret på innstrømningssiden. Selve duken eller gitteret kan være festet til en passende konstruksjon for å holdes på plass i strømningskanalen, for eksempel et filterkammer. Det kan også være festet en duk eller et gitter på utstrømnings-siden, fortrinnsvis festet på lignende måte som duken eller gitteret på innstrømningssiden, og filterelementet kan perio- . disk trykkes sammen etter behov, for å drive ut olje som er samlet i filteret under filtreringen >

Ved at det benyttes et filterelement i form av et nettverk som sperrer for olje og slipper gjennom vann, kan oljen skilles fra oljeholdig vann, og filterelementet kan periodisk tømmes for oppsamlet olje, mens vannet strømmer gjennom filteret, hovedsakelig fritt for olje. Ved bruk av en egnet, fleksibel tråd, for eksempel tråd som er satt sammen, for eksempel tvinnet, av flere polymertråder samt et egnet klebemiddel av polymer som er fleksibelt etter størkning eller herding, kan filterelementet trykkes sammen gjentatte ganger for å drive ut oppsamlet olje, uten at det oppstår overbelastning i sammen-føyningene mellom tråden og nettverktrådene og knutepunktene i skummassen. Med et foretrukket skummaterial, for eksempel polyuretan, som har stor strekkstyrke, behøver ikke tråden å føres inn på et særlig stort antall steder. Derved unngås at tråden i for stor grad begrenser gjennomstrømningstverrsnit-tet for væsken som skal filtreres. De innførte trådlengder virker som strekkelementer som understøtter nettverket av tråder og knutepunkter i filterelementet, idet nettverktrådene og knutepunktene er klebet til tråden i alle nivåer i filterelementet. Det skjer således meget liten bevegelse av nettverktrådene når de utsettes for strømningskrefter, både ved innstrømningssiden og inne i filterelementet.

Oppfinnelsen vil fremgå klarere av den følgende beskrivelse, under henvisning til de vedføyde tegninger. Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en stasjonær separator for olje og vann, og illustrerer en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen. Fig. 2 viser i perspektiv og delvis gjennomskåret et filter som inngår i separatoren vist i fig. 1. Fig. 3 viser fremstilling av filteret i henhold til oppfinnelsen . Fig. 4 viser mere detaljert en del av en anordning for fremstilling av filteret, og illustrerer fremgangsmåten for frem-

stillingen.

Fig. 5 viser i forstørret målestokk en kort lengde av en tråd i filterelementet, og illustrerer hvordan tråden er klebet til nettverktråder og knutepunkter i filterelementet.

Som vist omfatter filteret et langstrakt, sirkelsylindrisk element 10 i form av et nettverk av skummaterial, slik som polyuretanskum, som sperrer for olje og slipper gjennom vann. Porestørrelsen kan variere, men for de fleste anvendelser velges den i området fra omtrent 1 millimeter til omtrent 2,5 millimeter i gjennomsnittelig diameter eller tverrdimen-sjon mellom knutepunktene og nettverktrådene. Filtermaterialet kan også variere. Filterelementet kan tilskjæres eller stø-pes som en enkelt blokk av skummaterial, men i noen tilfeller kan de være ønskelig å danne filterelementet av flere skiver eller plater. Dette er for de fleste anvendelser hovedsakelig et spørsmål om hva som er ønskelig eller hva som kreves i de enkelte tilfeller.

Filterelementet 10 vist i fig. 1 utgjør en enhet som er anbragt i et sylindrisk kammer 12. Filterelementet er festet med sine endeflater på en særskilt måte, til en duk eller et gitter, slik som de viste metallduker 14 og 16. Duken 14, som er festet til innstrømningsflaten til filterelementet, er surret, boltet, sveiset eller på annen måte festet til en perforert plate 18 som er montert på en ende av et holderør 20. Dukene og platen 18 er også sirkelformet, og har litt mindre diameter enn den sylindriske vegg i kammeret 12. Holderøret 20 for platen er forskyvbart opplagret på en stasjonær, midtre, aksi-al styrestang 22 som rager mellom endeveggene i kammeret.

En duk 16 på utstrømningsflaten på filterelementet, dersom en slik duk benyttes, ligger mot en stasjonær, perforert plate 24 som holdes av stag 26 inne i kammeret.

Normalt strømmer en blanding av olje og vann som skal separeres i filteret gjennom kammeret 12, og drives av trykk fra en ut-vendig kilde (ikke vist), slik som en pumpe eller lagringstank, gjennom et innløpsrør 28 med en ventil 28a. Blandingen pas-serer kammeret 12 først den perforerte platen, deretter duken 14, filterelementet 10, duken 16 og til slutt platen 24.

Vann som strømmer ut av filterelementet 10, og som i stor grad er fritt for olje, kommer inn i samlekammeret 28 og strømmer ut gjennom utløpsrøret 30.

Etter en filtreringsperiode med strømning gjennom kammeret 12 og filterelementet 10 lukkes ventilen 28a, og et koppformet stempel 32, som kan forskyves i kammeret 12, beveges av vann under trykk som sprøytes inn i kammeret 12 bak stempelet. Stempelet 32 er festet til et bærerør 3 2a, som kan forskyves på røret 20, som bærerøret omgir. Vann under trykk strømmer gjennom røret 34 når en ventil 34a er åpen. Vannet driver stempelet mot platen 18, og beveger deretter platen så langt det er mulig, under progressiv sammentrykning av filterelementet 10 mot den stasjonære platen 24. Denne sammentrykning av filterelementet til en brøkdel av dets normale lengde driver ut den olje som har samlet seg på nettverktrådene og knutepunktene i filterelementet, og driver oljen ut i endekammeret 28. Selve stempelet 32, som ikke er gjennomtrengelig for olje, virker under sammentrykningen som en sperre mot tilbakestrøm-ning av olje mot innstrømningsretningen.

Etter at oljen som er oppsamlet i endekammeret 28 er sluppet ut gjennom utløpsrøret 30, åpnes ventilen 3 6a i røret 36, og vann innsprøytes under trykk fra røret 36 og inn i endekammeret 28, idet ventilen 30a i røret 30 er lukket. Samtidig endres innstillingen av treveisventilen 34a. I den nye stilling kan vann som er innesperret bak stempelet 32 i endekammeret 29 strømme ut, slik at stempelet 3 2 kan drives tilbake til sin opprinnelige, tilbaketrukne stilling (fig. 1) ved hjelp av vanntrykket fra innløpsrøret 36. Ved å drives av vanntrykket til tilbaketrukket stilling bringer stempelet 32 med seg røret 20, fordi enden av bærerøret 32a ligger mot en flens på

enden av røret 20.

Således virker returbevegelsen til stempelet 32 også til å ekspandere eller å strekke ut det tidligere sammentrykkede filterelementet 10, slik at dette inntar sin opprinnelige lengde og porene i filterelementet åpnes, slik at filterelementet igjen får liten motstand mot gjennomstrømning og volumet eller lagringskapasiteten for olje kommer på det opprinnelige nivå. Deretter åpnes ventilen 28a for på nytt å bringe oljeholdig vann inn i og gjennom systemet, mens ventilen 3 6a i røret 36 er lukket og ventilen 30a i utløpsrøret 30 er åpen. Olje oppsamles på nytt i filterelementet, mens vann, hovedsakelig fritt for olje, strømmer ut gjennom utløpsrøret 30.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse benyttes det i det ovenfor beskrevne apparat et filterelement 10 i form av et nettverk av polymerskum (fortrinnsvis polyuretan), festet med sin innløpsside til en duk 14, og filterelementet kan også være festet til en duk 16 med sin utløpsside. En spole 40 med en bøyelig, multifilamenttråd 42, fortrinnsvis av et slikt material som polyester, for eksempel dacron, er anordnet for tilførsel av tråd fra spolen og gjennom et reservoar 44 som inneholder et flytende klebemiddel. Tråden, som for eksempel kan ha en diameter i området 2,5 til 3 millimeter, kan omfatte flere tråder som er flettet eller tvinnet sammen og som klebes til nettverktrådene og knutepunktene ved hjelp av et egnet klebemiddel. Klebemidlet, som for eksempel kan være flytende polyuretan, bør også velges slik at det fukter både tråden og skummassen, og er fleksibelt etter størkning eller herding, for å minske spenningskonsentrasjoner i sammenføyningene og i nettverktrådene og knutepunktene som er klebet til tråden når filterelementet trykkes sammen og strekkes (fig. 5).

Føring av tråden gjennom et reservoar med klebemiddel er en foretrukket måte å belegge tråden med flytende klebemiddel før den drives inn i materialet i filterelementet. Reservoaret 44 er i dette tilfellet i form av en langstrakt beholder eller et rør, som bærer en hul, spiss nål 4 6 på sin nedre ende, innrettet etter et bunnutløp, i likhet med en injeksjonssprøyte. Kanalen 4 6a gjennom nålen har litt større diameter enn tråden, slik at tråden kan trekkes gjennom nålen etter å ha passert gjennom det flytende klebemiddel i beholderen. Derved belegges trådens overflatefibre med det flytende klebemiddel, og/eller mellomrommene mellom fibrene fuktes, og klebemidlet utgjør og-så et smøremiddel som gjør at tråden lett kan trekkes gjennom nålen og føres inn i filterelementet.

Nålen, med beholderen 4 4 holdt vertikal og med en lengde av tråd ragende utenfor spissen av nålen, føres gjennom en valgt åpning i duken 14 og inn i filterelementet 10, parallelt med lengdeaksen til filterelementet, det vil si i strømningsret-ningen. Tråden, som danner en sløyfe, drives av nålen inn i filterelementet, til en dybde som anses nødvendig. På bakgrunn av de strømningskrefter som virker på innstrømningsflaten og på de indre nettverktråder og knutepunkter i filterelementet i de forskjellige dybder, er den nødvendige innføringsdybde for tråden den dybde som gjør at tråden kommer i kontakt med og klebes til et tilstrekkelig antall kontaktpunkter på nettverktrådene og knutepunktene i filtermassen til å kunne over-føre kreftene som virker på alle nivåer. På reservoaret eller nålenheten kan det være anordnet et håndtak 4 4b, for holding og bevegelse av reservoaret i nålen under innføring og tilbake-trekking av nålen. I fig. 3 er spolen med tråd vist lagret på en holder 4 0a utstyrt med trådføringer 40b.

Når nålen trekkes tilbake etter innføring av hver trådsløyfe vil sløyfen av tråd holdes i innført stilling på grunn av kontakten med de omgivende nettverktråder i filterelementet,

og vil festes permanent i denne stilling når klebemidlet størkner eller herder. Nålen beveges sideveis til et nytt sted, og føres på nytt gjennom duken og gjennom filterelementet (fig. 4), slik at tråden blir liggende utenpå duken og fes-ter denne til endeflaten til filterelementet. Innføringen

gjentas på flere steder som er passende fordelt over duken og dermed over strømningstverrsnittet til filterelementet. Avstandene mellom de innførte trådsløyfer er ikke så liten at det effektive strømningsareal minskes i vesentlig grad, men er tilstrekkelig liten til at skummaterialet mellom trådene tåler strømningskreftene uten å deformeres eller beveges vesentlig, slik som tidligere nevnt.

Det meget store antall klebepunkter mellom hver av de innførte trådsløyfer og filterelementet muliggjør således at filterelementet tåler høye strømningstrykk uten å trykkes sammen, samtidig med at det muliggjøres at filterelementet kan trykkes sammen et stort antall ganger for å drive olje ut av dette, fulgt av strekking av filterelementet til opprinnelig lengde, og slik at porene åpner seg.

Claims (9)

1. Gjennomstrømningsfilter som kan trykkes sammen og ekspan-deres gjentatte ganger, omfattende et filterelement i form av et nettverk av syntetisk skummaterial samt en innretning for å holde filterelementet i banen til en væskestrøm og å under-støtte elementet mot deformasjon på grunn av strømningskreftene, karakterisert ved at innretningen omfatter en understøttelse på innstrømningssiden og en understøttelse på utstrømningssiden av filterelementet, samt flere lengder av bøyelige tråder som er festet til understøttelsen på innstrøm-ningssiden på flere steder fordelt over strømningsbanen, idet trådene er ført inn i filterelementet i retning av væskestrøm-men, og at hver trådlengde er klebet til nettverktrådene og knutepunktene i filterelementet hovedsakelig langs hele den lengde av tråden som er ført inn i elementet, for å forsterke filterelementet mot deformasjon i form av sammentrykning i retning mot understøttelsen på utløpssiden, under påvirkning av strømningskreftene som påvirker filterelementet.
2. 2. Filter som angitt i krav 1, karakterisert ved at filterelementet er i form av et nettverk av skummaterial som slipper gjennom vann og sperrer for olje, innrettet til å oppsamle olje på nettverks-trådene og knutepunktene når filteret tilføres oljeholdig vann, og at tråden utgjøres av flere bøyelige enkelttråder av organ-isk material som er klebet til nettverktrådene og knutepunktene ved at tråden belegges med klebemiddel før den føres inn i filterelementet.
3. 3. Filter som angitt i krav 2, karakterisert ved at trådlengdene er innført som sløyfer, og at understøttelsen på innstrømningssiden omfatter en gitterlignende konstruksjon med elementer som trådene er festet til i områdene mellom de trådlengder som er ført inn i filterelementet.
4. 4. Filter som angitt i krav 3, karakterisert ved at filterelementet utgjøres av et nettverk av polyuretanskum.
5. 5. Filter som angitt i krav 1-4, idet filterelementet er anbragt i et langstrakt sylindrisk kammer, karakterisert ved at det er anordnet midler for å bevege innstrø mningssiden mot og fra utstrømningssiden, for å trykke filterelementet sammen og å ekspandere dette inne i kammeret, slik at sammentrykningen bevirker at material som er oppsamlet i filterelementet drives ut av dette, og slik at porene i filterelementet åpnes på nytt ved ekspansjonen.
6. 6. Fremgangsmåte for å feste innstrømningssiden av et filterelement av skummaterial til en understøttelse som ligger mot innstrømningsflaten, karakterisert ved at et flytende klebemiddel påføres overflaten av en tråd av bøyelig material, at lengder av tråden føres inn i filterelementet til en forut bestemt dybde i strømningsretningen, idet tråden fes tes til understøttelsen, og at klebemidlet tillates å størkne eller å herde, for å danne forbindelser mellom tråden og nettverktrådene og knutepunktene i filterelementet i kontaktpunkt-ene .
7. 7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at tråden på hvert innførings-sted drives inn i filterelementet brettet i innføringsenden, slik at tråden føres inn dobbelt.
8. 8. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at klebemidlet påføres ved å føre tråden gjennom et reservoar av flytende klebemiddel innen den drives inn i filterelementet.
9. 9. Anordning for å feste en side av et filter av skummaterial til en understøttelse, karakterisert ved at den omfatter et forråd av tråd, et reservoar innrettet til å inneholde et flytende klebemiddel, idet reservoaret har en åpning for innføring av tråden og en utføringsåpning, at en hul, rørformet nål er montert i fortsettelsen av utføringsåp-ningen og har en innvendig kanal for å føre tråden som trekkes fra forrådet gjennom reservoaret, for å drive tråden inn i filterelementet ved innføring av nålen i dette, og for å etter-late tråden i filterelementet når nålen trekkes ut av dette.