SE509834C2 - Filterelement för tryckfilter - Google Patents

Description

509 834 FIL~typ kan inte tömas på filtrat genom att trycka filtrat uppåt på det beskrivna sättet.

Ett mått på ett filterelements effektivitet är perforeringsgra- den, d.v.s. förhållandet mellan suman av alla perforeringars areor och en filtertubs totala area. I ett filter av CLARI- FIL-typ är perforeringsgraden typiskt icke över 30%, d.v.s. den för filtrering tillgängliga öppna arean under en filterduk är reducerad till 30%.

Ett annat mått är förhållandet mellan filterarean (A) och den invändiga volymen (V) hos ett filterelement. För en typisk fil- tertub hos ett filter av CLARIFIL-typ med en yttre diameter av 60 mm är förhållandet A/V omkring 6.

I ett filter av CLARIFIL-typ finns vidare en tendens att fil- terkakan erhåller en konisk form, d.v.s. att fler fasta partik- lar avsätts nära den övre änden av en filtertub än nära den fria änden av tuben. Detta kan resultera i att fasta partiklar avsatta på angränsande tuber förenar sig till ett hårt massivt block, som är omöjligt att avlägsna med ordinarie backspolning, utan fordrar isärtagning av filtret för mekaniskt avlägsnande av blocket av fasta partiklar.

Föreliggande uppfinning har som ett av sina ändamål att åstad- komma ett filterelement, som kan tömmas på filtrat i riktning uppåt. Andra ändamål är att ástadkoma ett filterelement, som har en hög perforeringsgrad och ett högt förhållande area/volym.

För att uppnå det förstnämnda ändamålet är föreliggande uppfin- ning baserad på kunskapen att en vätskepelare i en vertikal ka- nal kan förskjutas uppåt med luft införd vid kanalens botten endast om kanalens tvärsnitt är relativt litet. 22792B.DOC; 1997-11-05 509 854 En utföringsform av ett filterelement enligt föreliggande upp- finning skall nu beskrivas under hänvisning till bifogade rit- ningar, pá vilka: - fig. 1 utgör en schematisk vy som visar ett tryckfilter försett med ett filterelement; - fig. 2 utgör ett snitt genom ett filterelement och visar dess filtreringstillstând; - fig. 3 visar en vy efter linjen III-III i fig. 3; - fig. 4 utgör ett snitt genom ett filterelement och visar dess backspolningstillstànd; och - fig. 5 visar ett snitt efter linjen IV-IV i fig. 4.

I fig. 1 visas ett tryckkärl 1 med en mantelvägg 2 och i sin övre ände en horisontell vägg 3. Ett lock 4 är monterat över den övre änden av kärlet 1. Det inre av kärlet 1 bildar ett in- loppsutrymme 5 och det inre av locket 4 bildar ett utloppsut- rymme 6, varvid dessa utrymmen är tätt åtskilda av väggen 3. En inloppsledning 7 för en vätska, som skall filtreras, är anslu- ten till mantelväggen 2 för att leda vätskan till det inre av inloppsutrymmet 5. En ventil 8 är monterad i ledningen 7. En luftinloppsledning 9 är ansluten till väggen 2 på en relativt hög nivá och har en luftinloppsventil 10. En dräneringsledning 11, som också är ansluten till väggen 2, har en dräneringsven- til 12.

Locket 4 har till sig ansluten en ledning 13, som tjänar dels som ett utlopp för filtrat från utloppsutrymmet 6 till en icke visad tank, dels som inlopp för backspolningsvätska. En filt- ratutloppsventil 14 är monterad i en nedàtriktad gren 15 av ledningen 13, och en inloppsledning 16 för backspolningsvätska är ansluten till en annan gren 17 av ledningen 9 med hjälp av en inloppsventil 18 för backspolningsvätska. I kärlets 1 bot- tenomráde finns en utloppsventil 19 för fasta partiklar. 22792B.DOC; 1997-11-05 509 834 Ett filterelement 20 är i sin övre ände fäst vid väggen 3. Fil- terelementet innefattar ett filtermedium, såsom en filterduk, och är inrättat att filtrera fasta partiklar från en vätska, som införs genom ledningen 7 i inloppsutrymet 5 och att leda det erhållna filtratet i riktning uppåt innanför filterduken in i utloppsutrymmet 6. Från utloppsutrymmet avtappas filtratet genom ledningen 13.

Såsom det nu beskrivits motsvarar tryckfiltret enligt fig. l i allt väsentligt ett konventionellt filter av CLARIFIL-typ även om i praktiken ett flertal filterelement 20 skulle utnyttjas.

I stället för att utnyttja en perforerad tub täckt med filter- duk, såsom filter av CLARIFIL-typen gör, erbjuder emellertid föreliggande uppfinning ett nytt filterelement, vars princip består i att filterelementets inre volym, d.v.s. volymen innan- för filterduken, eller snarare det för filtertransport i rikt- ning uppåt tillgängliga inre tvärsnittet av filterelementet, är uppdelat i ett flertal kanaler med relativt litet tvärsnitt.

En utföringsform av ett sådant filterelement 20 visas i fig. 2-5. I fig. 2 och 4 betecknar hänvisningssiffran 3 den horisontella skiljeväggen i fig. 1. Filterelementet 20 är mon- terat i ett cirkulärt hål 21 i väggen 3. En cylindrisk kropp 22 formad av en ursprungligen rektangulär plåt eller ett ark av något lämpligt, vätsketätt material, såsom metall eller syntet- material, och med korrugeringar eller veck 23 (se fig. 5), är anordnad kring en likaledes cylindrisk stöd- eller kärnkon- struktion 24, som nedhänger från en plattformad bärarplatta 25, som anligger mot en inåtriktad fläns 26 av hålet 21.

Kroppens 22 korrugeringar 23 har ut vettande veck eller åsar 27, inåt vettande veck eller åsar 28 och sidor 29, varvid de inåt vettande åsarna 28 vätsketätt anligger mot stödkonstruk- tionens 24 omkretsyta 30. Såsom framgår av fig. 2 och 4 anlig- 227928 .DOC; 1997-11-05 509 854 ger den övre änden av kroppen 22 mot ett försänkt parti 31 av bärarplattan 25, medan den undre änden av kroppen 22 slutar på en högre nivå än stödkonstruktionen 24. En bägar- eller kopp- formad kropp 32 med en botten 33 och en cylindrisk sidovägg 34 är tätt fäst vid stödkonstruktionens 24 bottenände, varvid kroppens 32 sidovägg 34 sträcker sig uppåt till en nivå något över den undre änden av kroppen 22. Den övre änden av stöd- konstruktionen 24 har en övre ändvägg 35, som är försedd med ett navliknande utsprång 36, som i sig har ett gängat hål, som upptar en ände av en skruv 37. Skruvens andra ände är införd genom ett centralt hål i bäraren 25 och en mutter 38 fäster hela filterelementet 20 vid bärarplattan 25.

Utsprångets 36 höjd är sådant, att den övre ändväggen 35 befin- ner sig pà avstånd från bärarplattans 25 försänkta parti 31.

Bärarplattan har öppningar 39 formade i sig (se fig. 3) för att upprätta förbindelse mellan under- och ovansidan av väggen 3, d.v.s. inloppsutrymmet 5 och utloppsutrymmet 6.

Ett filtermedium, företrädesvis en filterduk 40 formad till lämplig påsform, omger kroppen 22 och den bägarformade kroppen 32, som är fäst i sin övre ände med hjälp av en elastisk tät- ningsring 41, som pressas mellan öppningens 21 fläns 26 och bärarplattans 25 försänkta parti 31. Längs hela sin effektiva höjd anligger filterduken 40 mot kroppens 22 utåtvända åsar 22.

Detta resulterar i en perforeringsgrad av omkring 95%.

Icke visade organ, såsom en spännplatta, kan användas för att fästa filterelementet 20 eller flera filterelement 20 vid väg- gen 3 genom att utöva en nedåtriktad kraft mot bärarplattan 25.

Kroppens 22 korrugeringar 23 bildar ett flertal vertikalt ut- sträckta, slutna inre kanaler 42, som var och en begränsas av två angränsande sidor 29 av korrugeringarna 23 och ett parti av stödkonstruktionens 24 omkretsvägg 30 mellan tvà angränsande 22792B.DOC; 1997-11-05 509 854 inåtvända åsar 28. Varje sådan kanal har en nedåtvänd undre öppning 43 belägen mellan den bägarformade kroppens 32 sido- vägg 34 och det undre partiet av stödkonstruktionen 24 samt en radiellt inåtvänd övre öppning 44.

Korrugeringarna 23 bildar också ett flertal vertikalt ut- sträckta, radiellt utåt öppna yttre kanaler 45, som var och en begränsas av två angränsande sidor av korrugeringarna 23, var- vid dessa kanaler är täckta av filterduken 40.

Funktionen hos ett filterelement enligt föreliggande uppfinning är den följande: Ventilerna 8 och 14 öppnas, och den vätska, som skall filtreras, införs genom ledningen 40 i inloppsutrym- met 5 och tillåts fylla det utrymet under undanträngning av luft genom filterelementet 20 till utloppsutrymet 6 och ut ge- nom ledningen 15. Så snart hela inloppsutrymmet är fyllt med vätskan, kommer tryckskillnaden mellan inloppsutrymmet och ut- loppsutrymmet (vanligtvis atmosfärstryck i det senare) att tvinga vätskan genom filterduken 40, som täcker kanalerna 45.

Eftersom dessa kanaler är tillslutna uppåt genom anliggningen mellan kroppen 22 och bårarplattans 25 försänkta parti 31, kom- mer filtrat, som inkomer i dessa kanaler, att tvingas nedåt (pilarna A) mot kanalernas undre ände, vilken är öppen på grund av det mellanrum, som råder mellan kroppens 22 undre ände och den bägarformade kroppens 22 bottenvägg 33. Vid den undre änden av kroppen 22 komer filtratet att vända uppåt (pilarna B) ge- nom de öppna ändarna 43 in i de inre kanalerna 42 och kommer att fortsätta uppåt (pilarna C med streckad linje) i dessa ka- naler (dolda i fig. 2) mot filterelementets överdel. Vid kana- lens 42 övre ände kommer filtratet att vända radiellt inåt ge- nom öppningarna 44 och sedan uppåt genom öppningarna 39 (pilarna D) in i utloppsutrymmet 6 samt slutligen genom den nedåtriktade grenen 15 av ledningen 13 och den öppna ventilen 14 in i den icke visade filtrattanken. 22792B.DOC; 1997-11-05 509 834 Då tiden kommer att avbryta filtreringsprocessen och avlägsna filterkaka avsatt på filterduken, stängs ventilen 7 och venti- len 10 öppnas för att införa tryckluft genom ledningen 9 i in- loppsutrymmet 5. Samtidigt öppnas ventilen 12 för att dränera inloppsutrymet på vätska genom ledningen 11. Från den tidpunkt då nivån i inloppsutrymmet har sjunkit till i nivå med den övre kanten av den bägarformade kroppens 32 sidovägg 34, kommer inte mera filtrat att produceras genom filterelementet. I stället kommer luft, efter att ventilen 12 har stängts, att tvingas ge- nom den pá filterduken 40 avsatta filterkakan och genom filter- duken, för att därigenom torka filterkakan och förskjuta filt- rat, som finns kvar inuti de inre kanalerna 42 uppåt mot ut- loppsutrymmet 6.

Då filterkakan har erhållit en viss grad av torrhet, stängs ventilerna 10 och 14, och ventilerna 18 och 19 öppnas. Back- spolningsvatten införs från ledningen 16 och ledningens 13 gren 17 i utloppsutrymmet 6 och därifrån genom öppningarna 39 (se fig. 5) in i de inre kanalerna 42 (pilen E) av filterelementet.

Vattnet strömmar nedåt (pilarna F med streckad linje) och vid kanalernas botten vänder det uppåt (pilen G) in i de yttre ka- nalerna 45 och fördelar sig längs kanalerna, vilka det lämnar genom filterelementen 40 (pilarna H), för att därigenom av- lägsna filterkaka från filterduken. Filterkaka och vatten fal- ler ned till bottnen av inloppsutrymmet och avtappas genom den öppna ventilen 19.

Funktionen att förskjuta filtrat uppåt är möjlig på grund av det relativt lilla tvärsnittet hos varje kanal 42. Typiska mått på en kropp 42 är: Ytterdiameter 80 mm (mellan de yttre äsarna 27), innerdiameter 60 mm (mellan de inre äsarna 28), omkretsav- stånd mellan angränsande yttre àsar 27 10 mm och materialtjock- lek 0,3 mm. 22792B.DOC; 1997-11-05 509 854 I ett filterelement med dessa mått är förhållandet area/volym omkring 11, d.v.s. omkring två gånger värdet hos ett konventio- nellt tryckfilter. Detta värde är beräknat med den inre volymen utgörande summan av de inre kanalernas 42 och de yttre kanaler- nas 45 volymer. Emellertid skulle ett mera korrekt värde (nästan en fördubbling) uppkomma vid beräkning med endast den inre kanalens 42 volym, eftersom faktiskt denna volym är vad som skall förskjutas uppåt vid tömning av filterelementet.

Stödkonstruktionen 24 visas här vara cylindrisk. Andra tvär- snittsformer är möjliga, såsom rektangulära, även om det cirku- lära tvärsnittet föredras på grund av dess överlägsna förmåga att motstå tryck.

Den cirkulära formen föredras också eftersom vid formning av kroppen 22 av ett korrugerat ark, erhåller de inre kanalerna 42 ett mindre tvärsnitt än de yttre kanalerna 42, såsom framgår av fig. 5. Detta har den fördelen, att en relativt liten filtrat- volym måste förskjutas genom kanalerna 42 då filterelementet töms för backspolning. Då backspolningsvätska, som kommer från de relativt tränga kanalerna 42, inkommer i de relativt vida kanalerna 45 (pilen G) reduceras å andra sidan dess flödeshas- tighet, vilket leder till en motsvarande minskning av stöt- chocken mellan backspolningsvätskan och filterduken 40. 22792B.DOC: 1997-11-05

Claims (6)

10 15 20 25 35 q (7 509 834 P A T E N T K R A V

1. l. Filterelement för ett tryckfilter av det slag, där en väsentligen horisontell vägg (3) vätsketätt delar det inre av ett tryckkärl i ett undre inloppsutrymme (5) och ett övre ut- loppsutrymme (6), och där åtminstone ett filterelement (20) med ett filtermedium (40) nedhänger från väggen (3), så att filtre- ring sker från inloppsutrymmet (5) genom filterelementet (20) upp till utloppsutrymmet (6), varvid filterelementet innefattar väsentligen vertikalt utsträckta första och andra kanalorgan, varvid nämnda första kanalorgan (45) står i förbindelse med in- loppsutrymmet (5) genom filtermediet (40) och har en övre slu- ten ände och en undre öppen ände, och varvid nämnda andra kanalorgan (42) har en undre öppen ände (43) och en övre ände (44), som är öppen mot utloppsutrymmet (6), k ä n n e t e c k n a t a v ett korrugerat ark (22) format kring en kärnkonstruktion (24), vilket korrugerat ark har första åsar (27) vända från kärnkonstruktionen (24), andra åsar (28) vända mot och anliggande mot kärnkonstruktionen samt sidor (29) mellan dessa; varvid två sidor (29), en andra ås (28) mel- lan dessa och två angränsande första åsar (27) begränsar var och en av ett flertal vertikalt utsträckta första kanaler (45), som är vända mot inloppsutrymmet (5) och är täckta av filter- medium, som anligger mot de första åsarna (27); och varvid två sidor (29), en första ås (27) mellan dessa och ett parti av en yta av kärnkonstruktionen mellan två angränsande andra åsar (28) begränsar varje andra kanal (42).

2. Filterelement enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t a v organ (32) vid den undre änden av det korrugerade arket (22), vilka begränsar ett utrymme, som står i förbindelse (pilarna B,G) med var och en av de första (45) och de andra kanalerna ((42).

3. Filterelement enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att kärnkonstruktionen (24) har formen av en rät cirkulär cylinder. 10 15 20 25 509 834 '(0

4. : Filterelement enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t a v att kärnkonstruktionen är rörformig.

5. Filterelement enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a t a v att kärnkonstruktionen (24) är inrättad att nedhänga från den väsentligen horisontella väggen (3) och att vätsketätt uppbära det korrugerade arket (22).

6. Filterelement enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t a v ~ att kärnkonstruktionen är en rät cirkulär cylinder (24), in- rättad att nedhänga från den horisontella väggen (3), - att det korrugerade arket (22) är format till rörform och an- ordnat kring en cylinder, så att dess andra àsar (28) vätske- tätt anligger mot cylindern, - att en skàlformad kropp (32) är anordnad kring den undre än- den av cylindern (24) och det korrugerade arket (22), så att en omkretsvägg (34) av kroppen tätt anligger mot de första åsarna (27) och så att ett utrymme bildas under kanalernas undre ände, och - att det korrugerade arket (22) sträcker sig uppåt förbi en övre ände av cylindern (24), så att de övre ändarna av de andra kanalerna (42) är öppna i riktning radiellt inåt mot ett utrymme ovanför den övre änden av cylindern, vilket utrymme står i förbindelse med utloppsutrymmet (6).