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Vorrichtung zur Filtration von Flüssigkeiten
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Filtration von Flüssigkeiten, die Feststoffe enthalten, z. B. Zuckerrohrsaft, in mehreren Stufen, deren jede mehrere Filterelemente umfasst.
Zur Abtrennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten ist es bekannt, die Filterung in mehreren Stufen vor- zunehmen. Diese bekannten Filter gestatten jedoch nur einen intermittierenden Betrieb, wobei sich die
Filtrationsleistung in Abhängigkeit der fortschreitend steigenden Schichtdicke der zurückgehaltenen Feststoffe verringert, bis der zwischen den Filterelementen vorhandene Raum ganz mit Feststoffen erfüllt ist. Die Filtrationsleistung ist dann bekanntlich gleich Null, und das Filter muss zur Entfernung der Feststoffe und zur Vorbereitung auf die nächste Filtercharge ausser Betrieb gesetzt werden.
Ss ist auch eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtern unter Druck mit kontinuierlicher Abfuhr der Feststoffe bekannt. Es handelt sich hiebei um eine spezielle Pressfilteranlage zum Auspressen breliger Massen, bei der vor und hinter dem Pressfilterbehälter auf bestimmte Durchflussmengen einstellbare Förderglieder für die Zu- und Ableitung der breiige Massen vorgesehen sind.
Es sind ferner Filterelemente bekannt, die aus einem perforierten metallischen Stützrohr bestehen, an dessen Innenflächen ein Filterfeingewebe angeordnet ist, welches wiederum gegen den Innenraum durch ein perforiertes Metallrohr fixiert ist.
Schliesslich ist eine Filtriervorrichtung bekannt, bei der die einzelnen aus teleskopartig ineinander gesteckten perforierten Rohren und einem Filterfeingewebe bestehenden Filterelemente mit Hilfe von Muttern zwischen einer Führungsplatte und einem Tragring angeordnet sind.
Die Erfindung besteht demgegenüber im Wesen darin, dass die röhrenförmigen Filterelemente stamt- licher Stufen in einem (zylindrischen) Behälter zwischen zwei zum Behälterboden und-deckel parallelen Platten angeordnet sind, wobei die Verbindung zwischen den Filterstufen durch zueinander konzentrisch angeordnete Ringkanäle erfolgt, die durch Abteilung der scheibenförmigen Räume zwischen den Platten und dem Behälterboden bzw. -deckel mittels Kragen gebildet werden, und dass der Feststoffauszug durch ein in der Mitte des Behälters angeordnetes, als Filterrohr ausgebildetes Abflussrohr erfolgt.
Durch die erfindungsgemässe Anordnung wird erreicht, dass sich der Gehalt des Filtrats an Feststoffen von Stufe zu Stufe unter fortschreitender Volumenverringerung erhöht und aus der Filterendstufe alsdann das gegebenenfalls bis zum Feststoff-Konzentrat ausgefiltert Filtrat kontinuierlich abgeführt wird. Die Feststoffe werden also während des ununterbrochen verlaufenden Filtrationsprozesses kontinuierlich in etwa breiiger Form ausgeschieden, wobei die Filtratleistung pro Filterflächen-Einheit ständig gleich hoch ist. Die während des kontinuierlich verlaufenden Filtrationsprozesses stattfindende und fortschreitende Volumenverminderung des zu filtrierenden Mediums ermöglicht die eine Filtereinheit bildenden hintereinander geschalteten Filterelemente in den einzelnen Stufen mit einer geringeren Anzahl von parallelgeschalteten Elementen zu bestücken.
Ebenso können die bislang angeordneten, untereinander gleichgro- ssen Filterelemente in den einzelnen Stufen auch mit einer immer kleiner werdenden Filterfläche ausgerüstet werden.
Jedes Filterelement wird einzeln von dem zu filtrierenden Feststoff enthaltenden Medium durchströmt, während der Austritt für das Feststoffkonzentrat nur einen gemeinsamen und regelbaren Auslauf hat. Wenn die Feststoffe in besonders hoher Konzentration ausgeschieden werden sollen, kann deren Austragung aus der Endstufe mechanisch durch eine Schnecke oder durch Zuführung anderer Energieträger unterstützt werden.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 1 stellt im Schaubild den Aufbau eines Filterelementes dar, Fig. 2 ist eine schematische Anord-
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einen Grundriss in der Schnittlinie I - I der Fig. 2.
In der Fig. l ist mit 1 die untere Tragplatte des Filterelementes 2 und mit 3 die obere Führungsplatte bezeichnet. Zwischen diesen beiden erstreckt sich das Filterelement 2. Die Befestigung des Filterelemen- tes in der Tragplatte und der Führungsplatte erfolgt durch in diese Teile einschraubbare Gewinderinge 4 mit Dichtungen 5. Durch gegenseitiges Verdrehen dieser Gewinderinge 4 wird das gelochte metallische
Stützrohr 6 des Filterelementes 2 in der Tragplatte und der Führungsplatte starr eingespannt und in seiner
Lage festgehalten. Dieses Stützrohr 6 stellt den Hauptträger des Filterelementes 2 dar. Im Inneren dieses metallischen Stützrohres ist ein Filter-Feingewebe 7 eingezogen. Gegen dieses Gewebe 7 legt sich wie- derum ein metallisches Gitter 8, welches zur Aufnahme der Filteraufschwemmschicht 9 dient.
Die Fig. 2 und 3 zeigen schematisch den inneren Aufbau des Gefässes 10 mit mehreren in hinterein- andergeschalteten Stufen angeordneten Filterelementen 2, die zu einem wirksamen Filter zusammengefasst sind. Das Gefäss 10 ist mit einem abnehmbaren unteren Deckel 11 und oberen Deckel 12 versehen, um die beschriebenen Filter 2 einbauen zu können. Die Befestigung der Deckel 11 und 12 am Gefäss 10 erfolgt durch Schrauben 13. Nach aussen ist das Gefäss 10 durch eine Dichtung 20 flüssigkeitsdicht abgeschlossen. Innerhalb des Gefässes 10 ist die obere Führungsplatte 3 und die untere Tragplatte 1 angeordnet.
Die Befestigung erfolgt starr und ortsfest, jedoch jeweils ein Stück vom oberen bzw. unteren Rand des Gefässes 10 entfernt. Der entstandene Raum zwischen der oberen FührungsplatteS und dem Deckel 12 ist durch einen zylindrischen Kragen 19 in zwei verschieden grosse Ringräume 17, 18 unterteilt. Der Kragen 19 ist fest mit der oberen Führungsplatte 3 verbunden.
In ähnlicher Weise sind auch die Ringräume 15,16 zwischen dem unteren Tragring 1 und dem Dekkel 11 gebildet. In diesem Falle ist der Kragen 14 mit der unteren Tragplatte starr und ortsfest verbunden. Die Ringräume 17 und 18 sind gegeneinander flüssigkeitsdicht abgeschlossen. Die Abdichtung übernimmt eine Dichtung 21, die zwischen einer Rille 33 vom Kragen 19 und in einer Gegenri1' : 34 vom Deckel 12 eingebettet liegt. In gleicher Weise sind auch die Räume 15 und 16 abgedichtet. L-ic Kragen 14 ist mit einer Rille 35 versehen zur Aufnahme der Dichtung 22. Ebenso hat der Deckel 11 an entsprechender Stelle eine Gegenrille 36. Diese Abdichtung verhindert ein Überlaufen des zu filtrierenden Mediums von einer Filterstufe in die andere.
Das zu filtrierende Medium tritt über die Stutzen 23 vom Gefäss 10 in den Ringraum 15 ein, durchströmt von hier aus die über diesen Ringraum 15 angeordneten Filterelemente der ersten Stufe, wobei die Flüssigkeit in den Hohlraum der Filterelemente 2 eintritt und diese von unten nach oben durchströmt. Da- bei wird jedes einzelne metallische Gitter 8 der Filterelemente 2 von den im Medium mitgeführten Feststoffen beaufschlagt. Nur ein Teil von diesen Feststoffen verbleibt am Gitter 8 und bildet die Grundlage zur Filterhilfsschicht 9. Innerhalb des Filterelementes trennt sich die Flüssigkeit von den Feststoffen und ein Anteil der von den Feststoffen befreiten Flüssigkeit tritt nach aussen durch das Element aus in den Klarsaftsammeiraum 24 des Gefässes 10. Der Hauptstrom des Mediums sammelt sich nunmehr in dem Ringraum 17.
Aus diesem Ringraum 17 fliesst das bereits von einem Anteil an Feststoff und Flüssigkeit befreite Medium in die an diesem Ringraum angeschlossenen weiteren Filterelemente 2 der zweiten Stufe. Auch in der zweiten Stufe wird wieder ein Anteil an klarer Flüssigkeit nach aussen durch die Elemente abfiltriert. Dieser Ablauf wiederholt sich so oft wie Filterstufen - im vorliegenden Falle drei Stufen - vorhan- den sind. Das nunmehr schon in festerer Form anfallende Medium wird jetzt in dem unteren Ringraum 16 aufgefangen.
Aus diesem Ringraum 16 fliesst das in festerer Form angefallene Medium durch die an diesen Ringraum angeschlossenen Filterelemente 2 der dritten Stufe. In dieser Stufe wird dem Medium ein weiterer Anteil an Klarflüssigkeit durch das Filterelement entzogen und in den Klarsaftsammelraum 24 überführt. Das jetzt fast zu einem Feststoffbrei gewordene Medium tritt nunmehr in den oberen Ringraum 18 ein. Im vorliegenden Falle ist mit dem Eintreten des Mediums in diesen Raum die Filtration beendet. Der Feststoffbrei sammelt sich an dieser Stelle und wird über das diesem Raum zugeordnete Mittelrohr 26 nach aussen aus dem Behälter 10 abgezogen. Die diesem Feststoffbrei noch anhaftende Restflüssigkeit kann über das Mittelrohr 26 abfiltriert werden, da dasselbe den gleichen Aufbau wie ein normales Filterelement 2 besitzt.
Die aus dem Mittelrohr 26 abfiltrierte klare Flüssigkeit wird hiebei zum Teil schon von dem Klarsaftsammelraum 24 aufgefangen. Der restliche Anteil - soweit er nicht bereits beim Durchgang des Mittelrohres 26 durch den unteren Ringraum 16 in diesen abgegeben wird - geht in das Auffangrohr 28 und wird über den Stutzen 30 nach aussen abgezogen. Das Auffangrohr 28 ist ausserhalb des Gefässes am Dek-
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kel 11 befestigt und noch ein Stück entlang am Mittelrohr 26 geführt. Das Auffangrohr 28 umgibt mit seinem grösseren inneren Durchmesser das Mittelrohr 26, so dass zwischen beiden Rohren ein Hohlraum 29 entsteht, der die restliche abtropfende klare Flüssigkeit aus dem Mittelrohr 26 aufnimmt. Der durch das Auffangrohr 28 und das Mittelrohr 26 gebildete Hohlraum ist durch eine am unteren Ende des Auffangrohres 28 befindliche Stopfbuchse 31 abgedichtet.
Dagegen ist das Mittelrohr 26 noch ein Stück über dieser Stopfbuchse 31 hinaus verlängert und abschliessend mit einem regelbaren Auslassschieber 27 versehen für einen mengenmässig kontrollierten Feststoffabzug.
Wahlweise kann auf den Deckel 12 ein Anschluss 32 zur Einbringung einer zusätzlichen Waschflüssig- keit in den als Endstufe vorgesehenen Ringraum 18 aufgesetzt werden. Die Waschflüssigkeit wäscht die letzten noch wertvollen Bestandteile aus dem Feststoffbrei aus und wird über das Mittelrohr 26 - wie beschrieben-gefiltert. Die in grösserer Menge anfallende gereinigte Flüssigkeit wird ebenfalls über den Stutzen 30 vom Auffangrohr 28 ausgetragen und findet im'Kreislauf des Filterprozesses wieder Verwendung.