NO312618B1 - Roterende filter - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et roterende filter som angitt i innledningen til de etterfølgende patentkrav 1 og 7.

WO 94/25140 (US-A-5 656 162) beskriver et filter der filterelementene er anordnet i en forholdsvis stor avstand fra akselen og har en forholdsvis liten radial utstrekning, slik at filterskivene har et ringformet utseende. Derfor kalles et filter av denne typen et ringfilter. I dette tidligere kjente ringfilteret har filtreringsmidlene på to nabofilterringer en felles skraper anordnet radialt utenfor filterringene. Den ytre enden av skraperen som er innført mellom filterringene styres aksialt og radialt ved å forskyves i en U-formet styrering som er anordnet mellom filterringene og roterer sammen med disse. Skraperen har også et hovedsakelig U-formet tverrsnitt, for derved også å tjene som en sjakt for filterkake som fjernes fra filtreringsmidlene.

Dette kjente filteret har vist seg å arbeide særdeles godt. Det har imidlertid blitt funnet at i visse tilfeller, når den radiale høyden til filterelementene øker, blir mengden eller volumet av filterkakematerialet som avsettes på filterelementene så stor at etter fjernelse fra elementene kan det inntreffe at materialet ikke ledes korrekt ut av den sjaktlignende skraperen som løper i den roterende, kanalformede styreringen mellom to nabofilterringer. Det kan således inntreffe at et parti av en filterkake starter å rotere og vris mellom skraperen og filtreringsmidlene (vanligvis en filterduk) på filterelementet og øker i dimensjon slik at den eventuelt skader filterduken.

Den foreliggende oppfinnelse har som sitt primære formål å komme frem til et roterende filter som angitt innledningsvis, og som muliggjør en sterkt øket radial høyde av filtersektorene sammenlignet med de som inngår i den angitte, kjente teknikk.

Stor radial høyde for filterelementer er imidlertid i og for seg velkjent, se for eksempel US-A-3 331 512. Dette patentet beskriver filterelementer i form av sektorer som har en vesentlig radial utstrekning fra en aksel som har aksialt forløpende utløpskanaler for filtrat. For å motta filterkake som fjernes fra to nabofilterskiver er en sjakt innført i rommet mellom disse skivene. Sjaktene forløper fra et sted hovedsakelig rett over og nær akselen til et sted utenfor filterskivene. I en sone forholdsvis nær akselen avgrenses sjakten av lave sidevegger som øker vesentlig i høyde når bunnen av sjakten skråner sterkt mot det ytre av skivene, mens de øvre kanter av sideveggene forløper i en hovedsakelig horisontal retning til det ytre av skivene. Dette filteret er beregnet for å behandle vesentlige mengder av filterkake. Imidlertid vil det samme problemet som omtalt ovenfor uten tvil inntreffe med dette filteret, på grunn av den innlysende faren for at partier av filterkake som fjernes kan fastklemmes mellom en kant på sjakten og en flate på en filtersektor, og starte rotasjon og bygge opp en betydelig tykkelse som fører til skade på filterduk, filtersektorer og/eller sjakt, og fører til stans.

Det er også et formål med den foreliggende oppfinnelse å komme frem til et roterende filter som angitt innledningsvis og som muliggjør fjernelse av vesentlige mengder av filterkake uten fare for at partier av denne fester seg mellom utløpsmidlene (sjakten) og en filteranordning på en filtersektor.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er dette oppnådd med de kjennetegnende trekk som fremgår av patentkravene 1 og 7.

Uttrykkene "aksial" og "radial" og uttrykksformer avledet fra disse som benyttes her for å angi retninger osv., refererer til rotasjonsaksen til akselen i filteret og retninger vinkelrett på eller hovedsakelig vinkelrett på slike aksiale retninger.

Fortrinnsvis holdes hvert filterelement i radial avstand fra akselen av avstandsmidler slik at de radialt indre kantpartier av de mot hverandre vendende filtreringsmidler på nabofilterelementer er i radial avstand fra akselen, idet avstandsmidlene har mindre aksial utstrekning enn de radialt indre kantpartier, for derved å danne plass for at de radialt ytre kantpartier av utløpssjakten skal kunne anbringes med mindre innbyrdes aksial avstand enn den aksiale avstand mellom de radialt indre kantpartier.

Fortrinnsvis omfatter avstandsmidlene ledningsmidler for utløp av filtrat fra filterelementene til akselen.

Utførelser av den foreliggende oppfinnelse skal i det følgende beskrives med henvisning til de vedføyde tegninger.

Fig. 1 viser ovenfra et typisk filter i henhold til den foreliggende oppfinnelse, idet et

øvre deksel er fjernet.

Fig. 2 er en delvis snittet avbildning etter linjen II - II i fig. 1.

Fig. 3 viser et snitt sett fra siden, etter linjen III - III i fig. 1.

Fig. 4 er et tverrsnitt etter linjen IV - IV i fig. 2.

Fig. 5 er et forstørret parti av fig. 4 og viser særlig et tverrsnitt av akselen.

Fig. 6 viser i perspektiv to diametralt motstående aksiale kanaler og et parti av

akselkjernen.

Fig. 7 er en aksialprojeksjon av bare sjakten i fig. 4, og viser mere detaljert de

forskjellige trekk ved en foretrukket utførelse.

Fig. 8 er en projeksjon av sjakten i fig. 7 sett fra venstre i fig. 7.

Fig. 9 er en projeksjon ovenfra og inn i sjakten i fig. 7, i forstørret målestokk.

Fig. 10 er et forstørret snitt gjennom den foretrukne utførelse av sjakten, og viser denne

i forhold til nabofilterskiver.

Fig. 11 er en projeksjon som tilsvarer fig. 10, av en virkelig utførelse av sjakten i henhold

til fig. 10.

Fig. 12 er en projeksjon som tilsvarer fig. 10, av en andre utførelse av sjakten.

Fig. 13 er en projeksjon som tilsvarer fig. 10, av en tredje utførelse av sjakten.

Den samlede filterstrukturen skal kort beskrives med henvisning til fig. 1-4. En beholder 1 innrettet til å inneholde en væske som skal filtreres opp til et visst nivå (i det følgende kalt en suspensjon) har langsgående vegger 2 og 3 og endevegger 4 og 5. Utenfor de sistnevnte er anordnet lager 6, 7 som bærer de motsatte ender av en aksel 8. Akselen, som kan drives for å rotere i en retning angitt med en pil A, holder flere aksialt forløpende filtratkanaler 9 som er fordelt i omkretsretningen og fører til en filtrat-ventil 10 ved den venstre enden av filteret slik det ses i fig. 3. Hver filtratkanal 9 kommuniserer med flere filtratrør 11 med aksial avstand. Hvert filtratrør 11 forløper i en radial retning fra den tilhørende filtratkanalen 9. Ved den radialt ytre enden holder hvert filtratrør en filtersektor 12, slik at flere filtersektorer som befinner seg i et felles radialt plan danner en filterskive. I en filterskive kommuniserer således hver filtersektor via det tilhørende filtratrøret med en av de aksiale filtratkanaler, som er felles for alle filtersektorer som har den samme vinkelstillingen i forhold til akselen.

Hver filtersektor har aksialt motsatte flater i form av et filtermedium, slik som-en filterduk 13, for å muliggjøre at filtrat kan komme inn i det indre av filtersektoren, mens faststoffer, slik som fiber fra en massesuspensjon, avsettes på flaten for å danne en filterkake. Filtratet fjernes fra det indre av filtersektoren gjennom det radiale filterrøret 11, inn i den aksiale filtratkanalen 9 og gjennom filtratventilen 10, som kommuniserer med et barometrisk "ben" 14 (bare den øvre enden er vist i fig. 2 og 3.) som danner det nødvendige vakuum for fjernelse av filtrat.

Sprøytedyser 15 er anordnet for å fremme den første fjernelsen av filterkake ved å rette en væskestråle, normalt filtrat, mot radialt ytre partier av filterskivene 12 ved dreiestillinger av filtersektorene nær toppen av hver omdreining. Oscillerende sprøytearmer 16 er også anordnet for å rengjøre filtreringsflatene på filtersektorene etter fjernelse av filterkaken. En sjakt 17 er innført mellom nabofilterskiver for å motta filterkake som fjernes fra motstående flater 13 på naboskiver. Sjaktene fører filterkakemateriale til en utløpsskrue 18.

Generelt smalner filtersektorene av mot den ytre omkretsen, symmetrisk om et radialplan DC i hver skive.

Arrangementet av filtratrørene 11 som radialt forløpende avstandsmidler for filtersektorene medfører en åpen struktur som muliggjør strømning av suspensjon i en aksial retning langs akselen og mellom de ekelignende filtratrør 11 fra et sentralt beliggende innløp 19 i endeveggen 4 i beholderen 1. Bortsett fra den gunstige virkningen at suspensjonen først tilføres sentralt og fordeles aksialt gjennom beholderen 1 og deretter tillates å strømme radialt utover mellom filterskivene, bevirker de roterende filtratrørene 11 i hver skive en konstant omrøring av suspensjonen som medfører en ensartet og optimal fordeling av denne til alle filtersektorene som er neddykket i suspensjonen. På denne måten elimineres fortykning og konsentrasjon av avfallsstoffer i beholderen og ved den ytre omkretsen av filterskivene. Den sentrale og aksiale tilførsel av suspensjon gjør den vanlige innløpskassen ved en langsgående side av beholderen overflødig, hvilket er fordelaktig ettersom en slik innløpskasse er kostbar i fremstilling og vanskelig å vedlikeholde og behandle, særlig når det gjelder regulering av strømningsfordelingen langs suspensjonsbeholderen.

Som det særlig fremgår av fig. 4 er filtratrørene 11 forbundet med filtersektorene 12 på steder nær de bakre radiale kanter av sektorene. Det fremgår dessuten at filtratrørene 11 har et retning som ikke er fullstendig radial men hovedsakelig en tangenttil-omkretsen av akselen 8, for derved å gi rørene nedoverskrånende retninger når filtersektorene heves over nivået L for væsken som inneholdes i beholderen 1. Derved sikres at filtersektorene dreneres hurtig og at filtratet ledes inn i de aksiale filtratkanaler 9 med høy strømningsrate. Det fremgår også at filtratrørene 11 er skrådd oppover mot akselen i dreiestillinger der filtersektorene nettopp er neddykket i suspensjonen. Dette medfører at filtrat som kommer inn i filtersektorene effektivt fortrenger luft fra det indre av sektorene gjennom de oppover skrådde filtratrør 11 og inn i de aksiale filtratkanalene 9. Det fremgår også av fig. 4 (kombinert med fig. 10 - 13) at filtratrørene har en betydelig lengde i forhold til tverrsnittet. Dette innebærer den fordelen at et filtratrør vil virke som et barometrisk "ben" for den tilhørende filtersektoren også før filtratventilen har forbundet en tilhørende, aksial filtratkanal med det barometriske "benet" 14, dvs. mens grumsete filtrat fremdeles strømmer ut gjennom filtratkanalen. I den øvre stillingen av en filtersektor vil hele lengden av filtratrøret komme i tillegg til høyden av det barometriske "benet" 14 og derved ytterligere bidra til sugevirkningen.

Formen til de aksiale filtratkanaler 9 fremgår særlig av fig. 3, 5 og 6. Det fremgår av fig. 5 og 6 at tverrsnittet til kanalene er mangekantet og utvides fra den ytre enden (som er den høyre enden i fig. 3) mot den indre enden, som er utløpsenden som kommuniserer med filtratventilen 10. Nærmere bestemt er den viste formen firkantet og omfatter en første hovedsakelig radial kanalsidevegg 20, som holdes av og er festet til en rørformet akselkjerne 21, en nedre kanalvegg 22, en radialt ytre kanalvegg 23 og en andre, hovedsakelig radial kanalvegg 24. Den første kanalsideveggen 20 er dannet av en rettvinklet plate 25, og den ytre kanten 26 på denne avgrenser den ytre radien til den sammensatte akselen 8, dvs. akselkjernen 21 og de aksiale kanaler 9. Den nedre veggen 22 avgrenser en vinkel sammen med aksen C slik at diametralt motsatte nedre vegger konvergerer mot utløpsenden av kanalene (fig. 3). Den ytre kanalveggen 23 er dannet av en rettvinklet plate 27 som har en kant 28 fastgjort til den radialt ytre kanten 26 på den første sideveggen 20. I hver ytre kanalvegg 23 er anordnet flere monterings-åpninger 29 for filtratrørene 11 i en aksial rad av slike rør. En radialt ytre kant 30 på den andre kanalsideveggen 24 er forbundet med den firkantede platen 27, slik at den effektive ytterveggen 23 utvides mot utløpsenden av kanalen. Derved er de andre sidevegger skrådd i forhold til planene gjennom aksen C, slik som horisontalplanet HP i fig. 5, der den andre sideveggen 24, som i denne stillingen er det laveste partiet av kanalen, er skrådd nedover mot utløpsenden. Ettersom den første sideveggen 20 og den andre sideveggen 24 er forbundet med den skrå nedre veggen 22, utvides begge mot utløpsenden (se fig. 3).

Det fremgår at de aksiale kanaler ikke bare utvides i tverrsnitt mot utløpsenden, men også at de nederste partier eller "bunner" av kanalene er skrådd mot utløpsenden i dreiestillinger der filtrat strømmer gjennom disse. Se for eksempel kanalen i stillingen omtrent klokken 3, der "bunnen" er den andre sideveggen 24, stillingene omtrent klokken 1 og 2, der den andre sideveggen 24 og den nedre veggen 22 danner "bunnen", og i stilling omtrent klokken 12 der den nedre veggen 22 alene danner "bunnen". Denne skråstillingen av de aksiale filtratkanaler bidrar på en fordelaktig måte til utstrømningen av filtrat fra filtersektorene, blant annet ved å bidra til vakuumet dannet av det barometriske "benet" 14 og filtratrørene 11.

Likeledes, i omtrent 180° motsatte dreieretninger, der filtersektorene er senket ned i suspensjonen, er den andre sideveggen 24 og den nedre veggen 22 skrådd oppover mot utløpsenden og filtratventilen, og bidrar således til uforstyrret fortrengning av luft.

For å unngå problemet med at bunter av filterkake fester seg mellom en øvre kant på sjakten og en flate på en filtersektor, foreslås i henhold til oppfinnelsen at sjaktene anordnes slik at deres øvre kanter, beliggende vertikalt under steder på filtersektorene der det meste av fjernelsen av filterkake finner sted, befinner seg slik at det ikke er noen vertikal sliss mellom slike kanter og en filtersektorflate. Med andre ord befinner sjaktkantene og filtersektorflatene seg i det minste i det samme vertikalplan, og fortrinnsvis er sjaktkantene forsatt i en aksial retning langs aksen C, slik at en sjaktkant befinner seg i et radialplan som ligger nærmere et midtplan DC i en filtersektor enn et radialplan gjennom et radialt indre parti av en filtersektor.

En foretrukket utformning av en sjakt 17 i henhold til den foreliggende oppfinnelse er vist i fig. 4, og detaljer ved sjakten er vist i fig. 7-10. Sjakten har en plan bunn 31 som er skrådd omtrent 45° med horisontalplanet og forløper fra radialt utenfor filtersektorene, over utløpsskruen 18, til en stilling over akselen som fortrinnsvis befinner seg noe forbi et vertikalplan VP (fig. 4) gjennom aksen C til akselen. I den viste utførelsen er bunnen 26 firkantet. Med aksial avstand forløper hovedsakelig vertikale sidevegger 32, 33 vinkelrett fra bunnen. Fra den øvre enden av bunnen 31 har sideveggene 32, 33 øvre, radialt ytre kanter 34, 35 som er buet og har midtpunktet i aksen C til akselen. Som det særlig fremgår av fig. 4 er radien til de buede kanter 34, 35 mindre enn de radialt indre kanter 12'til filtersektorene 12. - -

I den foretrukne utførelsen av sjakten i henhold til fig. 7 - 10 er de radialt ytre partier 36, 37 av sideveggene 32, 33, omfattende de buede kanter 34, 35, skrådd utover langs en buet linje 34', 35', koaksialt med kantene 34, 35, for å utvide det åpne arealet til sjakten. Dette fremgår best av fig. 10, som viser radialt indre partier av tre filterskiver 12a, 12b og 12c og særlig en komplett sjakt 17a beliggende mellom naboskiver 12a og 12b, og en komplett sjakt 17b beliggende mellom naboskiver 12b og 12c.

De radialt indre kanter av skivene er dannet av buede U-profiler 38 som har stegpartier 39 og flenser 40, 41 i innbyrdes avstand. I praksis har hver filterskive et sirkulært formet U-profil som en felles understøttelse for alle filtersektorene, og filtratrørene 11 er fastgjort til stegpartiet 39 på U-profilet, slik som vist i fig. 10. Fra flensene 40, 41 smalner hver filtersektor radialt av utover, slik det særlig er vist i fig. 1 - 3. Flensene danner således det bredeste partiet av hver filtersektor.

For å danne plass for de utover skrådde partier 36, 37 av sideveggene og deres ytre kanter 34, 35 radialt innenfor filterskivene har filtratrørene 11 som forløper radialt i et plan vinkelrett på aksen C mindre utstrekning i aksial retning langs aksen enn de radialt indre kanter 12' av filterskivene, dvs. stegpartiene 39 som filtratrørene 11 er fastgjort i. Filtratrørene er fastgjort til U-profilene 38 symmetrisk om det midtre planet DC til hver skive. Fortrinnsvis har filtratrørene firkantet tverrsnitt, slik som vist i fig. 10.

På grunn av at kantene 34, 35 til sideveggene i sjakten befinner seg "under" U-profilet 38, dvs. det bredeste partiet av en filtersektor, vil filterkakemateriale som faller ned langs en filtersektorflate sikkert oppfanges inne i sjakten uten fare for å komme inn i det hovedsakelig aksialt forløpende, relativt lille radiale rommet som gjenstår mellom kantene 34, 35 og stegpartiet 39.

Det er innlysende ikke mulig at de øvre kanter av en sjakt kan være utformet slik som beskrevet langs hele utstrekningen mot det ytre av skivene, fordi filtersektorene må passere sjakten under rotasjonen. De buede kanter 34, 35 går derfor over i hovedsakelig horisontalt forløpende kanter 42, 43 som oppover avslutter utover bøyde partier 44, 45 av sideveggene 32, 33. Det fremgår av fig. 7 og 9 at de utover bøyde partier 44, 45 er bøyd langs rette linjer 44' og 45', slik at de øvre kanter 42, 43 av sjakten er gradvis utvidet for å tilpasses den avsmalnende formen til filterskivene.

En praktisk utførelse av sjakten i henhold til fig. 10 er vist i fig. 11. For å forenkle montering av sjakten mellom nabofilterskiver er de vinklede, divergerende partier av sideveggene 32, 33 fremstilt som separat montérbare og løsbare elementer 46, 47 som har monteringspartier 48, 49 vist slik at de kan fastgjøres til sideveggene 32, 33 ved hjelp av skruer og muttere 50, 51.

En alternativ utførelse av sjakten 52 er vist i fig. 12. Denne sjakten har en bredere bunn 53 og rette sidevegger 54, 55 som er vinkelrett på bunnen. Bredden til bunnen er slik at de øvre kanter 56, 57 av sideveggene befinner seg utenfor radiale plan avgrenset av flensene 40, 41 på U-profilene 38 til nabofiltersektorer 12a, 12b og 12b, 12c.

En annen utførelse av en sjakt 58 er vist i fig. 13. Her har bunnen 59 hovedsakelig den samme bredden som bunnen 31 i henhold til fig. 10, dvs. mindre enn den aksiale avstanden mellom flenspartier 40, 41 på U-profilene 38 til nabofiltersektorer. De rette sidevegger 60, 61 til sjakten er vinkelrett på bunnen. De øvre kanter 62, .63,til sideveggene befinner seg således ikke "under" en tilhørende indre kant på en filtersektor. For å styre filterkakemateriale som faller fra en sektor inn i sjakten er de radialt indre kanter til filtersektorene utstyrt med skjermanordninger som leder filterkakemateriale inn i sjaktene. I praksis er flenspartiene 40, 41 til U-profilene 38 utstyrt med divergerende plater 64, 65 som rager mellom de øvre kanter 62, 63 på nabosjakter 58.

Claims (7)

1. Roterende filter som omfatter i det minste to ringformede nabofilterskiver som hver har flere filterelementer (12a/12b, 12b/12c) og som hver holdes av en aksel (8) for rotasjon sammen med denne om en akse (C) som er vinkelrett på et midtre plan (DC) i filterskivene, idet filterskivene er delvis neddykket i en beholder (1) beregnet til å inneholde en væske som skal filtreres til et visst nivå (L), og filteret omfatter videre en utløpssjakt (17; 52; 57) som forløper inn i et rom mellom nabofilterskivene for utslipp av faststoffer som avsettes på og fjernes fra mot hverandre vendende filtreringsmidler (13) på filterelementene, idet utløpssjakten har øvre kanter (34, 35; 56, 57; 61, 62), karakterisert ved at en aksial avstand mellom et første parti (34, 35; 56,

57 ; 61, 62) av de øvre kanter som befinner seg radialt innenfor radialt indre kantpartier (12') på mot hverandre vendende filtreringsmidler i nabofilterskivene ikke er mindre enn en aksial avstand mellom de indre kantpartier (12') og at en aksial avstand mellom et andre parti (42, 43) av de øvre kanter som befinner seg radialt utenfor de radialt indre kantpartier (12') ikke er større enn den aksiale avstanden mellom de indre kantpartier av mot hverandre vendende filtreringsmidler.

2. Filter som angitt i krav 1, i hvilket hvert filterelement (12) holdes i en avstand fra akselen av avstandsmidler (11) som har mindre utstrekning i en aksial retning mot en nabofilterskive enn en radialt indre ende (12') av filterelementet.

3. Filter som angitt i krav 2, i hvilket avstandsmidlene er et filtratrør (11) som forbinder et filterelement (12) med en filtratkanal (9) i akselen.

4. Filter som angitt i krav 2 eller 3, i hvilket det første partiet av de øvre kanter avgrenser en bue om den nevnte aksen (C) med en første radius, og at den radialt indre enden (12') av alle filterelementene (12) avgrenser en sirkel som har sitt midtpunkt på aksen og en andre radius som er større enn den første radius.

5. Filter som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, i hvilket de øvre kanter (34, 35) av det første partiet avslutter divergerende partier (36, 37; 46, 47) av motsatte sidevegger (32, 33) i sjakten (17).

6. Filter som angitt i krav 5, i hvilket de divergerende partier (46, 47) er separat montérbare og løsbare sideveggelementer.

7. Roterende filter som omfatter i det minste to ringformede filterskiver som hver har flere filterelementer (12) og som hver holdes av en aksel (8) for rotasjon sammen med denne om en akse (C) som er vinkelrett på et midtre plan (DC) i filterskivene, idet filterskivene delvis er neddykket i en beholder (1) innrettet til å inneholde en væske som skal filtreres til visst nivå (L), og filteret omfatter utløpsmidler (17) som forløper inn i et rom mellom nabofilterskiver for å motta og slippe ut faststoffer som avsettes på og fjernes fra mot hverandre vendende filtreringsmidler på nabofilterelementene, karakterisert ved kombinasjonen av følgende trekk: a) hvert filterelement (12) holdes i en radial avstand fra akselen (8) av en røranordning (11) for utslipp av filtrat, idet røranordningen har mindre utstrekning i en aksial retning mot nabofilterelementet enn en radialt indre ende (12') av filterelementet; b) hvert middel for utslipp av faststoffer omfatter en sjakt (17) som har et bunnparti (31) som er skrådd nedover fra en stilling over akselen (8) til en stilling radialt utenfor filterskivene og har sidevegger (32, 33) som forløper fra bunnpartiet, idet-sideveggene har øvre kanter (34, 35) som aksialt avgrenser en effektiv aksial bredde i sjakten med hensyn til å motta faststoffer som fjernes fra de mot hverandre vendende filtreringsflater, idet den aksiale bredden ikke er mindre enn en aksial avstand mellom radialt indre ender (12') av nabofiltersektorer langs et parti (34, 35) av sjakten som befinner seg radialt innenfor de radialt indre ender (12') av filtersektorer på de i det minste to filterskiver, og den aksiale bredden er mindre enn den aksiale avstanden mellom radialt indre ender (12') av nabofiltersektorer langs et parti (42, 42) av sjakten som befinner seg radialt utenfor de radialt indre ender av filtersektorer på de i det minste to filterskiver.