NO830005L - Filterapparat. - Google Patents

Description

Denne søknad er en "continuation-in-part" av US søknad

nr, 139 839, inngitt 14. april 1980, nå patent nr. 4 267 043, meddelt 12. mai 1981. Denne oppfinnelse angår filterapparatur for kontinuerlig separering av blandinger som har en filtrer-

bar komponent.

Konvensjonelle filtre for separering av filtrerbare blandinger, som f.eks. blandinger av fluider og faste stoffer, vanligvis ved at der dannes en filterflate eller matriksmateri-ale som det faste stoff deponeres på eller i for senere fjerning; later meget tilbake å ønske. Blant annet avtar deres strøm-hingshastighet etterhvert som laget eller mengden av faste stoffer bygges opp, hvilket krever åt filtérflaten eller -materialét periodisk utskiftes eller renses ved å fjerne de faste stoffer for å hindre gjentetting. Kontinuerlige filtre, der de faste stoffer kontinuerlig fjernes fra filtérflaten, er stort sett uforholdsmessig voluminøse og mekanisk kompliserte, særlig slike som er istand til å arbeide med store strømningshastighé-ter.

Det er følgelig et hovedformål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et nytt apparat for separering av filtrerbare blandinger, som f.eks. fluid/faststoff-blandinger eller fluid/fluid-blandinger, med høye strømningshastigheter uten gjentetting av filtérflaten.

Ovennevnte US patent nr. 4 26 7 04 3 viser et apparat som kari arbeide kontinuerlig med høye strømningshastigheter for separering av ikke-blandbare væskeblandinger, som f.eks. olje/vann-blandinger, og som f.eks. kan nyttes enten for gjenvinning av gjenanvendbar olje fra olje/vann-blandinger eller for .gjenvinning av rent vann fra slike blandinger.

I henhold til foreliggende oppfinnelse har en funnet at apparatet iføige ovennevnte patent kan modifiseres til å ut-gjøre et nytt filterapparat. for kontinuerlig separering av filtrerbare blandinger som har en filtrerbar komponent.

Apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter en lukket rørsløyfe med et innløp, minst én filterseksjon anordnet i avstand nedstrøms fra innløpet, og et antall i lengderetningen innbyrdes adskilte drivskiver montert i rørsløyfen for bevegelse nedstrøms rundt denne for avgivelse av minst en del av den filtrerbare komponent gjennom filterseksjonen.

Rørsløyfen har fortrinnsvis et tilbakestrømningshindrende differensial-stempelparti med redusert indre tverrsnittsareal oppstrøms fra innløpet og nedstrøms fra filterseksjonen mellom filterseksjonen og innløpet for fremføring av drivskivene ned-strøms gjennom rørsløyfen ved strømning fra innløpet til filter seks jonen . Rørsløyfen kan også ha et filterstrømningsøkende parti med redusert indre tverrsnittsareal nær filterseksjoneni

For bruk som et. filter for kontinuerlig separering, fra

en filtrerbar blanding, av en filtrerbar komponent, som kan være et fluid, enten en gass eller en væske, fra en restkomponent, som kan være en væske eller et partikkelformig fast stoff; eller for kons.entrering av en slik blanding, er der anordnet et restmaterialutløp.

For kontinuerlig behandling av et fluid ved å utsette det for et fast stoff, f.eks. en pelletisert katalysator eller annen kjemikalie, kan restmaterialutløpet utelates, slik at det faste behandlingsstoff kan sirkuleres kontinuerlig i rørsløyfen; idet fluidet kontinuerlig strømmer inn gjennom innløpet for behandling og strømmer ut ved filterseksjonen etter behandling.

Foretrukne utføringsformer av oppfinnelsen skal i det føl-gende beskrives nærmere i tilknytning til tegningene, hvor: Fig. 1 er et skjematisk sideriss av apparatet ifølge oppfinnelsen, Fig. 2 er et lengdesnitt i større målestokk av en del av apparatet på fig. 1,

Fig. 3 er et sideriss i større målestokk av en del av de

i lengderetningen fordelte drivskiver i apparatet på fig. 1,

Fig. 4 er et sideriss i større målestokk av en del av de

1 lengderetningen fordelte drivskiver i apparatet på fig. 1, vist under drift ved en filterseksjon, og

Fig. 5 er et lengdesnitt av en modifikasjon av den- i fig.

2 viste del av apparatet på fig. 1.

Apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse er egnet for kontinuerlig separering av filtrerbare blandinger som omfatter en filtrerbar komponent, vanligvis en gass eller væske, og en restkomponent, vanligvis et partikkelformig fast stoff, men som også kan være en væske.

Følgende beskrivelse av filterapparatet. ifølge oppfinnelsen og dets virkemåte gjelder dets anvendelse for kontinuerlig separering- av et filtrerbart fluid, som f.eks. olje, fra et partikkelformig fast stoff, som f.eks. sand, ved tilveiebrin-gelse av et restmaterialutløp.

Selv om beskrivelsen av filterapparatet ifølge oppfinnelsen og dets virkemåte gjelder separering av olje/sand-blandinger, skal det forstås at anvendelsen av filterapparatet ifølge oppfinnelsen er ikke begrenset til separering av olje/sand-blandinger, men kan også brukes til å separere'en rekke forskjellige andre filtrerbare blandinger.

Under henvisning til tegningene, og særlig fig. 1, omfatter det nye apparat ifølge foreliggende oppfinnelse1 generelt en lukket rørsløyfe, generelt angitt ved 20, som har et innløp 22 for olje/sand-blanding, en første oljefilterseksjon med et utløp 26 som er skilt fra innløpet 22 ved et langstrakt drivparti 24 i rørsløyfen 20, en annen oljefilterseksjon med et ut-løp 32 og et restmaterialutløp 34 for sanden og den gjenværende olje beliggende mellom det andre oljefilterseksjonutløp 32 og innløpet 22. En pumpe 12 er anordnet for fremmating av en oije/ sand-blanding som skal separeres fra et reservoar 14 til et innløpsrør 16 som er forbundet med innløpet 22. Den filtrerte, sandfrie olje tømmes ut gjennom filterseksjonutløpene 26 og 32. Sanden og den resterende del av oljen tømmes ut gjennom rest-materialutløp 34, enten for kontinuerlig uttømming eller til en samletank. i sistnevnte tilfelle kan restmaterialutløpet også være beliggende oppstrøms av filterseksjonen dersom restmaterialet fritt kan sirkulere kontinuerlig rundt rørsløyfen 20.

Rørsløyfens 20 innervegger er fortrinnsvis sylindriske med forutbestemt tverrsnittsareal, slik det skal forklares nærmere i det følgende, idet rørsløyfens 20 innvendige tverrsnittsareal stort sett er konstant langs hele drivpartiet 24 til den første f ilterseks jon ved. utløpet'26.

Nærmere bestemt er den første og andre filterseksjon, som best vist i fig. 2 og 4, hver forsynt med et filterelement 38 med et antall filteråpninger 39 som forbinder dets indre med filterseksjonutløpene 26 og 32. Som best vist i fig. 4 har filteråpningene 39 fortrinnsvis rettavkortet konisk form med de minste ender ved filterelementenes 38 innvendige overflate for å hindre gjentetting på grunn av sandpartikler 37, og i dette øyemed kan de ha en diameter ved filterelementets 38 inn- side på ca. 80 ym. Som fagmenn på filterområdet vil forstå, kan der anvendes en rekke forskjellige kjente filtreringsele-menter, innbefattende porøse membraner, med filtreiringsåpninger av hvilken som helst ønsket størrelse eller type, avhengig av

størrelsen og typen av partikkelformig fast stoff eller annen restmaterialkomponent, innbefattende væsker', hvorfra den filt-:

rerbare komponent skal fjernes.

Som vist i fig. 2 avtar, rørsløyfens 20 tverrsnitt nær det første filterseksjonutløp 26 gradvis i tverrsnittsareal ved at det er utstyrt med et første innsnevret tverrsnittsparti 28 mellom det første filterseksjonutløp 26 og andre filterseksjon-utløp 32, et annet ytterligere innsnevret tverrsnittsparti 33 mellom det andre filterseksjonutløp 32 og restmaterialutløpet 34., og et tredje, ytterligere innsnevret tverrsnittsparti 35 mellom restmaterialutløpet 34 og innløpet 22.

Som vist i fig. 5 kan det gradvis avtagende tverrsnitt al-ternativt være brakt tilveie ved anvendelse av en konisk rør-sløyfeseksjon, generelt betegnet 70 med dens største ende forbundet med drivseksjonens 241 nedstrøms ende. Den koniske seksjon" 70 danner en første oljefilterseksjon 72 med filteråpninger 239 som kommuniserer med det første filterseksjonut-løp 261, idet en annen oljefilterseksjon'74 har filteråpninger 239 som kommuniserer med et annet oljefilterseksjonutløp 321

og en åpen restmaterial-utløpsseksjon 76 kommuniserer med rest-materialutløpet 341, idet den koniske seksjons 70 minste dia-meterparti 351 er beliggende mellom restmaterialutløpet 341 og innløpet 221.

Det er også påtenkt at flere enn én enkelt arbeidsseksjon, bestående av et innløp fulgt av samvirkende filterseksjoner og et restmaterialutløp, kan være anordnet i en enkelt lukket rør-sløyfe.

Som vist i fig. 2 og 3 er en radielt sammentrykkbar enhet, generelt betegnet 40, med stort sett sylindrisk tverrsnittsform, bevegelig anordnet i rørsløyfen 20 med sin omkrets vanligvis, men ikke nødvendigvis, i kontakt med rørsløyfens 20 innervegg. Den strekker seg kontinuerlig rundt rørsløyfen 20 for kontinuerlig bevegelse i denne, idet den ved hjelp av den hydrauliske kraft fra olje/sand-blandingen drives gjennom apparatets arbeidsseksjon fra innløpet 22 eller 221, i nedstrøms retning fra innløpet 22 eller 221, først til det første filterseksjonutløp 26 eller 261, deretter til det andre filterseksjonutløp 32 eller 321 og endelig til restmaterialutløpet 34 eller 341.

Mer bestemt omfatter den radielt sammentrykkbare enhet 4 0 som vist i fig. 3, i hovedsaken en sentral aksial bæreinnretning 50 i form av en lukket og kontinuerlig sløyfe som.strekker seg rundt innvendig i rørsløyfen 20 og bærer en rekke radielt sammentrykkbare, i lengderetningen adskilte driv- og tetningsskiver 54 og 5.6. Den fremre, driv- og tetningsskive 54 og bakre driv-og tetningsskive 56 er begge av uperforert elastomermateriale; idet i det minste tetningsskiven 54 har en ikke-sammentrykket ytterdiameter som er noe større enn innerdi.ameteren til rør-sløyfens drivparti 24 og tettende ligger an mot dens innervegger, både for tetning og for avstrykning av filterelementenes 38 innvendige overflater for å hindre gjentetting av deres per-foreringer 39 og for avtetting ved dets parti 35 eller 351..

For mest effektiv fremdrift og avtetting av enheten 40,

kan den aksiale avstand mellom suksessive driv- og tetningsskiver 54 og 56 og den aksiale avstand mellom og lengden av de innsnevrede partier være slik at under drift vil en driv- og tetningsskive 54 eller 56 alltid være tilstede i ett av de innsnevrede partier, slik at hver av utløpene 26 eller 261/32 eller 321 og 34 eller 341 og innløp 22 eller 221 vil være av-tettet fra hverandre under drift. Dette arrangement gir bedre trykktetting og strømning mellom de enkelte utløp og bedre tet-ting oppstrøms av innløpet.

Om ønskelig kan der, for bedre rensing av filterelementenes 38 innvendige overflater, være anordnet børsteliknende fibre lik de som er vist i førnevnte US patent, på bæreinnretningen 50 mellom .suksessive par av driv- og tetningsskiver 54 og 56.

Det er også påtenkt at et antall radielt. sammentrykkbare enkeltenheter kan være montert på korte sentrale aksiale enkelt-bæreinnretninger for helt eller delvis å. fylle rørsløyfen 20, idet en frontflate på en fremre driv- og tetningsskive danner en lagerflate sammen med en bakflate på en etterfølgende bakre driv-og tetningsskive.

Ved drift vil strømmen av olje/sand-blandingen som kommer inn gjennom innløpet 22 eller 221 drive den radielt sammentrykkbare enhet 40 i nedstrømsretning i rørsløyfen 20, vist ved piler i tegningene, både på grunn av den kinetiske kraft som skapes av strømmen fra blandingspumpen 12 og på grunn av den hydrauliske differensialstempelkraft som skapes av diameterforskjel-len mellom drivpartiet 24 eller 241 og det tredje innsnevrede parti 35 eller 351.

Som best vist i figur 4, når enheten 40 møter det første

og andre innsnevrede parti 28 og 33 i rørsløyfen 20 eller de ekvivalente koniske partier nær filterelementene 72 eller 74, vil en del av oljen filtreres av filteråpningéne 39 eller 239

og strømme ut som sandfri olje gjennom oljefilterseksjonutlø-pene 24 og.32 eller 261 og 321, i et proporsjonsmessig forhold som svarer til forskjellen i innvendig tverrsnittsareal i rør-sløyfen 20 umiddelbart oppstrøms og nedstrøms av filterseksjonen , mens sandpartiklene 37 forblir i rørsløyfen 20.

Når enheten 4 0 drives forbi det andre innsnevrede parti 3 3 eller langs det ekvivalente koniske parti, strømmer sandpartiklene 37 og resten av oljen ut gjennom restmaterialutløpet 34 eller 341.

Det tredje og siste innsnevrede parti 35 eller 351 beliggende umiddelbart oppstrøms av innløpet 22 eller 221 har også andre funksjoner som er viktige for driften av apparatet ifølge oppfinnelsen.

For det første utgjør det et differensialstempel, ettersom det siste innsnevrede parti 35 eller 351 har mindre innvendig diameter enn det etterfølgende drivparti 24 eller 241., hvilket muliggjør drift av enheten 40 rundt rørsløyfen 20 utelukkende ved hydraulisk•kraft.

Dessuten skapes kinetisk hydraulisk drivkraft på grunn av strålepumpevirkningen som oppstår på grunn av innløpets 22 eller 221 skråstilling i nedstrøms retning, selv om dette i alminnelig-het er mindre' vesentlig enn den hydrauliske drivkraft som oppstår på grunn av førnevnte differensialstempelvirkning, forså-vldt som et vinkelrett istedenfor et skråstilt innløp kan benyt-tes. Det er imidlertid påtenkt at drivkraften pm ønskelig, kan tilveiebringes utelukkende som kinetisk drivkraft, forsåvidt som det - innsnevrede parti kan utelates.

En annen viktig funksjon for det innsnevrede parti 35 eller 351 er å hindre tilbakestrømning idet enheten 40 hindres i å bli drevet tilbake gjennom rørsløyfen 20.. Denne funksjon hindrer at olje/sand-blandingen som kommer inn gjennom innløpet 22 eller 221 strømmer i motsatt retning direkte fra innløpet 22 eller 221 til restmaterialutløpet 34 eller 341, uten å passere gjennom apparatets filterseksjon.

Enda en funksjon som om ønskelig kan ivaretas av det innsnevrede parti 35 eller 351 er det å sammenklemme og avtette ved hjelp av tetningsskivene 54 og 56, slik at stort sett alt restmaterialet tømmes ut ved utløpet 34 eller 341 og hindres fra å passere gjennom innløpet 22 eller 221. Det skal imidlertid forstås at dersom det er ønskelig kontinuerlig å sirkulere et partikkelformig. fast stoff, kan det innsnevrede parti 35 eller 351 ikke være slik begrenset.

Filterapparatet ifølge oppfinnelsen kan også anvendes for separering av blandinger av gassformigé og væskeformige kompo-nenter, eller for separering av blandinger av ikke blandbare væskekomponenter, idet der som eksempel på sistnevnte kan nev-nes separering av vannfri bensin fra en blanding av bensin og vann ved filtrering av bensinen gjennom et- filtérelement med åpninger av passende størrelse for å tillate gjennomstrømning av vann og fjerning av den resterende' bensin/vann-blanding ved restmaterialutløpet.

Dessuten kan filterapparatet ifølge oppfinnelsen brukes for kontinuerlig behandling av en filtrerbar fluidkomponent, enten en gass eller en væske, ved å utsette den for et partik-kelf ormig fast stoff, som f.eks. et kjemisk behandlingsmiddel, innesluttet mellom suksessive par adskilte drivskiver og drevet rundt rørsløyfen ved hjelp, av kraften fra fluidet som skal behandles, r et slikt tilfelle sløyfes restmaterialutløpet,<q>g det faste behandlingsstoff sirkuleres kontinuerlig rundt rør-sløyfen, idet fluidet som skal behandles kontinuerlig strømmer inn ved innløpet for behandling og ut ved filterseksjonen etter behandling.

Det er også påtenkt at trykkregulerende innretninger kan anordnes, f.eks. ved restmaterialutløpet, i den hensikt å øke trykkfallet over filterseksjonene og derved gi høyere trykk-filtrering, eller hele systemet kan settes under trykk for drift

. ved høy temperatur eller av andre grunner.

Ytterligere modifikasjoner av det nye apparat ifølge oppfinnelsen, innenfor oppfinnelsestanken og rammen av de etter- følgende krav, vil kunne innsees av fagmenn på området.

Claims (8)

1. Filterapparat for kontinuerlig separering av filtrerbare blandinger som inneholder en filtrerbar komponent, innbefattende en lukket.rørsløyfe med et innløp, minst én filter-seks jon tilknyttet et utløp i avstand nedstrøms av innløpet, og et antall i lengderetningen adskilte drivskiver i rørsløyfen anordnet for fremføring av den filtrerbare blanding rundt den lukkede rørsløyfe, idet drivskivene drives nedstrøms gjennom rørsløyfen for avgivelse av i det minste en del av den filtrer bare komponent gjennom filterseksjonen.

2. Filterapparat for'kontinuerlig separering av filtrerbare blandinger som inneholder en filtrerbar komponent og en restkomponent, innbefattende en lukket rørsløyfe med et innløp, minst én filterseksjon tilknyttet et utløp for filtrert mate-riale i avstand nedstrøms av innløpet, et restmaterialutløp, og et antall i lengderetningen adskilte drivskiver i rørsløyfen montert for fremføring av den filtrerbare blanding rundt den lukkede.rørsløyfe, idet drivskivene drives nedstrøms gjennom rørsløyfen forbi filterseksjonen for avgivelse av i det minste en del av den filtrerbare komponent gjennom filterseksjonen og restmaterialkomponenten gjennom utløpet.

3. Filterapparat ifølge krav 1 eller 2 der rørsløyfen har et tilbakestrømningshindrende differénsialstempelparti med innsnevret innvendig tverrsnittsareal oppstrøms av innløpet og ned-strøms av filterseksjonen mellom filterseksjonén.og innløpet for fremføring av drivskivene nedstrøms gjennom rørsløyfen ved strømning fra innløpet til filterseksjonen.

4. Filterapparat ifølge krav 3 der de i lengderetningen adskilte drivskiver i rørsløyfen er radielt sammentrykkbare og ligger tettende an mot dens innervegger i det tilbakestrømnings-hindrende parti.

5. Filterapparat for kontinuerlig separering av filtrerbare blandinger som inneholder minst én filtrerbar komponent og en restkomponent, omfattende en lukket rørsløyfe med et innløp, minst én filterseksjon i avstand nedstrøms av innløpet, et restmaterialutløp, og et antall radielt sammentrykkbare, i lengderetningen adskilte drivskiver i rørsløyfen og montert for bevegelse nedstrøm rundt denne, idet drivskivene drives ned-strøms gjennom rørsløyfen forbi filterseksjonen for avgivelse av i det minste en del av den filtrerbare komponent gjennom filterseksjonen og restmaterialkomponenten gjennom utløpet, idet rørsløyfen har et tilbakestrømningshindrende differensial-stempelparti med innsnevret innvendig tverrsnittsareal opp-strøms, av innløpet og nedstrøms av filterseksjonen mellom filterseksjonen og innløpet for fremføring av drivskivene ned-strøms gjennom rørsløyfen ved strømning fra innløpet til filterseksjonen, og idet de radielt sammentrykkbare, i lengderetningen adskilte drivskiver i rørsløyfen ligger tettende an mot dens innervegger i det minste i det tilbakestrømningshind-rende parti.

6. Filterapparat for kontinuerlig separering av filtrerbare blandinger som inneholder minst én filtrerbar komponent og en réstkomponent, innbefattende en lukket rørsløyfe med et innløp, minst én filterseksjon i avstand nedstrøms av innløpet, et restmaterialutløp i avstand nedstrøms av filterseksjonen og oppstrøms av innløpet mellom filterseksjonen og innløpet, og et antall radielt sammentrykkbare, i lengderetningen adskilte drivskiver i rørsløyfen og montert for bevegelse nedstrøms rundt denne, idet drivskivene drives nedstrøms gjennom rørsløy-fen forbi filterseksjonen for avgivelse av i det minste en del' av den filtrerbare komponent gjennom filterseksjonen og restmaterialkomponenten .gjennom utløpet, idet rørsløyfen har et tilbakestrømningshindrende differensialstempelparti med. innsnevret innvendig tverrsnittsareal oppstrøms av innløpet og nedstrøms av filterseksjonen mellom filterseksjonen og innløpet for fremføring av drivskivene nedstrøms gjennom rørsløyfen ved strømning fra innløpet til fllterseksjonen, og idet de radielt sammentrykkbare, i lengderetningen adskilte drivskiver i rør-sløyfen ligger tettende an mot dens innervegger i det minste i det tilbakestrømningshindrende parti.

7. Filterapparat ifølge krav 1, 2, 5 eller .6 der rørsløyfen har et filterstrømøkende parti med innsnevret innvendig tverrsnittsareal nær filterseksjonen.

8. Filterapparat ifølge krav 1, 2, 5, 6 eller 7 der de radielt sammentrykkbare, i lengderetningen adskilte drivskiver i rørsløyfen ligger tettende an mot dens innervegger i 'filter-seks jonen .