IT201800010430A1 - Filtro a depressione addensatore a dischi rotanti - Google Patents

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Description

DESCRIZIONE
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo
“Filtro a depressione addensatore a dischi rotanti”
La presente invenzione ha per oggetto un filtro a depressione addensatore a dischi rotanti. Tale filtro può essere adottato per il trattamento di acque reflue ma anche per depurare liquidi diversi ovvero genericamente per separare miscugli.
US 5,759,397 A descrive un complesso comprendente una pluralità di dischi circolari cavi con pareti laterali di materiale filtrante, montati coassialmente distanziati su di un asse tubolare orizzontale, che, a sua volta, è montato girevolmente in un contenitore. Il contenitore ha un ingresso per l’ammissione di un miscuglio liquido da separare. Una pompa a depressione è collegata tramite un separatore a filtro con l’interno dell’asse tubolare orizzontale che comunica con l’interno dei dischi attraverso fori ricavati nella parete circonferenziale dell’asse stesso. Nell’estremità opposta alla pompa a depressione l’asse tubolare orizzontale è collegato ad un motore che gli imprime una rotazione in senso antiorario. È previsto un impianto di lavaggio delle pareti laterali dei dischi comprendente un tubo di distribuzione d’acqua parallelo all’asse tubolare orizzontale e montato girevolmente nel contenitore fra questo e i dischi. Dal tubo di distribuzione, una pluralità di tubi di spruzzamento si estendono lungo le pareti laterali dei dischi. Due pistoni idraulici fanno oscillare il tubo di distribuzione avanti e indietro tramite bracci così che ugelli posizionati all’estremità dei tubi di spruzzamento siano mossi fra i diametri radialmente esterno ed interno delle pareti laterali.
A causa della struttura formata da un tamburo dotato di aperture passanti verso i dischi, il filtro secondo US 5759397A non consente un contro-lavaggio mediante una pluralità di tubi di spruzzamento posizionati all’interno dei dischi in maniera che i loro getti colpiscano le pareti di materiale filtrante dall’interno verso l’esterno. US 4,639,315 A descrive un complesso comprendente un tamburo orizzontale fisso portante una struttura sagomata con dischi consecutivi alternati di diametro maggiore e di diametro minore, rivestiti di materiale filtrante. La struttura è supportata girevolmente da un tamburo fissato in una vasca, ed è messa in rotazione da un motore. Nella vasca viene fatto affluire il liquido da filtrare che passa attraverso la struttura all’interno del tamburo e, quindi, il liquido depurato viene fatto fuoriuscire mediante una pompa adatta attraverso un condotto di uscita. US 4,639,315 A prevede un impianto di contro-lavaggio interno alla struttura e un impianto di aspirazione esterno alla struttura. L’impianto di contro-lavaggio comprende un tubo di alimentazione di acqua pulita perché giunga a tubi di spruzzamento passanti all’interno del tamburo e fuoriuscenti da esso in corrispondenza di ogni disco. I tubi di spruzzamento inviano getti in contro-lavaggio sul materiale filtrante dei dischi dall’interno di essi. In aiuto a questa operazione di pulizia è l’azione di aspirazione esercitata sull’esterno dei dischi mediante elementi aspiranti che portano allo smaltimento del fango attraverso un tubo di scarico.
Nell’apparecchiatura per la depurazione meccanica di acque reflue secondo US 4,639,315 A i tubi di spruzzamento sono montati rigidamente sul tamburo che è fissato mentre i dischi sono girevoli sul tamburo stesso. È evidente che il getto di acqua pulita dai tubi di spruzzamento colpisce il materiale filtrante dei dischi sempre negli stessi punti e, quindi, non è in grado di fornire un contro-lavaggio efficace dei dischi stessi.
Lo stesso Richiedente ha presentato una domanda di brevetto italiana con il numero 102018000010259 che descrive una struttura per filtro rotante a dischi. Essa comprende due piastre circolari terminali, ognuna dotata centralmente di un’apertura per un appoggio girevole, una pluralità di porzioni cilindriche interne per distanziare i dischi e delimitare uno spazio comune interno, una pluralità di longheroni realizzati con componenti modulari a forma di onda quadra e collegati alle loro rispettive estremità alle due piastre circolari terminali. La successione di componenti modulari, insieme con la pluralità di porzioni cilindriche interne, crea un unico ambiente formato dallo spazio interno comune e dai vani dei dischi ognuno dei quali è delimitato lateralmente da settori filtranti prospicienti e perifericamente da una fascia cilindrica esterna. La struttura descritta da 102018000010259 consente di affrontare gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati in relazione in particolare con riferimento al lavaggio dei settori filtranti.
Pertanto, uno scopo della presente invenzione è quello di fornire un filtro a depressione addensatore a dischi rotanti che possa essere collocato, parzialmente immerso, in una vasca o altro bacino in cui viene fatto affluire un liquido da depurare.
Collegato allo scopo precedente, un altro scopo è quello di fornire un filtro in cui il liquido depurato attraversa i settori filtranti, passa nello spazio interno comune della struttura e, quindi, fuoriesce per differenza di livello idraulico fra l’esterno e l’interno del filtro.
Ancora un altro scopo dell’invenzione è quello di permettere l’inserimento, all’interno di ogni disco, di tubi di spruzzamento di liquido filtrato verso le membrane dei settori filtranti per un’azione di contro-lavaggio delle stesse dall’interno dei dischi, i tubi di spruzzamento essendo in grado di oscillare all’interno di ogni disco.
Ulteriore scopo della presente invenzione è proporre un filtro a depressione addensatore a dischi rotanti che permetta anche un lavaggio delle membrane dei settori filtranti dalla vasca, cioè dall’esterno dei dischi.
Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da una struttura per filtro a depressione addensatore a dischi rotanti, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un filtro a depressione addensatore a dischi rotanti, come illustrato negli uniti disegni in cui:
- la figura 1 è una vista prospettica di un filtro a depressione addensatore a dischi rotanti in una vasca di depurazione secondo la presente invenzione;
- la figura 2 è una vista laterale schematica parzialmente sezionata della struttura del filtro rotante a dischi e del suo impianto di contro-lavaggio secondo la presente invenzione;
- la figura 3 è un particolare ingrandito cerchiato nella figura 2;
- la figura 4 è una vista prospettica del filtro rotante a dischi della figura 2 con parti asportate per chiarezza illustrativa;
- la figura 5 è una vista prospettica dell’impianto di contro-lavaggio mostrato nella figura 4 con parti asportate per chiarezza illustrativa;
- la figura 6 è una vista di estremità sinistra del filtro rotante a dischi della figura 4, mostrante l’impianto di contro-lavaggio in una prima posizione;
- la figura 7 è una vista di estremità sinistra del filtro rotante a dischi della figura 4, mostrante l’impianto di contro-lavaggio in una seconda posizione;
- la figura 8 è una vista di estremità sinistra del filtro rotante a dischi secondo la presente invenzione in una sua variante;
- la figura 9 è una vista di estremità sinistra del filtro rotante a dischi della figura 4, mostrante un impianto di lavaggio dei dischi; e
- la figura 10 è una vista prospettica mostrante tubi di spruzzamento dell’impianto di lavaggio dei dischi della figura 9.
Facendo riferimento alla figura 1, è mostrato in vista prospettica un filtro rotante a dischi secondo la presente invenzione. Nella descrizione che segue, per semplicità si suppone che il liquido da filtrare sia costituito da acque reflue. Il filtro rotante a dischi, indicato complessivamente con 1 e chiamato nel seguito semplicemente filtro, è posto all’interno di una vasca V, poggiato su un ripiano P. Sul fondo della vasca V sono posti erogatori d’aria, indicati genericamente con A. Il livello delle acque reflue da trattare, indicato con L, copre per buona parte il filtro 1. Il filtro 1 comprende una struttura 2, che risulterà più chiara nel seguito della descrizione, collocata girevole all’interno di una incastellatura 3. Per la precisione è questa incastellatura 3 che poggia sul ripiano P. Superiormente l’incastellatura 3 sorregge una chiusura a sportelli di carpenteria metallica, indicata genericamente con 4. Con 5 è contrassegnato un sistema di alimentazione di acqua filtrata. Con la freccia F è indicato il verso di rotazione della struttura 2 all’interno del filtro 1, mentre le frecce U indicano schematicamente l’uscita dell’acqua filtrata. Un’analoga uscita si trova nel lato opposto come mostrato nella figura 2, che è una vista laterale schematica, parzialmente sezionata superiormente, della struttura 2 del filtro 1 e del suo impianto di contro-lavaggio secondo la presente invenzione. Si vede che l’uscita U da entrambi i lati del filtro è convogliata in un tubo 6 collegato ad una flangia 7. Nella figura 2 e nel suo ingrandimento di figura 3 è mostrata in maggior dettaglio la struttura 2 formata da due piastre circolari di estremità, indicate genericamente con 8, che sono montate su un supporto esterno 9 e 10 girevoli intorno ad un asse x mediante un motoriduttore e una trasmissione, indicati schematicamente come 11. I supporti esterni 9 e 10 sono in corrispondenza delle bocche 17. Una pluralità di dischi, indicati genericamente con 12, sono coassialmente solidali alle due piastre circolari di estremità 8 e hanno in pianta la forma di una corona circolare con un raggio interno r ed un raggio esterno R.
Ogni disco 12 porta, fra il raggio interno r e il raggio esterno R, una molteplicità di settori filtranti 13, prospicienti l’uno all’altro e delimitanti un vano interno 14 di disco che è chiuso perifericamente in corrispondenza del raggio esterno R mediante una fascia cilindrica 15 ed è aperto in corrispondenza del raggio interno r verso uno spazio interno comune sp formato da porzioni cilindriche 16 che separano un disco dall’altro. Nella figura 2 è indicato con le frecce ar il liquido da filtrare, il cui livello nella vasca è contrassegnato con L, e con ba le bolle d’aria provenienti dagli erogatori A. Si tenga conto che il liquido da filtrare potrebbe essere diverso dalle acque reflue a cui per comodità ci si riferisce. Come è noto, l'erogazione di aria in bolle crea un moto turbolento esternamente al filtro 1. Questo moto ha lo scopo di stabilizzare lo spessore dello strato fangoso che si forma sulla superficie esterna dei settori filtranti 13 e la portata ottenibile dal filtro 1. Nelle figure 2 e 3 con af è indicata, invece, l’acqua filtrata, il cui livello all’interno del filtro 1 è indicato con lf. Nelle stesse figure è mostrato in vista laterale il sistema di alimentazione di acqua filtrata af, contenuta in una vaschetta v comunicante con l’interno del filtro 1 tramite la bocca 17. Si dovrebbe comprendere che il livello lf dell’acqua filtrata nella vaschetta v è identico al livello dell’acqua filtrata all’interno del filtro 1. Infatti, il flusso in uscita di acqua filtrata che defluisce, vantaggiosamente, per pendenza dalla bocca 17 è generato dal fatto che il bordo inferiore dei tubi esterni di uscita del filtrato, che sono sovradimensionati rispetto alle portate e quindi quasi vuoti, fissano il livello dell’acqua filtrata lf e contemporaneamente anche il livello interno che è il medesimo. Quando il filtro è immerso nella vasca V, il livello di acqua filtrata lf è inferiore al livello L dell’acqua di una misura dipendente dal dimensionamento del filtro. Questa differenza di livello determina lo spostamento dell’acqua dall’interno all’esterno del filtro. Sostanzialmente all’atto dell’immersione della macchina nella vasca si genera all’interno della stessa una depressione idraulica che richiama l’acqua ad attraversare le membrane.
Sempre nelle figure 2 e 3 è mostrato il sistema 5 di alimentazione di acqua filtrata per operazioni di lavaggio. Il sistema 5 comprende una pompa 18 immersa nella vaschetta v con la sua estremità inferiore al di sotto del livello lf dell’acqua filtrata af. Con riferimento anche alla figura 4 che è una vista prospettica del filtro rotante a dischi della figura 2 con parti asportate per chiarezza illustrativa, si può vedere che il sistema di alimentazione 5 di acqua filtrata af include, oltre alla pompa 18, una serie di strumenti per il suo funzionamento, che sono manometri indicati con 19, pressostati indicati con 20, un filtro a cartuccia 21, previsti su un tratto trasversale di tubo 22 che porta all’impianto 23 di contro-lavaggio e a un tubo di alimentazione longitudinale 24 dell’impianto di lavaggio come descritto nel seguito.
L’impianto di contro-lavaggio comprende un primo raccordo 25 a forma di L che porta ad un secondo raccordo 26 a forma di L che confluisce a sua volta in un tubo di collegamento 27 di contro-lavaggio passante nello spazio interno comune sp e montato oscillante intorno ad un supporto 28 sul secondo raccordo 26 a forma di L. Il supporto 28 è sulle estremità opposte del filtro 1 in vicinanza delle sue piastre circolari di estremità 8. Il tubo di collegamento 27 è coassiale all’asse x della struttura 2 del filtro 1. Dal tubo di collegamento 27 di contro-lavaggio si dirama ortogonalmente una pluralità di tubi di spruzzamento indicati genericamente con 29, estendentisi dentro il vano interno 14 di disco. Sul secondo raccordo 26 a forma di L in prossimità del tubo di collegamento 27 è previsto un dispositivo di oscillazione su ognuna delle piastre circolari di estremità 8 (nella figura 4 ne è mostrata una soltanto) per determinare la rotazione del tubo di collegamento 27 di controlavaggio, e quindi dei tubi di spruzzamento 29 intorno ai supporti 28 coassiali all’asse x. La disposizione sopra descritta dell’impianto di contro-lavaggio è mostrata più chiaramente nella vista prospettica della figura 5. In questa figura si vede più chiaramente che ogni tubo di spruzzamento 29 ha una pluralità di ugelli opposti 30 rivolti verso i settori filtranti 13, non mostrati nella figura 5.
Sulla bocca 17 comunicante con lo spazio interno comune sp è previsto un dispositivo di oscillazione del tubo di collegamento 27 di contro-lavaggio.
Si faccia riferimento anche alle figure 6 e 7 che sono una vista di estremità sinistra del filtro rotante a dischi della figura 4, mostrante l’impianto di contro-lavaggio in una prima e, rispettivamente, in una seconda posizione.
Il dispositivo di oscillazione del tubo di collegamento 27 di contro-lavaggio è qui indicato con 31. Esso comprende una corona dentata 32 montata solidale alla bocca17 sulla sua superficie esterna. Con la corona dentata 32 è in presa un pignone eccentrico 33 montato girevolmente sull’impianto di contro-lavaggio in prossimità del tubo di collegamento 27 di contro-lavaggio. Si dovrebbe comprendere che la rotazione in senso antiorario della struttura 2 del filtro 1 porta ad una rotazione in verso opposto del pignone eccentrico 33 con la conseguenza che il tubo di collegamento 27 di contro-lavaggio abbia un movimento oscillante intorno al supporto 28 nelle due posizioni mostrate nelle figure 6 e 7. Si tratta di un movimento ottenuto con una camma a denti e un cedente di camma eccentrico. Questo movimento oscillante fa sì che i getti d’acqua filtrata provenienti dagli ugelli 30 dei tubi di spruzzamento 29 non colpiscano i settori filtranti 13 sempre nello stesso punto ma abbiano un effetto di contro-lavaggio sostanzialmente su tutta la loro superficie. Per ottenere ciò si è adottata una scelta dei numeri di denti del pignone e della corona in modo che fossero numeri primi tra loro, cioè che non avessero fattori comuni. In questo modo gli ugelli non ripassano mai per lo stesso punto, impedendo la formazione delle strisce sulle membrane dei settori filtranti.
Si faccia adesso riferimento alla figura 8 che mostra l’impianto di contro-lavaggio secondo l’invenzione in una sua variante. La differenza dall’impianto di controlavaggio sopra descritto sta soltanto nel dispositivo di oscillazione 310 di camma e cedente di camma. In questa variante la camma è una camma a lobi 320 e il cedente di camma è un rullo 330 che, seguendo la camma a lobi 320, provoca la stessa oscillazione del tubo di collegamento 27 di contro-lavaggio. Anche in questa variante, la camma a lobi 320 è montata solidale alla bocca 17, e il cedente di camma a rullo 330 è montato girevole sull’impianto di contro-lavaggio 23 in prossimità del tubo di collegamento 27 di contro-lavaggio.
Si faccia riferimento adesso alla figura 9 che è una vista di estremità sinistra del filtro rotante a dischi, mostrante un impianto di lavaggio dei dischi e alla figura 10 che è una vista prospettica dei suoi tubi di spruzzamento. Con riferimento anche alle figure precedenti, si nota che il sistema 5 di alimentazione di acqua filtrata af presenta un prolungamento 24, a valle della diramazione nel primo raccordo a forma di L 25. Tramite il prolungamento 24 è alimentato un impianto di lavaggio 35 che comprende un tubo 36 di collegamento di lavaggio montato esternamente alla struttura 2 del filtro 1 parallelamente all’asse x e una pluralità di tubi di spruzzamento indicati genericamente con 37 uniti al tubo 36 di collegamento di lavaggio ed estendentisi almeno singolarmente tra un disco 12 e l’altro della struttura 2, per agire esternamente ai settori filtranti 13 con getti di acqua tangenziali diretti verso il basso. Il lavaggio precede il contro-lavaggio. L'effetto che si ottiene è quello di rimuovere lo strato di fango che aderisce alla faccia esterna dei settori filtranti appena escono dall'acqua da filtrare a seguito della rotazione dei dischi, esercitando pochissima pressione perpendicolarmente ai settori filtranti. In questo modo si aumenta notevolmente l'efficienza del successivo contro-lavaggio al quale resta soltanto il compito di liberare i pori dei settori filtranti dalle impurità che li possono avere ostruiti. Il lavaggio tangenziale così come il contro-lavaggio utilizza l'acqua filtrata prelevata tramite una pompa da una delle vaschette di uscita.
L'erogazione di aria in bolle crea un moto turbolento esternamente e nelle immediate vicinanze dei settori filtranti. Questo moto ha lo scopo di stabilizzare lo spessore dello strato fangoso che si forma sulla superficie esterna dei settori filtranti stessi e la portata ottenibile da questo tipo di filtro/addensatore. Inoltre garantisce per filtrazione idrodinamica la qualità dell'acqua filtrata. Il moto rotatorio dei dischi garantisce una spinta idraulica/centrifuga del fango addensato verso l'interno della vasca.
Anche se nella descrizione precedente si è parlato del filtro rotante a dischi come destinato al trattamento di acque reflue, si deve comprendere che anche altri liquidi possono essere trattati, ed ovviamente il lavaggio ed i contro-lavaggio andranno eseguiti con il liquido filtrato. Infatti, il filtro secondo la presente invenzione ha anche la funzione di addensatore. Infatti, estraendo liquido filtrato dalla vasca contenente una miscela di liquido e sostanze solide o semi-solide, si ottiene anche l’effetto di aumentare la concentrazione di queste sostanze all’interno della vasca stessa.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Filtro a depressione addensatore a dischi rotanti, comprendente una struttura formata da due piastre circolari di estremità (8), montate girevoli su un supporto esterno (9, 10) intorno ad un asse (x) mediante un gruppo motoriduttore e trasmissione (11), una pluralità di dischi (12), i cui dischi di estremità sono solidali alle due piastre circolari di estremità (8), ogni disco (12) avendo in pianta la forma di una corona circolare con un raggio interno (r) ed un raggio esterno (R) e portando, fra il raggio interno (r) e il raggio esterno (R), una molteplicità di settori filtranti (13) prospicienti l’uno all’altro e delimitanti un vano interno (14) di disco che è chiuso perifericamente in corrispondenza del raggio esterno (R) mediante una fascia cilindrica (15) ed è aperto in corrispondenza del raggio interno (r) verso uno spazio interno comune formato da porzioni cilindriche (16) che separano un disco (12) dall’altro, il filtro rotante a dischi comprendendo inoltre un sistema (5) di alimentazione di liquido filtrato (af) includente una vaschetta (v), una pompa (18) e una serie di strumenti per il funzionamento del sistema (5) di alimentazione, caratterizzato dal fatto che il sistema (5) di alimentazione di liquido filtrato (af) alimenta un impianto di contro-lavaggio (23) comprendente - un tubo di collegamento (27) di contro-lavaggio passante in detto spazio interno comune e montato oscillante intorno a supporti (28) coassiali all’asse (x), - una pluralità di tubi di spruzzamento (29) uniti al tubo di collegamento (27) di contro-lavaggio ed estendentisi almeno singolarmente dentro detto vano interno (14) di disco, - un dispositivo di oscillazione (31; 310) situato esternamente a detto spazio interno comune su ognuna di dette piastre circolari di estremità (8) per determinare la rotazione del tubo di collegamento (27) di contro-lavaggio, e quindi dei tubi di spruzzamento (29) intorno a detti supporti (28) coassiali all’asse (x).
  2. 2. Filtro rotante a dischi secondo la rivendicazione 1, in cui ognuna di dette piastre circolari di estremità (8) ha una bocca (17) comunicante con detto spazio interno comune.
  3. 3. Filtro rotante a dischi secondo la rivendicazione 2, in cui ogni dispositivo di oscillazione (31; 310) del tubo di collegamento (27) di contro-lavaggio comprende: - una corona dentata (32) montata solidale a detta bocca (17), - un pignone eccentrico (33) montato girevolmente su detto impianto di controlavaggio (23) in prossimità di detto tubo di collegamento (27) di contro-lavaggio, il pignone eccentrico (33) essendo in presa con detta corona dentata (32).
  4. 4. Filtro rotante a dischi secondo la rivendicazione 2, in cui ogni dispositivo di oscillazione (310) del tubo di collegamento (27) di contro-lavaggio comprende: - una camma a lobi (320) montata solidale a detta bocca (17), e - un cedente di camma a rullo (330) montato girevole su detto impianto di controlavaggio (23) in prossimità di detto tubo di collegamento (27) di contro-lavaggio.
  5. 5. Filtro rotante a dischi secondo la rivendicazione 1, in cui ogni tubo di spruzzamento (29) ha una pluralità di ugelli opposti (30) rivolti verso i settori filtranti (13).
  6. 6. Filtro rotante a dischi secondo la rivendicazione 1, in cui il sistema (5) di alimentazione di liquido filtrato alimenta un impianto di lavaggio (35) comprendente - un tubo di collegamento (36) di lavaggio montato esternamente a detta struttura (2) parallelamente all’asse (x), - una pluralità di tubi di spruzzamento (37) uniti al tubo di collegamento (36) di lavaggio ed estendentisi almeno singolarmente tra un disco (12) e l’altro della struttura (2), per agire esternamente ai settori filtranti (13) con getti di liquido filtrato tangenziali diretti verso il basso.
  7. 7. Filtro rotante a dischi secondo la rivendicazione 1, in cui il sistema di alimentazione di liquido filtrato comprende inoltre almeno un manometro (19), un pressostato (20), un filtro a cartuccia (21).
  8. 8. Filtro rotante a dischi secondo la rivendicazione 2, in cui da entrambe le bocche (17) previste su dette piastre circolari di estremità (8) fuoriesce liquido filtrato (af) attraverso i settori filtranti (13).
  9. 9. Filtro rotante a dischi secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di essere appoggiato su un ripiano (P) in una vasca (V) ricevente acqua reflua in maniera tale da sporgere al di sopra del livello (L) di liquido da filtrare (ar) della vasca (V).
  10. 10. Filtro rotante a dischi secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che il liquido filtrato (af) ha un livello all’interno del filtro e alla bocca (17) di uscita da esso inferiore al livello (L) del liquido da filtrare (ar) all’interno della vasca (V).
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