NO970064L - Selvrensende filter for filtrering av væsker og gasser - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et selvrensende filter for filtrering av væsker og gasser, særlig for filtrering av væsker innen papir- og tremasseindustrien, i henhold til innledningen til patentkrav 1.

Innen all prosessindustri er det mer og mer vanlig å anordne prosesser i mest mulig grad lukket for å minske materialtapet og ikke minst å hindre miljøforurensning.

For eksempel ved avvanning av tremasse inneholder tremassen fiber av forskjellige størrelser, og av denne grunn vil noen faste partikler bli ført med av vannet i større eller mindre grad.

Det faktum at partikler (fiber) har en tendens til å føres med av vannet skaper problemer for etterfølgende utstyr. Filtratvann ledes vanligvis tilbake til maskinen som det kom fra eller ledes videre forover i prosessen for å benyttes f.eks. i dyser for spyling, fjernelse av filterkake og vasking. Slike dyser har forholdsvis små åpninger (0,5 - 0,7 mm) for å minske vannforbruket. Det er således et behov for å fjerne faste partikler ved filtrering.

Det er idag flere systemer for separering av faste partikler fra en væske. Vanligvis er disse atmosfæriske eller trykksatte tanker som inneholder filterelementer av forskjellige typer. Kontinuerlig arbeidende filtre er store og omfangsrike, og filterelementene har en tendens til å gi etter under høye trykk. Ikke-kontinuerlige filter medfører avbrytelser av prosessen for tilbakespyling eller annen rengjøring av filterelementene.

Fra dansk utlagt patentsøknad 117.288 er det kjent et selvrensende filter i henhold til innledningen til patentkrav 1. I dette filter er imidlertid kanalene rettet på en komplisert måte inne i huset og i det roterende elementet, særlig når det gjelder kanaler for utslipp av rejekt ved tilbakespyling. Dessuten er de kanaler som forløper gjennom det roterbare element konisk avsmalnende i strømningsretningen, hvilket, i tillegg til komplisert fremstilling, medfører et øket trykkfall og tilstopning av partikler som føres med av fluidet som filtreres.

Den foreliggende oppfinnelse har som formål å frembringe et filter av den angitte type som ikke medfører de nevnte ulemper og som er av moderat størrelse, som har mot-standsdyktige filterelementer og arbeider hovedsakelig kontinuerlig, dvs at rengjøring av tilstoppede filterelementer skal muliggjøres uten noen vesentlige avbrytelser av filtreringsprosessen. Dessuten skal filteret være enkelt å vedlikeholde.

Disse formål oppnås med et filter i henhold til den foreliggende oppfinnelse, som kjennetegnes ved de trekk som er angitt i de etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives med henvisning til de vedføyde, skjematiske tegninger.

Fig. 1 er et vertikalsnitt gjennom et filterhus som har et roterbart element i henhold til en

første utførelse av oppfinnelsen.

Fig. 2 er et snitt etter linjen ll-ll i fig. 1.

Fig. 3 er et snitt som tilsvarer snittet i henhold til fig. 1, gjennom et filterhus som har et

roterbart element i henhold til en andre utførelse av oppfinnelsen.

Fig. 4 er et snitt etter linjen IV-IV i fig. 3.

Fig. 5 er et diagram som viser regulering av et filter i henhold til oppfinnelsen.

Utførelsen av oppfinnelsen vist i fig. 1 og 2 omfatter et hovedsakelig kubisk hus 1 avgrenset av vegger 2, 3, 4, 5, 6 og 7. En gjennomgående boring 8 forløper mellom veggene 2 og 4. En tverrgående boring 9 som munner ut i veggen 5 henger sammen med boringen 8. Munningen til boringen 8 i veggen 2 danner en innløpsåpning 10, og munningen i veggen 4 danner en første utløpsåpning 11. Munningen til boringen 9 i veggen 5 danner en andre utløpsåpning 12.

I en sfærisk utsparing 13 i huset 1 er det anbragt et sfærisk element 14 som er roterbart om en akse 15. En første boring eller fluidkanal 16 som har en første ende 16a og en andre ende 16b forløper diametralt gjennom elementet 14. Boringen 16 er vinkelrett på aksen 15 og har hovedsakelig den samme diameter som boringen 8. En andre boring eller fluidkanal 17 er hovedsakelig konsentrisk med aksen 15 og har hovedsakelig den samme diameter som boringen 9, og forløper fra ytterflaten til elementet 14 og munner ut i boringen 16 mellom endene 16a og 16b. Elementet 14 er utstyrt med en akseltapp 18 som rager gjennom veggen 3 i huset, og ved hjelp av hvilken elementet 14 er roterbart om aksen 15.

I hver ende 16a, 16b av boringen 16 er det anbragt en filteranordning eller sil 19a, 19b. Hver slik sil har hensiktsmessig form som en kurv. Ettersom boringen 16 har et sylindrisk tverrsnitt, har silkurvene en form som er fordelaktig med hensyn til styrke, slik som formen til et kulesegment.

Ved å dreie elementet 14 ved hjelp av akselen 18 kan enden 16a i boringen 16 selektivt forbindes med innløpsåpningen 10 eller den første utløpsåpning 11, samtidig med at den motsatte ende 16b til boringen forbindes med den første utløpsåpningen 11 eller inn-løpsåpningen 10. Samtidig er boringen 17 i konstant kommunikasjon med den andre utløpsåpning 12.

En innløpsledning 20 er forbundet med innløpsåpnignen 10, en første utløpsledning 21 er forbundet med den første utløpsåpningen 11, og en andre utløpsledning 22 er forbundet med den andre utløpsåpningen 12. I den første utløpsledning 21 er det en stengeventil 23.

Virkemåten til filteret i henhold til oppfinnelsen er som følger. Elementet 14 er i stillingen vist i fig. 1, der den første enden 16a av fluidkanalen 16 kommuniserer med innløpet 10 og den andre enden kommuniserer med den første utløpsåpningen 11, og en væske som skal filtreres, f.eks. prosessvann i en papirfabrikk, tilføres fra ledningen 20 inn i innløpsåpningen 10. På dette stadium er ventilen 23 stengt. Derfor ledes fluidet gjennom silen 19a inn i den første kanalen 16, og fra denne gjennom den andre kanalen 17 ut gjennom den andre åpningen eller filtratutløpsåpningen 12, til utløpsledningen 22

(filtratutløp). Etter en viss driftstid blir silen 19a så tilstoppet av faste partikler, slik som fiber, at strømningen avtar. På dette stadium dreies elementet 14 180" i retning av pilen A, slik at den første enden 16 av kanalen 16 bringes i kommunikasjon med den første utløpsåpningen 11, mens den andre enden 16b nå vil kommunisere med innløpsåpningen 10. Følgelig bringes den hittil ubrukte silen 19b til innløpsåpningen, og kan umiddelbart starte sin filtreringsfunksjon, ettersom den andre kanalen 17 er i konstant kommunikasjon med utløpsledningen 22. Den tilstoppede silen 19a vil nå befinne seg ved den første utløpsåpningen 11. På samme tid eller noe senere åpnes ventilen 23, slik at noe av strømningen fra innløpsåpningen 10 ledes rett gjennom kanalen 16 fra den andre enden 16b, gjennom silen 19a og til den første enden 16a av kanalen, der strømningen også treffer silen 19a i en retning motsatt av filtrerings-retningen. Dermed skjer en tilbakespyling av silen med filtrat, og fast material som spyles løs ledes ut gjennom utløpsledningen 21. Etter en forholdsvis kort tid stenges ventilen 23, hvoretter hele strømningen ledes mot filtratutløpet 22.

Når silen 19b er blitt tilstoppet, gjentas den beskrevne sekvens.

Utførelsen vist i fig. 3 og 4 avviker fra den første primært ved at det roterbare elementet, foruten at den første boringen 16 har siler 19a og 19b i endene, har en annen boring 31 som krysser boringen 16 i rett vinkel og har siler 32a og 32b i endene. Som tidligere har huset 1 en innløpsåpning 10, en første utløpsåpning 11 og en andre utløpsåpning 12. Det vil forstås at under drift av filteret i henhold til denne utførelsen kan elementet 14, når silen 19a er tilstoppet, dreies 90° i retning av pilen A, til stillingen som inntas av silen 32b i fig. 4, og silen 32a er derved aktiv ved innløpsåpningen 10. Når også silen 32a har blitt tilstoppet, dreies elementet 14 videre i 90°. Silen 19b vil derved virke ved innløpsåpningen, mens silen 19a som først ble tilstoppet inntar stillingen ved utløpsåpningen 11 og kan tilbakespyles på den måten som er beskrevet ovenfor. Denne utførelsen muliggjør en enda høyere grad av kontinuerlig filtrering enn den første utførelsen.

I fig. 4 er det vist, i tillegg til at boringene 8 og 9 har åpninger 10, 11 og 12, at huset kan ha en ytterligere boring 33 som har åpninger 34 og 35. Disse åpninger er vanligvis lukket av ikke viste deksler som kan fjernes for vedlikehold og utskifting av siler uten at det er nødvendig å fjerne innløps- og utløpsledningene 20, 21 fra åpningene 10, 11.

Fig. 5 viser skjematisk et arrangement for regulering av et filter i henhold til oppfinnelsen. 41 angir en trykkføler, som avføler trykket i innløpsledningen 20, og 42 angir en trykkføler som avføler trykket i utløpsledningen 22. 43 angir en styreenhet (computer), 44 en drivenhet for akselen 18 og 45 en styreanordning for ventilen 23. Under drift av filteret detekteres trykket kontinuerlig i innløpsledningen 20 og utløpsledningen 22. Når trykkforskjellen har nådd en viss forutbestemt verdi overfører styreenheten 43 signalet til drivenheten 44, som dreier elementet 14 180° (når det gjelder et filter i henhold til fig. 1 og 2), eller 90° (når det gjelder et filter i henhold til fig. 3 og 4). Samtidig eller noe senere overfører styreenheten 43 et signal til styreanordningen 45, som åpner ventilen 23 i kort tid for tilbakespyling av en sil som befinner seg ved utløpsåpningen.

Det vil forstås at et annet symmetrisk omdreiningslegeme enn en kule kan benyttes som roterbart element 14, for eksempel en rett, sirkulær sylinder.

Beskrivelsen ovenfor og tegningene angår utførelser som har en eller to gjennomgående strømningskanaler og trinnvis dreining av det roterbare element. Det kan imidlertid tenkes utførelser som har mer enn to slike kanaler, og det vil forstås at et stort antall kanaler medfører økende kontinuitet i filtreringsprosessen på grunn av en minskende bueavstand mellom naboåpninger og følgelig kortere omstillingsavstander og tider. Med et større antall kanaler kan disse anordnes slik at de mer eller mindre overlappende kommuniserer med innløpsåpningen og den første utløpsåpningen, og det roterbare elementet drives derved i sakte, kontinuerlig rotasjon. I en slik utførelse kan styreenheten 43 og trykkfølerne 41, 42 utelates, og det kan benyttes bare en enklere regulering av styreanordningen 45, slik at ventilen 23 åpner i en kort tid akkurat når en sil passerer den andre utløpsåpningen 11.

Claims (7)

1. Filter for filtrering av et fluid, omfattende et hus (1) som har en innløpsåpning (1) for fluidet som skal filtreres, en utløpsåpning (12) for filtrert fluid og en utløpsåpning (11) for rejekt, samt et element (14) som er anordnet i huset slik at det er dreibart mellom i det minste to dreiestillinger og har i det minste to sammenhengende strømningskanaler av hvilke i det minste en første (16a, 16b) er utstyrt med en filtreringsanordning (19a), gjennom hvilken filtrering finner sted i en første dreiestilling, idet en ende (16a) av den første strømningskanalen kommuniserer med innløpsåpningen (10), og gjennom hvilken tilbakespyling finner sted i den andre dreiestillingen, i hvilken den nevnte enden (16a) av den første strømningskanalen kommuniserer med utløpsåpningen (11) for rejekt, karakterisert ved at den første strømningskanalen (16a, 16b) er utstyrt med en filtreringsanordning (19a, 19b) ved hver ende, at en andre (17) av de i det minste to strømningskanaler står i forbindelse med den første strømningskanalen (17) mellom filtreringsanordningene (19a, 19b) og er i konstant forbindelse med utløpsåpningen (12) for filtrert fluid, og at utløpsåpningen (11) for rejekt er utstyrt med en stengeanordning (23) som kan åpnes for tilbakespyling.

2. Filter som angitt i krav 1, karakterisert ved at den første strømningskanalen (16) rager diametralt gjennom elementet (14), og at den andre strømningskanalen rager vinkelrett på et plan i hvilket den første strømningskanalen roterer ved dreining av det roterbare elementet mellom de to dreiestillingene.

3. Filter som er angitt i krav 2, karakterisert ved at en annen strømningskanal (32) som befinner seg i det nevnte plan forløper diametralt gjennom elementet (14), vinkelrett på den første strømningskanalen (16), og at en filtreringsanordning (32a, 32b) er anordnet ved hver av de to ender av den andre strømningskanalen.

4. Filter som angitt i krav 1, karakterisert ved flere strømningskanaler som befinner seg i det nevnte plan og forløper diametralt gjennom det roterbare elementet, og midler for kontinuerlig dreining av det roterbare elementet og åpning av en ventil (23) som er anordnet ved utløpsåpningen (11) for rejekt når filtreringsanordningen (19b) befinner seg ved denne utløpsåpningen.

5. Filter som angitt i krav 3 eller 4, karakterisert ved at huset, i tillegg til innløpsåpningen (10) og utløpsåpningen (11) for rejekt, er utstyrt med vanligvis stengte åpninger (34, 35), gjennom hvilke filtreringsanordningene (19a, 19b; 32a, 32b) er tilgjengelige.

6. Filter som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at alle strømningskanaler er sylindriske.

7. Filter som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at filtreringsanordningene (19; 32) har form som kulesegmenter.