AT376140B - Verfahren und vorrichtung zur automatischen entfernung von festen verunreinigungen aus einer fluessigkeit - Google Patents

Description

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   Die Erfindung der flexiblen automatischen Filtration betrifft das Gebiet der mechanischen Filtration von Flüssigkeiten über flüssigkeitsdurchlässige, dünnschichtige flächige Filtereinsätze. 



   Diese mechanische Filtration (z. B. : Düsen mit gleichmässig breiten Schlitzen, Gewebe aus Garnen, Drähten und Bändern mit programmierten Maschenweiten, gesinterte Gläser und Metalle, Membranen und poröse Filterkörper aus Stein und Kunststoffen in Form von Platten und Hohlkörpern) erfolgen in der Regel so, dass die verunreinigte Flüssigkeit auf die Aussenwand des Filterkörpers trifft und ihn nach Passieren der gegebenen Durchlässe auf der Innenseite verlässt, wobei die Filtereinsätze den Schmutzteil vom Reinteil trennen. 



   Sie hat die klassische Raumfiltration über Filterstoffe (z. B. : Sand, Kies, dolomitisches Material, Aktivkohle, Hydro-Anthrazit, Bariumsulfat in Stücken, präparierte Silikate u. a.) auf dem Gebiet der Entfernung sichtbarer Verunreinigungen durch geringen Platzbedarf, relativ grosse Filterflächen, programmierbare Filterschärfe, Wartungsfreundlichkeit, geringen Bedarf an Spülmedien (Luft, Wasser, Chemikalien) sowie geringere Anschaffungs- und Betriebskosten auf einigen Einsatzgebieten verdrängt. 



   Trotz dieses Fortschrittes befriedigt dieses Filtersystem in vielen Fällen nicht. Die Ursache liegt vorwiegend darin, dass die Öffnungen für die Passage der Flüssigkeit durch die zurückgehaltenen Verunreinigungen sich schnell verlegen. Damit ist zwangsläufig eine Verminderung des Durchflusses, ein Druckabfall und ein häufiges Entfernen der Verunreinigungen von und aus den Filterkörpern oder ein Austausch der Filtereinsätze verbunden. Diese Arbeiten sind unangenehm, mitunter schwierig und kostspielig. Manche Filtereinsätze lassen sich nicht mehr reinigen und müssen ausgetauscht werden. Ausserdem wird die Notwendigkeit der Reinigungsarbeiten meist zu spät erkannt. 



   Zur Minderung oder Beseitigung dieser Mängel wurden viele Ideen geboren und realisiert. 



  Zu den bemerkenswertesten Entwicklungen auf diesem Gebiet gehören :   Filterfilze.   Durch Ersatz der Filtergewebe mit Filterfilzen wurde ein beschränktes Ausmass einer Raumfiltration erreicht, wobei die Standzeit der aus Filzen gefertigten Filterkörper (Platten und zylindrische Hohlkörper) gegenüber jenen aus flächigen Werkstoffen erheblich verlängert wurde. 



   Mit Silber imprägnierte Filterkörper. Damit wird für einige Zeit das Bakterienwachstum gehemmt, gleichzeitig aber auch die Strömung durch die eingelagerten Bakterienleichen gebremst. 



   Filterkerzen aus Aktivkohle. In bescheidenem Ausmass wird damit eine Schönung, Entfärbung, Entchlorung und Desodorierung der Flüssigkeit erreicht. 



   Vergrösserung der Filterflächen. Durch Einkerbungen an dickwandigen Filterkörpern oder durch ziehharmonikaartiges Falten der Filtereinsätze wird die Filterfläche und damit die Standzeit erhöht. 
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 Filterschärfe zu verbessern. 



   Rückspülen. Im Normalfall müssen die Filtereinsätze herausgenommen, gereinigt oder erneuert werden. Durch die Verwendung druckbeständiger Filtereinsätze konnten einige Filtertypen rückspülbar gemacht werden. 



   Durchsichtige Filterglocken. Von aussen erkennt man die Verschmutzung durch ein Verfärben des Filtereinsatzes. 



   Einbau von Manometern. Dadurch wird die im Filter entstehende Druckdifferenz ablesbar gemacht. 



   Montage von Bürsten. Sie reinigen die Filterflächen dauernd oder in programmierten Abständen. 



   Hydrozyklone. Durch die Führung des Flüssigkeitsstromes im wirbeligen Drall wird das Anlegen der Verunreinigungen an den Filterflächen erschwert. 



   Chemikalienbeständige Werkstoffe. Entfernung der Verunreinigungen durch ihre chemische Auflösung. 



   Das bei der mechanischen Filtration bestehende Hauptproblem des schnellen Zuwachsens der Filterflächen und der aufwendigen Art der Reinigung der Filterflächen wurde mit diesen 

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 Erfindungen im Detail gemildert, aber nicht entscheidend gelöst. Durch die sich bildende Druckdifferenz zwischen Schmutz- und Reinteil verformen sich die Filtereinsätze oder sie reissen. 



  Verunreinigte Filterplatten, Filtertücher und Filterkerzen lassen sich meist nicht mehr mit einem angemessenen Aufwand reinigen, weil der abgelagerte oder in die Poren eingedrungene Schmutz, insbesondere wenn er schleimig, schlammig oder bakterienhältig ist, sich nicht mehr ab- und ausspülen lässt. Spülungen und Bürsten reinigen oft schon kurz nach ihrer Inbetriebnahme nicht mehr ausreichend, weil die Filtereinsätze Säcke und Mulden bilden und ihre Straffheit verlieren, die Bürsten sich verformen oder abreiben und damit die Filterflächen nicht mehr kräftig genug erreichen. Bei längeren Standzeiten wachsen die Bakterien durch, so dass die Keimzahl in der gereinigten Flüssigkeit oft höher als in der verschmutzten ist. Die durchsichtigen Filterglocken verlieren ihre Klarheit.

   Grüne Algen, die an den Innenseiten der Glocke wachsen, und anhaftender Schmutz machen sie undurchsichtig. 



   Die Aufgabe der anschliessend beschriebenen flexiblen automatischen Filtration besteht in der Verhinderung oder massiven Verzögerung des schnellen Zuwachsens der Filterflächen und in der sicheren, verlässlichen, rechtzeitigen, billigen und wartungsarmen Entfernung der angelagerten und ausgefilterten Schmutzteilchen. 



   Dieses Ziel wird durch eine automatische Selbstreinigung der Filtereinsätze ohne, aber auch mit zusätzlichen Regel- und Steuereinrichtungen und eine neuartige Ausbildung und Anordnung der Filtereinsätze erreicht. Besonders soll hervorgehoben werden, dass das automatische Abwerfen der Verunreinigungen prinzipiell ohne elektrische, motorische oder händische Eingriffe erfolgt und zur Gänze auf dem Wirken physikalischer Gesetze beruht. Natürlich kann aber auch die flexible automatische Selbstreinigung durch händische oder auch automatisch ablaufende Reinigungsvorgänge bei Bedarf ergänzt und erweitert werden. 



   Die Erfindung geht von der Beobachtung aus, dass eine zunehmende Verschmutzung zu einer zunehmenden Druckdifferenz zwischen dem Raum der zu reinigenden Flüssigkeit und dem Raum der gereinigten Flüssigkeit führt. Die ausfiltrierbaren Verunreinigungen bestehen aus Sink-, Schwebe- und Schwimmstoffen. Im Aufstrom einer Flüssigkeit werden die Sinkstoffe je nach Grösse und spezifischem Gewicht unterschiedlich schnell absinken, die Schwebestoffe auf den Filterflächen ziemlich gleichmässig verteilt haften bleiben, und die Schwimmstoffe werden sich im oberen Teil des Filterraumes sammeln. Bildet man nun die Trennfläche zwischen Schmutzund Reinteil als einen flexiblen, sackartigen, flüssigkeitsdurchlässigen Filtereinsatz aus, bei dem die einströmende Flüssigkeit aussen auf den hängenden Sack prallt, dann setzen sich die Sinkstoffe schnell im Schmutzsammelraum ab.

   Die Schwebestoffe, geringfügig durchsetzt mit Sinkund Schwimmstoffen, bleiben ziemlich gleichmässig verteilt an der Aussenseite des Sackes haften, bauen eine Druckdifferenz zwischen Schmutz- und Reinteil auf und bewirken gemeinsam mit der aufströmenden Flüssigkeit, dass der sackartige Filtereinsatz zu schweben beginnt und sich allmählich zu einem Filterhut umstülpt, wobei die Aussenseite des Filtereinsatzes zur Innenseite wird. Steigende Schmutzmengen und steigende Ansprüche an die Filterschärfe beschleunigen das Tempo des Auseinanderklaffens der beiden Drücke und damit auch die Schnelligkeit des Aufstülpens. 



  Das Tempo des Stülpvorganges kann zusätzlich durch das spezifische Gewicht des Filtereinsatzes und durch Einbau einer Auftriebsbremse beeinflusst werden. Wird der Flüssigkeitsstrom gestoppt, gestört oder unterbrochen, so wird der Filtersack sich sofort zurückstülpen und die Innenseite zur Aussenseite werden. Dabei werden die am Filtersack haftenden Verunreinigungen abbröckeln. Bei jeder Unterbrechung des Flüssigkeitsstromes kommt es daher zu einer automatischen Selbstreinigung des Filtereinsatzes. Hat sich der Filterhut zu seiner ganzen oder der gewünschten Länge aufgebläht, dann kann man entweder händisch durch Betätigung des Entleerungsventils oder durch eine Rückspülung eine Reinigung vornehmen oder automatisch den Reinigungsvorgang auslösen.

   Die automatische Auslösung des Reinigungsvorganges geschieht in der Weise, dass man am Ende des Filtersackes, vorzugsweise in seiner Mitte, einen Kontaktgeber, der mit der Auftriebsbremse kombiniert werden kann oder mit ihr identisch ist, befestigt und der die Steuerung zur programmierten, automatischen, zusätzlichen Spülung und Reinigung auslöst, wenn der Filtereinsatz ganz aufgebläht ist oder die gewünschte Höhe erreicht hat. Im Augenblick der Öffnung des Entleerungsventils erfolgt schlagartig ein Druckausgleich.

   Der Filtersack wird durch sein 

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 zusätzlich eingebauten Automatik für Reinigung und Entleerung, wobei die Auslösung des Reinigungsvorganges mit einem am Filtereinsatz --1-- angebrachten Kontaktgeber --3-- und einem Kontaktnehmer --12--, der mit dem   Steuergerät --13-- in   Verbindung steht, erfolgt. Berühren sich Kontaktgeber --3-- und Kontaktnehmer --12--, dann öffnet sich das Entleerungsventil --8--, der Filtereinsatz stülpt zurück und die Verunreinigungen --15--, die sich zum Teil schon vorher im   Schmutzsammelraum -14-- angesammelt   haben, werden über das geöffnete Entleerungsventil--8-entfernt. Nach einer vorgewählten Zeitspanne schliesst wieder das Entleerungsventil --8-- und die kurz unterbrochene Filtration wird fortgesetzt. 



   Fig. 5 zeigt das Prinzip der flexiblen automatischen Filtration kombiniert mit einer Vorwahl der   Durchfltssmenge   der zu reinigenden Flüssigkeit. Wird die eingestelle Durchflussmenge erreicht, dann erfolgt automatisch die Entfernung der Verunreinigungen. Vor Eintritt in den Filter kann der Fliessdruck   z. B.   mit einem Manometer --10-- gemessen werden. Die zu reinigende Flüssigkeit tritt über das   Eingangsventil --5-- unten   in den Filterraum über die   Schikane --11--,   in diesem Fall ein Rohr mit waagrecht angeordneten Löchern, in den Filter --4-- ein, steigt in ihm hoch, wobei der   Filtereinsatz-l-allmählich   gehoben und umgestülpt wird, und verlässt als gereinigte Flüssigkeit den Filter über das Ausgangsventil --6--.

   Am Manometer--10-kann durch Vergleich mit dem Manometer am Eingang der entstandene Druckverlust abgelesen werden. Ist die vorprogrammierte Durchflussmenge erreicht, so wird über das   Steuergerät --13--,   in diesem Fall besteht es aus einem Wasserzähler mit Programmwerk und einer Steuereinrichtung für die Magnetventile, das   Eingangsventil --5-- geschlossen   und das Entleerungsventil --8-- 
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    --13-- zusätzlichsatz-l-gelöst   und über das geöffnete Entleerungsventil --8-- entfernt. Danach werden das   Spül- und Entleerungsventil --8-- geschlossen   und die Ventile für den Eintritt der   Flüssigkeit --5--   und für die   Freispülung --9-- geöffnet.   Die bei der Spülung in den Filter auf derReinseite eingedrungene Flüssigkeit wird entfernt.

   Damit ist der Reinigungsvorgang abgeschlossen. Das Steuerge-   rät --13-- stellt   wieder auf Betrieb, indem es das Ventil für die   Freispülung --9-- schliesst   und das Ausgangsventil öffnet. Beim Betrieb sind daher die Ventile --5 und 6-- offen, beim Rückspülen die Ventile --7 und 8-- und beim Freispülen die Ventile --5 und 9--. In dem Schema ist ein Entlüftungsventil eingezeichnet. Es soll die Bildung von Luft- oder Gaspolstern verhindern. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zur automatischen Entfernung von festen Verunreinigungen aus einer Flüssigkeit in einem Behälter, in dem ein sackartiger Filtereinsatz vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass a) der die Verunreinigungen enthaltende Flüssigkeitsstrom lotrecht entgegen der Schwerkraft in den Behälter und durch den sich allmählich aufstülpenden Filtersack geleitet wird,   b)   nach Auftreten einer vom jeweils zu filtrierenden Gut abhängigen Druckdifferenz oder eines Kontaktes des aufgestülpten Filtersackes der Flüssigkeitsstrom gedrosselt oder abgestellt wird, so dass der Filtereinsatz durch die Schwere der auf ihm haftenden Verunreinigungen, sein spezifisches Gewicht und das Gewicht der Auftriebsbremse sich zurückstülpt und die Verunreinigungen sich vom Filtersack ablösen,

   worauf die abgelösten Verunreinigungen in einem Sammelbehälter gesammelt und gegebenenfalls abgeführt werden und c) die durch den Filtersack nicht mehr durchtretende, nach unten abströmende Verunreinigungen enthaltende Flüssigkeit durch unterhalb des Filtersackes befindliche Filterschichten und gegebenenfalls Ionenaustauscher geleitet wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Behälter einströmende Flüssigkeit durch Schikanen in eine Rotationsbewegung versetzt wird.

   3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Behälter, in dem ein flexibler Filtersack angeordnet ist, der von verunreinigten Flüssigkeiten lotrecht entgegen der Schwerkraft durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass entweder zur Ermittlung der nach der Filtration auftretenden Druckdifferenz ein Anzeigegerät (10) vorgesehen <Desc/Clms Page number 5> ist oder eine Kontaktstelle (3 + 12) für den aufgestülpten Filtersack (1) besteht, dass am Filtersack eine Auftriebsbremse (2) zur Beschwerung und Steuerung der Umkehrung des Filtersackes (1) angeordnet ist, dass zur Aufnahme der sich vom Filtersack ablösenden festen Verunreinigungen am Boden des Behälters (4) ein Sammelbehälter (14) vorgesehen ist, dass zur Abtrennung der nach der Drosselung bzw.

   Abschaltung des Flüssigkeitsstromes nicht mehr durch den Filtersack aufgenommenen Verunreinigungen unterhalb des Filtersackes Filterschichten und gegebenenfalls Ionenaustauscher vorgesehen sind und dass am Boden des Behälters (4) eine Entleerungsvorrichtung (8) angebracht ist.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (13) vorgesehen ist, welche mit dem Anzeigegerät (10) oder der Kontakteinrichtung (3 + 12) in Verbindung steht und bei Auftreten einer Druckdifferenz oder des völligen Aufstülpens des Filtersackes die Drosselung bzw. Abschaltung der Flüssigkeitszufuhr und die Beseitigung der Verunreinigungen steuert.