Verfahren zum Filtrieren von stromenden Medien und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Zum Filtrieren von strömenden Medien bedient man sich poröser Stoffe, welche in Gehäuse, z. B. Trichter oder Rohre, eingesetzt werden. Es gibt viele Ausfiihrungsfor- men von Filtriereinrichtungen. Bei den meisten beruht die separierende Wirkung auf dem Durchgang des strömenden Mediums durch poröse Schichten.
Es ist bekannt, dass bei vielen Filtriervorgängen die Eintrittsseite des Filters, also der porösen Schicht, welche die feste Phase zu- rüekhalten soll, schon lange verstopft, ehe noch die gesamte Dicke der Filtersehicht mit dem zur Verfügung stehenden porösen Material ausgenutzt, oder wie man sagt, erschöpft ist. Dadureh geht ein grosser Prozentsatz des in Filterplatten enthaltenen porösen Materials verloren. Man wählt deshalb im allgemeinen die Filtersehichten so dünn, dass möglichst wenig ungenütztes poröses Material zurück- bleibt, wenn die Seite der filtrierenden Schicht ersehöpft oder verstopft ist, an welcher das zu separierende Gemisch in die Fil iersehiclit eindringt.
In vielen Fällen enthalten zu filtrierende oder zu separierende Gemische Anteile oder Pliasen, welche durch eine als brauchbar be iundene Filtersehicht nicht zurückgehalten werden können, ehe sich auf der Filterschicht an der Eintrittsseite des flüssigen Gemisches nieht eine Schicht von bestimmter Stärke an geschwemmt hat. Diese sogenannten An schwemmfilter haben auch den Nachteil, dass sie eigentlich erst die filtrierende Schicht selbst aufbauen müssen, während die vorhandene Filterschicht der Filterpresse nur als Unterlage oder als Gerüst für die Anschwemmung dient. Oft wählt man hier den Weg, dass man dem, zu filtrierenden Gut gewisse Stoffe, z. B.
Faserstoffe oder Kieselgur, beimischt, um die Anschwemmung einer filtrierenden Sehieht wu beschleunigen und die Anschwemmungsschicht an sich locker zu erhalten, damit dem zu filtrierenden Gut der Durchgang durch die Filterschicht nicht zu schnell versperrt wird.
Alle vorgenannten Verfahren haben den Nachteil, einen Teil der Filterschichten früh zeitig zu verstopfen und dadurch ein vorzeitiges Auswechseln der Filterschichten zu erfordern.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Filtrieren von strömenden Medien, bei welchem die erwähnten Mängel vermieden werden können.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Filtrieren von stromenden Medien mittels wenigstens einer Filterschicht, deren Porosi tät je nach Bedarf reguliert wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Beginn des Filtrierens die Porenweite der Filterschicht zwecks Erreichung des gewiinschten Durchlass-und Trennungsvermogens durch Zusammenpres sang verkleinert wird und hernach je nach dem Grade der Verstopfung der Filterschiclit oder von Teilen derselben durch Minderung der Zusammenpressung der Filterschicht je naeh Bedarf vergrössert wird.
Als elastische Filterschicht können die verschiedenartigsten natürlichen oder künstliehen porösen Stoffe, welche sich infolge ihrer Ela stizität naeh kurzer oder lÏngerer Zusammen- pressung bei Verminderung oder Aufhebung des Druckes von selbst wieder ausdehnen, Verwendung finden.
Derartige Stoffe sind z. B. natürlieher oder künstlicher Schwammgummi mit zusammenhängenden Poren oder gleich- artiger elastiseher Kunststoff, Filz aus elastisehem, natürlichem oder künstlichem Fasermaterial, HÏufungen aus natürlichen oder kiinstlichen elastischen Fasern, welche untereinander durch geeignete Bindemittel teilweise gebunden sein können oder auch frei zwammenliegen und infolge ihrer Vernet zungsfähigkeit eine Filtersehicht bilden k¯nnen usw.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Filterschieht aus elastischem Material in einem wenigstens teilweise durehlöeherten GehÏuse eingespannt ist, wobei Teile der Gehäusewan dung einander genähert werden können, so dass beim Nähern der genannten Teile der Gehäusewandung die Porenweite durch Zusammenpressen der elastischen Filterschicht verkleinert wird, während sie sich bei Verminderung der Pressung infolge der ElastizitÏt durch Vergrösserung des Volumens der Filtersehieht selbsttätig nach Massgabe der AIinderung der Pressung erweitert, und dass das Gehäuse Ein-und Auslassansehlüsse auf- weist.
Die Verkleinerung oder Vergrösserung des Volumens des Gehäuses erfolgt beispielsweise dureh eine an sich bekannte Schraubspindel.
Die Verstellung des Gehäuses kann jedoch auch mit andern bekannten Mitteln, z. B. auch mit hydraulischem Druck, Luftdruck, Dampfdruck usw., erfolgen. Bei einer dergestaltigen Verkleinerung des Volumens des die Filterschicht umsehliessenden Gehäuses wird die Filterschicht zusammengepre¯t, wodurch sich die Poren der letzteren verkleinern, während beim umgekehrten Vorgang, das heisst der Vergr¯¯erung des Volumens durch Lockerung des Druckes der Sehraubspindel, Verminerung des Wasser-oder Luftdruckes, sich die Poren infolge Wicderausdehnung der elastisehen Filterschicht wieder erweitern.
Die Ausdehnung der Filtersehicht und die Erweiterung des die Filtersellieht einspannenden GehÏuses kann auch durch eingesetzte Federn oder gleichwertige Mittel gefordert werden.
Beispielsweise können in die Filtersehieht Spiralfedern oder Blattfedern eingebaut oder einvulkanisiert sein, welche den Widerstand der elastischen Filtersehieht gegen die Zusam menpressung vergrössern und ihre Wiederausdehnung bei Eintreten der Entspannung verstärken. ihnliehe Federn können auch zwi- schen den gegeneinander verschiebbaren Ge häuseteilen eingesetzt werden.
Auf die beschriebene Weise kann die Dieke der Filtersehieht nach Bedarf reguliert und damit die Porengrosse der Filterschicht der jeweiligen Struktur der Flüssigkeit, dem Druck derselben, der Strömungsgesehwindig- keit, der Temperatur usw. angepasst werden.
Eine solche Anpassung ist auch möglich wÏhrend des Filtriervorganges selbst. Wenn man nämlieh eine Filtersehieht bei Beginn des Fil triervorganges so weit zusammenpre¯t, da¯ die Porenweite gerade dem Filtrierzweek entspricht, so kann von Anfang an der benötigte Filtrationsgrad erreieht werden. Die zusammengepresste Filtersehieht ersetzt damit infolge ihrer Veränderlichkeit den Anschwemmfilter. Während bei Ansehwemmfiltern oft sehnell eine Verstopfung der angeschwemm- ten Sehieht eintritt, wodurch das dahinter liegende Filtermaterial nieht mehr ausgenutzt wird, kann bei der elastischen Filterschicht durch Erweiterung des Gehäuses eine Ausdehnung der Filtersehieht an sich und damit eine Erweiterung der Poren der Filtersehieht vorgenommen werden.
Auf die erfindungs- gemässe Weise hat man es in der Hand, nichet nur mit einem gleichen Filtriermaterial Ge- misehe verschiedenartiger Struktur und Vis- kusitat zu filtrieren, sondern auch während des Filtriervorganges die Porenweite dem Bedarf entspreehend Zll verstellen.
Fig. 1 und 2 der beiliegenden Zeichnung stellen beispielsweise zwei Ausführungen der erfindungsgemässen Filtriervorriehtung dar.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung mit einem trieh terförmigen Gehäuse. Dasselbe besteht aus dem eigentlichen obern Trichter A, aus dem daran befestigten Gewindestutzen B, dem untern konischen Trichterteil C mit seinem ol)ben ansitzenden Gewindestutzen D, welcher in dem (ewindestutzen B um die gemeinsame Achse drehbar und so gegen den obern Teil A der Vorrichtung axial zusammenschiebbar ist.
Zwisehen clen beiden Teilen A und C der Vorrichtung, welche in axialer Richtung durch entgegengesetzte Drehung der Gewindestutzen l : tmd D versehoben werden können, liegen mit zweckmässig grossem Abstand voneinander und parallel zueinander zwei durehlöeherte Siebplatten E und E1, zwischen denen die poröse und elastische Filterschieht F einge- I) ettet liegt.
Wenn man in die dargestellte Vorrichtung aus der Richtung des Pfeils X ein zu filtrierendes Gemisch einfüllt, so fliesst dasselbe durch die durchlöcherte Platte E, durch dring die elastische Filterschicht X, tritt aus (derselben durch die durehlöeherte Platte El nach unten heraus, sammelt sich in dem trich terförmigen Unterteil (7 und verlässt die Vor- riehtung in der Pfeilrichtung Y.
Man hat nun die Möglichkeit, durch Zu sammenschrauben des Oberteils A und des l nterteils C der Filtriervorrichtung das elastisehe Filtermaterial F so weit zusammenzu- pressen, dass die Poren völlig versehlossen werden und der Durchflu¯ des Gutes ganz verhindert wird. Wenn man nun durch Auseinandersehrauben der Teile A und C den Abstand der beiden durchlöcherten Platten E und Et allmählieh vergrössert, dehnt sieh das elastische Filtermaterial F aus und so vergr¯ Der sikh die Poren des Filtermaterials, bis die zu filtrierende Flüssigkeit durchfliesst und die Filtration einsetzt.
Je nach dem Grade der Erschöpfung der Filtermasse, das heisst der Verstopfung der Poren, kann durch weiteres Auseinandersehrauben dem Filtermaterial die Möglichkeit gegeben werden, sich weiter auszudehnen und so neuen Durchgang für weitere zu filtrierende Flüssigkeit zu schaffen.
Fig. 2 stellt als Ausführungsbeispiel eine Filterpresse dar. A ist ein zylindrisches GehÏuse, welches an beiden Enden durch die B¯den B und B1 versehlossen ist. Der Boden B ist durch eine Schraube im Gehäuse verschiebbar, während der Boden Bi in diesem Ausführungsbeispiel am Gehäuse festsitzt. Er kann jedoch durch seine Befestigungssehrauben vom Gehäuse gelöst werden. Der Deckel B trÏgt den Einlassstutzen, in welchen aus der Pfeilrichtung X die zu filtrierende Flüssig- keit hineingepresst wird. Der Deckel Bt trägt den Ablassstutzen, aus dem in Pfeilrichtung Y die gefilterte Flüssigkeit austritt. Im Zylinder sind eine Reihe durehlöeherter Platten E angeordnet. Dieselben sind im Gehäuse axial verschiebbar.
Im Zwischenraum zwischen den einzelnen Platten E ist das por¯se, elastische Filtermaterial untergebracht. Mittels der Schraube D kann der Deckel B innerhalb des Gehäuses A in axialer Richtung gegen den Deckel Bi versehoben werden. Dadurch werden die Platten zusammengeschoben und das Filtermaterial F zusammengepresst. Das GehÏuse der Filterpresse ist nach bekannter Art mit Entlüftungs-, Ablass-und Probehähnen G versehen.
In dem Ausführungsbeispiel ist das Ein- lassrohr an dem verschiebbaren Deckel B angebracht. Gegebenenfalls kann das Einlassrohr ebenso am Deckel Bi sitzen und der Auslauf am Deckel B angebracht sein.
Wenn man durch den Einlass X eine zu filtrierende Flüssigkeit einführt, gelangt sie zunächst in die Kammer C. Von dieser Kammer gelangt sie verteilt durch die zunächst liegende Lochplatte E in die Filterschicht F.
Naehdem das Filtrat die Filterschicht F pas- siert hat, gelangt es durch die nächste Lochplatte E in die nächste Filterschiclit usw. bis zur letzten Lochplatte E, von welcher es in die durch den Deekel Bl angeschlossene Kam- mer H tritt und durch den Auslass Y ausläuft.
Auch in dieser beispielsweisen Ausfüh rvmgsform kann das Filtermaterial F durch Verstellung der Schraube D bis zur völligen Undurchlässigkeit zusammengepresst werden und ebenso kann man es durch Lockerung der Schraube D zunehmend entlasten, bis die grösste Porenweite erreicht ist bzw. das letzte Filtermaterial erschöpft wird. Die beispielsweise in Fig. 2 dargestellte Filterpresse kann ebenso in jeder andern bekannten Bauweise ausgeführt werden, solange das elastische Filtermaterial entsprechend dem erfindungsgemässen Prinzip wie vorgängig besehrieben Zll- sammengepresst oder gelockert werden kann.
So können beispielsweise die Lochplatten, welche das elastische Filtermaterial zusam menpressen, auch jede andere ihre Funktion ermöglichende Form haben. Sie können an ihren Oberflächen z. B. gerillt sein oder an dersartige Vorsprünge aufweisen, um den Austritt der Flüssigkeit aus den Löchern in das elastische Filtermaterial zu beg nstigen.
Sie können auch uneben gebogen, z. B. bombiert, ausgeführt sein, um der elastischen Filtermasse eine andere als ebene Form wÏhrend der Filtration im eingespannten Zustand zu geben. Beispielsweise können auch zwei konische Platten mit gewissem Abstand voneinander koaxial ineinander sitzen und das Fili ermaterial zwischen einander eingespannt halten, wobei dann beispielsweise die Zusammenpressung oder die Lockerung der elastischen Filtermasse durch axiale Annäherung der konischen Platten bzw. durch axiale Entfer nung der letzteren voneinander erfolgt.