***** g" 1 Twórcy wynalazku: Stanislaw Wronski, Henryk Kaczorowski, Andrzej Mróz Uprawniony z patentu: Politechnika Warszawska, Warszawa (Polska) Filtr dynamiczny Przedmiotem wynalazku jest filtr dyaamiczrty do saczenia i/lub zageszczania zawiesin trudnosa- czacych sie. Znany sposób filtracji dynamicznej polega na tym, ze zawiesina poddawana saczeniu jest utrzymywana w stalym ruchu, przez co na przegrodach filtracyjnych nie osadza sie osad, lub osadza sie tylko czesciowo i dlatego nie powstaja opory przy przeplywie cieczy lub znacznie sa zmniejszone, co powoduje zwiekszenie wydajnosci filtracji z jednostki powierzchni.Znana konstrukcja filtru dynamicznego opisana zostala przez J. Soudek'a „Dynamicky filtr pro filtract tezko filtroratelnych suspenzi" Chemicky prumysl 21/46/1971 xl str. 241-245. Filtr stanowi przeplywowy zbiornik cisnieniowy, w którym znajduja sie elementy filtrujace. Elementami filtrujacymi sa nieruchome przegrody o ksztalcie pierscieniowym przytwierdzone do scianek zbiornika, pomiedzy którymi znajduja sie wirujace przegrody równiez w ksztalcie pierscieniowym osadzone na wydrazonym wale usytuowanym w osi zbiornika. Wydrazony wal jest odpowiednio uszczelniony przy czym spelnia dwojaka role, napedza przegrody na nim osadzone oraz sluzy do odprowadzania przesaczu na zewnatrz zbiornika, bowiem wirujace przegrody sa w taki sposób osadzone na wale drazonym, ze przesacz dostajacy sie do wnetrza przegrody ma moznosc przedostania sie do walu skad wydostaje sie na zewnatrz Urzadzenia. Nieruchome przegrody filtracyjne zaopatrzone sa w krócce odprowadzajace przesacz, zas zbiornik cisnieniowy posiada dwa krócce, którymi doprowadza sie filtrowana zawiesine i odprowadza zageszczona zawiesine po przejsciu przez uklad przegród ruchomych i nieruchomych.Znana jest równiez inna konstrukcja filtru dynamicznego z opisu patentowego RFN nr 2251171, w którym zastosowano nieruchome przegrody filtracyjne oraz tarczowe mieszadla nie stanowiace elementów filtracyjnych, osadzone na wale obrotowym usytuowanym w osi filtru.Inna znana konstrukcja filtru dynamicznego przewiduje latwe demontowanie urzadzenia, potrzebne do jego szybkiej regeneracji. W tym celu zewnetrzna obudowe filtru stanowi plaszcz skladajacy sie z wieka2 94 528 polaczonego szczelnie z ulozyskowanym zbiornikiem. Nieruchome przegrody filtracyjne osadzone sa na rurach, które jednoczesnie odprowadzaja przesacz. W celu czyszczenia lub wymiany przegród filtracyjnych, plaszcz filtru jest odlaczony od wieka i przesuwany. W ten sposób dostep do wnetrza urzadzenia jest dogodny i umozliwia wszelkie manipulacje.Zasada dzialania filtru dynamicznego o znanych konstrukcjach jest nastepujaca. Zawiesina doprowadzana ze stala predkoscia króccem znajdujacym sie w obudowie trafia na wirujaca przegrode filtracyjna, przy czym czastki fazy stalej w wyniku sily odsrodkowej i naprezen scinajacych wywolanych przez wirujaca przegrode, sa odrzucane od strefy filtrujacej, zas przesacz przenika przez material filtracyjny, dostaje sie do wnetrza przegrody a stamtad do walu, którym uchodzi na zewnatrz urzadzenia. Zawiesina wzbogacana w czastki fazy stalej przechodzi dalej, natrafia na nieruchoma przegrode, gdzie nastepuje normalny proces filtracji. Na skutek ciaglego ruchu cieczy czastki stale nie osadzaja sie jednak na nieruchomej przegrodzie lub tylko czesciowo, natomiast przesacz przedostaje sie do wnetrza przegrody i uchodzi poprzez króciec lub poprzez rure na zewnatrz. sr Po przejsciu zawiesiny przez wszystkie przegrody filtracyjne staje sie ona zageszczona i zostaje usuwana z filtru za pomoca pompy lub zgarniacza slimakowego. W przypadku filtru wyposazonego w mieszadla zamiast wirujacych przegród filtracyjnych, filtracja zachodzi tylko na powierzchni nieruchomych przegród filtracyjnych.Filtry dynamiczne maja szerokie zastosowanie, zwlaszcza w przemysle barwników i w cukrowniach.Przemywanie zageszczonej mieszaniny odbywa sie za pomoca zestawu przynajmniej dwóch filtrów, przy plukaniu jednostopniowym lub wiekszej ilosci filtrów, przy plukaniu wielostopniowym. Filtry zestawia sie szeregowo, przy czym zageszczona zawiesine uchodzaca z filtru rozciencza sie ciecza pluczaca i doprowadza sie do drugiego urzadzenia filtrujacego, gdzie odbywa sie proces filtracji i ponowne zageszczenie zawiesiny.Przesacz w zaleznosci od stopnia zanieczyszczenia kieruje sie badz do rozcienczania zawiesiny z pierwszego filtru, badz regeneracji lub kanalu, a odbierana z drugiego filtru zawiesina moze byc ewentualnie dalej przeplukiwana lub kierowana do innych dalszych procesów technologicznych. Proces plukania jest wiec dosyc pracochlonny, wymaga dodatkowych urzadzen filtracyjnych, co jest nieekonomiczne i wymaga specjalnie do tego celu przeznaczonej powierzchni hali fabrycznej. Do transportowania zawiesiny przeznaczonej do filtrowania, jak tez zawiesiny zageszczonej uzywa sie pomp wirowych lub slimakowych.W przypadku gdy proces filtracji przebiega w srodowisku silnie agresywnym, tj. kwasnym lub zasadowym, urzadzenia zarówno transportujace, jak i filtrujace musza byc odpowiednio zabezpieczone przed korozja.Stosowanie tworzyw sztucznych, takich jak wykladziny gumowe, polipropylen itp. tylko czesciowo rozwiazuja zagadnienie antykorozyjnego zabezpieczenia, bowiem nie wszystkie elementy filtru moga byc wykonane z tych tworzyw. Na przyklad, wal drazony ze wzgledu na wymogi wytrzymalosciowe musi byc ze stali wysokogatunkowej, kwasoodpornej, co wplywa na koszt i ciezar urzadzenia. Ponadto cale urzadzenie filtrujace aby sprawnie i pewnie dzialalo, musi byc precyzyjnie wykonane oraz starannie uszczelnione.Celem wynalazku jest skonstruowanie filtru dynamicznego, który nie posiadalby wymienionych niedogodnosci, umozliwial w tym samym urzadzeniu prowadzenie przemywania osadu lub zageszczonej zawiesiny, oraz posiadal prosta konstrukcje nie wymagajaca wysokiej precyzji wykonania a zwlaszcza konstrukcje ulatwiajaca montaz jak i regeneracje powierzchni filtrujacych.Stwierdzono, ze cel ten osiaga sie, jezeli filtr dynamiczny stanowiacy cisnieniowy zbiornik, w którym znajduja sie nieruchome elementy filtrujace o ksztalcie pierscieniowym zaopatrzone w krócce odprowadzajace przesacz, przy czym zbiornik wyposazony jest w dwa krócce, doprowadzajacy i odprowadzajacy zawiesine i posiada miedzy nieruchomymi elementami filtrujacymi o ksztalcie dzielonych pierscieni plaskie i elementy wirujace, osadzone na wspólnym wale napedowym usytuowanym w osi zbiornika, przy czym zbiornik posiada dodatkowe krócce, których ujscie znajduje sie pomiedzy nieruchomym elementem filtrujacym, a elementem wirujacym, sluzace do doprowadzenia cieczy pluczacej. Jako plaskie elementy wirujace moga byc uzyte tarcze, które spelniaja role mieszadel. Korzystnie jest gdy powierzchnia tarczy, po której zawiesina filtrowana przeplywa w kierunku odsrodkowym jest uksztaltowana np. jak wirnik pompy wirowej. Jako plaski element wirujacy moze byc takze uzyte mieszadlo lopatkowe lub turbinowe.Filtr dynamiczny wedlug wynalazku przedstawiony jest na rysunkach. Na fig. 1 uwidoczniono przekrój podluzny urzadzenia, zas na fig. 2 — przekrój poprzeczny, przy czym cyframi oznaczono — 1 króciec wlotowy, 2 — element wirujacy, 3 - wal napedowy, 4 — nieruchomy element filtrujacy, 5 - króciec do usuwania przesaczu, 6-wylot zawiesiny zageszczonej, 7 - króciec wylotowy, 8 —silnik, 9 — zbiornik cisnieniowy, — krócce wlotowe cieczy pluczacej, 11 - sruba, 12 — zlacze zawiasowe.Urzadzenie wedlug wynalazku dniala w ten sposób, ze surowa zawiesina jest doprowadzana króccem 1 do zbiornika cisnieniowego 9, gdzie dostaje sie do strefy dzialania elementu wirujacego 2. Element ten powoduje zawirowanie zawiesiny i dostarczenie jej do powierzchni porowatej nieruchomego elementu filtrujacego 4, z której ciecz przedostaje sie do wnetrza tego elementu, skad jest doprowadzana króccem 6 na zewnatrz filtru.94 628 3 Czesciowo zageszczona zawiesina przedostaje sie szczelina pomiedzy elementem nieruchomym 4, a walem napedowym 3 do kolejnej strefy saczacej i jest ponownie zawirowana i przetlaczana do elementu filtrujacego.W ten sposób, zawiesina po przejsciu kolejnych stref saczacych, jest stopniowo zageszczana i wreszcie uchodzi wylotem 6 i króccem 7. Przemywanie zageszczonej zawiesiny moze odbywac sie jednoczesnie z przebiegajacym procesem filtracji. Ciecz pluczaca doprowadza sie króccami 10, przy czym w zaleznosci od potrzeby wprowadza sie ja do kazdej strefy filtrujacej lub ty I Ko do wybranych stref, regulujac szybkosc przeplywu cieczy pluczacej.Doprowadzona ciecz rozciencza zawiesine i przy odpowiedniej liczbie stref filtrujacych, uzyskuje sie produkt o pozadanym stezeniu oraz pozbawiony zanieczyszczen. Filtr wedlug wynalazku jest latwy do regeneracji i wymiany materialu filtrujacego, dzieki temu, ze nieruchomy element filtrujacy 4 stanowi pierscien podzielony wzdluz swej srednicy, tak jak to uwidoczniono na fig. 2. Przy otwieraniu zbiornika 9 za pomoca zdjecia srub 11, pierscieniowy element 4 rozchyla sie i umozliwia wyjecie i wymiane materialu filtrujacego.Ponadto konstrukcja filtru wedlug wynalazku, w przypadku zastosowania wirujacych tarcz uksztaltowanych jak wirnik pompy, wzmaga dzialanie pompy tloczacej, gdyz przy odpowiedniej liczbie tarcz i ich szybkosci regulowanej obrotami silnika, uzyskuje sie optymalne cisnienie, powodujace zasysanie surowej zawiesiny oraz wytlaczanie zageszczonego produktu filtracji.Filtr wedlug wynalazku moze byc zastosowany równiez do prowadzenia procesów lugowania, ekstrakcji, przemywania i tym podobnych, przy wykorzystaniu zasady przeciwpradowego przeplywu filtratu, pobieranego z kolejnych tarcz filtracyjnych i pompowanego do przestrzeni miedzy przegrodami filtracyjnymi powyzej punktu odbioru filtratu.Operowanie korodujacymi cieczami, równiez nie nastrecza trudnosci, gdyz konstrukcja filtru wedlug wynalazku bez zmniejszenia jej wytrzymalosci umozliwia uzycie tworzyw sztucznych do wykonania takich elementów, jak tarcze i wal napedowy. PL