SE502593C2 - Anordning för filtrering av vätskor - Google Patents

Description

ouz bäó Föreliggande uppfinning visar en väsentlig förbättring av ett filter enligt publicerade patentansökan SE/PCT 91/OOll2= wo 91/12065. ' Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett nytt roterbart skivfilter, som lämpar sig för fiberåtervinning, möjliggör produktion av ett flertal olika slag av filtrat,så- som förfiltrat, klarfiltrat och uitraklarfi1trat,och där en högre reningsgrad erhålles jämfört med den reningsgrad , som kan åstadkommas med ett filter enligt nämnda patentansökan.

Detta syfte uppnås med ett roterbart skivfilter av det slag, som beskrivits inledningsvis, vilket kännetecknas av,att ro- torkroppens inre avdelas av ett stationärt väggorgan i minst två axiella separata filtratkanaler, varvid varje filtratka- nal avgränsas av rotorkroppen längs en del av rotorkroppens vridningsvarv, och att på dessa väggorgan är,i åtminstone ett bestämt vridningsläge hos rotorn,skiljeväggar anordnade inuti varje filterskiva,och vilka skiljeväggar har en radiell ut- sträckning ut emot filterskivornas periferi.

Medelst det stationära väggorganet i rotorns inre (centrumpar- tiet) och de stationära skiljeväggarna uppdelas såväl filter- skivornas inre som rotorns centrumparti i en förfiltratzon och en klarfiltratzon etc. och förhindrar på så sätt bland- ning av filtratfraktionerna. En anordning enligt uppfinningen eliminerar således en väsentlig nackdel hos det tidigare kän- da utförandet.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas närmare med hän- visning till de bifogade ritningarna.

Figur 1 visar ett tvärsnitt av ett filter enligt uppfinningen efter linjen I-I i figur 2.

Figur 2 visar ett längdsnitt efter linjen II-II i figur 1.

Figur 3 visar ett snitt efter krökta linjen III-III i figur 1.

(Endast snitt genom en filterskiva visas).

Figur 4 visar ett snitt efter linjen IV;IV i figur l.

(Endast snitt genom en skiljevägg visas).

Figur 5 visar ett tvärsnitt av en variant.

Figur 6 visar ett snitt efter krökta linjen VI-VI i figur 5.

(Endast snitt genom en filterskiva visas).

Figur 7 visar en modifikation i förstorad skala.

Figur 8 visar modifikation av en detalj.

Figur 9 visar modifikation av grova fraktionens utmatning. "få bU2 595 Figur 10 visar en annan modifikation av grova frakt onens utmatning.

Figur ll visar en detalj i förstorad skala.

Filtret visat i figurerna består av en behållare 1 med ett in- lopp 2 för den vätskeblandning, som skall filtreras och en ut- loppsanordning 3. En i behållaren anordnad rotor 4 består av två ringformade, ihåliga filterskivor 5. Varje filterskiva 5 består av två motstående sidoväggar 6,7 och en periferiell vägg 8. Väggarna 6-8 är täckta av en filterduk 9.

De radiellt inre ändarna av filterskivorna 5 är fastsvetsade i cylindriska väggdelar 10, vilka bildar en ihålig axel 11, vil- ken i sin tur bildar en filtratkammare för filtratet.

Den ihåliga axeln ll är lagrad i behållaren 1. En drivmo- tor 13 bringar via gaveln 14 axeln ll att rotera. Ett s.k. dukspritsrör för rengöring av duken och för filterskiktens avtagning är betecknad med 16,17 och spritsdysor med 18.

Ett stationärt väggorgan 19 med axiell utsträckning i filtrat- kammaren 12 uppdelar denna i tre axiella filtratkanaler,nämli- gen förfiltratkanalen 20, klarfiltratkanalen 21 och ultraklar- filtratkanalen 22.

Förfiltratet avgår via utloppet 23 och klarfiltratet via utlop- pet 24 (utloppet för ultraklarfiltratet är ej visat).

Varje sidovägg 6,7 i varje filterskiva är försedd med ett an- tal ledskenor 26 för att leda förfiltratet till förfiltratkana- len 20.

På väggorganet 19 anordnas,i åtminstone ett vridningsläge hos filterskivorna,skiljeväggar 27 axiellt efter varandra, och vilka skiljeväggar sträcker sig in i varje filterskivas inre och ut mot filterskivornas periferi.

I det visade läget i figur 1 utföres lämpligen skiljeväggen 27 med U-sektion, så att en ränna bildas. Skiljeväggens/rännans 27 syfte är att hindra förfitratet att blanda sig med klarfiltra- tet. På liknande sätt anordnas en skiljevägg 28, som förhind- rar, att ultraklarfiltratet blandar sig med klarfi1tratet._ I detta läge är det lämpligt att utföra skiljeväggen med U-sek- tion med en utsträckning i periferiell led, som minst mot- svarar periferiella avståndet mellan ledskenorna 26. I vissa 502 595 fall kan det även vara lämpligt att anordna skiljeväggar 29, som avgränsar förfiltratzonens andra sida.

Funktionen är följande.

Via inloppet 2 pumpas den vätskeblandning in,som skall filt- reras. Genom att trycket på den ingående vätskebhandningen hål- les högre än filtratets tryck,erhålles en tryckdifferens över filterduken, vilken tryckdifferens åstadkommer, att filtrat pressas in i filterskivornas inre och på filterskivornas fil- terduk 9 bildas filterskikt. Filterskikten avtages genom att spritsvätska1nmer högt tryck sprutas igenom filterduken 9 (samtidigt rengöres även filterduken). Den grova fraktionen av- går sedan via utloppsanordningen 3.

Filtratet strömmar från filterskivornas inre vidare till filt- ratkammaren 12. Genom att filtratkammaren 12 är uppdelad i åt- minstone två kanaler, strömmar filtrat med olika renhet till respektive kanal. Det filtrat, som erhålles efter det filter- skiktet avtagits , är det orenaste och strömmar till förfilt- ratkanalen 20. Då ett filterskikt bildas utgör detta filter- medium och renare filtrat (klarfiltrat) erhålles, vilket ström- mar till klarfiltratkanalen 21. Då filterskikten vid rotationen blivit ännu tjockare,blir filtratet ändå renare (ultraklarfilt- rat), vilket strömmar till ultraklarfiltratkanalen 22.

I förfiltratzonen ledes förfiltratet huvudsakligen medelst led- skenorna 26 till förfiltratkanalen 20. I de flesta fall klarar dock inte ledskenorna 26 att ta emot det stora förfiltratflöde, som strömmar in, utan en del förfiltrat svämmar över ledske- nornas 26 vertikala flänsar 30. Detta förfiltrat fångas då upp av skiljeväggarna/rännorna 27 och ledes till förfiltratkana- len 20. (Flänsarna 30 kan inte utföras med speciellt stor höjd, då de i så fall skulle förhindra spritsanordningens funktion).

Skiljeväggen 28 förhindrar, att ultraklarfiltrat blandar sig med klarfiltrat,på grund av att skiljeväggens 28 flänsar 31 har en periferiell utsträckning,som minst motsvarar periferiella av- ståndet mellan ledskenorna 26. 502 593 Det kan i praktiken förekomma fall, där hela rotorns inre är helt fylld med filtrat. I detta fall utföres lämpligen 3113 skiljeväggarna i samtliga lägen enligt det visade utförandet av skiljeväggen 28.

I figur 1 visas, att rotorn ärkælt nedsänkt i den ingående vätskeblandningen, men ofta är det lämpligt att anordna in- gående blandningens vätskenivå lägre, t.ex. omedelbart under de nedersta spritsdysorna 18. Funktionen blir dock exakt lika.

Emellan det stationära väggorganet 19 och skiljeväggarna 27 å ena sidan och den roterande rotorn å andra sidan måste alltid finnas en spalt, i vilken ett visst läckage av förfilt- rat förekommer, vilket dock i många fall inte har någon större betydelse. I de fall läckage av förfiltrat till klarfiltratet inte kan accepteras, kan denna nackdel elimineras,genom att anordna klarfiltratets vätskenivå 32 någon eller några centi- meter högre än väggorganets kant 33 och skiljeväggarnas övre kant 34. En mindre mängd klarfiltrat strömmar då över kanter- na 33 och 34 och förhindrar på så sätt,att det orena förfilt- ratet blandar sig med klarfiltratet. I detta fall kan skil- jeväggens flänsar 35 elimineras,och skiljeväggen 27 anord- nas vågrätt och i plan med väggorganets kant 33 eller alter- nativt något lägre.

I den i figur 5 och 6 visade varianten är filterskivornas led- skenor ej utförda med L-sektion utan utförda av plattstänger 36.

För att erhålla snabbast möjliga transport av filtrat till skil- jeväggen/rännan 37 anordnas ledskenorna 36 i vissa fall lämp- ligen något lutande d.v.s. den del av ledskenorna 36, som har kontakt med sidoväggarna 6,7,anordnas eftersläpande i rota- tionsriktningen (vinkel ßš-Û).

I figur 5 betecknas vätskeblandningens vätskeyta med 38 och utmatningsledskenor som är anordnade emellan filterskivorna med 39 (kan i vissa fall vara två eller flera per varv).

I de fall, som man låter ett visst klarfiltratflöde strömma till förfiltratkanalen 40, kan det i vissa tillämpningar vara lämpligt att anordna skiljeväggens/rännans 37 övre kant 41 och väggorganets 42 kant 43 på olika nivåer i syfte att minimera nämnda klarfiltratflöde.

Normalt är det lämpligt, att väggorganets kant 43 anordnas något lägre än skiljeväggens/rännans övre kant 41. 502 E93 e Den i figur 7 visade modifikationen består i, att skiljeväg- gens/rännans 44 övre kant 45 är så anpassad, att samma filtre- ringstid för förfiltratet erhålles vid filterskivans bas och periferi. Samma filtreringstid erhålles, om förfiltratzonens omfattningsvinkel är lika vid _ basen och periferin, d.v.s. om vinkel QÖ är lika med vinkel <¥¿ , samt att förfiltrat hindras från att strömma radiellt utefter ledskenorna 36 till förfiltratkammaren 47.

Denna strömning kan elimineras t.ex. genom att en platta 48 anordnas i radiellt innersta änden av varje ledskena 36 (visat på de två nedersta ledskenorna i figur 6).

Alternativt kan ledskenorna 49 anordnas med den radiellt in- nersta delen eftersläpande i rotationsriktningen.

I syfte att uppnå samma filtreringstid anordnas rännans 44 ra- diellt inre kant 50 på en högre nivå jämfört med rännans radiellt yttre kant 51.

Väggorganets 52 kant 53 anordnas i vissa tillämpningar på något lägre nivå än rännans kant 51, så att klarfiltrat ej strömmar in i rännorna 44 (Klarfiltratets vätskenivå är betecknad med 54).

Ett alternativ till detta är, att varje skiljevägg/ränna 55 ut- föres med en horisontell övre kant 56 och att två skärmar 57 anordnas, vilka styr det fallande förfiltratet till skiljeväg- gen/rännan, och att en spalgåånordnas på vardera sidan, så att i detta fall klarfiltrat även kan strömma in i rännorna 55.

(Figur 8 visar ett tvärsnitt av en skiljevägg/ränna med ett sådant modifierat utförande).

En lämplig omfattning av förfiltratzonen erhålles normalt om vinklarna Cí, och CÅ¿>göres lika med 5 - 20 grader. Man får då normalt ett förfiltratflöde, som är 10 - 25 Z av totala filtratflödet.

I figurerna 9 och 10 visas två modifierade utföranden, som möjliggör en ökad koncentration av fasta partiklar i den utgåen- de grova fraktionen. Detta möjliggöres genom att utmatningen av grova fraktionen ej sker varje vridningsvarv, utan rotorn kan rotera två eller flera varv emellan utmatningsintervallen.

I figur 9 är en längsgående plåt 60 anordnad inuti behållaren 61. och vilken plåt är radiellt förskjutbar, d.v.s. plåten 60 bringas 502 593 att förflytta sig inåt mot filterskivornas periferi, då utmat- ning önskas (t.ex. medelst luft-eller hydraulcylindrar 62).

Emellan filterskivorna och utanför de yttersta skivorna anordnas ledskenor 63 och 64, vilka vid rotationen transporterar fasta par- tiklar radiellt utåt och i periferiell riktning.

I figur 10 visas en över hela rotorlängden axiellt gående medbring- are 65, vilken är så anordnad, att medbringarfunktflnunikan upp- höra met eller mindre under ett inställbart intervall. Lämpligen anordnas medbringaren 65 svängbar medelst 1uft-élhäïhydraulcy- lindrar 66 eller elektrisk motor. Tillförseln av t.ex. tryckluft sker via ledning, som lämpligen anordnas i rotorns centrum, vilket möjliggör en enkel koppling emellan ledningens roterande och sta- tionära del. Skiljeväggen emellan förfiltrat och klarfiltrat är i figur 9 betecknad med 67.

Funktionenäx i princip lika för de varianter, som visas i figurer- na 9 och 10. Rotorn 6 roterar ett önskat antal varv , varvid en förtjockning av den grova fraktionen äger rum. Då önskad förtjock- ningsgrad uppnåtts bringas plåten 60 att förflytta sig radiellt inåt och/eller bringas medbringaren 65 att vridas ut, så att den kommer i utmatningsläge. I utmatningsläget skyfflas således grova fraktionen ut i utloppsanordningen 68.

De i figurerna 9 och 10 visade utförandena är lämpliga, då ingå- ende flödesmängden och/eller avvattningsegenskaperna varierar.

I de fall flödet och/eller avvattningsegenskaperna är konstanta, åtminstone under en längre tidsperiod, utföres lämpligen medbring- arna med mindre radiell“utsträckning, vilket kompenseras medelst flera medbringare.

På rotorn kan i detta fall en eller flera medbringare anordnas fast i tömningsläge, samt en eller flera medbringare utföres sväng- bara enligt figur 10, dock alternativt att medbringarna kan instäl- las manuellt i antingen infällt läge eller tömningsläge.

Ett annat alternativ vid konstanta driftsförhållanden är, att ro- torn förses med ett antal demonterbara medbringare, anordnade i tömningsläge. Vid start demonteras sedan så många medbringare, att önskad utmatningsmängd och koncentration erhålles.

För samtliga utföranden, som visas i figurerna l-10, gäller, att förfiltratmängden kan,om så önskas,reduceras väsentligt och till låg kostnad, om en ledskeneanordning 70 anordnas emellan varje OLJ¿ 3270 par av ledskenor 26.36,49. Ledskeneanordningen 70 utföres t.ex. av formsprutad plast och vinkel “ÅR mellan ledskenorna 71 utföres lämpligen inte större än halva vinkelI1°¿/ . Det är i vissa fall även lämpligt att anordna ett antal periferiellt gående bommar 72.

Ledskeneanordningens 70 axiella utsträckning bör överensstämma med ledskenornas 26,36,49 axiella utsträckning.

Då det är önskvärt att göra spalten mellan den roterande rotorn å ena sidan och skiljeväggar och väggorgan å andra sidan så liten som möjligt, måste rotorn vara kraftigt utförd. I syfte att för- billiga konstruktionen är det i vissa fall lämpligt att stöda ro- torn på ett eller flera ställen axiellt sett medelst utvändiga lageranordningar. Det kan vid långa filter vara lämpligt att an- ordna lager både på rotorns undersida och översida. Lager på ro- torns undersida tar upp krafter av rotorns egenvikt vid tom behål- lare. Lager på rotorns översida tar upp den kraft, som uppkommer av upptrycket.

Stödanordningarna/lageranordningarna framgår av de schematiska rit- ningarna enligt figurerna 12-15.

Figur 12 visar en del av en tvärsektion av filtret, där lager är anordnade emellan skivorna Figur 13 visar en del av en längdsektion av det i figur 12 visade utförandet.

Figur 14 visar en del av en tvärsektion i ett alternativt utföran- de, där lager ligger an vid filterskivornas periferi. En fördel med detta utförande är,att längsgående förstärkningsbalkar kan, om så önskas anordnas i kombination med en lageranordning.

( I detta fall torde dock normalt det undre lagret inte behövas).

Figur 15 visar en del av en längdsektion av det i figur 14 visade utförandet.

I figurerna 12-15 betecknas behållaren med 80, filterskivorna med 81 och de cylindriska väggdelarna med 82.

I figurerna 12 och 13 betecknar 83 en lagerring , 84 ett undre la- ger (lämpligen glidlager) och 85 ett övre lager.

I vissa fall kan lagerringen 83 elimineras och lagren anordnas att ligga an direkt emot väggdelarna 82.

I figurerna 14 och 15 betecknas en lagerring med 86, ett undre lager med 87 och ett övre lager med 88. Axiellt gående balkar vid filterskivornas periferi betecknas med 89. 9 502 593 ygçerligare är ett flertal modifikationer och kompletteringar lämpliga i syfte att optimera funktionen i vissa tillämpning- ar.

Således kan det vid åtminstone en tillämpning, där absolut högsta möjliga utgående koncentration av fasta partiklar är Synnerligen angelägen, vara lämpligt att på filterdukens ut- sida (såväl på skivornas sidor som periferi) anordna ett med- bringarorgan 90 (=se fig. 11A), som har till uppgift att bringa med filterskiktet i den zon, där filterskivorna går upp ur den förtjockade grova fraktionen d.v.s. medbringarorganet 90 skall eliminera risken att filterskiktet skuvas av i nämnda zon.

(Skulle detta inträffa försämras renheten på filtratet dras- tiskt).

Medbringarorganet 90 kan bestå av ett grovt galler eller raster lämpligen med en utsträckning över filterduken som åtminstone motsvarar filterskiktets tjocklek. Rastrets öppningar kan ha godtycklig geometrisk form. Om filterskiktet har en tjocklek av t.ex. 2 mm göres lämpligen rastrets höjd 5 mm och t.ex. kvadratiska öppningar med 5 cm sidor.

Då höga utgående koncentrationer önskas kan det också i vissa fall vara lämpligt att anordna plåtar 91 (streckprickade i fig.9) emellan samtliga skivor och emellan de yttre skivorna och be- hållarens gavlar (åtminstone en rad med plåtar per varv).

Plåtarnas 91 funktion är att förhindra,att förtjockad grov- fraktion strömmar bakåt d.v.s. emot skivornas rotationsriktning och blanda sig med ingående vätskeblandning och på så sätt sänka den utgående koncentrationen.

En ytterligare åtgärd, som är lämplig då högsta möjliga ut- gående koncentration önskas, är att eliminera stängerna 97 (se fig. 5) och ersätta dessa med distansstänger 98 (se fig 9), vilka anordnas emellan samtliga skivor och sammanbinder dessa vid dessas periferi. Genom att eliminera stängerna 97 elimine- ras den oönskade utmatning av grovfraktion, somdessa åstad- kfimmef- (stängerna 98 har i likhet med stängerna 97 en viktig hållfasthetsfunktion). 10 502 593 Figur 16 visar en modifikation, där väggorganet och Skiljê~ väggarna är slutna och åtminstone skiljeväggarna är försed~' da med ett antal hål, genom vilka förfiltrat passerar. Fi- guren 16 visar en del av ett tvärsnitt genom en filterskiva.

Figur 17 visar en del av ett snitt efter krökta linjen XVII-XVII i figur 16.

Figur 18 visar en del av ett snitt efter linjen XVIII-XVIII i figur 16.

I figurerna är filterskivan betecknad med 81, förfiltratets vätskeyta med 91, väggorganet med 92 och skiljeväggarna med 93.

Skiljeväggarna 93 är försedda med ett antal hål 94. I undan- tagsfall förses även väggorganet 92 med hål 95.

Fördelen med detta utförande är, att det går att erhålla exakt den flödesmängd förfiltrat, som önskas medelst en i vägg- organets 92 utlopp anordnad regleringsventil.

För att eliminera risken för obalans mellan flödena i skil- jeväggarna 93 installeras i vissa fall ventiler eller ut- bytbara s.k. strypbrickor 96 emellan nämnda skiljeväggar och väggorganet 92.

Claims (1)

1. ll Patentkrav Anordning för filtrering av vätskor, såsom fibersuspensioner el1er~ förorenat vatten, innefattande minst en ringformig ihålig filterskiva (5,8l) inrättad att vara åtminstone del- vis nedsänktti en vätskekropp av vätskan som ska filtreras och anordnad väsentligen vinkelrätt mot en horisontell aiel, som sträcker sig centralt genom filterskivan, vilken filterskiva motstående väggar (6,7) med radiellt inre och yttre varvid åtminstone den ena av sidoväggarna är genomträng- har två ändar, lig av vätska och täckt av filtermaterial (9), lar (lO,82), som är anslutna till sidoväggarna, filtratkammare (12) bildas. som sträcker sig centralt genom den filterskivan och som kommunicerar med filterskivans hos filterskivan är fästa vid va- axelväggde- så att en ihåliga inre, varvid sidoväggarna randra endast vid sina yttre ändar medan de är belägna på av- stånd från varandra vid sina inre ändar, varigenom en ring- formig öppning bildas mellan filterskivans inre och filtrat- ett drivorgan (13) för vridning av filterskivan medel (1) för åstadkommande av kammaren , omkring den horisontella axeln, en tryckskillnad mellan vätskekroppen av vätskan som skall filt- reras och filterskivans inre, så att ett filtrat av vätskan pressas genom filtermaterialet in fëfin ihåliga filterskivan och vidare in i filtratkammaren via nämnda ringformiga öppning, ratkanaler (20,22), varvid väggorganet befinner sig på radi- ellt avstånd från nämnda axelväggdelar och är anordnat så att filtratkanalerna mottar olika filtratfraktioner under filter- skivans vridning genom vätskekroppen, k ä n n e t e c k n a d av att väggorganet (l9,92)är försett med stationära skiljeväggar(27,23w37_¿4,67,93)som sträcker sig från väggorganet genom nämnda ringformiga öppning in i filter- skivans (5,8l) inre på avstånd från filterskivans sidoväggar (6,7 ) för ledning av bildade filtratfraktioner i filterski- vans inre till de respektive filtratkanalerna (20-22).