(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) IntCl5: B01D 29/11 (54) Kopalniany filtr za n ieczy szczeń (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 01/94 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 03/95 (73) Uprawniony z patentu: Centrum Mechanizacji Górnictwa "KOMAG", Gliwice, PL Przedsiębiorstwo z Udziałem Zagranicznym SECURA B.C. - Spółka z o.o., Warszawa, PL Lang Lucjan, Łódź, PL Mazurkiewicz Sławomir, Łódź, PL Bodasiński Jacek, Warszawa, PL (72) Twórcy wynalazku: Walenty Frydel, Gliwice, PL Marcin Steindor, Zabrze, PL Jacek Bodasiński, Warszawa, PL Leon Gradoń, Warszawa, PL Lucjan Lang, Łódź, PL Sławomir Mazurkiewicz, Łódź, PL (74) Pełnomocnik: Kwiatkowski Stanisław M., Politechnika Warszawska PL B1 (57) 1. Kopalniany filtr zanieczyszczeń wyposażony w cylinder zamknięty od dołu dnem, zaś w górnej części zawierający kołnierz do którego zamocowana jest rozłącznie pokrywa z otworem wlotowym wody oczyszczonej, znamienny tym, że wewnątrz cylindra (0) ma umieszczony rurowy wkład filtrujący (1) z tworzywa sztucznego lub naturalnego o strukturze porowatej, osadzony osiowo i rozłącznie poprzez talerzyki uszczelniające (2) na pierwszym trzpieniu (3) z otworem przelotowym (3'), osadzonym na stałe w pokrywie (0') oraz na drugim trzpieniu (4), osadzonym swym walcowym występem mocującym (4.1) w dnie (0".0"'), przy czym występ mocujący (4.1) jest uszczelniony w dnie (0".'") za pomocą kołowej uszczelki (4.2) i umieszczony osiowo suwliwie w granicach luzu (Z), oraz jednym końcem zamocowany pierścieniem oporowym (5), ponadto w obszarze styku rurowego wkładu filtrującego (1) z pierwszym i drugim trzpieniem (3.4) ma umieszczone elementy tłumiące drgania (6). FIG.1

2 Kopalniany filtr zanieczyszczeń Zastrzeżenia patentowe 1.Kopalniany filtr zanieczyszczeń wyposażony w cylinder zamknięty od dołu dnem, zaś w górnej części zawierający kołnierz do którego zamocowana jest rozłącznie pokrywa z otworem wlotowym wody oczyszczonej, znamienny tym, że wewnątrz cylindra (0) ma umieszczony rurowy wkład filtrujący (1) z tworzywa sztucznego lub naturalnego o strukturze porowatej, osadzony osiowo i rozłącznie poprzez talerzyki uszczelniające (2) na pierwszym trzpieniu (3) z otworem przelotowym (3'), osadzonym na stałe w pokrywie (0') oraz na drugim trzpieniu (4), osadzonym swym walcowym występem mocującym (4.1) w dnie (0".0'"), przy czym występ mocujący (4.1) jest uszczelniony w dnie (0".0'") za pomocą kołowej uszczelki (4.2) i umieszczony osiowo suwliwie w granicach luzu (Z), oraz jednym końcem zamocowany pierścieniem oporowym (5), ponadto w obszarze styku rurowego wkładu filtrującego (1) z pierwszym i drugim trzpieniem (3.4) ma umieszczone elementy tłumiące drgania (6). 2.Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że pokrywa (0') zaopatrzona jest w króciec wlotowy zanieczyszczonej wody (7) połączony z otworem wlotowym (7') oraz kanał (8) połączony z otworem (3') pierwszego trzpienia (3) i drugim króćcem wylotowym (9) osadzonym w pokrywie (0'). 3. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że dno (0") jest połączone z cylindrem (0) na stałe. 4.Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że dno (0'") jest połączone z cylindrem (0) zaopatrzonym w dolnej części w kołnierz (0"'.1) rozłącznie. 5.Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi koniec drugiego trzpienia (4) na odcinku osadzenia rurowego wkładu filtrującego (1) ma kształt zamkniętej tulei o perforowanej ściance. 6. Kopalniany filtr zanieczyszczeń wyposażony w cylinder zamknięty od dołu stożkowym dnem z otworem spustowym zanieczyszczeń, w którym osadzony jest zawór, zaś w górnej części zawierający kołnierz, do którego zamocowana jest pokrywa z otworem wylotowym wody oczyszczonej, a w ścianie cylindra zawierający otwór poprzez który doprowadzana jest stycznie do wewnętrznej ściany cylindra zanieczyszczona woda, znamienny tym, że posiada zespół (A) rurowych wkładów filtrujących (1) z tworzywa sztucznego lub naturalnego o strukturze porowatej, rozmieszczonych promieniowo i osiowo z których każdy osadzony jest rozłącznie poprzez talerzyki uszczelniające (2) na pierwszym trzpieniu (3) z otworem przelotowym (3') na stałe w płycie górnej (10) oraz na drugim trzpieniu (4), osadzonym swym walcowym występem mocującym (4.1') w dolnej płycie (10'), przy czym występ mocujący (4.1') jest umieszczony osiowo i suwliwie w granicach luzu (Z) oraz jednym końcem zamocowany pierścieniem oporowym (5), ponadto w obszarze styku rurowego wkładu filtrującego (1) z pierwszym i drugim trzpieniem (3.4) są umieszczone elementy tłumiące drgania (6), zaś zespół (A) otoczony jest perforowaną osłoną (12) zamocowaną pomiędzy górną płytą (10) i płytą dolną (10') oraz poprzez kołnierz dystansowy (11) zamocowany na obwodzie górnej płyty (10), osadzony pomiędzy kołnierzem cylindra (01') a pokrywą (04), umieszczony jest we wnętrzu cylindra (01), przy czym pomiędzy pokrywą (04) a płytą górną (10) utworzona jest komora odpływowa (04"). 7.Filtr według zastrz. 5, znamienny tym, że w pokrywie (04) zamocowane są szpilki (14) ustalające wzajemne położenie pokrywy (04) i zespołu rurowych wkładów filtrujących (1). 8.Filtr według zastrz. 5, znamienny tym, że zespół (A) rurowych wkładów filtrujących (1) z perforowaną osłoną (12) jest umieszczony w siatkowej osłonie (13). 9.Filtr według zastrz. 5, znamienny tym, że kołnierz dystansowy (11) jest uszczelniony na obwodzie za pomocą uszczelek (15.15'). 10. Filtr według zastrz. 5, znamienny tym, że drugi koniec drugiego trzpienia (4) na odcinku osadzenia rurowego wkładu filtrującego (1) ma kształt zamkniętej tulei o perforowanej ściance.

3 166 OSI 3 Przedmiotem wynalazku jest kopalniany filtr zanieczyszczeń stosowany, zwłaszcza do oczyszczania wody zasilającej systemy zraszania i chłodzenia górniczych kombajnów ścianowych i chodnikowych, jak również do oczyszczania emulsji w obudowach górniczych a także do filtracji sprężonego powietrza. Znany w górnictwie węglowym filtr do oczyszczania wody, zasilającej systemy zraszania i chłodzenia górniczych kombajnów ścianowych i chodnikowych, składa się z cylindra zamkniętego od dołu przyspawanym do niego stożkowym dnem, wyposażonym w otwór spustowy zanieczyszczeń z zaworem. W górnej części cylinder ma kołnierz, do którego przykręcona jest pokrywa zawierająca otwór wylotowy wody oczyszczonej. W ścianie cylindra usytuowany jest otwór, przez który doprowadzana jest do wnętrza cylindra zanieczyszczona woda, której strumień wpływa stycznie do wewnętrznej ściany cylindra. Do pokrywy górnej przymocowana jest cylindryczna siatka metalowa, której wnętrze jest połączone z otworem wypływowym wody oczyszczonej, umieszczonym w pokrywie górnej. Wpływający stycznie do wnętrza cylindra strumień wody powoduje jej zawirowanie, co sprzyja wydzielaniu się grubszych zanieczyszczeń na ściankach cylindra. Zanieczyszczenia opadają na stożkowe dno cylindra, skąd są okresowo usuwane poprzez zawór umiejscowiony w stożkowym dnie. Część zanieczyszczeń zatrzymywana jest poprzez cylindryczną siatkę przymocowaną do pokrywy górnej. Cylindryczna siatka metalowa stanowi zabezpieczenie przed porywaniem z wnętrza cylindra, kawałków drewna, skał oraz gumy i tworzywo z uszczelek. Wadą takiego systemu filtracji wody jest niska sprawność hydrocyklonu filtra, w którym wydzielają się tylko grube ziarna zanieczyszczeń, głównie piasku, skał oraz zendry, przeważnie o średnicy powyżej 500μm. Cylindryczna siatka metalowa nie jest w stanie zatrzymać drobnych zanieczyszczeń, gdyż nie posiada zdolności ich wchłaniania. Niska sprawność filtrowania wody objawia się częstym zamulaniem wodnych komór chłodzenia w kombajnach a także częstym zatykaniem dysz zraszających urobek w czasie pracy kombajnów węglowych. Ponadto filtr taki ze względu na duże gabaryty nie może być umieszczony bezpośrednio na kombajnie a jedynie w chodniku podścianowym lub nadścianowym, co sprzyja przedostawaniu się zanieczyszczeń do wody na odcinku chodnik-kombajn w przypadku wymiany pękniętych lub zużytych węży wodnych. Znany z polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr P filtr rurowy z włókien polipropylenowych wykonany jest poprzez spajanie włókien za pomocą mostków spajających w procesie termicznego formowania filtru w temperaturze od 120 do 350 C w odległości od 50 do 300 mm od głowicy wytwarzającej włókna. W procesie wytwarzania filtru utrzymywana jest stała wielkość włókien w przekroju poprzecznym filtru i porowatość powyżej 50%, zaś powierzchnia włókien jest modyfikowana przez przepuszczenie przez pole elektryczne o wyładowaniu koronowym. Przez tworzenie mostków spajających uzyskano dużą porowatość struktury jak również znaczną wytrzymałość filtru. Filtr według wynalazku wyróżnia się tym, że wewnątrz cylindra ma umieszczony rurowy wkład filtrujący z tworzywa sztucznego lub naturalnego o strukturze porowatej, osadzony osiowo i rozłącznie poprzez talerzyki uszczelniające na pierwszym trzpieniu z otworem przelotowym, osadzonym na stałe w pokrywie oraz na drugim trzpieniu, osadzonym swym walcowym występem mocującym w dnie. Występ mocujący jest uszczelniony w dnie za pomocą kołowej uszczelki i umieszczony osiowo suwliwie w granicach luzu oraz jednym końcem zamocowany pierścieniem oporowym. W obszarze styku rurowego wkładu filtrującego z pierwszym i drugim trzpieniem ma umieszczone elementy tłumiące drgania. Korzystne jest jeśli pokrywa zaopatrzona jest w króciec wlotowy zanieczyszczonej wody połączony z otworem wlotowym oraz zawiera kanał połączony z otworem pierwszego trzpienia i drugim króćcem wylotowym osadzonym w pokrywie jak również jeśli dno jest połączone z cylindrem na stałe lub z cylindrem zaopatrzonym w dolnej części w kołnierz rozłącznie. Ponadto jeśli drugi koniec drugiego trzpienia na odcinku osadzenia rurowego wkładu filtrującego ma kształt zamkniętej tulei o perforowanej ściance. Inny filtr według wynalazku wyróżnia się tym, że posiada zespół rurowych wkładów filtrujących z tworzyw sztucznych lub naturalnych o strukturze porowatej, rozmieszczonych promieniowo

4 i osiowo z których każdy osadzony jest rozłącznie poprzez talerzyki uszczelniające na pierwszym trzpieniu z otworem przelotowym, na stałe w płycie górnej oraz na drugim trzpieniu, osadzonym swym walcowym występem mocującym w dolnej płycie. Występ mocujący jest umieszczony osiowo i suwliwie w granicach luzu oraz jednym końcem zamocowany pierścieniem oporowym. W obszarze styku rurowego wkładu filtrującego z pierwszym i drugim trzpieniem są umieszczone elementy tłumiące drgania, zaś zespół otoczony jest perforowaną osłoną zamocowaną pomiędzy górną płytą i płytą dolną oraz poprzez kołnierz dystansowy zamocowany na obwodzie górnej płyty osadzony pomiędzy kołnierzem cylindra a pokrywą, umieszczony jest we wnętrzu cylindra. Pomiędzy pokrywą a płytą górną utworzona jest komora odpływowa. Korzystne jest, jeśli w innym filtrze według wynalazku w pokrywie zamocowane są szpilki ustalające wzajemne położenie pokrywy i zespołu rurowych wkładów filtrujących, zaś zespół rurowych wkładów filtrujących z perforowaną osłoną jest umieszczony w siatkowej osłonie, a kołnierz dystansowy jest uszczelniony na obwodzie za pomocą uszczelki. Ponadto jeśli dragi koniec drugiego trzpienia na odcinku osadzenia rurowego wkładu filtrującego ma kształt zamkniętej tulei o perforowanej ściance. Zgodnie z wynalazkami dzięki zastosowaniu rurowych wkładów filtracyjnych, uzyskano filtry nadające się do stosowania w podziemiach kopalń posiadające dużą zdolność wchłaniania zanieczyszczeń, a tym samym mogące zatrzymać zanieczyszczenia o średnicy większej od 100/μm. Ponadto filtry takie posiadają możliwość zatrzymywania wytrąconych z wody cząsteczek soli np. kwaśnego węglanu wapnia lub magnezu, które tworzą osady we wnętrzach komór silników elektrycznych kombajnów przez które przepływa woda, a także zatykających układy zawirowania strumienia wody, stosowane do zraszania urobku, celem zmniejszenia zapylenia powstającego przy pracy kombajnów węglowych. Są łatwo rozbieralne i wytrzymałe na trudne warunki eksploatacyjne w kopalniach. Dzięki zastosowaniu filtracyjnych wkładów rurowych również nadają się do oczyszczania emulsji w obudowach górniczych, a także do filtracji sprężonego powietrza, stosowanego do napędu wentylatorów, strumienie, czy też maszyn urabiających i transportowych. Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia filtr z jednym wkładem filtrującym w przekroju osiowym, zaś fig. 2 - częściowy przekrój osiowy filtru z dnem zamocowanym rozłącznie, a fig. 3 - inny filtr z siedmioma wkładami filtrującymi w częściowym przekroju podłużnym. Filtr pokazany na fig. 1 rysunku ma obudowę w postaci cylindra 0, wyposażonego w górnej części w kołnierz do którego zamocowana jest za pomocą śrub pokrywa 0', zaś w dolnej części ma zamocowane na stałe dno 0". Wewnątrz cylindra 0 umieszczony jest rurowy wkład filtrujący 1 z polipropylenu wykonany za pomocą mostków spajających w procesie termicznego formowania o grubych ściankach pozwalających na gromadzenie znacznej ilości zanieczyszczeń. Wkład filtrujący 1 osadzony jest osiowo i rozłącznie poprzez talerzyki uszczelniające 2, jednym końcem na trzpieniu 3 z otworem przelotowym 3'. Trzpień 3 osadzony jest na stałe w pokrywie 0'. Drugi koniec wkładu filtrującego 1 jest osadzony na części perforowanej trzpienia 4, osadzonego swym walcowym występem mocującym 4.1 w dnie 0". Występ mocujący 4.1 jest uszczelniony w dnie 0" za pomocą kołowej uszczelki 4.2 i umieszczony osiowo suwliwie w granicach luzu Z wynoszącym od 0,5 do 2 mm oraz jednym końcem zamocowany pierścieniem oporowym 5, demontowalnym t. zw. pierścieniem Segera. W obszarze styku rurowego wkładu filtrującego 1 z trzpieniami 3.4 są umieszczone elementy tłumiące drgania 6. Pokrywa 0' zaopatrzona jest w króciec wlotowy zanieczyszczonej wody 7 połączony z otworem wlotowym 7 oraz zawiera kanał 8 połączony z otworem 3' trzpienia 3 i drugim króćcem wylotowym 9 osadzonym w pokrywie 0'. Jak pokazano na fig. 2 rysunku, dno 0'" jest połączone z cylindrem 0 zaopatrzonym w dolnej części w kołnierz 0"'.1 za pomocą śrub 0'".2. Trzpień 4 ma na jednym końcu występ mocujący 4.1, który jest osadzony w dnie 0'" suwliwie w granicach luzu Z pokazanego na fig. 1 rysunku i uszczelniony za pomocą kołowej uszczelki 4.2. Filtr pokazany na fig. 1 i fig. 2 rysunku działa w sposób niżej opisany. Zanieczyszczona woda wpływa poprzez króciec wlotowy 7 oraz otwór 7' do wnętrza cylindra 0 skąd po przepłynięciu przez wkłady filtrujące 1 wpływa do wnętrza rurowego wkładu filtrującego 1. Z wnętrza oczyszczona

5 woda płynie poprzez otwór 3' trzpienia 3 do kanału 8, a następnie poprzez króciec wylotowy 9 na zewnątrz. Różnica ciśnień pomiędzy wnętrzem utworzonym przez wewnętrzną ściankę cylindra 0 a wkładem filtrującym 1 oraz wnętrzem rury wkładu filtrującego 1 powoduje, że trzpień 4 wraz z talerzykiem uszczelniającym 2 przesuwają się do góry w granicach luzu Z uszczelniając przez to wkład filtrujący 1 na jego końcach. Drgania wkładów filtrujących 1 względem trzpieni 3.4 spowodowane pulsacyjnym przepływem wody tłumią elementy tłumiące 6 wykonane z gumy. Filtr taki przy średnicy wewnętrznej 28 mm i wysokości 450 mm oraz grubości ścianki 15 mm, ma zdolność filtrowania wody do 40 dm3 na minutę. Niewielkie gabaryty zewnętrzne filtru umożliwiają jego montaż na kombajnie, jako filtru samodzielnego lub łączonego w zespoły filtrów o pracy szeregowej lub równoległej. Pokazany na fig. 3 rysunku inny filtr zawiera zespół A, złożony z siedmiu rurowych wkładów filtrujących 1 z włókien polipropylenowych, których łączna zdolność filtrowania wynosi 280 dm3 wody na minutę. Filtr taki wyposażony jest w cylinder 01 zamknięty od dołu stożkowym dnem 02 z otworem spustowym zanieczyszczeń, w którym osadzony jest zawór 03, zaś w górnej części zawiera kołnierz 01', do którego zamocowana jest śrubami pokrywa 04 z otworem wylotowym wody oczyszczonej 04', a w ścianie cylindra 01 wykonany jest otwór 01" z zaworem 05, poprzez który doprowadzana jest stycznie do wewnętrznej ściany zanieczyszczona woda. W pokrywie 04 umieszczony jest manometr 06 mierzący ciśnienie wody na wylocie filtru oraz manometr 07 mierzący ciśnienie wody przed jej dopływem do wkładów filtrujących 1. Manometry 06, 07 są osłonięte obudową 08. Filtr posadowiony jest na podstawie 09 wykonanej z rur 09'. Pierścień 09" rurowy stanowi boczną osłonę cylindra 01. Filtr złożony z siedmiu rurowych wkładów filtrujących 1 rozmieszczonych promieniowo i osiowo, ma każdy z wkładów filtrujących 1 osadzony rozłącznie poprzez talerzyki uszczelniające 2 na trzpieniu 3 z otworem przelotowym 3' zamocowanym w płycie górnej 10 oraz na perforowanym trzpieniu 4, osadzonym na jednym końcu swym walcowym występem mocującym 4.1' w dolnej płycie 10', drugi koniec którego na odcinku osadzenia wkładu filtrującego 1 ma kształt zamkniętej tulei o perforowanej ściance. Występ mocujący 4.1'jest umieszczony osiowo i suwliwie w granicach luzu Z wynoszącym od 0,5 do 2 mm, jak pokazano na fig. 1 rysunku oraz jednym końcem zamocowany pierścieniem oporowym 5. W obszarze styku rurowego wkładu filtrującego 1 z trzpieniami 3.4 są umieszczone elementy tłumiące drgania 6, zaś zespół A otoczony jest perforowaną osłoną 12 zamocowaną pomiędzy górną płytą 10 i płytą dolną 10' oraz poprzez kołnierz dystansowy 11 zamocowany na obwodzie górnej płyty 10, osadzony pomiędzy kołnierzem cylindra 01' a pokrywą 04, umieszczony jest we wnętrzu cylindra 01, przy czym pomiędzy pokrywą 04 a płytą górną 10 utworzona jest komora odpływowa 04". Zespół A rurowych filtrujących 1 z perforowaną osłoną 12 jest umieszczony w siatkowej osłonie 13, zaś w pokrywie 04 zamocowane są szpilki 14 osadzone w otworach suwliwie w otworach 10.1 płyty górnej 10, ustalające wzajemne położenie pokrywy 04 i zespołu A rurowych wkładów filtrujących 1. Kołnierz dystansowy 11 jest umieszczony na obwodzie z pokrywą 04 oraz z płytą górną 10 za pomocą uszczelek 15.15'. Filtr pokazany na fig. 3 rysunku, działa w sposób niżej opisany. Woda zanieczyszczona wpływa poprzez zawór 05 i otwór 01" w cylindrze 01 do jego wnętrza 16, skąd po przepłynięciu przez siatkową osłonę 13 oraz perforowaną osłonę 12 przepływa przez rurowe wkłady filtrujące 1. Z wnętrza 17 wkładów filtrujących 1 oczyszczona woda przepływa otworami 3' do komory odpływowej 04", a następnie przez otwór 04' na zewnątrz. Różnica ciśnień pomiędzy wnętrzem 16 a wnętrzem 17 powoduje, że trzpień 4 wraz z talerzykiem uszczelniającym 2 przesuwają się do góry w granicach luzu Z uszczelniając przez to wkłady filtrujące 1 na ich końcach. Drgania wkładów filtrujących 1 względem trzpienia 3.4 spowodowane pulsacyjnym przepływem wody tłumią elementy tłumiące 6 wykonane z gumy. Różnica ciśnień na manometrach 06, 07 pozwala ocenić stopień zanieczyszczenia wkładów filtrujących 1.

6 FIG. 1 FIG. 2 FS3. 3 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.