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Behandlungsvorrichtung mit Konditionierungspendel für die Wände - Dokument DE69317040T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69317040T2 17.09.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0604121
Titel Behandlungsvorrichtung mit Konditionierungspendel für die Wände
Anmelder Benson, Robert Arthur, Boston, Mass., US
Erfinder Benson, Robert Arthur, Boston, Mass., US
Vertreter Rüger und Kollegen, 73728 Esslingen
DE-Aktenzeichen 69317040
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, NL, PT, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 16.12.1993
EP-Aktenzeichen 933101610
EP-Offenlegungsdatum 29.06.1994
EP date of grant 18.02.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.09.1998
IPC-Hauptklasse B01D 29/11
IPC-Nebenklasse B01D 29/64   

Beschreibung[de]

Gegenstand der Erfindung ist eine Behandlungseinrichtung. Bei vielen Behandlungsvorgängen finden kritische Prozesse an einer begrenzenden Wand einer Einrichtung statt, und in einigen dieser Fälle sammelt sich etwas von diesem Material an der begrenzenden Wand an und verschlechtert die Effizienz des Prozesses zunehmend. Ein Beispiel ist eine Filtereinrichtung, bei der ein zunächst teilchenbeladenes Fluid durch eine poröse Wand geleitet wird und eine kuchenartige Ansammlung auf der Wand hinterläßt. Dieser Kuchen beschränkt dann den gewünschten Fluidfluss durch die poröse Wand.

In der EP-A-551961 ist eine Filterapparatur geoffenbart, in der eine Filterwartungseinrichtung auf einem durchgehenden Läufer montiert ist, der in dem Gefäßraum der Filterapparatur gehalten ist und der in dem Gefäßraum auf dem Läufer umläuft, um Teilchenmaterial von den Gefäßwänden zu entfernen.

Gemäß der Erfindung ist die Prozesswand Teil der Begrenzung eines kontinuierlichen in sich geschlossenen Gefäßraums, von dem ein anderer Teil einen Rückflussabschnitt bildet. Ein freier, die Wand konditionierender Läufer zirkuliert in diesem Gefäßraum, löst angesammeltes Material, wenn er die Behandlungswand passiert, und kehrt durch den Rückkehrabschnitt zurück, um erneut umzulaufen. Während sich der Läufer in dem Rückkehrabschnitt befindet, sperrt er den Fluss durch den Rückkehrabschnitt und während der Läufer durch den Behandlungsabschnitt umläuft, sperrt eine sperranordnung, die ein anderer Läufer sein kann, den Fluss durch den Rückkehrabschnitt.

Entsprechend schafft die Erfindung eine Vorrichtung zum Verarbeiten eines Fluids, das Teilchenmaterial trägt, mit einem Aufbau, der einen kontinuierlichen rückgeschlossenen Gefäßraum aufweist,

wobei der Gefäßraum eine Wand, einen Eingangsabschnitt, der mit dem Gefäßraum in Verbindung steht, und einen Ausgangsanschluss aufweist, der mit dem Gefäßraum in Verbindung steht, wobei die Anschlüsse entlang der Länge des Gefäßvolumen asymmetrisch angeordnet sind, so dass von dem Einlassanschluss zu dem Auslassanschluss ein erster und ein zweiter Weg definiert sind, wobei der erste Weg länger als der zweite Weg ist,

mit einem Läuferrückkehrabschnitt, der um den zweiten Weg herum angeordnet ist,

wobei die Gefäßraumwand einen Behandlungs-Wandbereich aufweist, auf dem sich bei dem Betrieb der Vorrichtung Material ansammelt, wobei der Behandlungs-Wandbereich entlang des ersten Wegs angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass

in dem Gefäßraum ein Läufer angeordnet ist und durch diesen zirkuliert, wobei der Läufer zu keinem Strukturelement der Verarbeitungsvorrichtung eine Verbindung hat, wobei der Läufer eine längliche Form aufweist und ein an dem vorderen Ende angeordnetes Stoßelement, ein Wandkonditionierungselement und ein Verschlusselement enthält, wobei das Wandkonditionierungselement dazu dient, angesammeltes Material von der Gefäßraumwand zu lösen, wenn der erste Läufer den ersten Weg durchläuft, wobei das Verschlusselement dazu dient, den Fluss von dem Eingangsanschluss zu dem Ausgangsanschluss über den zweiten Weg zu sperren, wenn der Läufer in dem zweiten Weg des Gefäßraums befindlich ist,

und mit einer sperranordnung, die so bemessen ist, dass sie, wenn sie in dem zweiten Wegabschnitt sitzt, den Fluss von dem Eingangsanschluss durch den zweiten Weg hindurch zu dem Ausgangsanschluss sperrt, wenn der Läufer den ersten Weg durchläuft,

wobei das Stoßelement des Läufers dazu dient, sperrende Strukturen zu treffen und zu lösen, wenn der Läufer in den Rückkehrabschnitt eintritt.

In einer nachfolgend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist die Sperrstruktur ein weiterer Läufer.

Bei einer nachstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist eine Behandlungsvorrichtung geschaffen, die wenigstens zwei wandkonditionierende Läufer aufweist, die in dem Gefäßraum angeordnet und weder untereinander noch mit der Gefäßraumwand verbunden sind, wobei jeder Läufer

ein vorderes Stoßelement,

ein hinteres Stoßelement,

ein Wandkonditionierungselement, das dazu dient, angesammeltes Material von der Gefäßraumwand zu lösen, wenn der Läufer den ersten Weg durchläuft, und

eine sperrende Struktur aufweist, die eine Verschlusseinrichtung enthält, die dazu dient, den zweiten Weg für Durchfluss zu sperren, wenn der Läufer in dem zweiten Weg des Gefäßraums befindlich ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Filterappartur, mit Wandkonditionierungsläufern.

Figur 2 veranschaulicht den Rückführungsabschnitt der Einrichtung nach Figur 1, mit einem darin befindlichen Läufer, in detaillierterer Form.

Figur 3 veranschaulicht ein Blatt, das Teil des Läufers nach Figur 2 ist.

Figur 4 veranschaulicht eine Einzelheit eines Läufers.

Detaillierte Beschreibung

Es wird auf die Zeichnungen verwiesen; eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung 10 weist eine Wand 11 auf, die einen kontinuierlichen, einen Umlauf definierenden Gefäßraum 12 festlegt. Mit dem Gefäßraum 12 kommuniziert sowohl ein Eingangsanschluss 13 als auch ein Ausgangsanschluss 14. Von dem Eingangsanschluss 13 ist ein langer Weg 22 durch den Gefäßraum 12 zu dem Ausgangsanschluss 14 definiert, der durch einen Umkehrabschnitt 15, durch ein oberes Rohr 16 mit poröser Wand, durch einen Umkehrabschnitt 15 und durch ein unteres Rohr 18 mit poröser Wand geht. Durch den Gefäßraum 12 führt ein kurzer Weg 23 von dem Eingangsanschluss 13 zu dem Ausgangsanschluss 14, der nur durch den Läuferrückkehrabschnitt 19 führt. In dem Gefäßraum 12 sind Wandkonditionierungsläufer 24 und 25 angeordnet und unabhängig voneinander frei in dem Gefäßraum entlang bewegbar. Filtrataufnahmerohre 20 erfassen Filtrat, das durch die Verarbeitungswand 26 gedrungen ist, die die Rohre 16, 18 mit poröser Wand enthält. Mit dem Innenraum der Aufnahmerohre 20 kommuniziert ein Auslasskanal 21, der für die Filtratabfuhr sorgt.

Der Läuferrückkehrabschnitt 19 weist, wie insbesondere in Figur 2 veranschaulicht ist, einen nach innen vorstehenden Wandabschnitt 37 auf, der zwischen dem Eingangsanschluss 13 und dem Ausgangsanschluss 14 angeordnet ist und in dem kurzen Weg des Gefäßvolumens 12 einen verminderten Querschnitt 27 schafft.

Der Wandkonditionierungsläufer 24, der in Figur 2 veranschaulicht und in dem kurzen Weg 23 des Gefäßvolumens 12 angeordnet ist, weist ein vorderes Stoßelement 28, ein hinteres Stoßelement 29, ein Dichtungselement 30, flexible Flügel 31, 32, 33, 34 und Knöpfe 38, 39, 40, 41 auf, die alle mit einem flexiblen Schaft 35 verbunden sind.

Das Dichtungselement 30 ist aus einem Elastomermaterial in Form einer Scheibe mit einem Durchmesser ausgebildet, der den Gefäßraum 12 in dem langen Weg 22 ausfüllt. Weil es elastisch ist, kann sich das Dichtungselement 30 deformieren um einen kleineren Durchmesser anzunehmen und durch den Abschnitt 27 mit verminderten Durchmesser zu passen.

Die Flügel oder Blätter 31, 32, 33, 34 können vorzugsweise aus einem flexiblen aus Polymer bestehenden Flächenmaterial ausgebildet sein, das auf die in Figur 3 veranschaulichte Form geschnitten ist.

Einzelheiten der Anordnung des beispielhaften Blatts 32 und der Knöpfe 38, 39 sind insbesondere in Figur 4 veranschaulicht. Das Blatt 32 ist zwischen einer Nase 42 des Knopfs 39 und einer gekrümmten Hinterfläche 43 des Knopfs 38 gefasst, so dass das Blatt 32 in eine im Wesentlichen konische Form verformt ist. Wenn es so montiert ist, erstreckt sich das Blatt 32 über einen Abstand von dem Schaft 35, der größer ist als der Radius des verengten Abschnitts 27, jedoch kann es leicht weiter zu dem Knopf 39 hin ausgelenkt werden, um seine Radialerstreckung zu der des verengten Abschnitts 27 zu vermindern. Das Blatt 32 ist jedoch nicht leicht auf den Knopf 38 hin auslenkbar. Das Blatt erbringt somit in Verbindung mit dem verengten Abschnitt 27 ein Rücklaufsperrelement, weil es (wie in Figur 2 veranschaulicht) von rechts leicht in den verengten Abschnitt 27 hineingedrückt, jedoch nicht von links in den verengten Abschnitt 27 hineingedrückt werden kann. Die äußeren Kanten 36 der Flügel 31, 32, 33 und 34 nähern sich nahe an die Behandlungswand 26 an und bilden Wandkonditionierungselemente zum Lösen angesammelten Materials von der Behandlungswand des Gefäßraums.

Jeder Knopf 38, 39, 40 und 41 weist einen hinteren Flansch 44 mit einem solchen Durchmesser auf, dass er in den kleinen Freiraum in den verengten Abschnitt 27 passt. Der Flansch bildet, wenn er in dem verengten Abschnitt 27 sitzt, einen Stopfen, der den Fluss durch den kurzen Weg 23 sperrt.

Die Einrichtung weist einen zyklische Arbeitsweise auf, und die Beschreibung wird bequemlichkeitshalber mit den Vorgängen begonnen, wenn ein Läufer, wie in Figur 2 veranschaulicht, in dem kurzen Weg 23 des Rückkehrabschnitts 19 positioniert ist, wobei der Flansch 44 in dem verengten Abschnitt 27 des Gefäßraums angeordnet ist. Der Flansch 44 wirkt als Stopfen, der den Fluidfluss durch den kurzen Weg 23 sperrt, so dass Fluid, das an dem Eingangsanschluss 13 antritt, entlang des langen Wegs zu dem Ausgangsanschluss 14 fliesst. Obwohl der Druck an dem Eingangsanschluss 13 größer ist als an dem Ausgangsanschluss 14, ist das Blatt 32 auf einen Durchmesser ausdehnt, der größer ist als der des verengten Abschnitts 27, und verhindert eine Bewegung des Läufers 24 nach rechts (wie in Figur 2 dargestellt). Wenn das Fluid das dispergierte Teuchenmaterial mit sich trägt, in Berührung mit der Behandlungswand aus porösem Material kommt, filtert sich ein Teil des Fluids durch die Wand und hinterlässt eine Filterkuchenablagerung auf der Wand. Zu diesem Zeitpunkt wird der andere Läufer 25 von dem Fluidfluss entlang des langen Wegs 22 getragen. Wenn sich der Läufer 25 entlang des langen Wegs 22 bewegt, nähern sich die Kanten seiner Flügel nahe an die Behandlungswand 26 an oder berühren diese, um den sich ansammelnden Filterkuchen zu lösen.

Wenn der zirkulierende Läufer seine Reise durch den langen Weg 22 beendet, nähert er sich dem hinteren Stoßelement des in dem kurzen Weg 23 sitzenden Läufers an und trifft dieses mit seinem vorderen Stoßelement. Dies hat zur Folge, dass der aufgenommene Läufer in den langen Weg des Gefäßraums ausgestoßen wird (d.h. von Anschluss 13 nach links, wie in Figur 2 veranschaulicht) und dass der vorher freilaufende Läufer von dem kurzen Weg des Läuferrückkehrabschnitts 19 aufgenommen wird. Wenn der hintere Läufer in den kurzen Weg eintritt, deformieren sich die Flügel 31, 32, 33 und 34, um sich an den verengten Abschnitt 27 anzupassen und nachdem sie durch den verengten Abschnitt durchgegangen sind, expandieren sie und schaffen eine Sperre gegen Rückwärtsbewegung des Läufers. Der neuerlich freie Läufer läuft nun durch den langen Weg, um die Behandlungswand zu konditionieren, während der neuerlich aufgenommene Läufer den Fluss durch den kurzen Weg sperrt. Dieser Vorgang setzt sich mit den beiden Läufern fort, die abwechselnd den kurzen Weg sperren und durch den langen Weg laufen, um die Behandlungswand zu konditionieren.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann einem weiten Bereich von Betriebsbedingungen durch geeignete Wahl der Abmessungen der Einrichtung und insbesondere des Materials und des Aufbaus des Wandkonditionierungselements angepasst werden, um den Eigenschaften der Behandlungswand und des sich darauf ansammelnden Materials Rechnung zu tragen. Vorteilhafte Ausführungen zum Filtern von Teichwasser, das Algen enthält, zur Erzeugung von klarem Wasser sind wie folgt:

Eintrittsmenge: 57 dm³/min&supmin;¹ (15 Galonen/min)

Innendurchmesser des Filterrohrs: 25mm (1 Zoll)

Gesamtlänge des Filterrohrs: 1,5 m (5 Fuss)

Abstand zwischen Ausgangs- und Eingangsanschluss: 86mm (3,4 Zoll)

Länge des Läufers: 89 mm (3,5 Zoll) Durchmesser des verengten Abschnitts: 19mm (0,75 Zoll).


Anspruch[de]

1. Vorrichtung (10) zur Behandlung einer Flüssigkeit, die Feststoffe enthält, mit einem Aufbau, der durch einen kontinuierlichen, einen Umlauf definierenden Hohlraum (12) definiert ist, wobei der Hohlraum eine Wand,

einen mit dem Hohlraum kommunizierenden Einlassanschluss (13) und einen mit dem Hohlraum kommunizierenden Auslassanschluss (14) aufweist, wobei die Anschlüsse entlang der Länge des Hohlraums asymmetrisch angeordnet sind, so dass von dem Einlassanschluss (13) zu dem Auslassanschluss (14) ein erster längerer Weg (22) und ein zweiter kürzerer Weg (23) durch den Hohlraum hindurch definiert sind,

mit einem Läuferrückkehrabschnitt (19), der um den zweiten Weg (23) herum angeordnet ist,

wobei die Hohlraumwand (11) einen Behandlungs-Wandbereich (26) aufweist, auf dem sich bei dem Betrieb der Vorrichtung Material ansammelt, wobei der Behandlungs- Wandbereich (26) entlang des ersten Weges (22) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass

in dem Hohlraum (12) ein Läufer (24, 25) angeordnet ist und durch diesen zirkuliert, wobei der Läufer (24, 25) zu keinem Strukturelement der Verarbeitungsvorrichtung (10) eine Verbindung hat, wobei der Läufer (24, 25) eine längliche Form aufweist und ein an einem vorderen Ende angeordnetes Stoßelement (28), ein Wandkonditionierungselement (32) und ein Verschlußelelement (30, 32) enthält, wobei das Wandkonditionierungselement (32) dazu dient, angesammeltes Material von der Hohiraumwand (11) zu lösen, wenn der erste Läufer (25) den ersten Weg (22) durchläuft, wobei das Verschlußelelement (30, 32) dazu dient, den Fluss von dem Eingangsanschluss (13) zu dem Ausgangsanschluss (14) über den zweiten Weg (23) zu sperren, wenn der Läufer (24) in dem zweiten Weg (23) des Hohlraums (12) befindlich ist,

und mit einer Sperranordnung (24) , die so bemessen ist, dass sie, wenn sie in dem zweiten Weg sitzt, den Fluss von dem Eingangsanschluss (13) durch den zweiten Weg (23) hindurch zu dem Ausgangsanschluss (14) sperrt, wenn der Läufer (25) den ersten Weg (22) durchläuft,

wobei das Stoßelement (28) des Läufers dazu dient, sperrende Strukturen zu treffen und die sperrenden Strukturen zu lösen, wenn der Läufer in den Rückkehrabschnitt (19) eintritt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sperrende Struktur ein weiterer Läufer (24) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2 mit wenigstens zwei wandkonditionierenden Läufern (24, 25), die in dem Hohlraum (12) angeordnet und weder untereinander noch mit der Hohlraumwand verbunden sind, wobei jeder Läufer

ein vorderes Stoßelement (28)

ein hinteres Stoßelement (29)

ein Wandkonditionierungselement (32), das dazu dient, angesammeltes Material von der Hohlraumwand (11) zu lösen, wenn der Läufer den ersten Weg (12) durchläuft, und

eine sperrende Struktur (24) aufweist, die eine Verschlusseinrichtung (30, 32) enthält, die dazu dient, den zweiten Weg für Durchfluss zu sperren, wenn der Läufer in dem zweiten Weg (23) des Hohlraums befindlich ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der jeder Läufer (24, 25) ein Rücklaufsperrelement (32) enthält, das, wenn der Läufer in dem zweiten Weg (23) des Hohlraums befindlich ist, mit der Wand so zusammenwirkt, dass eine Bewegung des Läufers in der Richtung von dem Auslassanschluss (14) weg auf den Einlassanschluss (13) zu möglich ist, während einer Bewegung des Läufers in der Richtung von dem Einlassanschluss (13) zu dem Auslassanschluss (14) hin widerstanden wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Hohlraum in dem zweiten Wegabschnitt (23) einen verminderten Querschnitt (27) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der jeder Läufer Flügel (32) aus flexiblem Flachmaterial aufweist, das sich bis zu einem Radius erstreckt, der größer ist als der des durchmesserreduzierten Abschnitts (27), wobei die Flügel leicht verformbar sind, um aus der Richtung von dem Auslassanschluss her in den durchmesserreduzierten Abschnitt einzutreten und wobei sie einer Verformung widerstehen wie sie erforderlich wäre, um aus der Richtung von dem Einlassanschluss her in den durchmesserreduzierten Abschnitt einzutreten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der jeder Läufer (24, 25) ein Dichtungselement (30) aufweist, das einen Fluss an dem Läufer vorbei verhindert, wenn sich der Läufer durch den ersten Wegabschnitt (22) hindurch bewegt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Behandlungseinrichtung eine Filtereinrichtung ist und bei der der Behandlungswandbereich (26) porös ausgebildet ist.







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