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Druckdrehfilter
Die Erfindung betrifft ein Druckdrehfilter zum Entwässern von Schlämmen oder Klären von verunreinigtem Wasser, besonders zur Feinstkornentwässerung von Kohlenschlämmen od. dgl., wobei das Filter eine Anzahl rotierender Scheibenfilter aufweist, die auf einer Welle parallel zueinander angeordnet sind und zwischen denen ringzylindrische Filterkammern liegen.
Bei einem solchen Druckdrehfilter bewegt sich das zu entwässernde Gut während des Pressvorganges auf einem etwa kreisbogenförmigen Weg, auf dem es fortlaufend und zunehmend stärker entwässert wird, bis es schliesslich in Form eines eingedickten Schlammes oder, falls erwünscht, in Form eines nahezu vollständig entwässerten, stark verfestigten Presskuchens aus der ringförmigen Filterkammer ausgetragen wird.
Die Erfindung macht es sich nun zur Aufgabe, derartige Druckdrehfilter hinsichtlich ihrer Wirkung zu verbessern und sieht aus diesem Grunde vor allem vor, dass die Filterkammern an der Einlassseite an einen für alle Filterkammern gemeinsamen Pressraum angeschlossen sind, der mit einem verschliessbaren Einlass für das Filtergut versehen ist und mindestens einen Presskolben aufweist, der das Filtergut im Pressraum und in den Filterkammern komprimiert.
Die Filterkammern selbst benötigen dabei keine eigenen Verschlussorgane. Sie stehen mit dem vorgeschalteten Pressraum in ständiger Verbindung. Die erfindungsgemässe Filterpresse hat zudem den Vorteil, dass für die einzelnen Scheibenfilter kein besonderer Antrieb an deren Welle benötigt wird. Der Antrieb der rotierenden Scheibenfilter kann vielmehr unter der Wirkung des Presskolbens erfolgen, der das Gut aus dem Pressraum in die einzelnen Filterkammern verdrängt. Das die Filterkammern durchlaufende Gut nimmt dabei die drehbar gelagerten Scheibenfilter mit. Der in dem Pressraum arbeitende Presskolben hat daher eine doppelte Funktion, nämlich einmal die Funktion, das zu filternde Gut zu komprimieren, so dass das Filtrat abgetrennt wird, und zum andern die Funktion, die Scheibenfilter beim Durchgang des Gutes durch die Filterkammern in Umdrehung zu setzen.
Dabei ist insbesondere von Vorteil, dass zwischem dem Filterkuchen in den Filteikammern und den einzelnen Scheibenfiltern keine Relativbewegungen auftreten können, da die Mitnahme der Scheibenfilter durch die Haftreibung des Filterkuchens erfolgt. Es wird auf diese Weise eine Reibung des stark verfestigten Filterkuchens an den Filterbelägen der Scheibenfilter vermieden und damit der Verschleiss der Filterbeläge erheblich herabgesetzt.
Vorteilhafterweise münden sowohl der Einlass als auch der Auslass tangential in die Filterkammern, damit der Filterkuchen ohne scharfe Knickungen aus der Filterkammer ausgetragen werden kann.
Das erfindungsgemässe Druckdrehfilter kann auch zum Einschleusen und/cder Austragen von Feststoffen in eine hydraulische unter Druck stehende Transportleitung Verwendung finden. In diesem Fall wird der Auslass der Filterkammern zum Einschleusen der Feststoffe an die hydraulische Transportleitung angeschlossen.
In dem Bereich zwischen dem Auslass und dem Einlauf sind im Innern der Filterpresse Elemente, wie Stahlleisten od. dgl. angeordnet, die bei der Umdrehung der Scheibenfilter dicht an deren Filterbelag oder an davorliegenden Lochblechen entlangstreichen. Die Filterbeläge bzw. die Lochbleche werden daher bei jeder Umdrehung der Scheibenfilter von anhaftendem Schmutz gereinigt.
Bei Vorhandensein von nur einem Scheibenfilter und zwei daneben angeordneten Filterkammern können an Stelle der Zylinderdeckel im Presszylinder geführte Presskolben vorgesehen sein, die sich in Achsrichtung des Presszylinders gegenläufig bewegen und dabei das Gut in den beiden Filterkammern komprimieren.
Mit dem erfindungsgemässen Druckdrehfilter lassen sich Schlämme bis auf etwa 12-15% Wasser entwässern. Das Filtrat ist vollständig klar.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigen : Fig. 1 ein Druckdrehfilter gemäss der Erfindung im Querschnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt nach der Linie B-B der Fig. 1, Fig. 4-7 einige Einzelheiten der erfindungsgemässen Filterpresse in vergrösserter Darstellung.
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Das in der Zeichnung dargestellte Druckdrehfilter weist ein zylindrisches Gehäuse 1 auf, das an den
Flanschen 1 a durch Deckel 2 verschlossen ist. Eine Welle 3 ist koaxial im Zylinder 1 angeordnet und zweckmässig in den Zylinderdeckeln 2 gelagert. Auf der Welle ist eine Anzahl von Scheibenfiltern 4 in
Abstand voneinander in geeigneter Weise befestigt, so dass bei Umdrehung der Welle 3 die Scheiben- filter 4 mitgenommen werden.
Zur Verstärkung des Zylinders 1 können die stirnseitig angeordneten Flanschen 1 a untereinander durch (nicht dargestellte) Bolzen verbunden sein, die die Zugkräfte aufnehmen.
Am Mantel des Zylindergehäuses 1 ist mittels Flanschen 5 a ein Gehäuse 5 b angeschlossen, das einen
Pressraum 5 bildet. An dem Gehäuse 5 b befindet sich eine Zuleitung 6 für das zu entwässernde bzw. zu filtrierende Gut. Die Zuleitung 6 kann durch einen Schieberkolben 7 abgeschlossen werden.
Am Gehäuse 5 b des Pressraumes 5 ist ein Deckel 9 angeflanscht, der mit zwei Rohrstutzen 10 ver- sehen ist, in denen Presskolben 8 geführt sind.
Der Pressraum 5 ist über Einlaufkanäle 12 mit den einzelnen Filterkammern 13 verbunden, die von den Scheibenfiltern 4 gebildet werden und ringzylindrisch ausgebildet sind (Fig. 1). Die Kanäle 12 liegen zwischen Stegen 11, die im Gehäuse 1 fest angeordnet sind und abgerundete Flächen 11 a aufweisen.
Wie besonders die Fig. 4 zeigt, bestehen die einzelnen Scheibenfilter 4 aus je zwei Scheibenhälften 14, die an der Welle 3 in geeigneter Weise befestigt und ausserdem in der Scheibenebene miteinander ver- bunden sind.
Am Umfang der Scheibenfilter 4 sind Dichtelemente angeordnet. Diese können aus Gummiringen 15 bestehen, die in Ringnuten am Umfang der Scheibenfilter liegen und sich gegen die Wandung des Zylinder- mantels anpressen.
Die Scheibenfilter 4 sind an beiden Seiten mit Filterbelägen versehen. Ein sehr vorteilhafter Filter- belag ist in den Fig. 5,6 und 7 dargestellt. Nach Fig. 7 besteht das Filter aus einer Spiralfeder 18, deren
Windungen dicht, d. h. spaltlos aufeinanderliegen. Die Spiralfeder 18 kann aus Drähten verschiedener
Querschnittsformen gewickelt sein. Besonders vorteilhaft ist aber ein Rundquerschnitt, da bei ihm die einzelnen Windungen im wesentlichen linienförmig aufeinanderliegen, wie bei 20 in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Die Spiralfeder 18 liegt auf einem Lochblech 16, das mit dem Scheibenfilter verbunden ist.
Die Löcher 16 ader Lochblende 16 münden in die Keilspalt 19 zwischen den Windungen der Spiralfeder 18 ein und stehen auf der andern Seite mit Kanälen 22 und 23 in den Scheibenfiltern 4 in Verbindung, durch die das Filtratwasser abgeführt wird. Zu diesem Zweck sind am Mantel des Zylindergehäuses 1 Öffnungen 24 mit Ablaufstutzen 25 angeordnet, die bei jeder Umdrehung mit den genannten Kanälen 22 und 23 in Verbindung gelangen, so dass das Filtratwasser über die Ablaufstutzen 25 in eine Ablaufrinne 26 od. dgl. abfliessen kann.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 6 ist auf der zur Filterkammer 13 hingewandten Seite der Spiralfeder 18 ein zweites Lochblech 17 angeordnet, dessen Löcher 17a abgerundete Kanten aufweisen und in die Keilspalten 19 a einmünden. Die Keilspalten 19 a sind angefüllt mit einer Anschwemmasse 21, die bei der Filtration in bekannter Weise die Aufgabe eines Vorfilter hat. Diese Anschwemmasse kann aus den üblichen Stoffen, wie beispielsweise Kieselgur, Holzmehl od. dgl. bestehen. Zweckmässig wird sie jedoch durch eine Anschwemmung des Stoffes gebildet, der auch der Entwässerung in den Filterkammern unterworfen wird.
Wie Fig. 1 zeigt, ist am Mantel des Zylinders 1 ein Auslass 27 angeordnet, der tangential aus den ringzylindrischen Filterkammern 13 herausführt und der mit einer Auslassrinne 29 verbunden ist, die auf ein Förderband 30 oder ein anderes Fördermittel austrägt. Jeder Filterkammer 13 ist ein eigener Auslass 27 zugeordnet, wobei jedoch alle Auslässe in eine gemeinsame Auslassrinne oder in eine gemeinsame Förderleitung einmünden.
Im Auslass 27 ist ein Schieber 28 angeordnet. Es kann jeder Austrag 27 mit einem besonderen Schieber versehen sein, oder, was im allgemeinen zweckmässiger sein wird, für sämtliche Auslässe 27 ein gemeinsamer Schieber vorhanden sein.
Die Arbeitsweise des Druckdrehfilters ist wie folgt : Bei Inbetriebnahme der Filterpresse wird der Schieber 28 zunächst geschlossen. Der Pressraum 5 wird über die Zuleitung 6 mit dem zu entwässernden Gut gefüllt. Das zulaufende Gut, Schmutzwasser oder Schlämme, verteilt sich über die Einlauföffnungen 12 auf die einzelnen Filterkammern 13. Nachdem die Zuleitung 6 durch den Schieberkolben 7 verschlossen worden ist, wird das im Pressraum 5 und den Filterkammern 13 befindliche Gut unter dem Presshub der Kolben 8 sehr stark komprimiert. Beim Rückhub der Kolben öffnet der Schieberkolben 7 und füllt den Raum 5 erneut mit dem zu entwässernden Gut auf. Das in die Filterkammern 13 gepresste Gut wird von den sich drehenden Scheibenfiltern auf dem kreisbogenförmigen Weg in Richtung auf den Auslass 27 mitgenommen.
Hiebei wird das Gut zunehmend stärker entwässert und verfestigt, so dass sich vor dem geschlossenen Schieber 28 ein fester, weitgehend entwässerter Feststoffstopfen bildet, der durch die sich drehenden Scheibenfilter 4 und unter Einwirkung der Presskolben 8 ständig nachgeschoben wird. Das über die Filter 18 der Scheibenfilter 4 abfliessende Filtratwasser gelangt über die Löcher 16 a der Lochbleche 16, die Kanäle 22 und 23 sowie die Öffnungen 24 im Zylinder 1 in die Abflussleitung 26.
Sobald sich vor dem Schieber 28 ein fester Stopfen gebildet hat, kann der Schieber geöffnet werden, da der Stopfen nunmehr dessen Funktion übernimmt, d. h. den Auslass gegenüber dem Pressraum 5 abdichtet.
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Im laufenden Betrieb ist der Schieber 28 mehr oder weniger weit geöffnet, wobei durch die sich drehenden Scheibenfilter 4 und die Presskolben 8 ständig der entwässerte Feststoff ausgetragen wird. Während der Austrag also kontinuierlich arbeiten kann, erfolgt der Zulauf über die Zuleitung 6 absatzweise, u. zw. jeweils nach einem Presshub der Kolben 8. Die Kolben 8 und der Schieberkolben 7 können in ihrem Arbeitsspiel zwangsgesteuert sein, beispielsweise über eine gemeinsame Kurbelwelle. Durch mehr oder weniger weites Öffnen des Schiebers 28 kann die Menge des ausgetragenen Guts, in Abhängigkeit davon die Durchlaufzeit des Guts durch die Filterkammern und damit auch dessen Entwässerungsgrad reguliert werden. Im allgemeinen wird die Presszeit innerhalb der Filterkammern etwa 0, 5-1 min betragen.
Entsprechend ist auch der Antrieb der Scheibenfilter bzw. deren Drehzahl auszulegen. Der Schieber 28 kann von Hand bedient oder, was im allgemeinen zweckmässiger ist, in Abhängigkeit vom Druck im Pressraum gesteuert werden.
Es ist zweckmässig, die Einlauföffnungen 12 in die Filterkammern 13 und die Auslässe 27 aus den Filterkammern möglichst eng zusammenzulegen, damit ein möglichst grosser Teil des Zylinderumfanges für die Entwässerung zur Verfügung steht. Wie besonders Fig. 1 zeigt, liegt zwischen dem Zulauf 12 und dem Austrag 27 ein schmaler Bereich 31, in dem keine Filtration stattfindet. Wenn sich die Scheibenfilter 4 bei jeder Umdrehung an diesem schmalen Bereich 31 entlang bewegen, so werden durch hier angeordnete Stahlleisten od. dgl. die Filterbeläge bzw. die Flächen des Lochbleches 17 von anhaftendem Schmutz od. dgl. befreit.
Die Anzahl der Scheibenfilter und demgemäss die der Filterkammern kann an sich beliebig gewählt werden. Falls nur ein einziges Scheibenfilter und entsprechend nur zwei Filterkammern vorgesehen werden, so können die Deckel 2 des Zylinders 1 auch als Presskolben ausgebildet werden, die sich in axialer Richtung des Zylinders 1 gegenläufig bewegen und dabei das Gut in den beiden Filterkammern sehr stark komprimieren. Bei dieser Anordnung entfallen selbstverständlich die Presskolben 8 am Mantel des Zylinders.
Um Feststoffe mit sehr niedrigen Wassergehalten zu gewinnen, werden die Kammern 13 zweckmässig nicht zu breit gemacht. Kammerbreite von 50 bis 80 mm werden im allgemeinen zweckmässig sein.
Die Pressdrücke können grundsätzlich jeden Wert besitzen, je nachdem wie stark die Entwässerung durchgeführt werden soll. Im allgemeinen ist das erfindungsgemässe Druckdrehfilter aber besonders für Pressdrücke über 40-50 atü vorgesehen.
Das erfindungsgemässe Druckdrehfilter kann mit Vorteil auch in Verbindung mit pneumatischen oder besonders hydraulischen Transportanlagen verwendet werden. Das Druckdrehfilter dient in diesen Fällen dazu, ständig Feststoffe in die Förderleitung einzuschleusen und gegebenenfalls am Ende der Förderleitung das Feststoff-Wassergemisch wieder auf ein verwendungsfähiges Gut zu entwässern. Bei der Aufgabe des Feststoffes in die Förderleitung muss selbstverständlich durch die Presskolben ein Druck erzeugt werden, der den Förderdruck in der Leitung übersteigt, da sonst ein Ausschieben des entwässerten Feststoffes in die Förderleitung nicht möglich wäre. Die Schieber 28 können dabei ständig geöffnet sein, da der Feststoffstopfen während des Tothubes der Presskolben den Auslass dicht verschliesst.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Druckdrehfilter, der eine Anzahl rotierender Scheibenfilter aufweist, die auf einer Welle parallel zueinander angeordnet sind und zwischen denen ringzylindrische Filterkammern liegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkammern (13) an der Einlassseite (12) an einen für alle Filterkammern (13) gemeinsamen Pressraum (5) angeschlossen sind, der mit einem verschliessbaren Einlass (6) für das Filtergut versehen ist und mindestens einen Presskolben (8) aufweist, der das Filtergut im Pressraum (5) und in den Filterkammern (13) komprimiert.