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Horizontalplatten-Anschwemmfilter
Die Erfindung betrifft ein Auschwemmfilter, bestehend aus mehreren übereinander gestapelten, kreisrunden Filterplatten mit Deck-und Bodenplatte, die mit Spannvorrichtungen zusammengehalten werden.
Derartige Filter werden für die Filtration von Flüssigkeiten allgemein, die Feinstfiltration z. B. von chemischen Flüssigkeiten und Lösungen, wie Lack, Öl, Sirup, Bier usw. benutzt und weiterhin für die Gewinnung von Feststoffen aus Suspensionen.
Filter mit horizontalen Filterflächen werden im wesentlichen in zwei verschiedenen Ausführungsarten benutzt.
Bei der einen Art verläuft die Trübe von aussen her zur Mitte des in einem Behälter befindlichen Plattensatzes und wird zentral als Filtrat abgeleitet. Bei diesem System bringt die Entlüftung der Klarseite meist Schwierigkeiten mit sich. Auch wird die in den Tank eintretende Strömung bei der starken Querschnittsveränderung vom Zuleitungsrohr zum Tank sehr stark abgebremst, so dass oft kaum noch ausreichende kinetische Energie zur Verfügung steht, um schwerere Teilchen in der Flüssigkeit so lange in Schwebe zu halten, bis sie auf die Filterplatten gelangen.
Das andere System arbeitet mit umgekehrter Strömungsrichtung, wobei die Rohflüssigkeit zentral in den Plattensatz eingeleitet wird, um dann von innen radial in die einzelnen Platten einzutreten und nach Passieren der filtrierenden Flächen am Umfang des Plattensatzes in den umgebenden Behälter einzutreten. Hiebei kann eine Entlüftung der Trübenseite praktisch nicht erfolgen, woraus ungleichmässige Strömungsverhältnisse resultieren. Gleichmässige Strömungsverhältnisse sind aber Voraussetzung für den Aufbau einer gleichmässigen Filterschicht. Weiterhin ist bei diesem System nachteilig, dass die Eintrittsquerschnitte im Bereich der zentralen Zuführung auf die Platten sehr begrenzt sind, was relativ hohe Eintrittsgeschwindigkeit bedingt, die zu Auswaschungen des Filterkuchens führen.
Man muss aus diesem Grunde mit ausreichend starken, vorfabrizierten Filterschichten arbeiten, die erheblich höhere Kosten als einfaches Filterpapier bedingen.
Ferner ist beiden Systemen von Horizontalplattenfiltern gemeinsam, dass Spannelemente wie Spannschrauben, Traversen usw., also Teile mit Gewinden oder ähnlich aufeinander arbeitenden Flächen im Flüssigkeitsraum untergebracht werden müssen. Das hat bekanntlich erhebliche Nachteile in bezug auf Korrosion usw.
Demgemäss ist es ein Ziel der Erfindung, ein Horizontalplatten-Anschwemmfilter zu schaffen, bei dem optimale Strömungsverhältnisse erreicht werden.
Es ist ein weiteres Ziel, die Einströmöffnung derart zu gestalten, dass eine Störung der Filteranschwemmung vermieden wird und dass bei Beendigung der Filtration ein Trübenrücklauf von den Platten weitestgehend gewährleistet ist.
Ferner ist es ein Ziel der Erfindung, die Filterplatten einschliesslich der Deck- und Bodenplatten so auszubilden, dass das Filtermedium gleichzeitig als Abdichtung dienen kann.
Es ist auch ein Ziel der Erfindung, das Filter mit Spannvorrichtungen zu versehen, die ausserhalb der Flüssigkeitskanäle liegen, wobei die Zu- und Abführkanäle für Trübe und Filtrat, ohne die angestrebten optimalen Strömungsverhältnisse zu stören, derart in die Filterelemente einbezogen sind, dass sich ein möglichst geringer Fertigungsaufwand ergibt.
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Schliesslich ist es ein Ziel der Erfindung, unter Berücksichtigung aller bereits genannten Zielsetzungen das Filter so auszubilden, dass die Flüssigkeit jede Filterschicht nur einmal passiert und dann sofort auf die Klarseite gelangt.
Diese Zielsetzung ist erfindungsgemäss mit einem Horizontalplatten-Anschwemmfilter erreicht, das im wesentlichen folgenden Aufbau hat :
Zwischen Boden- und Deckplatte sind übereinander Filterplatten geschichtet, die kreisförmigen Querschnitt haben und vom Umfang aus über Hauptkanäle beschik-un entleerbar sind.
Jede Filterplatte enthält einen zur Abflussöffnung hin leicht geneigten, flüssigkeitsdichten Zwischenboden. Unter bzw. über diesem Zwischenboden sind in jeder Platte sich in Richtung der Bodenneigung diametral gegenüberliegende Zufluss- und Abflussöffnungen angeordnet, die untereinander gleiche freie Gesamtquerschnitte haben.
Ferner werden Hauptzu-und Hauptablasskanäle abschnittweise aus Kanalabschnitten an den Filterund an den Boden- und Deckplatten bei deren Zusammenstellung gebildet.
In weiterer Kennzeichnung ist dabei zwischen alle Filter-, Deck- und Bodenplatten Filterpapier als Filtermedium und Dichtung gelegt, das im Bereich der Hauptkanäle entsprechend ausgeschnitten ist.
Dieses erfindungsgemäss ausgebildete Horizontalplatten-Anschwemmfilter bietet folgende Vorteile : Optimale Strömungsverhältnisse dadurch, dass auf eine Strömungsführung in radialer Richtung verzichtet ist, wobei die Filterflüssigkeit das Filtermedium nur einmal passiert und dann über leicht geneigte Zwischenböden unmittelbar zum Abfluss gelangt. Vorteilhafte Führung der Strömung an den Zuströmöffnungen derart, dass die Anschwemmung in diesem Bereich nicht gestört wird, wobei die Zuströmöffnung vorteilhaft so gestaltet ist, dass bei Beendigung des Filters die noch über dem Filtermedium befindliche Trübe weitestgehend zurückfliessen kann.
In vorteilhafter Weise wird das Filterpapier gleichzeitig mit als Abdichtung zwischen den Platten nach aussen mit herangezogen, wobei auch die Zu-und Abflussquer- schnitte mit abgedichtet werden.
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: Fig. lsamtfilter, teilweise in Schnitt und Ansicht ; Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Filterplatte ; Fig. 3 einen Schnitt durch Filterplatten mit Einzelauslauf ; Fig. 4 einen Schnitt durch Filterplatten, von denen eine als Umlenkplatte ausgebildet ist ; Fig. 5 einen Schnitt durch Filterplatten, von denen die letzte über der Bodenplatte einen separaten Auslauf hat und Fig. 6 einen Schnitt durch Filterplatten, von denen die letzte einen absperrbaren Zulauf und die Bodenplatte einen getrennten Ablauf hat.
Das Filter gemäss der Erfindung besteht aus mehreren Filterplatten 1, die zusammen mit Bodenplatte 2 und Deckel 3 mittels Spannelementen 4 zu einem geschlossenen Filter zusammengefasst werden. Die Filterflächen haben flüssigkeitsdichte Zwischenböden 1', auf denen perforierte Tragplatten 5 ruhen, die auf Stützerhebungen 6 aufliegen, welche auf der Klarseite der Zwischenböden l' sitzen. Die Filterplatten 1 besitzen am Umfang Zulauf- 7 und Ablaufkanalöffnungen 8, die geschlossene Kanäle durch das Zusammenfassen der Filterplatten ergeben. Als Dichtungen werden jeweils zwischen die Filterplatten 1 Filtermedien 9, wie Filterpapier, auf die perforierten Tragplatten gelegt. Dieses Filterpapier hat die gleiche Form wie die Platten 1 (s. Fig. 2) und ist im Bereich der Öffnungen 7,8 entsprechend ausgeschnitten.
Je nach benötigter Grösse des Gesamtfilters werden es je ein oder mehrere Filterplatten 1 sein, die zwischen Deck - 3 und Bodenplatte 2 eingeschaltet werden. Zu den Platten 1 und dem Deckel 3 strömt die Rohflüssigkeit und verlässt die Filterplatten 1 durch Austrittsöffnungen 11. Eintritts- 10 und Austrittsöffnungen 11 haben jeweils etwa gleich grosse Querschnitte. Für die Filtration niedrig viskoser Flüssigkeiten und bei besonders hohen Flächenleistungen können Leitwände 12 hinter den Eintrittsöffnungen 10 entweder fest oder herausnehmbar angebracht werden, so dass Beeinflussungen, wie z. B. Auswaschungen der filtrierenden Schicht, unterbleiben.
Zweckmässig ist eine der Eintrittsöffnungen, nämlich 10', als senkrecht stehendes Langloch ausgebildet, dessen untere Kante bis knapp über das Filterpapier 9 reicht, so dass bei Beendigung des Filtervorganges verbliebene Rohflüssigkeit gut zurückströmen kann.
Die Rohflüssigkeit wird über einen Ein- oder Mehrwegehahn 13 und eine Leitung 14 mit Schauglas 14'in die Zulaufkanäle 7 geleitet, u. zw. je nach den Erfordernissen der Filtrationsaufgabe, entweder in die Bodenplatte 2 von der Seite, oder von unten her oder in den Deckel von der Seite, oder von oben her oder als weitere Möglichkeit in eine der Filterplatten 1 von der Seite her.
Dargestellt ist in Fig. 1 die Zuführung seitlich in die Bodenplatte 2 als Beispiel.
Die vor Beginn der Filtration im Filter befindliche Luft wird sowohl rohseitig, wie auchklarseitig durch Entlüftungsventile 15 bzw. 16 vollständig abgelassen. Ebenso tritt nach der Filtration der um-
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gekehrte Vorgang ein, indem die Flüssigkeit mittels Gasdruck durch die Entlüftungsventile, u. zw. hauptsächlich durch das rohseitige Entlüftungsventil 15, nach unten aus dem Filter gedrückt wird. In vielen Fällen genügt auch eine drucklose Belüftung durch diese Ventile, um das Filter zu entleeren. Am Deckel 3 ist zweckmässig noch ein Manometer 15'mit Entlüftungs- 16'und Sicherheitsven- til 16" vorgesehen.
Das Filtrat sammelt sich nach Passieren der filtrierenden Flächen 9 und der perforierten Tragplatten 5 auf den Zwischenböden l'der Filterplatten 1 und gelangt durch die Austrittsöffnungen 11 in die Ablaufkanäle 8 und dann in eine Sammelleitung 17 mit einem Ein- oder Mehrwegehahn 18 zur weiteren Verwendung.
Ebenso wie die Leitung 14 am Zulauf, kann auch die Sammelleitung 17 den Erfordernissen entsprechend an der Bodenplatte 2 oder am Deckel 3 oder auch an einer Filterplatte 1 angeschlossen werden. Sofern die Anschlüsse nicht an der Bodenplatte vorgesehen werden, kommen zweckmässig flexible Anschlüsse zur Anwendung.
Besondere Filteraufgaben, z. B. in der Zuckerindustrie oder in der Erprobung verschiedener Filtermedien unter gleichen Zulaufbedingungen, erfordern einzelne Austritte der Filterplatten, was durch einen für jede Filterplatte abgeschlossenen Ablaufkanal 8, 8'mit Einzelaustritt und Absperrorgan 19 gemäss Fig. 3 erreicht wird.
Bei manchen Filtrationen, z. B. mit höherem Gehalt an Feststoffen, oder einer besonderen Struktur derselben ist eine zweimalige Filtration unter jeweils besonderen Bedingungen nötig oder erwünscht. Die in Fig. 4 gezeigte Umleitplatte 20, die an entsprechender Stelle in den normalen Filterplattensatz eingefügt werden kann, ermöglicht diese zweistufige Filtration, wobei ein Anschluss 21 für die Zudosierung von Filterhilfsmitteln und ein Entlüftungsventil 22 für die Klarseite der zweiten Filtrationsstufe vorgesehen sind. Entsprechend dem verschiedenen Gehalt an Feststoffen für die Rohflüssigkeiten wird ein unterschiedliches Volumen über den Filterplatten benötigt, weshalb die lichte Höhe auf der Unterseite der Filterplatten verschieden gewählt werden kann.
Bei der zweistufigen Filtration können beispielsweise für die zweite Stufe flachere Filterplatten verwendet werden.
Für Filtrationen, bei denen es darauf ankommt, den letzten Rest. der Flüssigkeit ohne Verdünnung klar zu gewinnen oder wenn der Feststoff trocken oder halbtrocken gewonnen werden soll, kann das Filter pneumatisch über eine Zusammenstellung von Entleerungsplatten im unteren Teil des Filters leergedrückt werden. In Fig. 5 ist eine Zusammenstellung von Entleerungsplatten'23 und 24 dargestellt, die zulaufseitig dauernd an den Rohflüssigkeitsraum des Filters angeschlossen ist. Die Filterplatte 23 hat einen nach unten abgeschlossenen Ablaufkanal 8, 8'und einen seitlichen Anschluss für den Hauptablauf 27 des Filtrates. Die Bodenplatte 24 hat nach oben hin einen geschlossenen Zulaufkanal 7 und tiefliegende Anschlüsse 28 für die Ableitung des Restfiltrates.
Die Fig. 6 zeigt eine Zusammenstellung von Entleerungsplatten 24,25, 26 deren Zulauf 29 und Ablauf 28 absperrbar sind. Die Filterplatte 25 hat nach unten einen geschlossenen Zulaufkanal und darüber Anschlüsse für flexible und absperrbare Zulaufleitungen 29 zur Entleerungsplatte 26.
Die Filterplatte 26 ist wie die Filterplatte 23 beschaffen, hat jedoch einen Anschluss für die Anbringung der Zulaufleitung 29. Die Bodenplatte 24 ist wie oben beschrieben ausgerüstet. Bei Herstellung der Voranschwemmung werden die beschriebenen Entleerungsplatten parallel zu den normalen Filterplatten 1 betrieben, wobei der Anschluss 28 in die Hauptableitung des Filtrats 27 mündet.
Während der Filtration werden die Entleerungsplatten abgesperrt und dadurch für den Entleerungsvorgang in Reserve gehalten. Die Filterplatten und der Deckel haben zur leichteren Handhabung und Aufhängung in zerlegtem Zustand seitliche Zapfen 30 und ausserdem je ein Paar Passstifte 31 zur Zentrierung beim Zusammenbau.
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