,
YXpvlMlG.
^
' '' Í
DAJttJBXA SKABADAlil.il XKODA B u
d a
p
e
e
t
f H D
4
Í
\ o *
P
/
r/
J i J
K / ,
.Nü
/
i
»
\
,
I U - f * ^
J V C S S f c / ^
a
SZÜRŐGYERTYA ISZAPft&üEG-ES SZŰRÖKHÖZ, KÜLÖNÖSEK AMIERŐMÜVEK Q?ECHIJÓLÓGIAI VÍZSZŰRŐIHEZ .CHEMIKAS Vegyigép 'iervezo é s F ő v á l l a l k o z ó V á l l a l a t Feltalálók: AlíDIOS' Alpár ol:l» gépészmérnök, Budapest LEHOOZKY Sándor o k i . gépészmérnök, Budapest TOKODI Miklós o k i , gépészmérnök, Budapest A "bejelentés k e l t e i
1 9 7 7 . 3 0 .
A találmány t á r g y a szürőgyertya i s z a p r é t e g e e szűrőkhöz, Irülönönen atomerőmüvek t e c h n o l ó g i a i v i z s z l i r ő i h e z , melynél az egyik horaloldTelületén z á r t , a másik hoial o k f e l ü l e t é n c s a t l a k o z ó c s o n k k a l e l l á t o t t , üregeB é s c é l • *
1S752-2247
í•
We regret that some of the pages m the microfiche copy of this report may not be up to the proper legibility standards,even though the best
possible
copy « was • used for preparing the master fiche. r' " " • • • / • • . .
.
"
s
oBortlon hortgevoo
c;yortyatoaton hur.nl van cóloíjorüon
mojio-
tooon foltov.orctjolvo <5o löC&Xdbb k«5t ponton r ü e z i t v o , ahol a
huzal
oenetágai
' i
IsUsött '
adott
aáretll
rés
van
kiképezve.
A "kovBzovü, wasyteláOBitmánytl hőorátoüvolc, éo kUlönbeen a s atomerőmüvek t e c h n o l ó g i a i kÖBGgokónt f e l h a s z n á l t s z ű r t v i z minőségi o l ő i r á e a i egyro szigorúbbakká v á l nak, a szűrendő vízmennyiségek növekszenek. Ennok k ö v e t keztében értelemszerűen fokozódnak a o z ű r é o s e l szemben t á m a s z t o t t kcJvotolményok i s . Az alábbiakban, az é r t h e t ő s é g kedvéért a l e í r á súnk szóhasználatában e l ő f o r d u l ó e g y e s k i f e j e z é s e k
értel-
mét t i s z t á z z u k i SzürolcÖzeg a l a t t a t é n y l e g e s s z é t v á l a s z t á s t v é g z ő elemet é r t j ü k , mely a t ö b b i k ö z ö t t s z ű r ő p a p i r , szfirős z ö v e t , Raschig-gyűrű vagy bármeiy az i s z a p r é t e g e s szűrőkhöz h a s z n á l h a t ó szemcsés anyag egyaránt
lehet.
Hordozóelem v i s z o n t a mechanikai i g é n y b e v é t e l l e l nem vagy csak a l i g t e r h e l h e t ő szűrőközeg á l l é k o n y s á g á t b i z t o s í t ó vázat j e l e n t i , mely a t é n y l e g e s szűrésben t e c h n o l ó g i a i értelemben nem v e s z r é s z t . Szűrő a l a t t magát a t e l j e s b e r e n d e z é s t , s z ü r ő e lem a l a t t p e d i g a szűrőbe é p i t e t t szűrőlcözegből é s hordozóelemből Ö s s z e á l l í t o t t s z e r k e z e t i e g y s é g e t p l . tyát k e l l
szűrőgyeiv
érteni. A szűrés vegyipari műveleténél a szétválasztás
a l a p v e t ő e n k é t hatás4 n e v e z e t e s e n az
azitahatás és
m
az u»n»
fflzikokámiai
3
13252
**
h a t á s eredményeként jön l é t r o .
A o z i t a h a t á s lényege a?., hogy az ár amié t i s z t í tanád f o l y a d é k ú t j á b a h e l y e z e t t sztlrőközeg pusztán mechanikus a k a d á l y o z t a t á s s a l t á v o l í t j a e l a f o l y a d é k b é l a k i v á l a s z t a n d ó szennyező anyagokat, n e v e z e t e s e n egyszerűen v i s s z a t a r t j a azokat az anyagszemcséket, amelyek g e o m e t r i a i m é r e t e i k n é l f o g v a már nem f é m e k át a szttrőközeg l i k a c s a i n . A fizikoké*n.ía;t h a t á s perH.^ a z t j e l e n t i , hogy a f o l y a d é k b é l e l t á v o l í t a n d ó szennyező' komponensekre nézve hatékony szürőközeg anyaga és az a d o t t komponensek k ö z ö t t v a l a m i f á l e , egzakt módon meg nem h a t á r o z o t t f i z i k a i - k é m i a i j e l l e g i ! kapcsolatok alakulnak k i , melyeknek hatására a szennyezőanyagok a szürőközegben visszamaradnak, vagyi3 l é t r e j ö n u s z é t v á l a s z t á s . Ezek a f i z i k a i - k é m i a i kapcsolatok l é t r e j ö h e t n e k m a g n e t o s z t a t i l c u s - ,
jelleg
elektroszta-
t i k u s - és van der V/aals-erők f e l l é p é s e következtében vagy esetenként a z o r p c i ó e és i o n c s e r e j e l e n s é g e k eredményeként, • A s z ű r é s műveletén b e l ü l megkülönböztetést t e h e tünk annalc a l a p j á n i s , hogy a s z é t v á l a s z t á s az a d o t t s z ü r ő közeg f e l ü l e t é n vagy annak t e l j e s k e r e s z t m e t s z e t é b e n j á t szódik l e , i g y ismerünk f e l ü l e t i vagy m é l y s é g i , másnéven keresztmetszeti
szűrést.
A s z i t a h a t á a o n a l a p u l ó f e l ü l e t i s z ű r é s akkor a l kalmazható hatékonyan, ha az adott f o l y a d é k s z e n n y e z e t t s é ge és/vagy f a j l a g o s mennyisége nem t ú l s á g o s a n nagy. E l l e n kező esetben ugyanis a szürőközeg f e l ü l e t é n ö s s z e g y ű l ő szürőlepény h a t á s á r a gyors e l l e n á l l á s n ö v e k e d é s i n d u l meg,
1181)1 do a
fidű nagyon megrövidül* A í ' e n t i hátrányok e l k e r ü l é s é r e k e r ü l t e l ő t é r b e
a Gyakorlatban a m é l y s é g i azürég* A raályaégi azűréa lényogo az* hogy a ozürőközog k e r e s z t m e t s z e t é b e n a t i s z t í t a n d ó f o l y a d é k áramlási i r á n y a értelmében szűkülő k e r e s z t m e t s z e t ű , t ö l c c o r a z o r ű c s a t o r nák vannak* melyek a szennyeső anya,^okat nagyságuknak meor f e l o l ő e n szűrik k i , inliözbsn £2 nsryobb ererocoék'o lf©re>sst^ n o t o z e t Iclilső r é s z é b e n , a kicobbek pedig a azürőközeg k e r e s z t m e t s z e t é n e k b e l o e j é b e n akadnak ol» a csatornák k e r e s z t metszetének csökkenése függvényében. A m é l y s é g i .azüréa l e g e l t e r j e d t e b b e n alkalmazott módszere as u . n . í s z a p r é t e g e s s z ű r é s , melynél a 'czUrőI-:Özog e t a t i s z t í t a n d ó folyadékba 3'evort anyagból s z ű r é s közben vágy a s z ű r é s i műveletet megelőzően hordjál: f e l a hordozó e l e m r e . Ennek m e g f e l e l ő e n b e s z é l h e t ü n k u . n . vagy
feliszapoló
u»
n* f e l i s z a o o l t csűrökről i l l . szűrőé lomokról* A ssűrőközos anyaga v i o z o n t az e l t á v o l i t a n d ó szennyezőre nézve i n e r t vagy a k t i v l e h e t ós ennek f ü g g v é nyében megvalósíthatunk k i z á r ó l a g a z i t a h a t á s o n vagy s z i t a hatáson éo f i z i k o k é m i a i hatáson a l a p u l ó i n é l y e á g i ^ s s ü r é s t . A sEürésteciznológia. f e j l ő d é s é n e k t e n d e n c i á j a egyértelműen az u t ó b b i j e l e n t ő s e g é n e k növekedését m u t a t j a , a m e l l e t t hogy k e r e s i k a minél kisebb i n d u l ó nyomáaeeée, a minél lassúbb nyomásnövekedés éo a minél nagyobb f o l y a d é k mennyiség s z ű r é s é r e alkalmas megoldásokat.
5
11 eo i
A f o n t i t o o h n o l d g l a i lehottfadgok mögvaldoltáefíra i g e n o o k f é l e mofíoldáűt dolgoztak k i , özek közül azonban csak a azUrőgyertyákkal f o g l a l k o z u n k , mivol özek képezik találmányunk k ö z v e t l e n t á r g y á t , továbbá ismert t i p u e a i k az ö s s z e s eddig f e l s o r o l t t e c h n o l é g i a i v á l t o g a t o k megválóo l t á s á r a alkalmasok. A g y e r t y a t o s t e k vagy magából a szürőközegtről vagy a hóydpgpeleniből é s a szttrektfzegből lőhetnek kiképez-^ ve. Az e l s ő csoporthoz az alábbi, j e l l e g z e t e s t i p u s o k tartoznak* A t ö b b i között lyukacsos kerámiából, müszénből,. műanyagból, z s u g o r í t o t t fémből á l l ó szürőgyertyát mutat be a "szűrés" /Szabó Zoltán s z e r k * , Hűszaki Könyvkiadó, ' Bp, 1966/ cimü szakkönyv 241* oldalának 2 1 8 . ábrája. i' Póa s z ű r ő s z ö v e t b ő l k i k é p z e t t szürőgyertyát
.
•cfé'ieTT1
lát-
hatunk az ísia. 153. o l d a l 9 3 • ábráján m ahol a g y e r t y a t e s t olyan gyűrűkből van Ö s s z e á l l í t v a * melyeknek a kerületűk mentén az egyik homlokoldalban k i k é p z e t t é l e i d e f i n i á l j á k a szürőrés m é r e t é t r ezek mögött pedig szűkülő csatornák vezetnek át a szürőgyertya b e l s ő terébe*. Az e l ő b b i v á l t o z a t a k é n t é r t é k e l h e t j ü k az I . m . 243* oldalán l á t h a t ó 217. ábra s z e r i n t i -megoldást, melynél egy a x i á l i s irányú hornyokkal e l l á t o t t magra» egyik homlokoldalukon sima r a másikon pedig a szűr őr és méretét meghatározó domborításokkal e l l á t o t t fémgyűrűket s z e r e l nek f e l .
S
i 'ionra 1 1 ) & u «-
13 három iomort megoldás g é p é s z e t i szempontbél v e t t közös jollomzőjo a z f hogy szürőközegük önhordó. Az i a z a p r é t e g o s s z ű r é s t m e g v a l ó s í t ó uzürőgyortyák f e l é p í t é s ü k s z e r i n t - k é t alapcsoportba s o r o l h a t ó k . An e l e d c s o p o r t n á l a hordozóelem p o r f o r á l t c s ő , melyre szürŐkösogként ogyil: v á l t o z a t n á l tübb rétegben é s k ü l ö n f é l e mintázatban nem fém f o n a l a t , másik v á l t o z a t n á l pedig egy r é t e g b e n és neneteaen fémliuzalt t e k e r c s e l n e k , ahol a s z ü r ő r é s méretét a l a p v e t ő e n a mintázat i l l # a monotemelkedéa éo a huzalátmérő viszonya határozza meg. Az e l s ő v á l t o z a t különös hátránya a t e r m é s z e t e s vagy műanyag alapú f o n a l alacsony hőállóságában é s mechanikus a z i l á r d s á g á b a n , valamint a szürőelem nehézkes r e g e n e rálásában váii* A csoport közös hátrányát pedig abban j e l ö l h e t j ü k meg, hogy az ö s s z e f e l ü l e t j e l e n t ő s hányada a szűrésben nem v e s z r é s z t f n i v e l a s z ü r ő f e l ü l e t a furatokhoz van r e n d e l v e . A második cooportnál a hordozóelem két k ö r t á r c o á b ó l é s az e z e k e t ö s s z e k ö t ő a x i á l i s irányú rudakból á l l ó k o s á r , melyre menetesen h u z a l t t e k e r c s e l n e k é s azt h e g e s z t é s s e l k ö t i k a rudakhoz. I l y e n szürőelemet láthatunk az i . m . 242. oldalának 216. ábráján. E v á l t o z a t n á l a hatékony f e l ü l e t f a j l a g o s a n nagyságrenddel nagyobb mint az e l ő z ő csoportnál. Az ö s s z e s bemutatott ismert szürőgyertya közös
m 7 «
1.1252
áa t e c h n o l ó g i a i
ccompontbél a l a p v e t ő jelontősdgU hátrányos
tulajdonsága a*
a körülményből a d ó d i k , hogy Jnidraulikús
e l l e n á l l á s u k a t a szürőrés i l l . ozürőréselc ö 00 skoro s í k m e t s z e t e határozza meg. Ennek kítotkeztében u g y a n i s működés , közben a usíireci ollonuLlús a ozűrőgyertya a l k o t ó j a mentén nem e g y e n l e t e s , hanem a s z ű r é s megkezdésekor az elvezotó' csonknál a" l e g k i s e b b , majd a l e g k i s e b b e l l e n á l l á s h e l y e elvándorol a p a l á s t másik v é g é r e , miküzücn a s eredő ö s c s e l l c n á l l á * ; . állandóaxi n ö v e k s z i k . Ezért ogyréazt a t e c h n o l ó g i a i t e r v e z é s n é l az
el-
l o n á l l á s v i s z o n y o k . alalculását nera l ő h e t wate;natikailag pontosan k i f e j e z n i , másrészt' üzem -közben a szürőgyertya n é v l e g e s s z ű r ő k a p a c i t á s á t nem l e h a t t e l j e s e n k i h a s z n á l n i , .de nem l e h e t e g y e n l e t e s vastagságú i s z a p r é t e g o t sem k i a l a k í t a n i a hordozóelemen. A találmány f eladat a„0I3/^^sztoqeleiri J c i d o l g o z á s a , ' melynek e l l e n á l l á c v i s z o n y a i matematikailag l e i r l i a t ó k é s e l l e n á l l á s a p a l á s t j a mentén a x i á l i s irányban bármely p o n t jában mérve adott' p i l l a n a t b a n a z o n o s . A találmány s z e r i n t e z t a f e l a d a t o t a z z a l oldjuk meg, hogy a. g y e r t y a t o s t p a l á s t j á n a k k e r ü l e t e mentén ado t-t osztásban a x i á l i s irányú hornyok, egy-egy horony fenekében pedig l e g a l á b b egy átmenő f u r a t van k i k é p e z v e . A találmányt a továbbiakban a r a j z s e g í t s é g é v e l r é s z l e t e s e n i s m e r t e t j £ k . A r a j z o n az
-8 -
i'.'isísa
ábra réosbon k l t ü r t o l d a l n é z e t , a 2 . ábra az 1 . ábra I I - I I v o n a l a mentén v e t t mot- ' • s z e t é n e k r é s z i é t e nagyobb l é p t é k b e n . A találmány a z o r i n t i s z ü r ő g y e r t y a 1 g y e r t y n t e o t j o az 1« ábra értelmében a l u l
y 2 f e d é l l e l van folyadóktümö-
ren l e z á r v a , mi/; f ö l ü l o^y 3 o l v o z o t ő c s o n k j a v a n , a k o l a 3 e l v e z e t ő cconk esetünkben egy kúpos á t m e n e t i idomból ds QfSy menetes nyakból van ö a n e g á l l i t v a . A'z 1 g y e r t y á t e a t
be-
lül üregen, cólazorlíon körkon^er alakban, van. k i k é p e z v e .
Az 1 c y e r t y a t e s t p a l á s t j á n a k k e r U l o t e mentőn a d o t t o s z t á s b a n a x i á l i s i r á n y ú 4 hornyok vannak k i k é p e z v e , m e l y e k nek k e r e s z t m e t s z e t e c é l s z e r ű e n e g y c n l ő s z á r u t r a p é z . A 4 ' hornyok f e n e k é n az 1 g y e r t y a t e s t b e n 5 átmenő f u r a t o k v a n nak kiképezve* Az 5 átmenő-furatok a s z ü r ő g y e r t y a a x i á l i s irányában e c y e n l e t e o o s z t á s b a n vannak e l r e n d e z v e , . Esetünkben a 4 hornyokat egymástól e l v á l a s z t ó 6 bordák h o n i l o k o z a l a i j a i n 7 rovátkák vannak k i k é p e z v e , melyek egy a d o t t menetemelkedésű k é p z e l e t b e l i ! v o n a l mentén vannak e l r e n d e z v e . A 7 rovátkákba egy 8 h u z a l van b e f e k t e t v e * mely l e g a l á b b a 2 f e d é l é s a 3 e l v e z e t ő csonk szomszédságában h e g e s z t é s s e l van r ö g z í t v e . A 8 h u z a l menetágai k ö z ö t t a d o t t s z ű r ő r é s van. A rend k e d v é é r t megjegyezzük, hogy rajzunkon a s z ü r ő k ö z e g e t nem á b r á z o l t u k . A találmány s z e r i n t i s z ü r ő g y e r t y a működésének l é n y e g e a z , hogy a s z ü r ő k ö z e g e n , v a g y i s a z i s z a p r é t e g e n
13252
- 9
á t j u t o t t s z l i r l e t rendre a 3 h u z a l menotágai k ö z ö t t i r é s e n , a 4 hornyokon éa 5 átmenő f u r a t o k o n k e r e s z t U l j u t be az 1 i^yertyateot Lolaó t e r é b e . V i z o g á l a t a i n k a l a p j á n a z t á l l a p í t o t t u k meg, hogy ezelcst az átömlőicercsztinoteszetekot ugy k e l l k i a l a k í t a n i i l l . k ö l c s ö n ö s v i s z o n y a i k a t ugy k e l l inoghatáraini, hogy az orodő h i d r a u l i k u s e l l e n á l l á s t döntően az 5 átmenő furíatöí:
tfaezlcrocctms
fcssete
határozza mos.
I t t koréaztmetszet a l a t t a r é s n é l i l l . a f u r a toknál ösezl^rc^yta^^^
értünk, azaz a r é s
t ő v e l na t e l j e a k o s o s á v a l i l l .
szélessé-
a furatok keresztmetszeté-
v e l és: scámával meghatározott f e l ü l e t e t , mig a 4 hornyokn á l u . n . iaüküdő Ö e s z k o r e c z t n e t s s e t e t ' " e r t ü n k .
•'
Ezt'. j e l e n l e i r á s u n k s z e r i n t ugy kell'' értelmezni', hogy. minden 5 átmenő f u r a t h o z a- 4 horony t é n y l o g o s k e r e s z t metszetének k é t s z e r e s e t a r t o z i k , m i v e l a furatokba "két o l d a l r ó l ömlik be a s z ü r l e t . A továbbiakban'.a t a l á l n á n y s z e r i n t i • m e g v a l ó s í t o t t k í s é r l e t i példányát példaként
ssürőgyertya
ismertetjük*
Példa A saválló acélból kialakított 1 gyertyatest
kül-
s ő átmérője 55 mm, s z e r k e z e t i h o e s s a 255 mm, a s a v á l l ó 0 h u s a l átmérője 0 , 0 mm, a s z ü r c r é a s z é l e s s é g e 0 , 1 min, ebből a r é s ö s ö s k e r t i s s t m e t s s c t e 4 3 , 3 cn?. •
A 4 horony e g y e n l ő s s á r u t r a p é z k e r e s z t m e t o z e t é n e k
a l a p j a 7>067 mm, magassága 2 , 0 mm, o l d a l a i n a k űz a l a p p a l
- 10 -
1 .'3252
b e z á r t szöge 6 0 ° , ebből a k e r e s z t m e t s z e t 0 , 1 1 8 cií # A k e r ü l e t mentén k i k é p z e t t 24 db horony 120 db f u r a t á h o z t a r t p z ő működő ö s s z k e r e s z t m e t s z e t 2 8 , 4 cnf# A 4 mm átmérőjű f u r a t o k összkeresztmetszet© 1 5 , 1 cif. A k í s é r l e t i mérésekhez szürőközegként f o s z l a t o t t c e l l u l ó z é t éa p e r l i t e t , szűrendő folyadékként b u d a p e s t i csapvizet használtunk. A következőkben a megoldás e l ő n y e l t m e g t e s t e s í t ő eredményeket
ismertetjük.
K í s é r l e t e i n k l e g f o n t o s a b b eredménye a z , hogy 0 , 3 - 0 , 5 g / l zagykoncentráció e s e t é n a szürőgyertya t e n g e l y é v e l párhuzamosan 45 m/éra áramlási s e b e s s é g m e l l e t t a szürőgyertyán mért 11 m/éra áramlási s e b e s s é g g e l
egyenle-
t e s i s z a p r é t e g e t l e h e t e t t k l a l a k i t a n i , v a g y i s az átömlő f o l y a d é k a szllrőelem t e l j e s f e l ü l e t e mentén e g y e n l e t e s v o l t Az e l l e n á l l á s v i a z o n y o k a l a k u l á s á r a m e g á l l a p í t o t t matematikai Ö s s z e f ü g g é e s e l s z á m í t o t t értékek m e g f e l e l t e k a t é n y l e g e s e n mért értékeknek. A szürőgyertyán u . n . n y o m á s e s é s - h i s z t e r é z i s
je-
l e n s é g e t nem tudtunk k i m u t a t n i . Végül mindenben k i e l é g í t e t t e a hordozóelemekkel szembeni k ö v e t e l m é n y e k e t , • a z a z elegendően merev, e z é r t a résméret tűrésmezeje Igen s z £ k , az i s z a p r é t e g nem r e p e d e z i k meg é s a nagy t e l j eeitményü szűrő nagy nyomását
jól
b í r j a ; a l a p e l l e n á l l á s a alacsony é s a f e l i s z a p o l á s i ciklu—
- 11 -
1XSS2
aok számától f ü g g e t l e n t könnyen do j ó l t i s z t í t h a t ó a v l a z -
A gazdaságosság o l d a l á r ó l pedig e m l í t é s t é r d e mel a z , hogy egyszerűsége m e l l e t t , t l p l z á l t a n és c o e r o szabatosan gtftfrthatóé
- 12 -
1 .73<J3 I•
Szabadadul igénypontok izürőgyertya iszaprdteges szűrőkhöz, kUlünüoen atomorőnüvek technológiai v í z s z ű r ő i h e z * melynél az egyik hoialolef oIttléten zári, a másik homlokf elülő tán oa&tlokozáűoaonkkal ellátotti üreges éo célézertíen hengeres nyertyatoaten huBöl von öálfltförUnn meneteoen feltekercoelvo ás legalább két pontén röcs^ve, ahol a hueal monotágai lcözütt adott méretű ráa van kiképezve, G&zal
j e l l e m e z v e ,
hogy a gyertyateot / ! / paláatjának kerülete mentán adott osztáoban axiális irányú hornyok /4/ egy-egy horony /4/ fenekében pedig legalább egy átmenő furat /5/ van kiké/
pezve* 2* Az 1# igénypont üserinti szürőgyertya kiviteli alakja, azzal j e l l e m e z v e , hogy a hornyokban /4/ egyenletes osztáeban furateorok vannak kiképezve. 3* A2 1* vagy 2« icánypont ozerinti ozürőgyertya kiviteli dákja, aiffl&l j o i l o mo a v e , hogy a huzal /8/ menet ágai kbzütt kiképzett ráu öflazkereaztraetazete legalább kétszereio az átmenő furatok /5/ tfoezkerosztiaetczetének. 4. A2 igéöypőütök bármelyike az orinti szürőgyertya kivit e l i alakjai azzal j e 1 l e m e z v e , hogy a hornyok /4/ működd öfiflzkereestnetszete legalább másfélszerese az átmenő furatok /5/ Usazkoreoztmetazetének. 5» Az l-4» igénypontok bármelyike azerinti szürőgyertya kivit e l i alakja, azzal j e l l e m e z v e , hogy a huzal / 8 / menetágai közütt kiképzett rés üeszkerosztmetazete, a hornyok /A/ mttködő öoezkereoztmotozete éo az átmenő furatok /5/
-13
U 2 5 8
öaszkoreoztmeiszeto egymáshoz v i s z o n y í t v a rendre csökkenőon von kikdpezvOí A meghatalmazott:
/
z
SJl-L 7 2 J - w
