BRPI0519990A2 - voraxial filtration system with self-cleaning, filtering aid - Google Patents
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Abstract
SISTEMA VORAXIAL DE FILTRAGEM COM APARELHO AUXILIAR AUTOLIMPANTE DE FILTRAGEM. Sistema voraxial de separação, que possui filtro auxiliar, é divulgado para separação de meio composto fluente em seus componentes. O sistema voraxial de separação recebe um fluxo de meio composto, utilizando força centrífuga para separar o fluxo em camadas radiais de seus componentes de acordo com uma gravidade específica e, então, uma ou mais camadas radiasi podem ser extraídas do fluxo. O aparelho auxiliar de filtragem inclui um condutor que possui entrada para o meio fluente, um filtro, geralmente cilíndrico, disposto dentro do condutor, e saídas dotadas de e sem filtro. Um tubo alongado de spray fica disposto dentro do filtro tubular, substancialmente adjacente à superfície radial interna do filtro. O tubo de spray é conectado à fonte de fluído pressurizado, definindo uma diversidade de saídas de spray disposta numa direção radialmente externa a fim de direcionar fluido pressurizado para dentro do filtro cilíndrico para limpeza dele de substâncias acumuladas. Um sistema rotacional de acionamento proporciona força de rotação ao tubo de spray e um conjunto espectrofotómetro controla o acúmulo de componentes do meio no filtro, ajustando a velocidade de rotação do tubo de spray em resposta ao carregamento do filtro.VORAXIAL FILTERING SYSTEM WITH SELF-CLEANING FILTERING AUXILIARY APPLIANCE. Voraxial separation system, which has an auxiliary filter, is disclosed for the separation of fluent compound medium in its components. The voraxial separation system receives a flow of compound media, using centrifugal force to separate the flow into radial layers of its components according to a specific gravity and then one or more radiasi layers can be extracted from the flow. The auxiliary filtering apparatus includes a conductor that has an entrance to the flowing medium, a filter, generally cylindrical, arranged inside the conductor, and outlets provided with and without a filter. An elongated spray tube is disposed within the tubular filter, substantially adjacent to the internal radial surface of the filter. The spray tube is connected to the source of pressurized fluid, defining a diversity of spray outlets arranged in a radially external direction in order to direct pressurized fluid into the cylindrical filter to clean it from accumulated substances. A rotational drive system provides rotational force to the spray tube and a spectrophotometer assembly controls the accumulation of medium components in the filter, adjusting the rotation speed of the spray tube in response to filter loading.
Description
SISTEMA VORAXIAL DE FILTRAGEM COM APARELHO AUXILIARAUTOLIMPANTE DE FILTRAGEMVORAX FILTERING SYSTEM WITH AUXILIARY FILTERING APPLIANCE
CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION
A presente invenção se refere a sistemas para separação de substânciasfluentes, incluindo-se fluidos e sólidos, através de meios de separação porcentrífuga e, mais especificamente, a um sistema voraxial de filtragemadaptado com aparelho autolimpante de filtragem para propiciar filtragemauxiliar ascendente ou descendente e separação de substâncias.The present invention relates to systems for separating fluid substances, including fluids and solids, by means of centrifugal separation means, and more specifically to a voraxial filtration system adapted with self-cleaning filtration apparatus to provide upward or downward auxiliary filtration and separation of substances.
DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICADESCRIPTION OF TECHNICAL STATE
Os separadores da espécie centrífuga ou ciclone têm sido utilizados emdiversas aplicações a fim de separar um fluido de outro com base emgravidade especifica, quer sejam, ou não, as substâncias de estados físicosidênticos ou diferentes e, especificamente, para separação de líquidos levesdos pesados e de gases de líquidos. Além disto, os separadores por centrífugatêm sido adaptados para separação de sólidos de densidades variáveis e/ouseparação de sólidos de fluidos.Centrifugal or cyclone separators have been used in various applications in order to separate one fluid from another based on specific gravity, whether or not they are substances of identical or different physical states, and specifically for separating heavy and heavy light liquids. liquid gases. In addition, centrifugal separators have been adapted for separating solids of varying densities and / or separating fluid solids.
Um inventor da presente invenção contribuiu para os avanços na técnica deseparação por centrífuga de meios misturáveis ou não, conforme divulgado napatente americana n° 5.904.840, concedida em nome de DiBeIIa, em 18 demaio de 1999, cuja divulgação é a esta incorporada como parte de suadivulgação e referência. Um inventor da presente invenção também contribuiupara determinação da identidade e concentração de substâncias num meio demulticomponentes através da medição da resposta espectral do meio de fluidotal como divulgado na patente americana n° 5.489.980, concedida em nome deAnthony, em 3 de agosto de 1991, cuja divulgação fica nesta incorporada comoparte de sua divulgação e referência. Tal como divulgado na patente 5.904.840,a combinação divulgada proporciona sistema voraxial de separação que incluibombas que distribuem uma coluna contínua e fluente de determinado meio deuma fonte, um tubo de separação através do qual a coluna de meio fluentepassa continuamente, meios para fazer girar a coluna ao redor do eixo do tubo,na forma de velocidade suficiente para que a força centrífuga, dentro dacoluna, faça que o meio componente se separe em camadas radiais, meioscondutores de extração para extrair, de forma seletiva, uma ou mais dascamadas radiais do tubo, meios de escoamento para introdução de fluido,como ar, dentro do tubo para alteração do diâmetro das camadas radiais esonda e espectro metro, que proporcionam controle e meios automáticos derealimentação para medição do conteúdo do meio composto à medida que omeio entra e sai do tubo de separação, e para ajuste da velocidade rotacionaldo meio e da vazão de introdução de fluido pelos meios de escoamento. Umaalternativa aos meios de escoamento é proporcionada na forma de mecanismopara alteração do diâmetro dos meios condutores de extração.One inventor of the present invention has contributed to advances in the technique of centrifugally disassembling or unmixable media, as disclosed in U.S. Patent No. 5,904,840, issued to DiBeIIa on May 18, 1999, the disclosure of which is incorporated herein as part of of its disclosure and reference. An inventor of the present invention also contributes to determining the identity and concentration of substances in a multi-component medium by measuring the spectral response of the fluidotal medium as disclosed in U.S. Patent No. 5,489,980, issued to Anthony, August 3, 1991, the disclosure of which is hereby incorporated as part of its disclosure and reference. As disclosed in U.S. Patent 5,904,840, the disclosed combination provides a voraxial separation system that includes pumps that deliver a continuous, fluid column of a given medium from a source, a separation tube through which the fluid column continually passes means for rotating. the column around the axis of the pipe at a speed sufficient for the centrifugal force within the column to cause the component member to separate into radial layers, extraction conducting means to selectively extract one or more of the radial layers from the flow tube for introducing fluid, such as air, into the tube for changing the diameter of the radial probe and diameter spectrum layers, which provide automatic control and feedback for measuring the content of the compound as the medium enters and exits the separation tube, and for adjusting the rotational speed of the medium and the flow rate of fluid introduction by and runoff. An alternative to the flow means is provided in the form of a mechanism for changing the diameter of the extraction means.
Virtualmente, com qualquer tipo de aparelho de separação por centrífuga, noentanto, existe possibilidade de quantidades relativamente pequenas desubstâncias permanecerem retidas no fluxo e passarem pelo aparelho deseparação. Como resultado, foram realizadas tentativas a fim de aperfeiçoar aeficiência da separação de tais sistemas pela incorporação de estágiosadicionais de separação por centrífuga e/ou pela adição de meios de filtraçãonão-centrifugados. No entanto, as referidas tentativas atingiram êxito limitado.Descobriu-se que certas substâncias não são separadas de forma adequadapelos estágios adicionais de dispositivos de separação por centrífugas.Descobriu-se, também, que os filtros que funcionam de forma ascendente sãosuscetíveis de obstrução, assim, necessitando de manutenção por tempoconsiderável e limpeza.Virtually with any type of centrifuge separation apparatus, however, there is a possibility that relatively small amounts of sub-substances remain trapped in the flow and pass through the separation apparatus. As a result, attempts have been made to improve the separation efficiency of such systems by incorporating additional centrifugal separation stages and / or by adding non-centrifuged filtration media. However, such attempts have met with limited success. It has been found that certain substances are not properly separated by the additional stages of centrifuge separation devices. It has also been found that upwardly functioning filters are susceptible to clogging, as well. requiring considerable maintenance and cleaning.
Desta forma, é objeto da presente invenção proporcionar sistema voraxial deseparação de meios fluentes que separe um ou mais fluidos e/ou sólidos, degravidades específicas diferentes e/ou densidades através de meios deseparação por centrífuga nos quais a eficiência da separação seja aumentadapela utilização de sistema de filtragem auto-limpante, adaptado de formaespecifica para capturar uma ou mais substâncias, liberando-as em respostaao carregamento do filtro.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a vorax fluid media separation system which separates one or more fluids and / or solids, different specific gravities and / or densities through centrifugal separation media in which the separation efficiency is increased by the use of the system. self-cleaning filtration filter, specifically adapted to capture one or more substances, releasing them in response to filter loading.
É outro objeto da presente invenção proporcionar tal sistema voraxial no qual ofiltro, sem meios por centrífuga, seja adaptado de forma a ser autolimpante.Ainda outro objeto da presente invenção é proporcionar o referido sistemavoraxial no qual os ciclos de limpeza de filtros sejam periodicamente oucontinuamente controlados em resposta ao carregamento do filtro.Ainda outro objeto da presente invenção é proporcionar filtro tubularautolimpante, que tenha tubo rotativo de spray, radial e interno, funcionando nalimpeza do filtro tubular pela aplicação seletiva de fluido pressurizado.Ainda outro objeto da presente invenção é proporcionar filtro tubularautolimpante, que tenha tubo rotativo de spray, radial e interno, funcionando nalimpeza do filtro tubular pela aplicação seletiva de fluido pressurizado no qual ofluido pressurizado possa compreender gás ou líquido pressurizado.It is another object of the present invention to provide such a voraxial system in which the filter, without centrifugal means, is adapted to be self-cleaning. Still another object of the present invention is to provide said voraxial system in which filter cleaning cycles are periodically or continuously controlled. in response to filter loading. Still another object of the present invention is to provide a self-cleaning tubular filter having rotating, radial and internal spray tube operating on cleaning the tubular filter by selective application of pressurized fluid. Still another object of the present invention is to provide filter self-cleaning tubular having a rotating, radial and internal rotating spray tube operating in the cleaning of the tubular filter by the selective application of pressurized fluid in which the pressurized fluid may comprise gas or pressurized liquid.
Ainda outro objeto da presente invenção é proporcionar filtro tubularautolimpante, que tenha tubo rotativo de spray, radial e interno, funcionando nalimpeza do filtro tubular no qual o tubo de spray exerça rotação sob rpmsuficiente a fim de originar um vórtice dentro do filtro tubular com o propósito deefetuar separação mais fina de substâncias. Outros objetos e vantagens tornar-se-ão evidentes ao se considerar a descrição seguida dos desenhos.Still another object of the present invention is to provide a self-cleaning tubular filter having a radial and internal rotating spray tube operating in cleaning the tubular filter in which the spray tube rotates sufficiently to generate a vortex within the tubular filter for the purpose. to perform finer separation of substances. Other objects and advantages will become apparent upon consideration of the following description of the drawings.
BREVE RESUMO DA INVENÇÃOBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION
A presente invenção cumpre os objetivos mencionados anteriormente, bemcomo outros, tal como poderá ser determinado por leitura minuciosa einterpretação de todo o relatório por pessoa de conhecimento normal datécnica.The present invention fulfills the objectives mentioned above as well as others, as may be determined by thorough reading and interpretation of the entire report by a person of ordinary technical knowledge.
Descreve-se sistema voraxial de separação que possui: (1) bombas, quedistribuem coluna continuamente fluente de determinado meio a partir de umafonte; (2) tubo de separação, através do qual uma coluna do meio fluenteatravessa continuamente, de tal forma que a coluna é impelida a girar ao redordo eixo do tubo sob velocidade suficiente para que a força centrífuga, dentroda coluna, faça que os componentes do meio se separem em camadas radiais;(3) meios condutores de extração, para extração seletiva de uma ou mais dascamadas radiais do tubo; (4) meios opcionais de escoamento, para introduçãode determinado fluido como, por exemplo, ar, dentro do tubo para alteração dodiâmetro das camadas radiais; (5) sonda e espectrofotômetro, queproporcionam meios de controle e realimentação automática, para medição doconteúdo de componentes do meio, à medida que o meio adentre e saia dotubo de separação, e para ajuste da velocidade rotacional do meio e vazão deintrodução de fluido a partir do meios de escoamento; e (6) um aparelhoauxiliar de filtragem, tendo ele filtro, geralmente cilíndrico, e um tubo de spray,rotativo e interno, conectado a fonte de fluido pressurizado, e um sistemaeletrônico de controle para controlar o grau de rotação do tubo interno de sprayem resposta a vazão de carregamento do filtro.A voraxial separation system is described which has: (1) pumps, which distribute a continuously flowing column of a medium from a source; (2) separating tube, through which a column of the fluid medium continuously traverses such that the column is driven to rotate around the axis of the tube at sufficient speed for the centrifugal force within the column to make the components of the medium. (3) conductive extraction means for selectively extracting one or more of the radial layers of the pipe; (4) optional flow means for introducing certain fluid, such as air, into the pipe to change the diameter of the radial layers; (5) probe and spectrophotometer, which provide automatic feedback and control means, for measuring the contents of medium components as the medium enters and exits the separation tube, and for adjusting the medium's rotational speed and fluid flow rate from flow means; and (6) an auxiliary filter apparatus having a generally cylindrical filter and an internal rotary spray tube connected to a pressurized fluid source and an electronic control system for controlling the degree of rotation of the internal spray tube in response. the filter loading rate.
O aparelho auxiliar de filtragem inclui condutor que tem um entrada principal demeio fluente, um filtro cilíndrico, geralmente oco, que define uma superfície defiltragem com abertura disposta dentro do condutor na qual a parte externa dofiltro cilíndrico compreende uma entrada ascendente de filtro e a parte internado filtro cilíndrico compreende uma saída descendente e uma saída principalde meio fluente em comunicação com o fluido e o interior do filtro. Um tuboalongado de spray fica disposto dentro do filtro tubular, de formasubstancialmente adjacente à superfície radialmente interna do filtro. O tubo despray fica conectado a uma fonte pressurizada de fluido, desta forma, definindouma diversidade de saídas de spray disposta em direção radialmente externa,de forma a direcionar fluido pressurizado para dentro do filtro cilíndrico a partirde seu interior, de forma a limpá-lo de substâncias nele acumuladas. O tubo despray é configurado com sistema rotacional de acionamento para gerar rotaçãoconcêntrica, automática e seletiva ao redor da parede interna de circunferênciado filtro. O aparelho de filtragem, de preferência, ainda inclui um conjunto deespectrofotômetro, que controla o acúmulo de substâncias no filtro, ajustando avelocidade de rotação do tubo de spray em resposta ao carregamento do filtro.The filter aid includes a conductor having a fluid-inlet main inlet, a generally hollow cylindrical filter that defines an open-filtration filtering surface disposed within the conductor in which the cylindrical outer portion comprises an upward filter inlet and the interned portion Cylindrical filter comprises a downward outlet and a main outlet of fluid medium in communication with the fluid and the interior of the filter. An elongated spray tube is disposed within the tubular filter, substantially adjacent to the radially inner surface of the filter. The depray tube is connected to a pressurized fluid source, thereby defining a plurality of spray outlets arranged radially outwardly to direct pressurized fluid into the cylindrical filter from within to clean it of substances accumulated therein. The depray tube is configured with a rotational drive system to generate concentric, automatic and selective rotation around the inner circumference wall of the filter. The filter apparatus preferably further includes a spectrophotometer assembly which controls the accumulation of substances in the filter by adjusting the speed of rotation of the spray tube in response to filter loading.
O sistema auxiliar de filtração divulgado no presente pedido de patente éutilizado, preferencialmente, em conjunto com sistema voraxial principal deseparação, nas configurações ascendente, intermediária e/ou descendente afim de proporcionar separação mais eficiente de meio composto fluente. Comodeve ficar evidente, no entanto, o sistema auxiliar de filtragem pode serutilizado como sistema principal e autolimpante de filtragem para umadiversidade de aplicações.The filtration aid system disclosed in the present patent application is preferably used in conjunction with the main separating voraxial system in the upward, intermediate and / or downward configurations in order to provide more efficient separation of flowing compound media. It should be evident, however, that the auxiliary filtration system can be used as the main self-cleaning filtration system for a variety of applications.
BREVE DESCRIÇÃO DAS DIVERSAS VISTAS DOS DESENHOSVários outros objetos, vantagens e características da invenção tornar-se-ãoevidentes para aqueles versados na técnica a partir da discussão seguinte,tomada em conjunto com os seguintes desenhos, nos quais:BRIEF DESCRIPTION OF VARIOUS VIEWS OF THE DRAWINGS Various other objects, advantages and features of the invention will become apparent to those skilled in the art from the following discussion, taken in conjunction with the following drawings, in which:
A figura 1 é vista em perspectiva de um separador voraxial, que tem filtroauxiliar autolimpante (sem acionamento rotacional), conectado de formadescendente, de acordo com versão preferencial da presente invenção.Figure 1 is a perspective view of a voraxial separator having a self-cleaning auxiliary filter (without rotational actuation) connected in a descending manner according to the preferred embodiment of the present invention.
A figura 2 é vista lateral do separador voraxial e do filtro autolimpante ilustradona figura 1Figure 2 is a side view of the voraxial separator and self-cleaning filter shown in Figure 1.
A figura 3 é vista lateral do separador voraxial e do filtro autolimpante ilustradona figura 1Figure 3 is a side view of the voraxial separator and self-cleaning filter shown in Figure 1.
A figura 4 é vista parcial seccional em que se detalha o filtro auxiliarFigure 4 is a partial sectional view detailing the auxiliary filter
A figura 5 é vista perspectiva do separador voraxial, que possui filtroautolimpante (com acionamento rotacional) conectado de forma descendente,de acordo com versão preferencial da presente invençãoFigure 5 is perspective view of the voraxial separator having downwardly connected self-cleaning filter (rotationally actuated) according to the preferred embodiment of the present invention.
A figura 6 é vista em perspectiva do filtro cilíndrico para utilização com filtroauxiliar de acordo com a presente invençãoFigure 6 is a perspective view of the cylindrical filter for use with auxiliary filter according to the present invention.
A figura 7 é vista em perspectiva de configuração alternativa do separadorvoraxial, que possui filtro auxiliar autolimpante conectado de formadescendenteFigure 7 is a perspective view of an alternative configuration of the vent separator, which has a self-cleaning auxiliary filter connected downwards.
A figura 8 é vista em perspectiva de filtro autolimpante, de acordo com apresente invençãoFigure 8 is a perspective view of a self-cleaning filter according to the present invention.
A figura 9 ilustra conjunto de espectrofotômetro, que controla o acúmulo desubstâncias no filtro e ajusta a velocidade de rotação do tubo de spray emresposta ao carregamento do filtro.Figure 9 illustrates a spectrophotometer assembly, which controls the buildup of filter substances and adjusts the speed of rotation of the spray tube in response to filter loading.
A figura 10 ilustra filtro auxiliar configurado como unidade de filtração desegundo estágio num sistema que possui três filtros voraxiaisFigure 10 illustrates an auxiliary filter configured as a second stage filtration unit in a system that has three vorax filters.
A figura 11 ilustra percursos de entrada e saída para o filtro auxiliar, de acordocom a presente invençãoFigure 11 illustrates input and output paths for the auxiliary filter according to the present invention.
A figura 12 é vista seccional da 11Figure 12 is a sectional view of Figure 11.
A figura 13 é vista seccional em detalhes da 11Figure 13 is a sectional view in detail of Figure 11.
A figura 14 é vista em perspectiva numa seção parcial, que ilustra ospercursos de fluxo de entrada e saídaA figura 15 é bloco de diagrama, que ilustra o fluxo de fluidoFigure 14 is a perspective view in partial section illustrating the inlet and outlet flow paths. Figure 15 is a block diagram illustrating fluid flow.
A figura 16 é bloco esquemático e de diagrama, que ilustra o fluxo de fluido econtrole, eFigure 16 is a schematic and diagrammatic block illustrating fluid flow and control, and
A figura 17 é um esquema de controleFigure 17 is a control scheme.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Agora, com referência aos desenhos, as figuras 1-17 ilustram sistema voraxialde filtragem adaptado com filtro auxiliar autolimpante cujo sistema é adaptadopara separar um fluido de outro com base na gravidade específica, sejam, ounão, as substâncias correspondentes de estados físicos iguais ou diferentes e,particularmente, para a separação de líquidos leves advindos de líquidospesados e de gases advindos de líquidos. Adicionalmente, o sistema voraxialde separação adaptado com filtro auxiliar autolimpante da presente invenção éadequado para uso na separação de sólidos de densidades variáveis e/ou naseparação de sólidos de fluidos.Referring now to the drawings, Figures 1-17 illustrate a voraxial filtration system adapted with a self-cleaning auxiliary filter whose system is adapted to separate one fluid from another based on specific gravity, namely, the corresponding substances of the same or different physical states and particularly for the separation of light liquids from heavy liquids and gases from liquids. Additionally, the self-cleaning auxiliary filter adapted voraxial separation system of the present invention is suitable for use in separating solids of varying densities and / or separating fluid solids.
SEPARADOR VORAXIALVORAX SEPARATOR
As figuras 1-5 ilustram sistema voraxial de separação e filtro auxiliar de acordocom uma versão preferencial da presente invenção, geralmente indicado comoreferência pelo numerai 10. O sistema (10) inclui um separador voraxial (12),tendo entrada (14) que fica em comunicação de fluido com uma fontepressurizada de meio fluente. O separador voraxial (12) compreende umdispositivo que depende de forças centrífugas para separação de meio fluenteem seus componentes. Um exemplo do referido dispositivo está detalhado napatente americana de n° 5.904.840, concedida em nome de DiBeIIa, cujadivulgação a este pedido de patente fica incorporada como referência. Oseparador voraxial (12) inclui uma saída (16) de extração para, de formaseletiva, extrair uma ou mais camadas radiais formadas pela força centrífuga àmedida que o meio fluente é impelido a girar pelas pás de hélice internas doseparador (12). O separador voraxial (12) ainda inclui uma saída (18). Oseparador voraxial (12) pode ainda incluir meios de escoamento paraintrodução de um fluido, como ar, dentro do tubo a fim de alterar o diâmetro dascamadas radiais, e ainda uma sonda e um espectrofotômetro, queproporcionam controle e realimentação automática para medição do conteúdodo meio, à medida que o meio entra e sai do tubo de separação, e paraajustamento da velocidade rotacional do meio e a vazão de introdução de fluidoa partir dos meios de escoamento.Figures 1-5 illustrate voraxial separation system and auxiliary filter according to a preferred embodiment of the present invention, generally indicated by reference to numeral 10. System (10) includes a voraxial separator (12) having inlet (14) which is fluid communication with a pressurized source of fluid medium. The voraxial separator (12) comprises a device that relies on centrifugal forces for fluid medium separation in its components. An example of said device is detailed in U.S. Patent No. 5,904,840, issued to DiBeIIa, which disclosure of this patent application is incorporated by reference. The voraxial separator (12) includes an extraction outlet (16) to selectively extract one or more radial layers formed by centrifugal force as the fluid medium is driven to rotate by the internal propeller blades of the separator (12). The voraxial separator (12) further includes an outlet (18). The voraxial separator (12) may further include flow means for introducing a fluid, such as air, into the tube to change the diameter of the radial layers, as well as a probe and a spectrophotometer, which provide automatic control and feedback for measuring the medium content, as the medium enters and exits the separating tube, and for adjusting the rotational speed of the medium and the fluid introduction flow from the flow means.
FILTRO AUXILIARAUXILIARY FILTER
Um aspecto significativo da presente invenção envolve o uso de um filtroauxiliar, ao qual, geralmente, se faz referência sob n° 20, que tem função deaumentar a eficiência do separador voraxial (12). Mais especificamente, apresente invenção contempla a utilização de aparelho autolimpante de filtragem(20), que possui um local externo e cilíndrico de alojamento (21), inclusive umaentrada (22) e uma primeira e segunda saídas, cujos numerais de referênciasão 24 e 26, respectivamente. A entrada (22) fica em comunicação de fluidocom a saída (18) do separador voraxial (12) através de um condutor (19), demelhor forma ilustrado na figura 1. A primeira saída (24) tem configuraçãodescendente em relação a filtro interno que fica inserido dentro do aparelho(20) e, doravante, pode-se a ela se referir como saída dotada de filtro. Asegunda saída (26) é configurada para admitir fluxo de desvio pelo filtro internoque fica inserido dentro do aparelho (20) e, doravante, pode-se a ela se referircomo saída de desvio.A significant aspect of the present invention involves the use of an auxiliary filter, to which reference is generally made under No. 20, which has the function of increasing the efficiency of the voraxial separator (12). More specifically, the present invention contemplates the use of a self-cleaning filter apparatus (20) having a cylindrical external housing location (21) including an inlet (22) and a first and second outlet, the reference numerals 24 and 26 thereof; respectively. The inlet (22) is in fluid communication with the outlet (18) of the voraxial separator (12) through a conductor (19), as shown in Figure 1. The first outlet (24) has a descending configuration with respect to the inner filter it is inserted into the apparatus 20 and hereafter may be referred to as a filter outlet. The second outlet (26) is configured to admit bypass flow by the intern filter that is inserted into the apparatus (20) and may be referred to hereafter as the bypass output.
A figura 4 ilustra vista seccional do aparelho de filtro (20) e, de forma maisclara, ilustra o local de alojamento (21), a entrada (21), a saída dotada de filtro(24) e a saída de desvio (26). Conforme nela ilustrado, um meio pressurizadofluente entra no aparelho de filtro (20) através da entrada (22). O aparelho defiltro (20) inclui um filtro interno cilíndrico (30), que possui parede definindo umadiversidade de aberturas. A figura 6 proporciona vista detalhada do filtrocilíndrico (30), que geralmente compreende um corpo cilíndrico, que possuiparede lateral que define uma diversidade de aberturas de forma a permitir quesubstâncias que tenham dimensões menores do que as referidas aberturas alipassem. Numa versão alternativa, o filtro cilíndrico (30) pode compreender umfiltro com tela ou qualquer outra estrutura adequada ao filtro. Referindo-se àfigura 4, o meio fluente que entra pela entrada (22), ou partes dela, passa pelasaberturas no filtro cilíndrico (30), saindo pelo aparelho de filtro (20) via saídadotada de filtro (24), que fica em comunicação por fluido com o interior do filtrocilíndrico (30) através de um condutor (32) em forma de cotovelo. A saída dedesvio (26) proporciona descarga seletiva do material apanhado pelo filtrocilíndrico (30) conforme descrito mais detalhadamente neste relatório.Como notado aqui, o aparelho de filtragem (20) é autolimpante. Tratando agoradas figuras 12 e 13, o aparelho de filtragem (20) é ilustrado em vistasseccionais nas quais as características de autolimpeza são ilustradas demelhor maneira. A figura 12 ilustra vista seccional do alojamento do filtro (21),revelando, de forma clara, o filtro cilíndrico (30) disposto axialmente dentro doalojamento do filtro (21) de tal forma que o interior do filtro cilíndrico (30), isto é,o lado descendente dotado de filtro, fica em comunicação por fluido com asaída (24) via condutor (32).Figure 4 shows sectional view of the filter apparatus (20) and more clearly illustrates the housing location (21), the inlet (21), the filter outlet (24) and the bypass outlet (26) . As illustrated therein, a pressurized fluid medium enters the filter apparatus (20) through the inlet (22). The filter apparatus (20) includes a cylindrical inner filter (30) having a wall defining a diversity of openings. Figure 6 provides a detailed view of the filter cylindrical (30), which generally comprises a cylindrical body having a sidewall defining a variety of openings so as to allow substances having smaller dimensions than said openings. In an alternative embodiment, the cylindrical filter 30 may comprise a screen filter or any other structure suitable for the filter. Referring to Figure 4, the flowing medium entering the inlet (22), or parts thereof, passes through the openings in the cylindrical filter (30), exiting through the filter apparatus (20) via the filter outlet (24), which is in communication. fluidly into the filter cylindrical (30) via an elbow conductor (32). The bypass outlet (26) provides selective discharge of the material picked up by the filter cylindrical (30) as described in more detail in this report. As noted herein, the filter apparatus (20) is self-cleaning. Treating now figures 12 and 13, the filter apparatus 20 is illustrated in cross-sectional views in which self-cleaning characteristics are best illustrated. Figure 12 shows a sectional view of the filter housing (21), clearly revealing the cylindrical filter (30) axially disposed within the housing of the filter (21) such that the interior of the cylindrical filter (30), i.e. the downward side provided with a filter is in fluid communication with wing (24) via conductor (32).
A figura 13 ilustra vista seccional do alojamento do filtro (21), revelando, deforma clara, vista seccional do filtro cilíndrico (30), assim revelando um tubointerior de spray, aludido sob numerai 40, que funciona para, automatica eperiodicamente, limpar o filtro (30). O tubo de spray (40) compreende umaestrutura tubular alongada, que possui uma diversidade de aberturas de sprayorientada de tal forma a direcionar spray de fluido pressurizado externamente,e de forma radial, na direção do filtro (30) a partir de seu interior. Para assimproceder, o tubo de spray (40) fica em comunicação por fluido com a fonte defluido pressurizado, por exemplo, água, ar ou qualquer outro fluido adequado,por via de uma entrada (42) de fluido pressurizado. Tal como melhor ilustradona figura 4, a pressão do fluido (42) que entra pela entrada é, de preferência,maior do que a pressão do meio fluente que entra pela entrada (22).Adicionalmente, o tubo de spray (40) é conectado a um sistema rotacional deacionamento, aludido pelo numerai 44, que funciona de maneira a girar deforma seletiva o tubo de spray (40) a fim de direcionar spray de fluidopressurizado externa e radialmente para dentro da superfície interior do filtrocilíndrico (30) de forma a desalojar substâncias paradas no filtro (30). Osistema rotacional de acionamento (44) pode compreender motor acionado poreletricidade, como, por exemplo, qualquer motor adequado, elétrico,pneumático ou hidráulico e/ou outra fonte de acionamento. Como deve serevidente, o direcionamento de spray com fluido pressurizado para dentro dofiltro cilíndrico (30) a partir de seu interior faz que substâncias desalojadasfiquem entranhadas no meio fluente que vai saindo pela saída do aparelho (36)de filtragem que desalojou as substâncias, e o fluxo de meio pode oupermanecer disposto ou correr rumo a estágio adicional de filtragem.Figure 13 shows a sectional view of the filter housing (21), clearly revealing a sectional view of the cylindrical filter (30), thus revealing an interior allusion spray tube 40, which functions to automatically and periodically clean the filter (30). The spray tube (40) comprises an elongate tubular structure having a plurality of spray openings oriented to direct spray of pressurized fluid externally and radially toward the filter (30) from within. To do so, the spray tube 40 is in fluid communication with the pressurized fluid source, for example water, air or any other suitable fluid, via a pressurized fluid inlet 42. As best illustrated in Figure 4, the pressure of the fluid entering the inlet preferably is greater than the pressure of the fluid entering the inlet. Additionally, the spray tube 40 is connected. to a rotational drive system, alluded to in numeral 44, which operates to selectively rotate the spray tube (40) to direct external and radially pressurized spray of spray in the interior of the filter cylinder (30) so as to dislodge substances stopped in the filter (30). The rotational drive system (44) may comprise electric driven motor, such as any suitable electric, pneumatic or hydraulic motor and / or other drive source. As should be appreciated, directing spray with pressurized fluid into the cylindrical filter (30) from within causes dislodged substances to become entangled in the fluid exiting the filter apparatus (36) which dislodged the substances, and the medium flow may either remain willing or run toward the additional stage of filtration.
Contrariamente, porções do meio fluente que passam pelo filtro (30), porexemplo, fluxo filtrado, são deixadas a sair pelo aparelho de filtro (20) via saída(24) dotada de filtro.In contrast, portions of the fluid medium passing through the filter 30, for example, filtered flow, are allowed to flow through the filter apparatus 20 via the filter-equipped outlet 24.
O aparelho de filtro (20) e acionador rotacional (44) ainda incluem, depreferência, um sensor e circuito de controle de realimentação para detectar avazão de concentração de partículas e/ou de substâncias no filtro (30). A figura9 ilustra aparelho sensor e de controle ao qual, geralmente, é dada referênciapelo numerai 50, eletricamente conectado ao aparelho de filtragem (20) e aoacionador rotacional (44) para detectar a vazão de concentração de partículase/ou substâncias no filtro (30) e controlar o acionamento rotacional (44) dadoem resposta. Um sistema adequado para determinação da concentração desubstâncias no filtro (30) pode recorrer à medição da resposta espectral domeio fluente conforme divulgado na patente americana n° 5.489.980,concedida a Anthony, em 3 de agosto de 1991, cuja divulgação fica a estepedido de patente incorporada como parte desta divulgação e referência. Emversões alternativas, sistemas que recorrem a queda de pressão ao longo filtro(30), vazões de fluxo através do filtro ou qualquer outro sistema adequado paraa determinação da vazão pela qual o filtro (30) é carregado podem provar-seadequado para detecção de concentração de substâncias e controle doacionamento rotacional (44). A figura 10 ilustra filtro auxiliar (20) configuradocomo unidade de filtragem de segundo estágio num sistema que possui trêsfiltros voraxiais.The filter apparatus (20) and rotary actuator (44) further preferably include a sensor and feedback control circuit for detecting the concentration of particles and / or substances in the filter (30). Figure 9 illustrates sensor and control apparatus generally referred to by numeral 50, electrically connected to the filter apparatus (20) and rotational actuator (44) to detect particulate concentration flow or filter substances (30) and controlling the rotational drive (44) in response. A suitable system for determining the concentration of filter substances (30) may be by measuring the fluent medium spectral response as disclosed in U.S. Patent No. 5,489,980, issued to Anthony on August 3, 1991, which is disclosed by patent incorporated as part of this disclosure and reference. Alternative versions, systems utilizing pressure drop across the filter 30, flow rates through the filter or any other suitable system for determining the flow rate by which the filter 30 is charged may prove suitable for detecting the concentration of the filter. substances and rotational relationship control (44). Figure 10 illustrates auxiliary filter 20 configured as the second stage filtering unit in a system having three vorax filters.
Numa versão preferencial, ilustrada na figura 9, o aparelho sensor e de controle(50) inclui uma sonda (52) instalada num condutor (21) do aparelho de filtragem(20) numa configuração em que a sonda (52) fica posicionada paraenviar/receber sinais de fotos escaneadas na direção de/vindo do filtro (30). Asonda (52) fica eletricamente conectada ao aparelho sensor e de controle (50)através de condutores elétricos de baixa voltagem (54). Adicionalmente, oaparelho de controle (50) inclui um espectrofotômetro para controlar os dadosrecebidos da sonda (52) e medição do conteúdo de componente do meioacumulados no filtro (30). O aparelho de controle (50) é ainda adaptado paraativar o acionamento rotacional (44) e inclui uma válvula de controle paracontrolar a introdução de fluido pressurizado em direção à entrada (452) emdados de resposta obtidos pelo sonda (52) com relação à concentração desubstância no filtro (30) dentro do aparelho de filtragem (20).Foi descoberto que a rotação do tubo de spray (40) a rotações (rpm)relativamente altas causa a rotação do fluido dentro do filtro (30), desta formagerando efeito centrífugo voraxial no fluido limpado dentro do filtro cilíndrico(30). O efeito combinado de spray de fluido pressurizado sendo espargido dotubo de spray (40) e a rotação, sob alta velocidade, do tubo de spray (40)resulta ainda em agitação ativa das paredes do filtro com o spray pressurizadoespargindo fluido e substâncias de forma radial a partir da parede do filtro, àmedida que a atividade voraxial dá origem a uma área de baixa pressão dentrodo filtro cilíndrico (30), assim impelindo fluido que adentra pela entrada do filtro(22) em direção ao filtro (30).In a preferred embodiment, illustrated in Figure 9, the sensor and control apparatus (50) includes a probe (52) mounted on a conductor (21) of the filter apparatus (20) in a configuration in which the probe (52) is positioned to send / receive scanned photo signals towards / from the filter (30). Probe (52) is electrically connected to the sensor and control apparatus (50) via low voltage electrical conductors (54). In addition, the control apparatus (50) includes a spectrophotometer for controlling the data received from the probe (52) and measuring the component content accumulated in the filter (30). The control apparatus (50) is further adapted to activate the rotational drive (44) and includes a control valve to control the introduction of pressurized fluid toward the inlet (452) and response data obtained by the probe (52) with respect to the sub-substance concentration in the filter (30) within the filter apparatus (20). It has been found that rotation of the spray tube (40) at relatively high revolutions (rpm) causes fluid rotation within the filter (30), thereby forming a voraxial centrifugal effect. in the cleaned fluid inside the cylindrical filter (30). The combined effect of spraying pressurized fluid being sprayed with the spray tube (40) and the high-speed rotation of the spray tube (40) further results in active agitation of the filter walls with the pressurized spray dropping fluid and radially substance from the filter wall as the voraxial activity gives rise to a low pressure area within the cylindrical filter (30), thereby propelling fluid into the filter inlet (22) toward the filter (30).
A figura 15 é diagrama em bloco, que ilustra aplicação na qual água eimpurezas entram no filtro (20) pela respectiva entrada (22), e fluidopressurizado (por exemplo, ar pressurizado) cria um vórtice dentro do filtrocilíndrico (30) de tal forma que a água filtrada e o ar são removidos da saída(24) enquanto água contaminada e um pouco de ar são removidos da saída(26). A figura 16 é um diagrama em bloco e esquema de controle no qual oaparelho de detecção e controle voraxial (50) controla a introdução de arpressurizado destinado ao processo de limpeza do filtro através de uma válvulade controle.Figure 15 is a block diagram illustrating an application in which water and impurities enter the filter (20) through its inlet (22), and pressurized fluid (e.g., pressurized air) creates a vortex within the filter cylindrical (30) such that filtered water and air are removed from outlet (24) while contaminated water and some air are removed from outlet (26). Figure 16 is a block diagram and control scheme in which the voraxial detection and control apparatus (50) controls the introduction of pressurized for the filter cleaning process via a control valve.
O sistema auxiliar de filtração divulgado neste pedido é, de preferência,utilizado em conjunto com um sistema principal voraxial de separação emconfigurações ascendente, intermediária e descendente a fim de propiciarseparação mais eficiente do meio composto fluente. Como deve ficar evidente,todavia, o sistema auxiliar de filtração pode ser utilizado como sistemaprincipal, autolimpante, de filtração para uma ampla diversidade de aplicações.A presente invenção acaba de ser ilustrada e descrita neste pedido naquilo queé considerado ser a versão mais prática e preferencial. Contudo, ficareconhecido que desvios do presente modelo podem se originar dentro doescopo da invenção e que modificações óbvias estruturais e/ou funcionaispodem ocorrer a uma pessoa versada na técnica.The filtration aid system disclosed in this application is preferably used in conjunction with a voraxial main separation system in ascending, intermediate and descending configurations in order to provide more efficient separation of the flowing composite medium. As should be apparent, however, the auxiliary filtration system may be used as the main self-cleaning filtration system for a wide variety of applications. The present invention has just been illustrated and described in this application in what is considered to be the most practical and preferred version. . However, it will be appreciated that deviations from the present model may originate within the scope of the invention and that obvious structural and / or functional modifications may occur to a person skilled in the art.
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