PT2326493E - Filtro-prensa de parafuso sem-fim - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "FILTRO-PRENSA DE PARAFUSO SEM-FIM"

Domínio Técnico A invenção diz respeito a um filtro-prensa deparafuso sem-fim espacialmente disposto na direcção vertical, no qual uma matéria sólida muito finamentedividida em solução num liquido (a chamada suspensão) érecebida proveniente de uma conduta de alimentação situadapor baixo e, com a ajuda de um veio de parafuso sem-fim -unilateralmente apoiado pela extremidade superior de veio eaccionado, apresentando uma, embora preferivelmente duas oumais roscas helicoidais ou "hélices" curtas -, é conduzidano sentido ascendente ao longo das hélices, em que amatéria sólida irá atingir a abertura de descarga sob aforma de bolo de matéria sólida, passando no sentidoascendente ao longo das hélices, enquanto o líquido seescoa através de um tubo de filtragem cilíndrico - querodeia coaxialmente o veio de parafuso sem-fim, pelo menosnuma zona parcial inferior - para dentro de uma câmara defiltrado, sendo aspirado a partir daí.

Tecnologia Antecedente

Um filtro-prensa de parafuso sem-fim com ascaracterísticas do preâmbulo da reivindicação 1 é jáconhecido a partir do documento DE 10 2005 002 997 Al.

Neste filtro-prensa de parafuso sem-fim jáconhecido, no qual o veio de parafuso sem-fim é accionadopelo lado de cima por intermédio de um motor e onde o veiode parafuso sem-fim está unilateralmente apoiado no lado decima, por baixo do motor, o tubo de filtragem cilíndricoestende-se até ao nível da abertura de descarga e o veio deparafuso sem-fim apresenta, ao longo de todo o comprimento,uma folga entre 0,1 mm e 0,3 mm em relação ao tubo de filtragem cilíndrico.

Para além disso, o veio de parafuso sem-fimprolonga-se com o tubo de filtragem até perto do fundo daalimentação, ou seja do tubo de alimentação que estádisposto na extremidade inferior do veio de parafuso sem-fim. A desvantagem deste filtro-prensa de parafuso sem-fimjá conhecido reside por um lado no facto de, ao fim de umintervalo de tempo relativamente curto, as aberturas dotubo de filtragem ficarem tapadas dado que as lâminas dehélice ou bordas de hélice se desgastam, deposita-sematéria sólida - tal como areia - no fundo da alimentação efica por isso bloqueada toda a alimentação e, por outrolado, reside no facto de o bolo de filtragem se deixarfacilmente fixar na parte superior das hélices, isto é, obolo filtrado fica aglomerado.

Uma outra desvantagem reside em que, devido àaspiração da suspensão na parte de baixo do tubo deadmissão, irão igualmente entrar objectos de maioresdimensões - como por exemplo pedras - através de vórtices e chegar às hélices, o que conduz a deteriorações para ashélices e para o tubo de filtragem.

Um outro veio de parafuso sem-fim comparável éproporcionado pelo documento AT 411 892 B prevendo capas de bordas de hélice especialmente concebidas, através dasquais deverá ser evitada uma aglutinação ou obstrução daabertura de drenagem disponibilizada no tubo de filtragem.

Apresentação da Invenção 0 objectivo da presente invenção consiste emeliminar as desvantagens do filtro-prensa de parafuso sem-fim já conhecido, e proporcionar um filtro-prensa deparafuso sem-fim com reduzida complexidade técnica, com oqual seja possível um teor de substâncias secas elevado econtrolável, assim como uma elevada produção de matériasólida. Deverá além disso ser possível uma preliminarseparação de matéria sólida grosseira na alimentação dasuspensão, a fim de assegurar um funcionamento semproblemas. A concretização do objectivo subjacente àinvenção é estabelecida na reivindicação 1. Ascaracterísticas de vantajosos desenvolvimentos construtivosdo conceito inventivo constituem o objecto dasreivindicações dependentes assim como da descrição, tomandoem particular consideração a referência ao mencionadomodelo de realização exemplificativo. A fim de concretizar o objectivo, é proporcionadoum filtro-prensa de parafuso sem-fim, que pode serconsiderado como o do documento DE 10 2005 002 997 Al, com um veio de parafuso sem-fim dispondo de pelo menos uma roscahelicoidal e duas extremidades de veio de parafuso sem-fim,cujo eixo de veio é orientado paralelamente ao vector deforça de gravidade, o qual está unilateralmente apoiadopela sua extremidade superior de veio de parafuso sem-fim eligado a um accionamento rotativo, e o qual é coaxialmenterodeado, pelo menos na sua zona parcial inferior, numaassim chamada região de filtragem, por um tubo de filtragemcilíndrico equipado com aberturas, radialmente adjacente aoqual se encontra uma câmara de filtrado onde é aplicáveluma pressão de vácuo; o filtro é desenvolvidoconstrutivamente de modo a: se encostar coaxialmente aotubo de filtragem um tubo de deslizamento - o qualcorresponde a uma assim chamada região de deslizamento -com o mesmo diâmetro interno que o tubo de filtragem,rodeando radialmente de uma forma estanque relativamente afluidos o veio de parafuso sem-fim em direcção àextremidade superior de veio de parafuso sem-fim, e a -pelo menos uma - rosca helicoidal do veio de parafuso sem-fim terminar, radialmente em relação ao veio de parafusosem-fim, por uma borda que envolve de forma helicoidal oveio de parafuso sem-fim, a qual fica directa ouindirectamente adjacente ao tubo de filtragem, do lado daparede interna, na região do tubo de filtragem.

Graças à disposição de um tubo de deslizamentocilíndrico, ou seja região de deslizamento com o mesmodiâmetro interno que é apresentado pela região defiltragem, fica assegurado que o bolo de matéria sólida éconduzido sem constrangimentos atá à abertura de descarga.Tanto o comprimento da região de deslizamento, o qualpreferencialmente corresponde a cerca de metade docomprimento da região de filtragem, como uma folga queestará de preferência presente entre a borda exterior dashélices e o diâmetro interno da região de deslizamentocontribuem, por um lado, para que o bolo de matéria sólidaadquira uma certa consistência, de modo que ele constituauma barreira contra a entrada de ar a partir do exterior e,por outro lado, para que o bolo de matéria sólida não fiqueaglomerado nas hélices, na região de deslizamento.

Através de uma favorável disposição de elementoscom elasticidade e resistentes ao desgaste nas bordasexteriores das hélices, que são inseridos sob um ligeiropré-esforço no filtro de tubo, é executada de formaoptimizada a remoção da matéria sólida. Como resultado deos elementos com elasticidade por si próprios constituíremas bordas exteriores com transição deslizante para ahélice, a matéria sólida não se acumula em nenhuma borda enão será dificultado o efluxo da matéria sólida.

Tem-se revelado como sendo particularmentevantajosa a formação do lábio raspador propriamente ditocom uma largura de 1 mm a 3 mm e uma altura de 2 mm a 5 mm.

Uma vez que o lábio elástico é fabricado a partir depoliuretano (o chamado Vulkollan celular), a elasticidadedo material contribui de forma particularmente favorávelpara a acção de raspagem, em tais dimensões, e a vida útildos lábios será correspondentemente longa.

Para a fabricação dos elementos com elasticidadesob a forma de peças individuais pré-fabricadas - as quaissão coladas em sulcos nas bordas exteriores das hélices, ouas quais são ligadas através de colagem com o bordoexterior do sulco - foi seleccionando um simples processode manufactura técnica que permite a produção de econômicoselementos com elasticidade. Através da colagem em sulcos,fica por outro lado assegurado o necessário efluxo do bolode matéria sólida, dado que não será obstruído o fluxo damatéria sólida ao longo das hélices.

Através de uma folga radial entre 0,1 mm e 0,3 mmna região de deslizamento, fica assegurado que a matériasólida não se irá aglomerar, para uma apropriadamenteajustada velocidade de rotação, e que a pressão de vácuoaplicada na câmara de filtrado se irá transmitir às hélicesou à região de deslizamento.

Através da alteração da velocidade de rotação doveio de parafuso sem-fim, e/ou da alteração da pressão devácuo na câmara de filtrado, poder-se-á fazer variar aconsistência do tampão de matéria sólida ("Feststoffpfropfens") na região de deslizamento, a fim dealcançar um ideal bolo de matéria sólida.

Na fase de arranque, quando não está aindaassente qualquer matéria sólida nas cavidades, a pressão devácuo aplicada já será eficaz para a filtração, dado que, apartir do nível de líquido existente no tanque de recolhaatravés do banco de tubos, será atingido o mesmo nível delíquido na região de deslizamento. Está-se aqui a fazerreferência a uma descrição de uma disposição de filtros queestá explicada em maior detalhe na Figura 3. 0 filtro-prensa de parafuso sem-fim descrito tema vantagem de se poder rapidamente preencher com um tampãode matéria sólida as inicialmente vazias cavidades dehélice, durante o procedimento de arranque, já que, estandoelas cheias, deixa de poder entrar qualquer ar exteriorpara dentro da câmara de sucção através do filtro de tubo,mesmo com baixo nível de líquido no tanque de recolha.Consequentemente, fica desde logo ajustada a pressão devácuo de funcionamento, e a pressão diferencial entre apressão atmosférica e a pressão de vácuo irá actuar sobre otampão de matéria sólida na câmara de sucção, funcionandocomo pressão de drenagem.

Para que o tampão de matéria sólida possa superarainda melhor a força daí resultante para sair no sentidoascendente, estão previstos sulcos condutores no lado dedentro da parede interna do tubo de deslizamento, os quais, em conjunto com a drenagem, constituem uma resistênciaadicional na direcção periférica da hélice, favorecendodeste modo a condução de matéria sólida no sentidoascendente, contrariando o sentido da pressão exercida,através da lâmina de hélice posicionada de forma inclinadasegundo um ângulo preferencialmente de 45°. Serão emprincipio adequados ângulos entre 20° e 60° para o passo dehélice. Particularmente preferidos serão contudo os ângulosde inclinação para a rosca helicoidal situados entre 30° e50°.

Aumenta por essa razão a produção de matériasólida para idênticas cavidades de hélice. Quando asuspensão tiver um baixo teor de matéria sólida, poderá serajustada consoante for requerido a necessariamente reduzidacondução de matéria sólida, através da redução davelocidade de rotação.

Através da montagem de uma conduta dealimentação, ou de um banco de tubos, e do bocal de veio deparafuso sem-fim ("Schneckenwellenstutzen") que se estendepara dentro desta, assim como através de um escoamento desuspensão que entra e sai pelo espaço tubular ("Rohrraum")da alimentação como consequência do tanque de recolha comnível controlado, a suspensão é mantida de forma homogêneae existe a possibilidade de os objectos da matéria sólidacom maiores dimensões ficarem retidos na conduta dealimentação ou no banco de tubos, de modo a se obter umagrande fiabilidade operacional. Este espaço tubular pode ser bem inspeccionado através das válvulas de isolamentocolocadas nas respectivas extremidades, e ser lavado sempreque necessário.

Um ângulo de inclinação do veio de parafuso sem-fim num intervalo de 30° a 50° influencia de forma positivaa separação e condução deste tipo de suspensões. A consideração de um número impar de hélicesinfluencia de forma positiva a montagem do veio de parafusosem-fim no tubo de filtragem, já que por essa razão oselementos com elasticidade, que são inseridos no tubo defiltragem sob ligeiro pré-esforço, não se irão encontrar emoposição directa.

Em virtude de o rebordo do veio de parafuso sem-fim ser constituído como fazendo parte do acoplamento degarras e a peça complementar do acoplamento de garras estarfixada no motor sob a forma de cubo, irá daqui resultar umacoplamento simples e fiável que tem sobretudo emconsideração o curto espaço disponível.

Breve Descrição da Invenção A invenção será em seguida descritaexemplificativamente, sem restrições ao conceito inventivoglobal, com base em modelos de realização exemplificativose fazendo referência aos desenhos. Nos desenhos: a Figura 1 mostra um corte longitudinal atravésde um filtro-prensa de parafuso sem-fim verticalmenteposicionado, de acordo com a invenção, a Figura 2a mostra em secção de corte transversal(plano de corte A-A na Figura 1) uma formação de bordas dashélices na região de filtragem, a Figura 2b mostra uma alternativa formação debordas das hélices na região de filtragem (plano de corteA-A na Figura 1), a Figura 2c mostra uma outra alternativa formaçãode bordas das hélices na região de filtragem, na condiçãode todo o veio de parafuso sem-fim ser feito (plano decorte A-A na Figura 1) a partir de poliuretano (o chamadoVulkollan celular), a Figura 2d mostra a formação de bordas dashélices e dos sulcos condutores na região de deslizamento(plano de corte B-B na Figura 1), a Figura 3 mostra uma instalação com quatrofiltros-prensa de parafuso sem-fim, os quais estão ligadosem série em conexão com um banco de tubos, e as Figuras 4a a 4c mostram vistas em secção decorte transversal do parafuso sem-fim, obtidas ao longo doparafuso sem-fim em diferentes localizações axiais.

Meios para Realização da Invenção, Aplicabilidade Comercial

Num alojamento 1 verticalmente posicionado com umeixo central 2, está coaxialmente colocado um accionávelveio de parafuso sem-fim 10 verticalmente posicionado, ouseja paralelamente à acção da força de gravidade. 0 alojamento verticalmente posicionado é compostopor várias partes, estando as partes individuais ligadasentre si por intermédio de flanges. A parte de baixo 24 doalojamento apresenta um diâmetro externo maior do que o daparte de cima 28 do alojamento que está nela montada emflange. Na parte de baixo de alojamento 24, está disposto otubo de filtragem 3 coaxialmente com o veio de parafusosem-fim 10. Entre tubo de filtragem 3 e parede interna dealojamento 6, localiza-se a câmara de filtrado 5. A parte de baixo de alojamento 24 - onde o tubode filtragem 3 é mantido entre as flanges de alojamentosuperior e inferior 8, 9 e o filtrado se pode escoar aolongo do tubo de filtragem - será no que se segue tambémdesignada por região de filtragem F. A flange superior 8está concebida de modo a dar apoio ao tubo de filtragem soba forma de suporte fixo, ao passo que a flange dealojamento 9 somente impede um deslocamento radial do tubode filtragem 3. 0 tubo de filtragem 3 tem as necessáriasaberturas com uma ordem de grandeza entre 0,05 mm e 1 mm, demodo a que o liquido da suspensão possa escoar através dasaberturas do tubo de filtragem 3 para dentro da câmara defiltrado 5, entre parede interna de alojamento 6 e paredeexterna de tubo de filtragem 7. 0 tubo de filtragem 3 pode ser constituído poruma placa com orifícios, sendo as perfurações concebidas de modo a abrir em direcção à parede interna de alojamento 6;o tubo de filtragem 3 pode no entanto também consistir numfiltro de lamelas cilíndrico, cujas aberturas também abremem direcção à parede interna de alojamento 6, abrindo entãode forma cônica ou de forma afunilada em direcção à paredeinterna de alojamento. Esta formação de orifícios tem avantagem de, por si próprios, os orifícios quase não seobstruírem. A câmara de filtrado 5, que fica constituídaentre parede interna de alojamento 6 e parede externa detubo de filtragem 7, é delimitada no sentido ascendentepela flange 8, a qual está ligada ao alojamento 1 e éconstituída conforme foi descrito.

No sentido descendente, a câmara de filtrado 5 édelimitada pela flange de alojamento 9, na qual o tubo defiltragem 3 fica apoiado de maneira a não se poder deslocarradialmente. Do lado de cima da flange de alojamento 9, élateralmente aplicado um bocal de descarga de filtrado 11,através do qual o líquido da suspensão é feito escoar, ouentão é bombeado, para fora da câmara de filtrado 5.

No âmbito da presente descrição, sob a designaçãode suspensão entende-se uma matéria sólida muito finamentedividida em solução num líquido, tal como por exemploexiste no assim chamado estrume semilíquido ("Gülle") ou noassim chamado Odel. 0 bocal de descarga de filtrado 11 pode serfechado através de uma torneira 12, por exemplo umatorneira de esfera.

Sobre a flange 8, a qual delimita pelo lado decima a câmara de filtrado 5 em relação ao motor deaccionamento/motor de rotação 15 situado por cima, estáaplicado um tubo de deslizamento 4, estando a sua flangeinferior de tubo 13 ligada com a flange 8 por exemploatravés de parafusos. 0 eixo longitudinal do tubo de deslizamento 4aplicado e o eixo longitudinal do veio de parafuso sem-fim10 são coincidentes com o eixo central 2. São igualmenteidênticos o diâmetro interno do tubo de filtragem 3 e odiâmetro interno do tubo de deslizamento 4, ou seja, aregião de filtragem F e a região de deslizamento G têm omesmo diâmetro interno. A parte de cima de alojamento 28 está delimitadano sentido ascendente por intermédio de uma placa 18. Porbaixo da placa 18 encontra-se a abertura de descarga 20para o componente sólido da suspensão. As hélices 14 doveio de parafuso sem-fim 10 terminam a uma certa distânciada placa 18. 0 veio de parafuso sem-fim 10 propriamentedito, que apresenta um rebordo 30 na extremidade, estáligado a um cubo 19 que incorpora o acoplamento 17 naextremidade inferior, sendo conduzido até ao veio deaccionamento do motor de accionamento 15, por exemplo um motor eléctrico, e rodando com este em moderada velocidadede rotação. 0 veio de parafuso sem-fim 10 irápreferencialmente apresentar duas ou mais hélices 14. Seráparticularmente favorável um número impar de hélices. Nosensaios, provou ser particularmente favorável o número decinco hélices. 0 número das hélices depende naturalmente dodiâmetro do veio de parafuso sem-fim, nos ensaios odiâmetro era de 75 mm.

Nestas circunstâncias, o veio de parafuso sem-fim10 tem, no modelo de realização exemplificativo, cincohélices 14 para um diâmetro de 75 mm com um ângulo deinclinação preferencialmente de 45°. O ângulo de inclinaçãoα deverá situar-se num intervalo de 30° a 50°. O veio de parafuso sem-fim 10 é accionado por ummotor de accionamento 15. 0 motor de accionamento 15 estáligado com o veio de parafuso sem-fim, na direcçãoperiférica, através de um acoplamento 17, por exemplo umacoplamento de garras (não representado em pormenor). A fixação do motor de accionamento 15 érealizada, por intermédio de pernos roscados, sobre a placade apoio 16 também localizada no lado de cima. A placa deapoio é colocada sobre o alojamento 1 verticalmenteposicionado, por cima da chumaceira de apoio do veio deparafuso sem-fim. A chumaceira de apoio do veio de parafuso sem-fim, a qual tanto suporta as forças axiais como as forçasradiais, está integrada na placa 18 da parte de cima dealoj amento. A placa de apoio 16, em cujo lado superior estáfixado o motor, apresenta um certo afastamento em relação àplaca 18, o qual é utilizado para a ligação ou acoplamentodo veio de parafuso sem-fim com o motor.

Na extremidade superior da parte de cima dealojamento, está disposta a abertura de descarga 20. Com aabertura de descarga está ligada uma tremonha 21, sobre aqual deslizam, até um recipiente de recolha (nãorepresentado), as matérias sólidas que foram conduzidas emdirecção à abertura de descarga. A alimentação da suspensão é realizada através deuma tubagem de alojamento 22 montada em flange na flange dealojamento 9 do alojamento inferior. A tubagem de alojamento é moldada de maneira achegar aproximadamente até meio da conduta de alimentação23 tubular, respectivamente do banco de tubos 40 (verFigura 3), através da parte do veio de parafuso sem-fim 10directamente ligada ao alojamento inferior. Na zona dealimentação, a conduta de alimentação 23 é constituída comoparte integrante da tubagem de alojamento, na qual estão montadas por soldadura ou em flange (não representado) aspeças de conduta de alimentação.

Sendo agora inserido um filtro-prensa de parafusosem-fim, um dos lados da tubagem de alojamento irá servirpara ligação com a conduta de alimentação, e o ladoopostamente posicionado para conexão da tubagem a numtanque de recolha 25 de manutenção de nivel, o qual procuramanter o nível no alojamento do filtro-prensa de parafusosem-fim entre o nível máximo e nível mínimo, por intermédiode controladores de nível. A conduta de escoamento deadmissão ao tanque de recolha está coaxialmente ligada nadirecção horizontal com a tubagem de alojamento, eapresenta uma válvula de isolamento 29 ou uma abertura dedescarga para a conduta de alimentação; em posição oposta,está principalmente prevista a admissão a uma conduta depurga 31, ver Figura 3.

No caso de serem montados em série diversosfiltros-prensa de parafuso sem-fim, serão para tal ligadospor soldadura os lados horizontais das tubagens dealojamento a um banco de tubos 40, e os filtros-prensa deparafuso sem-fim serão montados em flange sobre as conexõesverticalmente posicionadas (ver nomeadamente a Figura 3) .Naturalmente que também é aqui disposta uma regulação denível, tal como acontece para um único filtro-prensa deparafuso sem-fim, a qual deverá ser correspondentementedimensionada. Serão igualmente disponibilizadas condutas de purga 31 e uma válvula de isolamento 29. A alimentação dasuspensão é realizada através do bocal 35.

Como consequência da regulação de nível, é criadoum escoamento turbulento na conduta de alimentação,respectivamente no banco de tubos, o qual assegura que asuspensão se mantenha sempre misturada de forma homogênea.No entanto, os corpos estranhos de maiores dimensões, quesão especificamente mais pesados, irão permanecer na partede baixo da conduta de alimentação, respectivamente dobanco de tubos.

Uma vez que o parafuso sem-fim apenas chega atéaproximadamente meio da conduta de alimentação,respectivamente do banco de tubos, a matéria sólidagrosseira poder-se-á depositar no fundo da conduta dealimentação e não entrar na zona do veio de parafuso sem-fim. Os depósitos podem ser removidos de vez em quando porintermédio da conduta de purga 31, através da válvula deisolamento 29.

Consoante as necessidades, o veio de parafusosem-fim 10 é accionado por um motor eléctrico, pneumático,ou hidráulico com velocidade de rotação regulável. 0 númerode rotações na gama de funcionamento normal situa-se naordem de grandeza das 30 rpm a 100 rpm.

Sobre o lado de accionamento pode ser dispostauma transmissão secundária ou uma variação escalonada de velocidade, de modo a atingir o número de rotações, podendotambém ser utilizado um motor de engrenagens. Comoacoplamento será usado um acoplamento de garras ou, sempreque necessário, um acoplamento de sobrecarga regulável. 0 tubo de filtragem 3 é feito em metal, e osorifícios serão por exemplo maquinados na forma desejadapor intermédio de um processamento a laser, de um modogeral com aumento da secção transversal de orifício emdirecção ao lado interno de alojamento 6.

Em vez de um tubo de filtragem, também pode serutilizado um filtro de lamelas cilíndrico. A fim de que oveio de parafuso sem-fim, somente apoiado pelo lado de cimana chumaceira de apoio, não sofra qualquer deterioração notubo de filtragem aquando de um arranque, o veio deparafuso sem-fim ou as suas hélices serão fabricados emplástico. 0 filtro-prensa de parafuso sem-fim verticalmenteposicionado pode ser basicamente dividido em duas zonas nadirecção vertical, as quais devem essencialmente cumprirduas diferentes tarefas. A parte de baixo de alojamento com o tubo defiltragem cilíndrico pode ser referida como região defiltragem F, e a parte de cima de alojamento até à alturada abertura de descarga pode ser referida como região de deslizamento G. A região de filtragem F tem cerca do dobroda altura da região de deslizamento G. 0 veio de parafuso sem-fim 10 em rotação conduz asuspensão proveniente da conduta de alimentação 23 ou dobanco de tubos 40, deslocando-se a suspensão no sentidoascendente ao longo das hélices. É deste modo separado oliquido relativamente à matéria sólida, ou seja, o liquidoescoa-se através das aberturas do tubo de filtragem 3 paradentro da câmara de filtrado. Entretanto, também a matériasólida é lançada contra a parede interna do tubo defiltragem, através da rotação do veio de parafuso sem-fim.

Nesta região, as bordas das hélices devem serconcebidas de maneira que elas mantenham livre a paredeinterna do tubo de filtragem. Isto é conseguido pelo factode as bordas rasparem a matéria sólida, de modo que amatéria sólida possa ser posteriormente conduzida para aabertura de descarga, e a matéria sólida constitua um bolode matéria sólida com uma predeterminada consistência,graças à remoção de liquido.

Com o aumento da desumidificação, o bolo dematéria sólida tem tendência a fixar-se sobre a hélice. Naregião de deslizamento, onde já se terá constituído um bolode matéria sólida, é de primordial importância a capacidadede deslizamento do bolo de matéria sólida, já que umaadicional forte desumidificação pode inclusivamente fazercom que o bolo de matéria sólida fique aglomerado.

Por essa razão, na região de deslizamento o veiode parafuso sem-fim tem somente a tarefa do encaminhamentoe, para lhe permitir cumprir essa tarefa, está previstaentre a parede interna do tubo de deslizamento e a bordaexterior das hélices uma folga S entre 0,1 mm e 0,3 mm, de modo que as hélices do veio de parafuso sem-fim na regiãode deslizamento não se encostem ao espaço interno do tubode deslizamento (ver Figura 2d) .

Na região de filtragem, pelo contrário, as bordasde hélice devem remover a matéria sólida do lado de dentrodo tubo de filtragem 3, de modo que não seja impedido oescoamento do liquido.

As Figuras 2a a 2c mostram três diferentespossibilidades para a formação dos elementos comelasticidade 38 nas bordas de hélice. A Figura 2a mostra ainserção de uma tira 32 num sulco 33. A tira é feita apartir de um material resistente ao desgaste e comelasticidade, como por exemplo poliuretano (o chamadoVulkollan celular). A Figura 2b mostra uma outra possibilidade para aformação de bordas. Também aqui, foram ajustadas asdimensões das bordas das hélices, e foi aplicado um perfilsobre a superfície de borda que foi colado ou num sulco oucom a superfície plana, apresentando o perfil, na borda quefica voltada para o tubo de filtragem, um acrescento 34 quetem por exemplo cerca de 2 mm de largura e 3 mm de altura.

Tal como as tiras, o perfil é feito a partir do poliuretanocom elasticidade e resistente ao desgaste (o chamadoVulkollan celular). A Figura 2c mostra um acrescento 34 nas hélices,tal como na Figura 2b. No caso do veio de parafuso sem-fimmostrado na Figura 2c, todo o veio de parafuso sem-fim éfabricado a partir de poliuretano (o chamado Vulkollan), oupelo menos a parte do veio de parafuso sem-fim na região defiltragem é fabricada a partir de poliuretano; naturalmenteque, mesmo no caso da fabricação de todo o veio de parafusosem-fim ser feita a partir de poliuretano (o chamadoVulkollan), continua a estar prevista uma folga de 0,1 mm a0,3 mm entre borda de hélice e superfície interna do tubode deslizamento. A formação de bordas das hélices na região defiltragem para as alternativas descritas tem sempre asmesmas dimensões; nestas circunstâncias, a largura dasbordas situa-se entre 1 mm e 3 mm, e a altura entre 2 mm e5 mm.

No que diz respeito ao material mencionado,trata-se de um Vulkollan celular, um poliuretano expandidocom água que possui melhores propriedades dinâmicas. 0Vulkollan celular torna possível cerca de 80% deencurtamento para uma reduzida tensão transversal e permiteuma deformação permanente minima (ver edição de 1992 docatálogo ("Formenliste") da empresa Paul Pleiger,

Maschinenfabrik GmbH + Co.KG, em Hammertal 51, 58456 Witten3.

Com base nestas propriedades físicas, o veio deparafuso sem-fim 10 na região de filtragem é inserido notubo de filtragem 3 com um ligeiro pré-esforço. Para amontagem, revelou-se então como sendo particularmentevantajosa a utilização de um número ímpar de hélices, porexemplo 3, 5, 7.

Como já foi descrito, a matéria sólida éconduzida no sentido ascendente pelas hélices 14 emdirecção à abertura de descarga 20. Ela irá assim formar umbolo de matéria sólida, que vai ficando mais sólido àmedida que aumenta a migração ascendente.

Para acelerar a formação do bolo de matériasólida, é regulada - através da conexão 26 e por intermédiode uma válvula 36 - a pressão de vácuo criada pelobombeamento do filtrado. Para uma pressão de vácuo que,regulada pela válvula 36, se mantém constante em cerca de0,5 bar e actua sobre a suspensão, não só o líquido é maisfortemente removido da suspensão, como também o bolo dematéria sólida fica mais privado de líquido na região dedeslizamento.

Uma mais constante pressão de vácuo só éalcançada após a fase de arranque, quando se tiver formadoum bolo de matéria sólida no tubo de deslizamento 4 de modo a reduzir o acesso de ar pelo lado de fora da zona daabertura de descarga 20, o qual será de facto quaseeliminado. 0 próprio bolo de matéria sólida tende muitasvezes a ficar aglomerado devido à remoção de liquido. Istopode levar à obstrução das hélices individuais.

Para por um lado evitar a aglomeração, e poroutro lado impedir uma demasiado firme ligação do bolo dematéria sólida à hélice, em particular à cavidade dehélice, são disponibilizados sulcos condutores 27 no tubode deslizamento, ver Figura 2d.

No modelo de realização exemplificativo, estãodisponibilizados oito sulcos condutores 27 na direcçãolongitudinal. Estes sulcos condutores actuam no sentido decontrariar a obstrução das hélices, e aumentam a descargade matéria sólida. Em vez de sulcos condutoresverticalmente posicionados, estes também podem serconstruídos em forma de espiral, ou seja de hélice. A Figura 3 mostra uma disposição de filtragem comquatro filtros-prensa de parafuso sem-fim ligados em série.

Através de uma conduta de alimentação 23, umassim chamado banco de tubos 40, a suspensão é enviada paraos quatro filtros-prensa de parafuso sem-fim. No caso de osquatro filtros-prensa de parafuso sem-fim não conseguirem descarregar a quantidade fornecida através de uma bomba, oexcedente será bombeado para o tanque de recolha 25. Esteestá equipado com uma regulação de nivel, de modo a seremdefinidos um nivel alto e um nivel baixo.

Graças a esta regulação de nivel, a suspensão nobanco de tubos está sempre em movimento, escoando-se elaumas vezes em direcção ao tanque de recolha, e escoando-seoutras vezes no sentido contrário desde o tanque de recolhaaté à conduta de alimentação; por essa razão, a suspensãoestá sempre a ser misturada. A situação de nivel alto atinge-seaproximadamente na metade inferior do tubo de deslizamento4, localizando-se o nível baixo na zona inferior do tubo defiltragem. Uma vez que o veio de parafuso sem-fim 10 apenasrecebe suspensão a partir da metade superior da conduta dealimentação 23, fica assegurado que não chegam às hélicesquaisquer corpos de matéria sólida com maiores dimensõesque pudessem causar danos.

No caso de se acumularem ao longo do tempo corposde matéria sólida na conduta de alimentação ou no banco detubos, eles poderão ser removidos através da válvula deisolamento 29 que está ligada com a admissão. A suspensão é conduzida no sentido ascendente aolongo das hélices, em que, em função do teor de matériasólida, a velocidade de rotação do veio de parafuso sem-fim aumenta ou diminui e/ou aumenta a pressão de vácuo. Avelocidade de rotação e a pressão de vácuo serão semprealteradas de modo a que seja atingida a desejávelconsistência no bolo de matéria sólida.

No percurso no sentido ascendente, ocorre aseparação entre matéria sólida e liquido na periferia atrásmencionada. Quando a matéria sólida tiver atingido aabertura de descarga 20 ela será descarregada; o liquido ébombeado através do bocal de descarga de filtrado 11.

As hélices do veio de parafuso sem-fim 10apresentam de preferência uma inclinação entre 30° e 50°.Uma inclinação de 45° provou ser particularmente boa.

Sendo conduzida, para um filtro-prensa deparafuso sem-fim tal como representado na Figura 1, umasuspensão com cerca de 3% de teor de matéria sólida atravésda tubagem de alojamento 22, a suspensão será entãoconduzida no sentido ascendente ao longo das roscashelicoidais. O liquido da suspensão é filtrado através dofiltro de tubo 3 e entra na câmara de filtrado 5. A partirdai, o filtrado escoa-se ou é bombeado para o exterior.

Com o inicio da alimentação da suspensão, o veiode parafuso sem-fim 10 é colocado em rotação com cerca de50 rpm a 60 rpm por intermédio do motor de accionamento 15. É óbvio que a rotação das hélices e o sentido de rotação do motor serão os mesmos, desde que não esteja entre elesmontada qualquer enqrenaqem inversora.

As cavidades entre as hélices são concebidas demodo que as hélices do veio de parafuso sem-fim conduzam amatéria sólida em direcção à descarqa, sendo a matériasólida pressionada e impelida ("drücken und versuchen") deforma sempre repetida, inicialmente contra o tubo defiltragem e subsequentemente contra a parede interna detubo do tubo 4. Torna-se por isso importante que a formaçãodos espaços escavados ("Nutrãume") entre as hélices estejatanto quanto possível adaptada à acumulação de matériasólida, e que o tempo de residência da matéria sólida nashélices do veio de parafuso sem-fim possa ser adaptado àsnecessidades, devendo para tal ser seleccionada, entreoutros parâmetros, uma velocidade numa gama baixa deaproximadamente 50 rpm, ou ser reforçada a pressão de vácuo. Também para a selecção do próprio veio de parafusosem-fim deverá ser tido em consideração o tipo desuspensão.

Numa instalação de teste, o veio de parafuso sem-fim tinha cinco hélices, para um diâmetro total do veio deparafuso sem-fim igual a 75 mm. O tubo de filtragem tinhaum tamanho de orifícios de 0,1 mm. A altura da região defiltragem F, desde a flange de alojamento 9 até à flange 8,era de 200 mm. A altura da região de deslizamento G era decerca de 100 mm. O veio de parafuso sem-fim foi rodado acerca de 50 rpm. Os granulados de corpos sólidos descarregados tinham um teor de humidade de aproximadamente75%. A pressão de vácuo na câmara de filtrado tinha o valorde cerca de -0,4 bar. O diâmetro do tubo cilíndrico de deslizamento 4 edo tubo de filtragem 3 coaxialmente dispostos era de 75 mm.

Os sulcos condutores tinham uma profundidade deaproximadamente 1 mm, uma largura de 3 mm e estavam dispostos na periferia.

Este tipo de filtros-prensa de parafuso sem-fimsão utilizados para separação de matéria sólidarelativamente a líquidos em suspensões. Tais tipos desuspensões, também frequentemente designadas por suspensõesde matéria sólida, provêm por exemplo: do processamento delamas de fermentação a partir de instalações de biogás, doprocessamento de estrume, da descarga de lamas de esgotos,das instalações de prensagem de óleos vegetais, dafabricação de sumos de fruta, da recuperação de materiaisvaliosos em líquidos de processamento, da purificação deáguas residuais, e de outras origens. A fim de optimizar a desumidificação, poder-se-áexigir que o grau de desumidif icação dos granulados dematéria sólida seja medido de forma contínua ou emdeterminados intervalos, e que por exemplo sejam reguladasa velocidade de rotação do veio de parafuso sem-fim ou apressão de vácuo na câmara de filtrado. A pressão de vácuopode ser feita variar através de uma mudança da velocidade de rotação da bomba de sucção, ou através de uma válvula deadmissão de ar. Isto pode ser feito manualmente ou atravésde regulação automática.

Uma outra medida para melhorar o grau dedesumidificação deverá ser considerada com base num modelode realização exemplificativo ilustrado nas Figuras 4a, 4be 4c. As Figuras 4a a 4c mostram respectivamente vistas emsecção de corte através do veio de parafuso sem-fim 10, emposições axiais correspondentemente diferentes em relaçãoao veio de parafuso sem-fim 10. A Figura 4a mostra umasecção de corte através do veio de parafuso sem-fim 10 naregião de deslizamento, onde o veio de parafuso sem-fim 10está envolvido pelo tubo de deslizamento 4. 0 tubo dedeslizamento 4 envolve, em conjunto com o veio de parafusosem-fim 10 e ao longo das roscas helicoidais que rodeiam deforma helicoidal o veio de parafuso sem-fim 10, cada um dosespaços de encaminhamento 41. De uma maneiracorrespondente, também o tubo de filtragem 3 em conjuntocom o veio de parafuso sem-fim 10 envolve, na região defiltragem ilustrada nas Figuras 4b e 4c, cada um dosespaços de encaminhamento 41. Deve neste momento referir-seque a secção de corte radial mostrada na Figura 4b selocaliza na zona superior ao longo da região de filtragem,e a Figura 4c mostra a extremidade do veio de parafuso sem-fim que está rodeada pelo tubo de filtragem 3 quandoobservada na direcção axial. Será essencial que a secção decorte transversal de cada um dos espaços de encaminhamento41 decresça desde a extremidade inferior do veio de parafuso sem-fim até à extremidade superior do veio deparafuso sem-fim, para que cresça de forma significativa nosentido ascendente a acção de vedação para o produtoconduzido para cima por intermédio do veio de parafuso sem-fim. Um veio de parafuso sem-fim assim concebido éprincipalmente adequado para a secagem, ou então drenagem,de suspensões que contenham proporções de matéria sólidaligeiramente compressiveis.

Lista de números de referência 1 Alojamento 2 Eixo central 3 Tubo de filtragem 4 Tubo de deslizamento 5 Câmara de filtrado 6 Parede interna de alojamento 7 Parede externa de tubo de filtragem 8 Flange 9 Flange de alojamento 10 Veio de parafuso sem-fim 11 Bocal de descarga de filtrado 12 Torneira 13 Flange de tubo 14 Hélice/Rosca helicoidal 15 Motor de accionamento/Accionamento rotativo 16 Placa de apoio 17 Acoplamento 18 Placa 19 Cubo 20 Abertura de descarga 21 Tremonha 22 Tubagem de alojamento 23 Conduta de alimentação 24 Parte de baixo do alojamento 25 Tanque de recolha 26 Conexão 27 Sulcos condutores 28 Parte de cima do alojamento 29 Válvula de isolamento 30 Rebordo 31 Conduta de purga 32 Tiras 33 Sulco 34 Acrescento 35 Bocal 36 Válvula 37 Não atribuído 38 Elemento com elasticidade 39 Não atribuído 40 Banco de tubos 41 Espaço de encaminhamentoF Região de filtragem G Região de deslizamentoS Folga α Ângulo de inclinaçãoLisboa, 8 de Fevereiro de 2016

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Filtro-prensa de parafuso sem-fim com umveio de parafuso sem-fim (10) dispondo de pelo menos umarosca helicoidal (14) e duas extremidades de veio deparafuso sem-fim, cujo eixo de veio está orientadoparalelamente ao vector de força de gravidade, o qual estáunilateralmente apoiado através da sua extremidade superiorde veio de parafuso sem-fim e ligado a um accionamentorotativo (15), e o qual é coaxialmente rodeado, pelo menosna sua zona parcial inferior numa assim chamada região defiltragem (F) , por um tubo de filtragem cilíndrico (3)equipado com aberturas, radialmente adjacente ao qual seencontra uma câmara de filtrado (5) onde é aplicada umapressão de vácuo, caracterizado por se encostar coaxialmente aotubo de filtragem (3) um tubo de deslizamento (4) com omesmo diâmetro interno que o tubo de filtragem (3),rodeando radialmente de uma forma estanque relativamente afluidos o veio de parafuso sem-fim (10) em direcção àextremidade superior de veio de parafuso sem-fim, por a -pelo menos uma - rosca helicoidal (14) se desenvolver naregião do tubo de filtragem (3) e do tubo de deslizamento(4) , por estar prevista uma abertura de descargalateral (20) na zona de extremidade superior de veio deparafuso sem-fim do tubo de deslizamento (4), e por a - pelo menos uma - rosca helicoidal (14)do veio de parafuso sem-fim (10) terminar, radialmente emrelação ao veio de parafuso sem-fim (10), por uma borda queenvolve de forma helicoidal o veio de parafuso sem-fim(10), a qual fica directa ou indirectamente adjacente aotubo de filtragem (3), do lado da parede interna, na regiãodo tubo de filtragem (3).
2. 2. Filtro-prensa de parafuso sem-fim de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por ser disponibilizado um elementocom elasticidade (38) do tipo de um lábio raspador ao longoda borda da rosca helicoidal (14), na região de filtragem(F), o qual fica adjacente ao tubo de filtragem (3) do ladoda parede interna submetido a pré-esforço.
3. 3. Filtro-prensa de parafuso sem-fim de acordocom a reivindicação 2, caracterizado por o elemento com elasticidade(38) ser fabricado a partir de um material elásticoresistente ao desgaste, e por o elemento com elasticidade (38) construídosob a forma de lábio raspador apresentar uma largura de1 mm a 3 mm e uma altura de 2 mm a 5 mm, sobressaindo em relação à borda da rosca helicoidal (14).
4. 4. Filtro-prensa de parafuso sem-fim de acordocom a reivindicação 2 ou 3, caracterizado por o elemento com elasticidade (38) ser manufacturado a partir de poliuretano.
5. 5. Filtro-prensa de parafuso sem-fim de acordocom uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado por o elemento com elasticidade (38) ser colado, sob a forma de peça individual pré-fabricada, a um sulco (33) que se desenvolve ao longo daborda.
6. 6. Filtro-prensa de parafuso sem-fim de acordocom uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por estar prevista uma folga radial(S) entre a rosca helicoidal (14) do veio de parafuso sem-fim (10) e o tubo de deslizamento (4).
7. 7. Filtro-prensa de parafuso sem-fim de acordocom a reivindicação 6, caracterizado por a folga radial (S) entre arosca helicoidal (14) do veio de parafuso sem-fim (10) e otubo de deslizamento (4) atingir um valor entre 0,1 mm e0,3 mm.
8. 8. Filtro-prensa de parafuso sem-fim de acordocom uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por serem reguláveis quer avelocidade de rotação do accionamento rotativo (15) quer apressão de vácuo aplicável na câmara de filtrado (5).
9. 9. Filtro-prensa de parafuso sem-fim de acordocom uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por estarem dispostos sulcoscondutores (27) que se desenvolvem na direcção axial, ou emforma de espiral, na parede interna do tubo de deslizamento(4) .
10. 10. Filtro-prensa de parafuso sem-fim de acordocom uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por o veio de parafuso sem-fim (10)apresentar um número impar de roscas helicoidais (14).
11. 11. Filtro-prensa de parafuso sem-fim de acordocom uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por a - pelo menos uma - roscahelicoidal (14) apresentar um ângulo de inclinação (a) nointervalo de 30° a 50°, sendo α delimitado pelo eixo deveio e pela rosca helicoidal (14).
12. 12. Filtro-prensa de parafuso sem-fim de acordocom uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por o tubo de deslizamento (4)apresentar um comprimento de tubo que é metade docomprimento de tubo do tubo de filtragem (3).
13. 13. Filtro-prensa de parafuso sem-fim de acordocom uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado por a extremidade inferior do veiode parafuso sem-fim terminar livremente numa conduta dealimentação (23), e por o tubo de filtragem (3) estar aplicado naconduta de alimentação (23) de uma maneira estanquerelativamente a fluidos.
14. 14. Filtro-prensa de parafuso sem-fim de acordocom uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por a - pelo menos uma - roscahelicoidal do veio de parafuso sem-fim envolver, com o tubode filtragem e o tubo de deslizamento, um espaço de encaminhamento que rodeia de forma helicoidal o veio deparafuso sem-fim, e por o espaço de encaminhamento apresentar umasecção transversal de espaço de encaminhamento que é maiorna região do tubo de filtragem do que na região de deslizamento.
15. 15. Filtro-prensa de parafuso sem-fim de acordocom a reivindicação 14, caracterizado por a secção transversal de espaçode encaminhamento se ir continuamente afunilando à medidaque aumenta a distância em relação à extremidade inferiordo veio de parafuso sem-fim. Lisboa, 8 de Fevereiro de 2016