Einrichtung zum Behandeln von Suspensionen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Behandeln von Suspensionen.
Die erfindungsgemässe Einrichtung kennzeichnet sich dadurch, dass koaxial in einem zylindrischen Behälter zwei koaxial ineinander angeordnete, siebartig durchlöcherte Zylinder, mit auf ihren einander zugekehrten Flächen versehenen Filterschichten vorgesehen sind, wodurch der Behälter in drei koaxiale Räume unterteilt ist, von denen der mittlere, von den beiden Zylindern begrenzte Ringraum, zur Aufnahme der zu behandelnden Suspension bestimmt ist, während der äussere, vom Behältermantel und dem ihm benachbarten Zylinder gebildete Ringraum und der innere, zylindrische Raum als Durchflusskammern für die am Behandlungsvorgang teilnehmende Flüssigkeit vorgesehen sind.
Der Vorteil der erfindungsgemässen Einrichtung liegt darin, dass sie sowohl als Filtriereinrichtung zur teilweisen Trennung von Suspensionen in Festkörperanteil und Flüssigkeitsanteil als auch zum Waschen der teilweise vom Flüssigkeitsanteil befreiten Suspension dienen kann. Ferner können die verschmutzten Filterschichten in einfacher Weise dadurch gereinigt werden, dass diese von einer Reinigungsflüssigkeit durchspült werden, deren Durchfluss entgegen der Strömungsrichtung erfolgt, die die am Behandlungsvorgang teilnehmenden Flüssigkeit inne hatte.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch die Einrichtung,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in grösserem Massstabe.
In Fig. 1 ist mit 1 eine zylindrische Behälterwand bezeichnet, die mit einem Bodenflansch 2 und einem Deckelflansch 3 einen Behälter bildet. In diesem Behälter sind zwei koaxial angeordnete, siebartig durchlöcherte Zylinder 4 und 5 vorgesehen, die auf ihren einander zugekehrten Flächen mit Filterschichten versehen sind. Durch die beiden Zylinder 4 und 5 ist der Behälter in drei koaxiale Räume unterteilt. Der mittlere Ringraum 6 weist einen Eintrittsstutzen 9 und einen Austrittsstutzen 10 für die zu behandelnde bzw. behandelte Suspension auf. Der äussere vom Behälter- mantel 1 und dem ihm benachbarten Zylinder 4 gebildete Ringraum 7 und der vom innern Zylinder 5 gebildete zylindrische Raum 8 dienen als Durchflusskammern für die am Behandlungsvorgang teilnehmende Flüssigkeit.
Diese Durchflusskammern weisen ebenfalls Eintritts- bzw. Austrittsstutzen 18, 19 und 20 auf, deren Zweck später erläutert wird. Die untern Stirnflächen der Behälterwand 1 und der Zylinder 4 und 5 ruhen auf Dichtungen 11 und 12 aus plastischem Material, die in Ringnuten des Bodenflansches 2 vorgesehen sind. Der Deckelflansch 3 weist eine abgesetzte, zentrale Bohrung 3a auf, in der eine Gummimembran 13 angeordnet ist, die die Räume 6, 7 und 8 oben dicht abschliesst. Auf dem Deckelflansch 3 ist eine Stütze 3b vorgesehen, an der ein Vibrator 14 aufgehängt ist.
Dieser Vibrator 14 ruht auf der Gummimembran 13 und ist mittels eines Übertragungsbügels 15 und an letzterem befestigten Stangen 16 mit im Raume 6 vorgesehenen Vibrationsorganen 17 in Triebverbindung.
Diese Vibrationsorgane sind als Kreisringscheiben ausgebildet, die verteilt angeordnete, konische Löcher 17a aufweisen, wie auch aus Fig. 2 hervorgeht.
Im folgenden ist die Arbeitsweise der Einrichtung bei den verschiedenen Anwendungen beschrieben. a) Filtration einer Suspension
Durch den Stutzen 9 tritt die teilweise in Festkörperanteil und Flüssigkeitsanteil zu trennende Suspension in den Ringraum 6 (= Filterkammer) ein.
Die Suspension wird durch den aufgehängten Vibrator 14, der mit der Netzfrequenz schwingt, mittels der Kreisringscheiben 17 auf- und abwärts bewegt. Die konischen Löcher 17a in den Kreisringscheiben 17 bewirken den Transport der Suspension nach unten.
Die von einem Teil des Flüssigkeitsanteils befreite Suspension tritt durch den Auslauf 10 aus der Filtriereinrichtung aus, während der freigewordene Flüssigkeitsanteil durch die Filterschichten und die durchlöcherten Zylinder 4 und 5 in die Kammern 7 und 8 strömt und von hier durch die Ausläufe 18 und 19 wegfliesst.
Die durchlöcherten Zylinder 4 und 5 können aus Kunstharz, nichtrostendem Stahl oder irgendeinem mit einem Korrosionsschutzmittel behandelten Metall hergestellt sein. Als Filterschichten werden Filtertücher aus Baumwolle, Wolle, synthetischen Fasern (z. B. Polyamid- oder Polyacrylnitrilfasern) oder Glasfasern, oder Filterfolien aus andern Kunststoffen (z. B. aus Polyvinylchlorid oder Polytetrafluoräthylen) mit beliebiger Porengrösse verwendet. Die durchlöcherten Zylinder dienen den Filterschichten als Stützen, so dass die letzteren keine besondere Festigkeit aufweisen müssen und in geringer Dicke eingesetzt werden können. b) Waschen des abgetrennten Festkörperanteils der
Suspension
Die Suspension macht denselben Weg, wie bei der Filtration erläutert wurde.
Die Waschflüssigkeit hingegen tritt durch den Stutzen 18 in die Kammer 7, von hier in den Ringraum 6 ein und anschliessend in die Kammer 8 aus. Von der Kammer 8 fliesst sie durch den Auslauf 19 weg.
Die Waschflüssigkeit hat die Möglichkeit, durch den Stutzen 20 überzulaufen. Der Überlauf kann auch dazu dienen, den statischen Druck auf die Waschflüssigkeit zu vergrössern, indem er nach oben geführt wird. c) Reinigen der Filtriereinrichtung
Eine verschmutzte Einrichtung wird derart gereinigt, dass die Filterschichten mit einer Flüssigkeit durchspült werden. Diese muss in einer Richtung fliessen, die der beim Filtrieren und Waschen innegehaltenen Richtung entgegengesetzt ist. Die Reinigungsflüssigkeit wird also durch die Stutzen 18 und 19 in die Durchflusskammer 7 und 8 geleitet und durch den Stutzen 10 abgeführt.
Gegenüber den in chemischen Betrieben üblichen Nutschen und Filterpressen bringt die beschriebene Einrichtung, insbesondere beim Filtrieren feiner und feinster Suspensionen, eine grundlegende Verbesserung.
Nutschen und Filterpressen sind normalerweise von einem Filterkuchen von beträchtlicher Schichtdicke bedeckt. Die Mutterlauge fliesst meist nur träge weg.
Beim Waschen bilden sich oft Kanäle und Risse, was die Wirksamkeit der Waschoperation vermindert und zur Folge hat, dass die Menge an Waschflüssigkeit erhöht werden muss. In vielen Fällen ist man gezwungen, den Filterkuchen in der Waschflüssigkeit aufzunehmen, anzupasten und die Paste erneut zu filtrieren.
Der Zeitbedarf beim Filtrieren und der Zeit- und Flüssigkeitsbedarf beim Waschen sind beträchtlich.
Diese erwähnten Unsicherheiten und Unannehmlichkeiten sind bei der beschriebenen Einrichtung ausgeschaltet. Diese arbeitet sauber und schnell. Die Vibration der Suspension bewirkt, dass diese stets den für ein wirksames Filtrieren und Waschen geeigneten Dispersionsgrad aufweist und die Bildung von Kanälen und Rissen verunmöglicht wird. Zeit- und Flüssigkeitsbedarf sind stark herabgesetzt.
Device for handling suspensions
The present invention relates to a device for treating suspensions.
The device according to the invention is characterized in that two coaxially arranged, sieve-like perforated cylinders are provided coaxially in a cylindrical container with filter layers provided on their facing surfaces, whereby the container is divided into three coaxial spaces, of which the middle, the Annular space bounded by the two cylinders is intended to receive the suspension to be treated, while the outer annular space formed by the container jacket and the cylinder adjacent to it and the inner cylindrical space are provided as flow chambers for the liquid participating in the treatment process.
The advantage of the device according to the invention is that it can serve both as a filtering device for the partial separation of suspensions into solid and liquid content and also for washing the suspension which has been partially freed from the liquid content. Furthermore, the soiled filter layers can be cleaned in a simple manner in that they are flushed through by a cleaning liquid, the flow of which occurs counter to the direction of flow that the liquid participating in the treatment process had.
An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. Show it:
1 shows a vertical section through the device,
FIG. 2 shows a detail from FIG. 1 on a larger scale.
In Fig. 1, 1 denotes a cylindrical container wall which forms a container with a bottom flange 2 and a cover flange 3. In this container two coaxially arranged, sieve-like perforated cylinders 4 and 5 are provided, which are provided with filter layers on their surfaces facing one another. The container is divided into three coaxial spaces by the two cylinders 4 and 5. The middle annular space 6 has an inlet connection 9 and an outlet connection 10 for the suspension to be treated or treated. The outer annular space 7 formed by the container jacket 1 and the cylinder 4 adjacent to it and the cylindrical space 8 formed by the inner cylinder 5 serve as flow chambers for the liquid participating in the treatment process.
These throughflow chambers also have inlet and outlet nozzles 18, 19 and 20, the purpose of which will be explained later. The lower end faces of the container wall 1 and the cylinders 4 and 5 rest on seals 11 and 12 made of plastic material, which are provided in annular grooves in the bottom flange 2. The cover flange 3 has an offset, central bore 3a in which a rubber membrane 13 is arranged, which seals off the spaces 6, 7 and 8 at the top. A support 3b is provided on the cover flange 3, on which a vibrator 14 is suspended.
This vibrator 14 rests on the rubber membrane 13 and, by means of a transmission bracket 15 and rods 16 attached to the latter, is in drive connection with vibration elements 17 provided in the space 6.
These vibration members are designed as circular ring disks which have conical holes 17a arranged in a distributed manner, as can also be seen from FIG.
How the device works in the various applications is described below. a) Filtration of a suspension
The suspension, which is partly to be separated into a solid part and a liquid part, enters the annular space 6 (= filter chamber) through the nozzle 9.
The suspension is moved up and down by means of the circular ring disks 17 by the suspended vibrator 14, which oscillates at the mains frequency. The conical holes 17a in the circular ring disks 17 cause the suspension to be transported downwards.
The suspension freed from part of the liquid fraction exits the filtering device through the outlet 10, while the released liquid fraction flows through the filter layers and the perforated cylinders 4 and 5 into the chambers 7 and 8 and flows away from there through the outlets 18 and 19.
The perforated cylinders 4 and 5 may be made of synthetic resin, stainless steel, or any metal treated with an anti-corrosive agent. Filter cloths made of cotton, wool, synthetic fibers (e.g. polyamide or polyacrylonitrile fibers) or glass fibers, or filter films made of other plastics (e.g. made of polyvinyl chloride or polytetrafluoroethylene) with any pore size are used as filter layers. The perforated cylinders serve as supports for the filter layers, so that the latter do not have to be particularly strong and can be used in a small thickness. b) washing the separated solid fraction of the
suspension
The suspension takes the same route as was explained for the filtration.
The washing liquid, on the other hand, enters the chamber 7 through the nozzle 18, from here it enters the annular space 6 and then exits the chamber 8. It flows away from the chamber 8 through the outlet 19.
The washing liquid has the possibility of overflowing through the nozzle 20. The overflow can also serve to increase the static pressure on the washing liquid by being guided upwards. c) cleaning the filter device
A soiled device is cleaned in such a way that the filter layers are rinsed with a liquid. This must flow in a direction that is opposite to that maintained during filtration and washing. The cleaning liquid is thus passed through the nozzles 18 and 19 into the flow chamber 7 and 8 and discharged through the nozzle 10.
Compared to the suction filters and filter presses customary in chemical plants, the device described provides a fundamental improvement, particularly when filtering fine and extremely fine suspensions.
Nutsches and filter presses are usually covered by a filter cake of considerable thickness. The mother liquor usually flows away slowly.
Channels and cracks often form during washing, which reduces the effectiveness of the washing operation and has the consequence that the amount of washing liquid must be increased. In many cases one is forced to take up the filter cake in the washing liquid, to paste it and to filter the paste again.
The time required for filtering and the time and liquid required for washing are considerable.
These mentioned uncertainties and inconveniences are eliminated with the described device. This works cleanly and quickly. The vibration of the suspension ensures that it always has the right degree of dispersion for effective filtration and washing and that the formation of channels and cracks is made impossible. The time and fluid requirements are greatly reduced.