ES2199248T3 - Medios de filtro con discos giratorios. - Google Patents
Medios de filtro con discos giratorios.Info
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Abstract
EN UN FILTRO EN FORMA DE DISCO GIRATORIO PARA SEPARAR LA FASE MAS BASTA DE UNA MEZCLA DE LIQUIDO SOBRE EL INTERIOR DE LOS DISCOS FILTRADORES (4), EL ESPACIO INTERIOR DE LOS MISMOS (6) HA SIDO PROVISTO DE LOS ASI LLAMADOS ELEMENTOS PORTADORES (13) PARA TRANSPORTAR LA FASE MAS BASTA HASTA UN VASO DE RECOLECCION (10). PARA EVITAR QUE LA FASE MAS BASTA VUELVA A DESLIZARSE AL INTERIOR DE LA MEZCLA LIQUIDA DURANTE ESTE PROCEDIMIENTO, SE INTRODUCEN ELEMENTOS EN FORMA DE BARRERA ASI COMO DISEÑOS ALTERNATIVOS DE LOS ELEMENTOS PORTADORES. (FIG. 2).
Description
Medios de filtro con discos giratorios.
La presente invención se refiere a un filtro de
rotación que tiene varios discos filtrantes dispuestos en un rotor.
Más exactamente, el filtro está construido de modo que la mezcla
líquida a filtrar se suministra por un eje hueco del rotor hacia el
interior de los discos de filtro, estando compuesto cada disco
filtrante por dos paredes laterales con medios de filtro y una pared
dispuesta alrededor de la periferia, preferentemente dotada también
de medios de filtración.
En la filtración el líquido pasa a través de los
medios de filtrado desde dentro hacia fuera, por lo que en el
interior de los medios de filtrado se forma una capa filtrante
compuesta de partículas sólidas, una fase de gruesos. La filtración
tiene lugar con la ayuda de una sobrepresión hidrostática que se
consigue porque el nivel del líquido de la mezcla líquida del
interior del rotor se dispone más alto que el nivel del líquido del
filtrado exterior a los discos de filtro. Un filtro de discos de
este tipo se describe, por ejemplo, en el documento
US-A-3 163 601.
El problema de los filtros que tienen un sentido
de flujo de dentro hacia fuera, a través de los medios de
filtración, es que una gran parte de la capa filtrante se desprende
durante la rotación y vuelve a caer dentro del depósito, o reserva,
cuando dicha capa se remonta por encima de la superficie del
depósito de mezcla líquida no filtrada. Esto origina mayor
concentración en la mezcla líquida de entrada y empeora con ello el
rendimiento técnico del filtro, es decir, su capacidad en distintos
aspectos, tal como la capacidad hidráulica, la cantidad de
partículas sólidas separadas y/o la pureza del filtrado.
El objeto de la presente invención es aumentar la
capacidad del filtro. De ello resulta que, para un flujo de entrada
determinado, se necesita menor área de filtro y por tanto se
requieren equipos de filtro más pequeños.
Según la presente invención, en el espacio
interior de los discos filtrantes se disponen elementos portadores
de la fase de gruesos filtrada, así como medios de obstrucción o
interceptación que impiden que dicha fase de gruesos vuelva a caer
dentro del depósito de la mezcla líquida de entrada. Estos medios de
obstrucción se llaman en lo sucesivo elementos de barrera. La
capacidad del filtro se aumenta evitando que la fase de gruesos sea
filtrada de nuevo y que ocupe con ello área de filtro.
Un filtro según la presente invención se adapta
bien a la depuración de aguas residuales, la depuración de agua
cruda o bruta, también llamada agua de retorno en la industria
papelera, y la recuperación de fibras en la industria del papel. En
las presentes reivindicaciones 1 y 2 se define un filtro rotativo de
discos según la presente invención.
A continuación se describe la invención con más
detalle y con referencia a los dibujos anexos, en los que:
la figura 1 muestra una sección transversal
(I-I en la figura 2) de un filtro,
la figura 2 muestra una sección longitudinal
(II-II en la figura 1),
la figura 3 muestra la invención en un sector de
un disco filtrante,
la figura 4 muestra una realización alternativa
de la invención,
la figura 5 muestra una superficie lateral de un
disco filtrante en una vista de sección transversal
(V-V en la figura 6),
la figura 6 muestra, a escala ampliada, una
sección (VI-VI en la figura 5) de la superficie
lateral,
la figura 7 muestra una realización alternativa
de la invención,
la figura 8 muestra una modificación de la
realización de la figura 7.
Las figuras 1 y 2 muestran una realización
principal de un filtro de discos. Este filtro comprende un rotor de
filtro 1 situado dentro de un recipiente de filtro 2 para el
filtrado. Con ayuda de medios motores 5 se hace girar en el
recipiente un eje hueco 3 en el que están dispuestos discos de
filtro 4 con medios de filtración. En su realización más sencilla,
los medios de filtro están compuestos de una tela filtrante apoyada
sobre una capa inferior de soporte, de modo que se forma un espacio
interior 6. La tela del filtro se ciñe a las dos caras de los
discos filtrantes y, preferentemente, también a la periferia externa
7. El interior de los discos filtrantes o filtradores comunica con
el eje hueco 3. La mezcla líquida a filtrar se introduce en el eje
hueco por la entrada 8 y con ello también al espacio interior 6 de
los discos de filtro. Según una técnica conocida, unos medios, no
mostrados, se encargan de mantener un nivel substancialmente
constante en el eje y dentro de los discos de filtro. Una
disposición ventajosa para esta finalidad puede ser un control
automático de velocidad, de modo que la velocidad aumente cuando el
nivel tienda a subir y viceversa. El filtrado se extrae por una
salida 9. La diferencia de alturas entre la entrada y la salida es
una medida de la presión hidrostática eficaz. La fase de gruesos
filtrada por completo se transfiere, según la invención, a un
recipiente colector 10 del interior del eje hueco. La parte inferior
de este recipiente colector estacionario está inclinada hacia una
salida 11 de la fase de gruesos. La fase de gruesos que no se haya
soltado ni se haya caído todavía de la tela del filtro durante la
rotación de los medios de filtración, se retira por lavado con
ayuda de boquillas de pulverización 12 dispuestas en los lados
exteriores. Parte del agua pulverizada pasa así a través de la tela
del filtro y la limpia, con lo que la fase de gruesos cae hacia el
recipiente colector 10.
La figura 3 muestra en sección transversal un
cuarto de sector de un disco filtrante 4 de una realización según
la invención. El espacio interior de los discos de filtro se ha
dotado de placas, llamadas aquí elementos portadores 13, que salen
del eje hueco 3. Las placas se extienden hacia la periferia y están
dispuestas entre los costados de los discos de filtro en una
dirección axial. La extensión es tal que se deja una separación 14,
una abertura, junto a la periferia. El fin de esta abertura es que
la mezcla líquida pueda fluir hacia atrás, en sentido contrario a la
rotación, durante el movimiento de los elementos portadores en la
mezcla líquida. Otra función que es posible, gracias a estas
separaciones, es la rápida extracción del aire de las células
formadas por los elementos portadores cuando éstos se sumergen de
nuevo en el depósito de líquido, así como el rápido suministro de
aire debajo de los elementos portadores cuando salen fuera de la
superficie del depósito. Los elementos portadores están orientados
de tal modo que toman una posición substancialmente horizontal
durante el paso del nivel de líquido hacia arriba fuera del
baño.
Una ligera inclinación hacia abajo en la
separación 14 facilita un flujo de retorno de la mezcla líquida al
depósito en el paso de la superficie de líquido, pero dicha
inclinación no debe ser tan grande que cualquier fase de gruesos que
se haya desprendido resbale además hacia abajo dentro del depósito.
El nivel de la mezcla líquida debe mantenerse convenientemente más
alto que el centro de rotación a fin de que pueda conseguirse una
superficie eficaz de filtrado que sea lo más grande posible. Los
elementos portadores 13 están orientados, pues, de modo que los
extremos interiores de los mismos que están junto al eje van
adelantados durante la rotación respecto a los extremos
exteriores.
En una realización preferente según la invención,
entre cada par de elementos portadores 13 se disponen, cerca de la
periferia, uno o varios elementos portadores exteriores 15, más
cortos. Con lo cual puede mantenerse bajo el número de los
elementos portadores más grandes 13. Además, estos elementos
portadores exteriores 15 están dispuestos adecuadamente de modo que
al salir del depósito de líquido toman una posición
substancialmente horizontal, con una ligera inclinación hacia
fuera. Para estos elementos portadores también debe existir en la
periferia una separación 16 para la descarga de la mezcla líquida
no filtrada y para la salida del aire, respectivamente.
Según la presente invención, no es posible que
pueda volver a caer dentro de la mezcla líquida una fase de gruesos
22 que se haya soltado de los medios de filtración. Este riesgo
existe desde el momento en que la paleta sale del depósito de
líquido hasta que la fase de gruesos puede deslizarse hacia el
recipiente colector 10. Con este objeto se disponen medios de
obstrucción o interceptación, aquí llamados elementos de barrera
17, para que la fase de gruesos no pueda resbalar en la rotación
fuera de las paletas antes de llegar al borde del recipiente
colector 10. Dichos elementos de barrera pueden disponerse en la
parte más interior de las paletas y extenderse hacia adelante en el
sentido de la rotación, esto es, pueden tener un codo hacia arriba
visto desde el lado en que el disco de filtración tiene un sentido
de movimiento de marcha hacia arriba, en el sentido de la rotación
o según los extremos interiores de las cuchillas. La amplitud del
ángulo del codo hacia arriba debe ser tal que la parte acodada hacia
arriba, el elemento de barrera, rebase en la rotación una posición
horizontal sólo tras el paso del borde del recipiente colector,
después de lo cual la fase de gruesos puede resbalar dentro del
recipiente. Convenientemente, en los elementos portadores exteriores
de la periferia debe disponerse también este codo hacia arriba, del
mismo tamaño aproximadamente que el descrito más arriba.
Como se ve en la figura 4, el elemento de barrera
de la fase de gruesos 22 puede ser, de manera alternativa, una
placa 18, fijada ventajosamente en el recipiente colector 10, o
constituir una de las paredes del recipiente. La placa se extiende
en arco circular desde la superficie del depósito, en el sentido de
la rotación, para que la mezcla líquida suba hasta el borde del
recipiente colector a lo largo de todos los discos de filtración. A
diferencia de los elementos de barrera de los elementos portadores
descritos anteriormente, esta placa es un elemento estacionario de
barrera 18. Este elemento de barrera debe estar colocado de modo
que los bordes interiores de los elementos portadores se deslicen
muy cerca del elemento de barrera. También según esta realización,
los elementos portadores pueden construirse con los anteriormente
descritos elementos de barrera 17 como seguridad adicional frente a
cualquier caída hacia la mezcla líquida de fase de gruesos a través
de la separación existente entre el elemento estacionario de
barrera 18 y los elementos portadores.
Como es evidente por las figuras 5 y 6, en
ciertas aplicaciones pueden disponerse elementos transportadores 19
en los costados de los discos de filtración, llamados aquí
elementos portadores laterales. Ventajosamente, a estos elementos se
les da una extensión radial que se corresponde con la extensión en
dirección radial de los medios de filtración y pueden ser, por
ejemplo, barras planas o una rejilla. Las dimensiones de estas
placas laterales son tales que transportan al menos la fase de
gruesos 22, que se desprende de los costados, hasta una altura en
que los elementos portadores interiores subsiguientes (13 en la
figura 3) con sus elementos de barrera tienen tiempo de llegar por
rotación por encima de la superficie del depósito de la mezcla
líquida. Los elementos de barrera 17 se encargan por tanto de
transportar hasta el recipiente colector 10 la fase de gruesos, la
cual cae sobre las paletas 13 por la rotación subsiguiente a esta
posición. Dichos elementos portadores laterales 19 pueden
disponerse, ventajosamente, de modo que sean elementos de apoyo de
los medios de filtración, por lo general la tela de filtro.
Mediante la creación de los elementos de barrera
se obtiene mayor flujo de mezcla líquida a través de la separación
14 (figura 3) entre el elemento portador y la periferia, comparado
con el que se obtendría sin elementos de barrera. Se ha demostrado
que esto ocasiona ciertas perturbaciones a velocidades de rotación
más elevadas. La mezcla líquida que fluye hacia atrás por la
separación 14 desprende en cierta distancia la capa filtradora, la
fase de gruesos. Por consiguiente, esto reduce tanto la pureza del
filtrado como la capacidad filtrante que concierne a la cantidad de
fase de gruesos.
Este problema se soluciona, como se ve en las
figuras 7 y 8, con un miembro de pantalla o de escudo 20 radialmente
exterior al elemento portador 13 hacia la periferia. Se supone que
este escudo protege de la corriente líquida a la capa de fase de
gruesos 22 exterior al elemento transportador dirigiendo la
corriente desde la periferia. El escudo 20 puede estar curvado o
puede tener una forma recta como se muestra en la figura 7. Un
diseño ventajoso es una placa en ángulo 21 (figura 8), la cual da
más resistencia e impide que la fase de gruesos pase por la
separación. Este diseño disminuye pues la necesidad o el número de
elementos portadores exteriores 15. Se ha demostrado que la
combinación de elementos de barrera con miembros de escudo en la
parte de fuera del elemento portador interno 13 permite que los
filtros funcionen con una velocidad de rotación substancialmente
mayor. Ello significa que, para un flujo de entrada determinado de
la mezcla líquida, puede reducirse substancialmente el tamaño de los
equipos de filtro.
Pueden realizarse diversas modificaciones dentro
del ámbito de la invención. En ciertas aplicaciones puede ser
ventajoso, desde un punto de vista económico, eliminar los medios
de filtración que se extienden por la periferia de los discos de
filtro. En estos casos no se necesitan los elementos portadores
exteriores 15 ni los miembros de escudo 20, 21.
Claims (8)
1. Un filtro rotativo de discos para separar una
fase de gruesos de una mezcla líquida, que comprende un eje hueco
horizontal (3), al menos un disco filtrante vertical hueco (4)
dispuesto en el eje hueco y que tiene paredes laterales con medios
de filtración, estando un espacio definido por las paredes laterales
y la periferia exterior del disco y que comunica con el eje hueco,
una entrada (8) para suministrar la mezcla líquida a separar hacia
el interior del eje hueco y además hacia dicho espacio, un
recipiente (10) en el interior del eje hueco para recoger una fase
de gruesos desarrollada en dicho espacio durante el funcionamiento
del filtro de discos, y elementos portadores (13) dispuestos en el
disco filtrante(4) dentro de dicho espacio para recibir la
fase de gruesos que se desprende de los medios de filtración y para
llevar dicha fase de gruesos hacia arriba hasta el recipiente
colector durante la rotación del disco filtrante, siendo cada
elemento portador (13) alargado y teniendo un extremo interior y un
extremo exterior con relación al disco filtrante (4),
caracterizado por elementos de barrera (17) fijados al disco
filtrante (4) en los elementos portadores (13), respectivamente,
estando situado cada elemento de barrera (17) en el extremo
interior de su elemento portador asociado (13) y comprendiendo una
parte recta que se extiende hacia delante desde su elemento portador
(13) según se ve en el sentido de la rotación, estando posicionada
dicha parte recta con relación al disco filtrante de modo que se
extiende horizontalmente cuando rebasa una posición por encima del
recipiente colector (10) durante la rotación del disco filtrante,
por lo cual los elementos de barrera impiden que se desprenda fase
de gruesos de los elementos portadores (13) durante la rotación del
disco filtrante(4) antes de que la fase de gruesos sea
llevada al recipiente colector (10).
2. Un filtro rotativo de discos para separar una
fase de gruesos de una mezcla líquida, que comprende un eje hueco
horizontal (3), al menos un disco filtrante vertical hueco (4)
dispuesto en el eje hueco y que tiene paredes laterales con medios
de filtración, estando un espacio definido por las paredes laterales
y la periferia exterior del disco y que comunica con el eje hueco,
una entrada (8) para suministrar la mezcla líquida a separar hacia
el interior del eje hueco y además hacia dicho espacio, un
recipiente (10) en el interior del eje hueco para recoger una fase
de gruesos desarrollada en dicho espacio durante el funcionamiento
del filtro de discos, y elementos portadores (13) dispuestos en el
disco filtrante(4) dentro de dicho espacio para recibir la
fase de gruesos que se desprende de los medios de filtración y para
llevar dicha fase de gruesos hacia arriba hasta el recipiente
colector durante la rotación del disco filtrante,
caracterizado por elementos estacionarios de barrera (18)
dispuestos en el recipiente colector (10) y diseñados según un arco
circular que se extiende hacia abajo desde el recipiente colector
(10), para impedir que se desprenda fase de gruesos de los elementos
portadores (13) durante la rotación del disco filtrante(4)
antes de que la fase de gruesos sea llevada al recipiente colector
(10).
3. Un filtro de discos según la reivindicación 1
ó 2, caracterizado porque dicho espacio interior del disco
filtrante (4) está definido por los medios de filtración también en
la periferia exterior del disco filtrante, y porque en la parte
exterior de los elementos portadores (13) están dispuestos
radialmente miembros de escudo (20; 21) para la fase de gruesos
depositada sobre los medios de filtración en dicha periferia
exterior, estando dispuestos los miembros de escudo de modo que por
medio de ellos se desvía de dicha periferia exterior el líquido que
fluye radialmente hacia fuera a lo largo de los elementos
portadores.
4. Un filtro de discos según una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho
espacio interior del disco filtrante (4) está definido por los
medios de filtración también sobre una periferia exterior del disco
filtrante, y porque entre elementos portadores adyacentes (13) está
situado cerca de dicha periferia externa al menos un elemento
portador exterior (15) y dispuesto de modo que recibe la fase de
gruesos que se desprende de los medios de filtración de dicha
periferia y entrega la fase de gruesos recibida a uno de los
elementos portadores.
5. Un filtro de discos según la reivindicación 4,
caracterizado por medios que mantienen un nivel
substancialmente constante de la mezcla líquida dentro del eje
hueco (3) y en dicho espacio, extendiéndose el elemento portador
externo (15) substancialmente de manera horizontal cuando rebasa en
ascenso dicho nivel durante la rotación del disco filtrante
(4).
6. Un filtro de discos según una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por medios que
mantienen un nivel substancialmente constante de la mezcla líquida
dentro del eje hueco (3) y en dicho espacio, extendiéndose dichos
elementos portadores (13) substancialmente de manera horizontal
cuando rebasan en ascenso dicho nivel durante la rotación del disco
filtrante (4).
7. Un filtro de disco según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en dicho
espacio están dispuestos varios elementos portadores laterales (19)
en cada lado del disco filtrante (4) para recibir la fase de
gruesos que se desprende de los medios de filtración, extendiéndose
cada elemento portador de manera axial desde un lado del disco
filtrante hacia el otro lado del disco filtrante, pero
permaneciendo espaciado de dicho otro lado.
8. Un filtro de discos según la reivindicación 7,
caracterizado porque los medios de filtración de los lados
del disco filtrante (4) están soportado en elementos portadores
laterales (19).
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