YXpvlMlG., ^ ' '' Í. Í \ o i» P / r/ J i J K /, /, J V C S S f c / ^

Átírás

1 YXpvlMlG., ^ ' '' Í DAJttJBXA SKABADAlil.il XKODA B u d a p e e t fhd 4 Í \ o i» * \ I U - f * ^ P / r/ J i J K /, /, J V C S S f c / ^.Nü <cl 3 ct dwn i cd a ( ^ a SZÜRŐGYERTYA ISZAPft&üEG-ES SZŰRÖKHÖZ, KÜLÖNÖSEK AMI- ERŐMÜVEK Q?ECHIJÓLÓGIAI VÍZSZŰRŐIHEZ.CHEMIKAS Vegyigép 'iervezo és Fővállalkozó Vállalat Feltalálók: AlíDIOS' Alpár ol:l» gépészmérnök, Budapest LEHOOZKY Sándor oki. gépészmérnök, Budapest TOKODI Miklós oki, gépészmérnök, Budapest A "bejelentés keltei A találmány tárgya szürőgyertya iszaprétegee szűrőkhöz, Irülönönen atomerőmüvek technológiai vizszlirőihez, melynél az egyik horaloldtelületén zárt, a másik hoialokfelületén csatlakozócsonkkal ellátott, üregeb és cél- * 1S

2 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

3 obortlon hortgevoo c;yortyatoaton hur.nl van cóloíjorüon mojiotooon foltov.orctjolvo <5o löc&xdbb k«5t ponton rüezitvo, ahol a huzal oenetágai IsUsött adott aáretll rés van kiképezve. ' i ' A "kovbzovü, wasyteláobitmánytl hőorátoüvolc, éo kulönbeen as atomerőmüvek technológiai köbggokónt felhasznált szűrt viz minőségi olőiráeai egyro szigorúbbakká válnak, a szűrendő vízmennyiségek növekszenek. Ennok következtében értelemszerűen fokozódnak a ozűréosel szemben támasztott kcjvotolményok is. Az alábbiakban, az érthetőség kedvéért a leírásúnk szóhasználatában előforduló egyes kifejezések értelmét tisztázzuki SzürolcÖzeg alatt a tényleges szétválasztást végző elemet értjük, mely a többi között szűrőpapir, szfirőszövet, Raschig-gyűrű vagy bármeiy az iszapréteges szűrőkhöz használható szemcsés anyag egyaránt lehet. Hordozóelem viszont a mechanikai igénybevétellel nem vagy csak alig terhelhető szűrőközeg állékonyságát biztosító vázat jelenti, mely a tényleges szűrésben technológiai értelemben nem vesz részt. Szűrő alatt magát a teljes berendezést, szürőelem alatt pedig a szűrőbe épitett szűrőlcözegből és hordozóelemből Összeállított szerkezeti egységet pl. szűrőgyeiv tyát kell érteni. A szűrés vegyipari műveleténél a szétválasztás alapvetően két hatás4 nevezetesen az azitahatás és

4 m 3 ** az u»n» fflzikokámiai hatás eredményeként jön létro. A ozitahatás lényege a?., hogy az ár amié tisztítanád folyadék útjába helyezett sztlrőközeg pusztán mechanikus akadályoztatással távolítja el a folyadékbél a kiválasztandó szennyező anyagokat, nevezetesen egyszerűen visszatartja azokat az anyagszemcséket, amelyek geometriai méreteiknél fogva már nem fémek át a szttrőközeg likacsain. A fizikoké*n.ía;t hatás perh.^ azt jelenti, hogy a folyadékbél eltávolítandó szennyező' komponensekre nézve hatékony szürőközeg anyaga és az adott komponensek között valamifále, egzakt módon meg nem határozott fizikai-kémiai jellegi! kapcsolatok alakulnak ki, melyeknek hatására a szennyezőanyagok a szürőközegben visszamaradnak, vagyi3 létrejön u szétválasztás. Ezek a fizikai-kémiai jelleg kapcsolatok létrejöhetnek magnetosztatilcus-, elektrosztatikus- és van der V/aals-erők fellépése következtében vagy esetenként azorpcióe és ioncsere jelenségek eredményeként, A szűrés műveletén belül megkülönböztetést tehetünk annalc alapján is, hogy a szétválasztás az adott szürőközeg felületén vagy annak teljes keresztmetszetében játszódik le, igy ismerünk felületi vagy mélységi, másnéven keresztmetszeti szűrést. A szitahatáaon alapuló felületi szűrés akkor alkalmazható hatékonyan, ha az adott folyadék szennyezettsége és/vagy fajlagos mennyisége nem túlságosan nagy. Ellenkező esetben ugyanis a szürőközeg felületén összegyűlő szürőlepény hatására gyors ellenállásnövekedés indul meg,

5 1181)1 do a fidű nagyon megrövidül* A í'enti hátrányok elkerülésére került előtérbe a Gyakorlatban a mélységi azürég* A raályaégi azűréa lényogo az* hogy a ozürőközog keresztmetszetében a tisztítandó folyadék áramlási iránya értelmében szűkülő keresztmetszetű, tölccorazorű csatornák vannak* melyek a szennyeső anya,^okat nagyságuknak meor felolően szűrik ki, inliözbsn 2 nsryobb ererocoék'o lf re>sst^ notozet Iclilső részében, a kicobbek pedig a azürőközeg keresztmetszetének beloejében akadnak ol» a csatornák keresztmetszetének csökkenése függvényében. A mélységi.azüréa legelterjedtebben alkalmazott módszere as u.n. íszapréteges szűrés, melynél a 'czurői-:özoget a tisztítandó folyadékba 3'evort anyagból szűrés közben vágy a szűrési műveletet megelőzően hordjál: fel a hordozó elemre. Ennek megfelelően beszélhetünk u.n. feliszapoló vagy u» n* feliszaoolt csűrökről ill. szűrőé lomokról* A ssűrőközos anyaga viozont az eltávolitandó szennyezőre nézve inert vagy aktiv lehet ós ennek függvényében megvalósíthatunk kizárólag azitahatáson vagy szitahatáson éo fizikokémiai hatáson alapuló inélyeági^ssürést. A seürésteciznológia. fejlődésének tendenciája egyértelműen az utóbbi jelentősegének növekedését mutatja, amellett hogy keresik a minél kisebb induló nyomáaeeée, a minél lassúbb nyomásnövekedés éo a minél nagyobb folyadékmennyiség szűrésére alkalmas megoldásokat.

6 5 11 eo i A fonti toohnoldglai lehottfadgok mögvaldoltáefíra igen ookféle mofíoldáűt dolgoztak ki, özek közül azonban csak a azurőgyertyákkal foglalkozunk, mivol özek képezik találmányunk közvetlen tárgyát, továbbá ismert tipueaik az összes eddig felsorolt technolégiai váltogatok megválóoltására alkalmasok. A gyertyatostek vagy magából a szürőközegtről vagy a hóydpgpeleniből és a szttrektfzegből lőhetnek kiképez-^ ve. Az első csoporthoz az alábbi, jellegzetes tipusok tartoznak* A többi között lyukacsos kerámiából, müszénből,. műanyagból, zsugorított fémből álló szürőgyertyát mutat be a "szűrés" /Szabó Zoltán szerk*, Hűszaki Könyvkiadó, ' Bp, 1966/ cimü szakkönyv 241* oldalának 218. ábrája. i' Póa szűrőszövetből kiképzett szürőgyertyát. cfé'iett 1 lát- hatunk az ísia oldal 93 ábráján m ahol a gyertyatest olyan gyűrűkből van Összeállítva* melyeknek a kerületűk mentén az egyik homlokoldalban kiképzett élei definiálják a szürőrés méretét r ezek mögött pedig szűkülő csatornák vezetnek át a szürőgyertya belső terébe*. Az előbbi változataként értékelhetjük az I.m. 243* oldalán látható 217. ábra szerinti -megoldást, melynél egy axiális irányú hornyokkal ellátott magra» egyik homlokoldalukon sima r a másikon pedig a szűr őr és méretét meghatározó domborításokkal ellátott fémgyűrűket szerelnek fel.

7 S i 'ionra 11) & u «- 13 három iomort megoldás gépészeti szempontbél vett közös jollomzőjo az f hogy szürőközegük önhordó. Az iazaprétegos szűrést megvalósító uzürőgyortyák felépítésük szerint-két alapcsoportba sorolhatók. An eled csoportnál a hordozóelem porforált cső, melyre szürőkösogként ogyil: változatnál tübb rétegben és különféle mintázatban nem fém fonalat, másik változatnál pedig egy rétegben és neneteaen fémliuzalt tekercselnek, ahol a szürőrés méretét alapvetően a mintázat ill# a monotemelkedéa éo a huzalátmérő viszonya határozza meg. Az első változat különös hátránya a természetes vagy műanyag alapú fonal alacsony hőállóságában és mechanikus azilárdságában, valamint a szürőelem nehézkes regenerálásában váii* A csoport közös hátrányát pedig abban jelölhetjük meg, hogy az összefelület jelentős hányada a szűrésben nem vesz részt f nivel a szürőfelület a furatokhoz van rendelve. A második cooportnál a hordozóelem két körtárcoából és az ezeket összekötő axiális irányú rudakból álló kosár, melyre menetesen huzalt tekercselnek és azt hegesztéssel kötik a rudakhoz. Ilyen szürőelemet láthatunk az i.m oldalának 216. ábráján. E változatnál a hatékony felület fajlagosan nagyságrenddel nagyobb mint az előző csoportnál. Az összes bemutatott ismert szürőgyertya közös

8 m 7 « áa technológiai ccompontbél alapvető jelontősdgu hátrányos tulajdonsága a* a körülményből adódik, hogy Jnidraulikús ellenállásukat a szürőrés ill. ozürőréselc ö 00 skoro síkmetszete határozza meg. Ennek kítotkeztében ugyanis működés, közben a usíireci ollonullús a ozűrőgyertya alkotója mentén nem egyenletes, hanem a szűrés megkezdésekor az elvezotó' csonknál a" legkisebb, majd a legkisebb ellenállás helye elvándorol a palást másik végére, miküzücn as eredő öscsellcnállá*;. állandóaxi növekszik. Ezért ogyréazt a technológiai tervezésnél az ellonállásviszonyok. alalculását nera lőhet wate;natikailag pontosan kifejezni, másrészt' üzem -közben a szürőgyertya névleges szűrőkapacitását nem lehat teljesen kihasználni,.de nem lehet egyenletes vastagságú iszaprétegot sem kialakítani a hordozóelemen. A találmány f eladat a 0I3/^^sztoqeleiri Jcidolgozása, ' melynek ellenállácviszonyai matematikailag leirliatók és ellenállása palástja mentén axiális irányban bármely pontjában mérve adott' pillanatban azonos. A találmány szerint ezt a feladatot azzal oldjuk meg, hogy a. gyertyatost palástjának kerülete mentén ado t-t osztásban axiális irányú hornyok, egy-egy horony fenekében pedig legalább egy átmenő furat van kiképezve. A találmányt a továbbiakban a rajz segítségével részletesen ismertetj k. A rajzon az

9 - 8 - i'.'isísa ábra réosbon kltürt oldalnézet, a 2. ábra az 1. ábra II-II vonala mentén vett mot- ' szetének résziéte nagyobb léptékben. A találmány azorinti szürőgyertya 1 gyertynteotjo az 1«ábra értelmében alul y 2 fedéllel van folyadóktümören lezárva, mi/; fölül o^y 3 olvozotő csonkja van, akol a 3 elvezető cconk esetünkben egy kúpos átmeneti idomból ds QfSy menetes nyakból van öanegállitva. A'z 1 gyertyáteat belül üregen, cólazorlíon körkon^er alakban, van. kiképezve. Az 1 cyertyatest palástjának kerulote mentőn adott osztásban axiális irányú 4 hornyok vannak kiképezve, melyeknek keresztmetszete célszerűen egycnlőszáru trapéz. A 4' hornyok fenekén az 1 gyertyatestben 5 átmenő furatok vannak kiképezve* Az 5 átmenő-furatok a szürőgyertya axiális irányában ecyenleteo osztásban vannak elrendezve,. Esetünkben a 4 hornyokat egymástól elválasztó 6 bordák honilokozalaijain 7 rovátkák vannak kiképezve, melyek egy adott menetemelkedésű képzeletbeli! vonal mentén vannak elrendezve. A 7 rovátkákba egy 8 huzal van befektetve* mely legalább a 2 fedél és a 3 elvezető csonk szomszédságában hegesztéssel van rögzítve. A 8 huzal menetágai között adott szűrőrés van. A rend kedvéért megjegyezzük, hogy rajzunkon a szürőközeget nem ábrázoltuk. A találmány szerinti szürőgyertya működésének lényege az, hogy a szürőközegen, vagyis az iszaprétegen

10 átjutott szlirlet rendre a 3 huzal menotágai közötti résen, a 4 hornyokon éa 5 átmenő furatokon keresztul jut be az 1 i^yertyateot Lolaó terébe. Vizogálataink alapján azt állapítottuk meg, hogy ezelcst az átömlőicercsztinoteszetekot ugy kell kialakítani ill. kölcsönös viszonyaikat ugy kell inoghatáraini, hogy az orodő hidraulikus ellenállást döntően az 5 átmenő furíatöí: tfaezlcrocctms fcssete határozza mos. Itt koréaztmetszet alatt a résnél ill. a furatoknál ösezl^rc^yta^^^ értünk, azaz a rés szélessétővel na teljea kososával ill. a furatok keresztmetszetével és: scámával meghatározott felületet, mig a 4 hornyoknál u.n. iaüküdő Öeszkorecztnetssetet'"ertünk. ' Ezt'. j elen leirásunk szerint ugy kell'' értelmezni', hogy. minden 5 átmenő furathoz a- 4 horony ténylogos keresztmetszetének kétszerese tartozik, mivel a furatokba "két oldalról ömlik be a szürlet. A továbbiakban'.a találnány szerinti ssürőgyertya megvalósított kísérleti példányát példaként ismertetjük* Példa A saválló acélból kialakított 1 gyertyatest külső átmérője 55 mm, szerkezeti hoessa 255 mm, a saválló 0 husal átmérője 0,0 mm, a szürcréa szélessége 0,1 min, ebből a rés ösöskertisstmetsscte 43,3 cn?. A 4 horony egyenlőssáru trapéz keresztmetozetének alapja 7>067 mm, magassága 2,0 mm, oldalainak űz alappal

11 '3252 bezárt szöge 60, ebből a keresztmetszet 0,118 cií # A kerület mentén kiképzett 24 db horony 120 db furatához tartpző működő összkeresztmetszet 28,4 cnf# A 4 mm átmérőjű furatok összkeresztmetszet 15,1 cif. A kísérleti mérésekhez szürőközegként foszlatott cellulózét éa perlitet, szűrendő folyadékként budapesti csapvizet használtunk. A következőkben a megoldás előnyelt megtestesítő eredményeket ismertetjük. Kísérleteink legfontosabb eredménye az, hogy 0,3-0,5 g/l zagykoncentráció esetén a szürőgyertya tengelyével párhuzamosan 45 m/éra áramlási sebesség mellett a szürőgyertyán mért 11 m/éra áramlási sebességgel egyenletes iszapréteget lehetett klalakitani, vagyis az átömlő folyadék a szllrőelem teljes felülete mentén egyenletes volt Az ellenállásviazonyok alakulására megállapított matematikai Összefüggéesel számított értékek megfeleltek a ténylegesen mért értékeknek. A szürőgyertyán u.n. nyomásesés-hiszterézis jelenséget nem tudtunk kimutatni. Végül mindenben kielégítette a hordozóelemekkel szembeni követelményeket, azaz elegendően merev, ezért a résméret tűrésmezeje Igen sz k, az iszapréteg nem repedezik meg és a nagy telj eeitményü szűrő nagy nyomását jól bírja; alapellenállása alacsony és a feliszapolási ciklu

12 - 11-1XSS2 aok számától függetlent könnyen do jól tisztítható a vlaz- A gazdaságosság oldaláról pedig említést érdemel az, hogy egyszerűsége mellett, tlplzáltan és coeroszabatosan gtftfrthatóé

13 <J 3 I Szabadadul igénypontok izürőgyertya iszaprdteges szűrőkhöz, kulünüoen atomorőnüvek technológiai vízszűrőihez * melynél az egyik hoialolef o- Ittléten zári, a másik homlokf elülő tán oa&tlokozáűoaonkkal ellátotti üreges éo célézertíen hengeres nyertyatoaten hu- Böl 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 jellemezve, hogy a hornyokban /4/ egyenletes osztáeban furateorok vannak kiképezve. 3* A2 1* vagy 2«icánypont ozerinti ozürőgyertya kiviteli dákja, aiffl&l j oil 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 or inti szürőgyertya kiviteli alakjai azzal j e 1 lem 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 kiviteli alakja, azzal jellemez ve, hogy a huzal /8/ menetágai közütt kiképzett rés üeszkerosztmetazete, a hornyok /A/ mttködő öoezkereoztmotozete éo az átmenő furatok /5/ /

14 -13 U258 öaszkoreoztmeiszeto egymáshoz viszonyítva rendre csökkenőon von kikdpezvoí A meghatalmazott: / z SJl-L 72 J-w

15