CZ249595A3 - Method od supplying a suspension into a filter bed and apparatus for making the same - Google Patents

Description

Způsob přivádění suspenze do filtrační vrstvy a zařízen?k provádění tohoto způsobu

Oblast technikv

Vynález se týká metod a zařízení k dosažení rovnoměrně rozdělovaného toku suspenze přes granulámí filtrovací vrstvu v nepřetržitě pracujícím filtru. Vynález optimalizuje kapacitu filtru.

Dosavadní stav technikv

Nepřetržitě pracujícím granulárním filtrem se míní zde i v následujícm textu jakýkoli typ filtru, ve kterém je filtrované médium nepřetržitě odstraňováno ze dna filtrační vrstvy, promýváno a poté opět přiváděno na horní stranu filtrační vrstvy, tak, jak suspenze prochází filtrační vrstvou a tím se čistí. Příklad takového filtruje popsán ve švédském patentu č. 7602999-0. Filtrační médium ve formě částic, normálně písek, je uzavřeno v kruhovitém nebo polygonálním zásobníku, který má kónické nebo pyramidové dno. Suspenze nebo emulze, která má být upravována, je přijímána skrze vstupní otvor na dně filtrační vrstvy. Suspenze či emulze zatéká do filtrační vrstvy množstvím trubiček, jejichž ústí jsou umístěna pod zastřešující strukturou. Hrdlo zdvihacího zařízení, obvykle mamutového čerpadla či mamutky, je umístěno v nejnižší části kónického dna. Taková pumpa používá jako transportní prostředí vzduch. Trubka nebo roura pumpy se prodlužuje vzhůru přes filtrační vrstvu do promývacího zařízení, z něhož je promývaný písek rozdělován na horní stranu filtrační vrstvy. Přicházející suspenze tedy teče v protiproudu vůči vnějšímu filtračnímu médiu přes filtrační vrstvu směrem k postupně čistšímu filtračnímu médiu a opouští filtr výpustí přes přepad. Kužel je umístěn v nižší části filtrační vrstvy s vrcholem kužele obráceným nahoru, tak, aby přispíval k požadovanému profilu toku filtračního média. Tento kužel je v následujícím uváděn jako rozváděči kužel.

Známé postupy zahrnují několik řešení problému uvádění suspenze do filtrační vrstvy způsobem, jehož výsledkem bude rovnoměrně rozdělovaný tok

Ί filtrovaným prostorem. V oboru jsou známé přístroje, které rozdělují suspenzi v různých směrech ven do okolí pomocí kruhovitě vybíhajících ramének. Jiné přívody jsou umístěny kolem vnější strany a dále také směrem do středu. Společným rysem všech řešení je předpoklad, že přesně takový nebo jiný roztok bude poskytovat rovnoměrně rozdělovaný tok v celém filtru. Tento předpoklad zůstává hypotetickým, pokud není potvrzen jako pravdivý za pomoci konkrétních měření. Obtíže provedení takových měření zjevně představovaly tak velkou překážku získání pravdivého obrazu převažujících skutečností, že byla tato otázka jednoduše ignorována.

Podstata vynálezu

Tento vynález je založen na velkém množství měření podmínek toku, která byla provedena v množství měřících bodů, rozložených ve filtrační vrstvě jak radiálně (paprskovitě), tak i axiálně (ve směru os). Výsledek těchto měření byl překvapivý. Byla učiněna dvě zcela zásadní pozorování. Za prvé bylo zjištěno, že toky měly velmi silný sklon zahýbat se ven proti vnějšímu povrchu filtru ihned pod vstupním otvorem. Tato vstupní zařízení, umístěná přilehle k vnějšímu povrchu a rovněž mírně směrem dovnitř vnějšího povrchu, vytvářela ve 30 % celkové plochy, ležící proximálně (v těsné blízkosti) k vnějšímu povrchu tok stejně široký, jako v celém zbytku filtru. Vyjádřeno v termínech hydromechaniky, je možné, že to bylo způsobeno menší hustotou zrnění filtračního materiálu kolem vnějšího povrchu či pláště filtrační vrstvy. Za druhé bylo zjištěno, že plochost horního povrchu filtrační vrstvy měla silný vliv na toky v oblasti, umístěné několik decimetrů pod povrchem. Horní povrch filtrační vrstvy měl zvlněné uspořádání, vytvářející hřebeny či hřbety a kapalné toky měnily spodní části horního povrchu a byly obráceny proti nejbližším korytům zvlnění. Důležitým závěrem, který lze učinit z těchto pozorování, je to, že filtrační vrstva nebyla využívána optimálně a že bylo možné získat více optimálním využitím filtrační vrstvy. Charakteristickým rysem optimálně využívané filtrační vrstvy je to, že každá malá část filtrační vrstvy je maximálně využívána k účelům filtrace bez ohledu na to, ve které části filtrační vrstvy je umístěna, tj. že filtrační vrstvou budou procházet stejně silné

- J toky suspenze. V takovém případě je možné zvýšit celkový průtok filtrem na vyšší úroveň bez snížení rozsahu čištění suspenze. Jinou možností je, že množství filtračního média může být sníženo, výsledkem čehož je nižší celková výška, konstrukční výška filtru.

Velké množství měření, prováděných s filtry o různých podmínkách přívodu suspenze a s různými suspenzemi až k čistým roztokům, mělo pevně stanovené podmínky pro optimální používání filtru a vedlo k předkládanému vynálezu. Hlavní část toku suspenze by měla být vedena do filtrační vrstvy tam, kde je filtrační vrstva přechodně nejmenší, přičemž tato oblast je současně oblastí, v níž je největší rychlost vlévání filtračního média. Jedna taková oblast se nalézá na spodním okraji rozváděcího kuželu, který je normálně umístěn v takovém místě, v němž se nalézá počátek spodního kónusu. Bylo zjištěno, že rovnoměrně rozdělovaný tok může být dosažen ve vnější oblasti vnějšího povrchu tak, že se suspenze ponechá proudit kolem okraje rozváděcího kužele.

Rovněž však bylo zjištěno, že nelze ponechat proudit kolem spodního okraje rozváděcího kužele celý objem suspenze, neboť povrchové zatížení v omezené filtrační oblasti se tak stane příliš vysokým, což působí uvolnění suspendovaných částic ze zrnek písku. Nebylo by možné dosáhnout rovnoměrně rozdělovaného toku v celé oblasti filtrační plochy nebo až v oblasti celého filtru. Bylo rovněž shledáno nezbytným nanést část suspenze do středu filtrační vrstvy. Tato část objemu suspenze vstupuje v pozdější fázi do filtrační vrsty a naplňuje tuto oblast filtru, která nebyla dostatečně naplňována z nižšího okraje rozdělovacího kužele. Rovnoměrně rozdělovaného toku lze dosáhnout celé filtrační oblasti a ve větší části filtru upravením rozdílení suspenze do dvou vstupních oblastí. Vynález získal charakteristické rysy, vytyčené dále v následujících nárocích na základě svrchu uvedených skutečností.

Podle jednoho propracovaného ztělesnění vynálezu k optimálnímu využití celého filtruje horní povrch filtrační vrstvy zcela plochý.

Vynález nyní bude podrobněji popsán vzhledem k doprovodnému nákresu, obrázku 1, který schématicky vykresluje spodní část nepřetržitě pracujícího . 4 filtru podle vynálezu. , ,,

Nákres schematicky dokresluje, jak lze podle vynálezu dosáhnout zavedení suspenze na filtr. Spodní část filtrační vrstvy 1 je uzavřena prostřednictvím nejlépe kruhovitého pláště nebo povlaku 2 a spodním kuželem 3. Transportní trubka 4 vzduchové pumpy je centrálně protažena filtrační vrstvou a vytažena do promývacího zařízení filtračního média (není znázorněno) a do trubky rozvodu vzduchu 5, která přivádí vzduch do pumpy. Přívodní trubka suspenze 6 se rozšiřuje koncentricky kolem pumpy a ústí do horní části rozváděcího kuželu 7. Rozváděči kužel 7 má otevřený spodek a část suspenze by měla protékat filtrační vrstvou kolem spodního okraje 8 kuželu a do omezeného prostoru 9 mezi rozváděčům kuželem 7 a spodkem kuželu 3. Množství otvorů 10 je umístěno kolem horní části rozváděcího kuželu v kruhové dráze, tak, aby suspenze byla schopná proudit poměrně centrálně na filtrační vrstvu 1. Ve znázorněném případě jsou otvory 10 chráněny před filtračním médiem pomocí kónické objímky 11, umístěné bezprostředně kolem otvorů. V tomto případě suspenze proudí do filtrační vrstvy kolem spodního okraje objímky 11. V jiném ztělesnění podle vynálezu je každý otvor před filtračním médiem chráněn pomocí vně ležícího krytu či víčka. Otvory mohou být umístěny kolem okružní dráhy rovněž v různých výškách kuželu. Zarážka toku nebo přepážka 12 je umístěna pod otvory 10 v rozváděcím kuželu. Tyto přepážky jsou určeny k brždění mocné kinetické energie, která je na suspenzi přenášena vertikálním přívodným kanálem 6, a rovněž k rozdělování objemů suspenze na nižší část rozváděcího kuželu a do otvorů v horní části uvedeného kuželu v požadovaných proporcích. Zarážka toku 12 může mít vhodně formu horizontální desky, přichycené k rozváděcímu kuželi a opatřené mnoha otvory. V takovém případě jsou otvory vhodně umístěny tak, aby suspenze, přiváděná trubkou 6, nenarážela do otvorů, ale byla brzděna.

V případě jiného ztělesnění podle vynálezu není pro středovější přívod suspenze nutné, aby se uskutečňoval otvory v rozváděcím kuželu, a tyto otvory mohou být umístěny přímo na trubce přívodu suspenze 6 bezprostředně nad horní částí rozváděcího kužele. Na druhé straně není nezbytné tyto otvory chránit ochranými deskami nebo objímkami.

- 5 K získání rovnoměrného toku do filtrační vrstvy kolem nižšího okraje rozváděcího kuželu a také u okraje horní objímky je nezbytné, aby okraje byly orientovány horizontálně a byly stabilně udržovány v této poloze. Pro usnadnění pravidelného toku suspenze do filtrační vrstvy je výše zmíněný nižší okraj výhodně opatřen jistou formou zářezů, nebo jinou formou, například v podobě trojúhelníkových vyhloubení, vroubkování.

Nehledě na složení suspenze, bylo zjištěno, že je vhodné dovolit u více než 65 % suspenze, ale ne u více než 80 % suspenze, aby byla přiváděna na filtrační vrstvu kolem nižšího okraje 8 rozváděcího kuželu a zbytek suspenze aby byl přiváděn poměrně centrálně otvory 10 v horní části rozváděcího kuželu. Horní okraj rozváděcího kuželu bude navíc přednostně prostorově oddělen od vertikálně určeného povrchu filtru nebo imaginárního rozsahu filtru vzdáleností, která představuje nejméně třetinu poloměru ve filtračním médiu, a vnitřní okraj pod objímkou nebo podobným zařízením bude s výhodou prostorově oddělen od vnitřního povrchu filtračního média vzdáleností menší než 1/3 poloměru ve filtračním médiu, tj. v případě znázorněného ztělesnění vzhledem k přívodní trubce.

Zařízení pro získání plochého horního povrchu mohou mít mnoho různých uspořádání. Zařízení mohou mít formu drahých otočných škrabek. Ta by měla být zvažována vzhledem k užitku, který poskytuje jednoduché zařízení, zajišťující v zásadě plochý horní povrch s přijatelně slabým zvlněním filtračního média. Kompromis může být nalezen v rozdělovacím kuželu, který je umístěn pod promývacím zařízením a který má vzhled hvězdy s velkým množstvím trysek, paprskovitě se rozbíhajících ven do okolí.

Ekonomický přínos, získaný u filtru, používaného do optima, je hmatatelným přínosem za všech okolností. Filtry budou mít buď nižší konstrukční výšku již ve stádiu projektu a mohou tak být umístěny v budovách o nižších výškách, nebo mohou být umístěny ve stávajících budovách, nebo bude možné snížit množství filtrů v případě větších provozů, neboť přes každý filtr může být

- 6 umožněn průchod většího objemu suspenze.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob přivádění suspenze do filtrační vrstvy granuláraího filtračního média v nepřetržitě pracujícím filtru, u něhož spodnější část filtrační vrstvy obepíná středově umístěný a směrem dolů otevřený rozváděči kužel tak, aby bylo zajištěno, že filtrační médium získá požadovaný profil toku a kde se suspenze dodává do vnitřku rozváděcího kuželu v jeho horní části a směrem dolů, vyznačující se tím, že se suspenze přivádí na filtrační vrstvu zevnitř rozváděcího kuželu a rovněž kolem spodního okraje rozváděcího kuželu v nejméně jedné úrovni nad uvedeným spodním okrajem a tím tedy v různých uzpůsobených poměrných objemech v uvedených různých úrovních, s úmyslem udržet rovnoměrně rozdílený tok suspenze napříč filtrační plochou.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že objem suspenze, přiváděné v nejvyšší úrovni, zahrnuje nejméně 20 % celkového toku, a že objem suspenze, přiváděné v nejnižší úrovni, zahrnuje nejméně 65 % celkového toku.
3. 3. Zařízení k přivádění suspenze do filtrační vrstvy granuláraího filtračního média v nepřetržitě pracujícím filtru ve shodě se způsobem podle nároku 1, přičemž zařízení zahrnuje přívodní trubky, otevřené do spodnější části filtrační vrstvy, kde směrem dolů otevřený přívodní kužel je středově umístěn s vrcholem kužele namířeným nahoru k zajištění toho, že filtrační médium získá požadovaný profil toku a kde ústí přívodní trubky (6) leží ve vrchní části rozváděcího kuželu (7), vyznačující se tím, že vývody do okolní filtrační vrstvy (1) jsou tvořeny množstvím otvorů (10) v povrchové vrstvě rozváděcího kuželu, umístěných v určitých výškách na kuželu a/nebo otvory v přívodní trubce nad přívodním kuželem a rovněž jsou tvořeny průchody podél spodního okraje (8) rozváděcího kužele.
4. 4. Zařízení podle nároku 3,vyznačující se tím, že otvory (10) na vnější straně kuželu (7) jsou překryty po obvodu se rozšiřující objímkou (11), která je slabě prostorově oddělena od uvedených otvorů a pevně utěsněna vůči

   - 8 vnějšímu povrchu kuželu (7) nad otvory (10).
5. 5. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že otvory (10) jsou umístěny podél okružní dráhy, obepínající plášť kuželu.
6. 6. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že středová osa ústí přívodní trubky (6) se shoduje s osou kuželu (7).
7. 7. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že zábrana toku suspenze (12) je umístěna bezprostředně pod otvory a její funkcí je rozdělování suspenze do různých výstupních úrovní v požadovaných poměrech.
8. 8. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že otvory (10) jsou situovány podél několika okružních drah v různých výškách kužele.
9. 9. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že spodní okraj (8) rozváděcího kužele (7) je prostorově oddělen od vnějšího válcovitě definovaného povrchu (2) filtrační vrstvy či od myšleného rozsahu povrchu vzdáleností, která se rovná nejméně 1/3 poloměru válce.
10. 10. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že otvory (10) jsou prostorově odděleny od vnitřního válcovitě definovaného povrchu filtrační vrstvy vzdáleností, která je menší než 1/3 poloměru rozsahu filtrační vrstvy.

    Zastupuje:

    fy