PT8560U - Filtro de material refractario - Google Patents

Description

| Descrição referente ao modelo àe utilidade de HEPWORTH MINERAIS AND CHEMICALS LIMITED, britânica, in-! dustrial e comercial, com sede em

Brookside Hall, Sandbach, Cheshire, ij Inglaterra (inventor: Michael White, || residente na Inglaterra) , para j "FILTRO DE MATERIAL REFRACTÃRIO"

DESCRIÇÃO 0 presente modelo de utilidade refere-se a um filtro constituído por uma diversidade de elementos i 'icolocados numa pilha, sendo os elementos de um material re-Ifractário e o presente modelo de utilidade inclui,' também, no seu âmbito os elementos para utilização num tal filtro.

Os filtros são muito utilizados em processos industriais para purificar fluídos e o processo glo-jíoal de filtração é caracterizado por o fluído passar através ;!de poros numa membrana e por o material em partículas e impure-ficarem retidos na membrana por adesão ao material da nem- i não podendo passarem através dos poros. Em muitos processos industriais utilizam-se fluídos a temperatura elevada c, em tais casos, tem que se utilizar um filtro refráctario cue não seja afectado pela temperatura do material fundido.

Em particular, nos processos de moldagem de metal onde um metal de qualidade elevada é moldado, é conveniente passar o metal fundido directamente para o molde através de um filtro no espa qo ou passagem de alimentação para o molde. 0 metal a ser fornecido ao molde - 1 - i

_| inclui frequentemente impurezas, tais como, solidos e areias i retidas. Têm sido propostos filtros refractá- j rios que apresentam num percurso ou passagem apertada e sinuosa ! ! para o metal fundido e foi proposta uma forma de um tal filtro que inclui dois ou mais discos cerâmicos colocados numa pilha em que cada disco possui uma configuração de orifícios nele formados, estando os discos justapostos dentro da pilha e sendo cada disco colocado relativamente a um disco adjacente | de tal forma que cada um dos discos fique deslocado relativa-j mente aos orifícios correspondentes do referido disco adjacente : - I para definir uma passagem sinuosa. Na verdade, forma-se uma 1 série de passagens sinuosas através da pilha e o fluido que j flui através da pilha é obrigado a mudar de direcção quando 1 passa através dela. ί; í

Tem sido também proposto um sistema : ! · : | em que discos adjacentes na pilha nao possuem filas de orifícios colocadas na mesma configuração, mas diferentes filas de ;j orifícios para definir o percurso sinuoso. Num outro sistema, os orifícios são de tamanho uniforme em cada um dos discos, i • mas o tamanho dos orifícios é diferente em discos adjacentes, ' de tal forma, que quando esses discos são colocados numa pilha . i os orifícios menores definem uma área apertada que define ; o percurso sinuoso. Ê de notar que em tais filtros determinadas | passagens podem conduzir a uma passagem relativamente não apertada. A extensão de desvio de qualquer passagem particular relativamente ao percurso médio pode variar de área para área do conjunto do filtro, permitindo assim variações no caudal e na retenção das impurezas através da área do disco. jj A patente europeia 0234979, descreve um conjunto de filtro constituído por uma pilha de placas refractárias de uma configuração, em geral, quadrada, possuindo í! I orifícios perfurados em linhas da área total da placa, com j! linhas alternadas de orifícios deslocadas relativamente às ; i outras linhas; as placas alternadas dentro da pilha são monta- ! das em ângulos rectos entre si, e as placas são afastadas 2

para proporcionar entre elas uma área vazia para acumulação do material a ser filtrado. 0 efeito deste tipo de filtro é, também, proporcionar um percurso apertado para o material fundido, mas um percurso que não permita que determinadas áreas sejam "rectas" de tal forma que as impurezas possam passar através do filtro para o molde. Ê um objectivo do presente modelo de utilidade proporcionar uma forma aperfeiçoada de filtro constituído por uma diversidade de elementos de placa que podem ser colocados numa pilha para definir um filtro tipo percurso sinuoso o qual proporciona propriedades de filtração essencial mente uniforme e resistência ao fluído através do filtro.

De acordo com um aspecto do presente modelo de utilidade proporciona-se um filtro refractário constituído por uma diversidade de elementos de filtro formados de um material refractário, possuindo aberturas, sendo os referidos elementos colocados de tal forma que as aberturas num elemento estão essencialmente desencontradas com as aberturas no outro elemento, de tal forma que o percurso do fluído através dos elementos é sinuoso e caracterizado pelo facto de j (i) as aberturas em cada elemento serem alongadas , e (ii) os elementos serem colocados de tal forma que as aberturas em pelo menos um elemento estejam deslocadas relativamente às aberturas no outro elemento.

Cada elemento pode incluir uma forma j plana de material refractário possuindo uma diversidade de j aberturas longitudinais. A forma pode incluir uma estrutura j periférica suportando uma diversidade de barras longitudinais,; com pares adjacentes que definem uma abertura. Os elementos ! podem ser rectilíneos e, são, de preferência, de uma forma quadrada ou rectangular. j

Numa forma de realização preferida ; de um elemento, a estrutura é mais espessa num dos lados das j - 3 -

barras de tal forma que efectivamente desloca as barras dentro da estrutura. Numa tal forma de realização os elementos podem ser empilhados alternativamente ficando a parte mais espessa nos lados separados da pilha em camadas diferentes de tal forma que se cria o percurso sinuoso. Numa forma de realização típica e parte mais espessa é 1 1/2 veaes mais espessa do que as barras.

Numa forma de realização deste modelo de utilidade, as barras são paralelas aos lados da estrutura do elemento; numa forma de realização alternativa, as barras são colocadas em angulo.

Numa variação, os elementos da pilha podem ser colocados de tal forma que algumas das barras são colocadas em ângulos rectos relativamente às barras dos outros

I elementos de tal forma que se forma uma configuração de grelha; eficaz, quando vista de um dos lados.

As barras podem ser da secção transversal quadrada ou rectangular mas, em determinadas aplicações, ! podem ser formadas como uma secção transversal representando uma cunha ou triângulo truncado. Uma tal secção transversal pode auxiliar ao padrão de fluxo em determinadas aplicações.

Os elementos do filtro podem ser fei-\ tos de qualquer material refractário adequado, tal como, argi-; la refractária ou um material alumino-silicato. A pilha pode estar contida num suporte e livremente aí colocada, ou os elementos da pilha podem | estar unidos utilizando um adesivo adequado, ou soldando, com sílica, os elementos da pilha. A pilha pode estar colocada, em utilização, no percurso de líquidos tais como um metal fundido e estabelece-se uma contra pressão ferrostéctica. Esta pressão ê determinada pelo número de elementos na pilha e pela natureza do percurso sinuoso.

Apresenta-se em seguida uma descri- j çâo, a título de exemplo apenas e com referencia aos desenhos - 4

que a acompanham, de métodos de execução do modelo de utilidade.

Nos desenhos as figuras representam: A figura 1 é uma vista em perspectiva geral de uma pilha de elementos que formam o filtro da presente invenção. A figura 2 é uma vista em corte do filtro da figura 1 nas linhas II .II da figura 1. A figura 3 mostra um corte transversal semelhante ao da figura 2 mas de uma primeira alternativa de pilha de elementos, e A fifura 4 mostra uma segunda alternativa, de novo, em corte transversal·

Com referência aos desenhos, o filtro inclui uma pilha 1 de, neste exemplo, quatro elementos 2 cada um de construção idêntica. Cada um dos elementos inclui uma estrutura qiadrada 3 de material refractário, possuindo uma | grade de barras 4 que se estende paralelamente através da es -trutura e paralelamente aos seus lados. As barras 4 são de um tamanho uniforme e de uma secção transversal rectangular e, neste exemplo, estão espaçadas entre si por o espaço3, cujas dimensões sãoiguais às das barras 4. i 0 lado 7 da estrutura 3 é mais largo do que o lado oposto da estrutura por uma quantidade que não é um múltiplo da largura do outro lado e nesta forma de realização é aproximadamente 1 1/2 vezes a largura do lado oposto.

Os elementos 2 podem ser empilhados numa estrutura de suporte (não apresentada) ou, como neste exemplo, podem estar montados num conjunto e fixo por meios, tais como, uma técnica de soldagem por sílica ou cerâmica. A colocação dos elementos no filtro é ilustrada na figura 2, que mostra onde se colocam os elementos com as barras de j um em ângulo recto relativamente às barras do elemento adjaceh te. Neste exemplo existem quatro elementos 2 que são designa- ! dos 2a, 2b, 2c e 2d. - 5 -

mentos 2b e 2d possuem as barras 4 em ângulo recto relativamen- [ te aos elementos 2a e 2c. Neste exemplo, o elemento 2b roda j de 90° relativamente ao elemento adjacente 2a, 0 elemento i 2c roda de 180° relativamente ao elemento 2a e o elemento 2d é rodado de 270° relativamente ao elemento 2a. 0 efeito ! disto é particularmente evidente na figura 2, se se prestar atençao aos elementos 2b e 2d. Ê de verificar aqui que o lado aais espeso 7 está do lado esquerdo da figura no elemento j 2b e no lado direito da figura no elemento 2d. isto tem o I . | efeito de deslocar as barras 4 nos dois elementos 2b e 2d r- | que são paralelas entre si por uma distância equivalente a j metade da largura da abertura entre as barras. ! Da mesma forma, os dois elementos i ' 2a e 2b possuem os lados mais espessos 7 nos lados opostos j do filtro. Obtém-se assim um efeito semelhante entre estes dois elementos. ' £ de notar que com esta colocação dos elementos se obtém uma passagem da parte superior para a parte inferior do filtro, mas que o fluido que passa através : j do filtro neo possui um percurso directo deste a parte superior ; : a inferior mas sim um percurso sinuoso através das aberturas ji inter-ligantes dos elementos adjacentes no filtro. Este percur- ; jj so sinuoso aumenta o efeito de filtração obtido pelo filtro !j e maximiza a área superficial do filtro á qual as partículas ; i| de material, tais como impurezas, sao expostas e assim assegura ' que o líquido que sai do filtro é um líquido límpido. í

Embora neste exemplo, apenas se ί jj tenham apresnetado quatro elementos de filtro, é de notar jj que o próprio filtro pode ser feito de uma pilha maior de elementos e que a sua colocaçao pode variar. Por exemplo, com referência as figuras 3 e 4 e apresentada uma pilha de j: quatro elementos nestas duas figuras, que estão colocadas jj ’ de uma forma diferente.

Por exemplo, na figura 3 as barras • ;j 4 estão colocadas todas na mesma direcçao, mas os elementos 6

são alternativamente mudados estando o lado mais esposo 7 em cada camada no lado oposto do lado 7 das camadas adjacentes, 0 efeito disto é proporcionar um percurso sinuoso através do filtro.

Na figura 4, apresenta-se uma variação da colocação dos elementos da figura 2. Nesta figura os elementos 2a e 2d são mostrados com as barras 4 paralelas e os elementos em 2b e 2c estão em angulo rectos relativamen— te nos elementos 2a e 2d. 0 efeito de variar a colocação dos elementos pode também utilizar-se para efectuar um controlo ou um efeito de estrangulamento ao fluxo de material através do filtro. Assim uma contra-pressão controlada no metal a ser alimentado ao molde pode ser projectada em toda a operação de moldagem por arranjo dos elementos de filtro.

Nos elementos dos filtros atrás descritos, a forma básica do elemento é tal que as aberturas 6 e as barras 4 são essencialmente do mesmo tamanho e estão deslavadas de uma distância equivalente a metade da largura de uma abertura ou barra. Ê de notar que, de acordo com qualquer aplicação particular para a qual um elemento de filtro é con- j cebido, os tamanhos relativos das barras 4 e das aberturas 6 e do lado 7 podem variar. Também, não é essencial que as barras 4 sejam de secção rectangular. Isto é conveniente para os processos de moldagem comum mas as barras podem ser feitas j de uma secção transversal circular ou, convenientemente, de j uma secção transversal em forma de cunha, tal como, um trián- j guio truncado. Assim são possíveis muitas variações na concep- ! ] ção do elemento e do conjunto dos elementos para formar um fil tro, sem afastamento do âmbito deste modelo de utilidade.

EXEJffiLO

Num exemplo particular de um elemento j 2, como anteriormente descrito, o elemento é fabricado por [ compressão num molde de uma composição de alumino-silicato j possuindo a análise seguinte; - 7 - ._J3

Sílica sio2 56% Alumina A12°3 40% Diéxido de titânio tío2 1% oxido ferroso Fe2°3 1% Cal viva CaO 0.15% õxido de magnésio MgO 0.2% Oxido de sódio Na20 0.25% Oxido de Potássio to o 1.4%

Extralu-se o material comprimido cru a partir do molde e inflamou-se a uma temperatura de apro-ximadamente 1120°C. Os elementos 2, quando inflamados, colocaram-se numa pilha para formar um filtro e ligaram-se os elementos em conjunto por uma técnica de soldagem cerâmica. Numa forma de realizaçao do exemplo, os elementos foram ligados em conjunto utilizando um adesivo de temperatura elevada adequado.

Claims (1)

1. Filtro de material refractário constjL ; | tuído por uma diversidade de elementos filtrantes formados por material refractário onde existem aberturas, estando esses elementos dispostos de tal modo que as aberturas de um elemento se encontram bastante desencontradas com as aberturas existentes noutro elemento, pelo que o percurso do fluído através ! : ' dos elementos é sinuoso caracterizado pelo facto de: i ; (i) as aberturas de cada elemento serem alongadas, e (ii) os elementos estarem dispostos de tal modo que as aberturas de pelo menos um deles estarem deslocadas I _ j em relaçao às aberturas existentes noutro elemento. ! ii - 2« - i í _ ; i Filtro de acordo com a reivindicação ; 1, caracterizado pelo facto de cada elemento possuir uma confi- i guraçao planar á base de material refractário que possui uma j diversidade de aberturas longitudinais que se desenvolvem ' segundo linhas paralelas afastadas através dessa configuração. ' - 33 - j í í Filtro de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo facto de a configuração planar possuir uma estrutura periférica que suporta uma diversidade de barras i i ; longitudinais em que cada par adjacente define uma abertura. i ; - 4a - Filtro de acordo com reivindicações anteriores, caracterizado pelo elementos serem rectilxneos. qualquer das | facto de os i I - 5R - - 9

   i I Filtro de acordo com a reivindicação |3 ou 4, caracterizado pelo facto de as aberturas alongadas í; serem assimétricas em relação ao elemento, pelo que ao fazer--se a disposição de uma diversidade de elementos numa pilha com pelo menos um elemento possuindo a sua assimetria desencontrada, ficando as referidas aberturas desencontradas para definir um percurso tortuoso para o fluido através da referida pilha. | - 6a - ji í i Filtro de acordo com a reivindicação ; 5, caracterizado pelo facto de a assimetria das aberturas j se efectuar tornando mais espesso um dos lados da referida estrutura para deslocar as barras no interior dessa estrutura. - 7a - ! Filtro de acordo com a reivindicação i j 6, caracterizado pelo facto de a parte mais espessa ter aproxi- || madamente 1,5 vezes a espessura das barras. |í || - 8a - ; j; Filtro de acordo com qualquer das jj reivindicações 2 a 7 caracterizado pelo facto de as referidas , ji aberturas serem paralelas aos lados da estrutura. - 9a - ; | Filtro de acordo com qualquer das j | reivindicações 2 a 7, caracterizado pelo facto de as referidas ! aberturas formarem um determinado ângulo com os lados da estru-I tura. - 10a - reivindicações Filtro de acordo com anteriores, caracterizado pelo qualquer das \ facto de os j 10 I » - diversos elementos estarem dispostos numa pilha pelo que as aberturas de pelo menos um elemento fasem um determinado ângulo com as aberturas de outra pilha· - llê - Filtro de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo facto de as aberturas existentes no elemen to referido se encontraram dispostas de forma praticamente perpendicular às aberturas existentes no outro elemento. - 126 - ( - Filtro de acordo com qualquer das reivin dicações anteriores, caracterizado pelo facto de o material refractário ser uma argila refractária ou material à base de «silicato de alumínio. A requerente reivindica a prioridade do pedido de patente britânico apresentado em 9 de Fevereiro de 1990, sob o Ns. 9003020.6. Lisboa, 22 de Julho de 1992 0 AGESTE OEICIAI, 1)A PIÍOFEIED ADE LN'D ESTEIA!

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   RESUMO "EILTRO DE MATERIAL REFRACTÁRIO" O presente modelo de utilidade refere -se a um filtro de material refractário constituído por diversos elementos filtrantes formados por material refractário que possui aberturas, estando esses elementos dispostos de tal modo que as aberturas existentes rtnm elemento se encontrarem bas tante desencontradas com as aberturas existentes noutro elemento, pelo que o percurso do fluido através dos elementos ê tortuoso caracterisando-se pelo facto de: (i) as aberturas em cada elemento serem alongadas, e (ii) os elementos estarem dispostos de tal modo que as aberturas de pelo menos um elemento se encon tram deslocadas em relação às aberturas existenj tes noutro elemento· 0 filtro de acordo com o presente modelo aplica-se nomeadamente na filtragem de escórias em oposições de fundição de metais·