Filterpresse
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filterpresse mit mindestens einer waagrecht angeordneten, einen in Ablaufrichtung geneigten Boden aufweisenden Filterplatte, mit ausserhalb der Filterfläche vorgesehenen Zu- und Abflusskanälen, mit einer als auf Stützen ruhende Tragplatte ausgebildeten Bodenplatte und mit einem Deckel.
Derartige Filtervorrichtungen werden für die Filtration von Flüssigkeiten allgemein, die Feinstfiltration, z. B. von chemischen Flüssigkeiten und Lösungen, Lack, Ö1, Sirup, Bier usw., im besonderen 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. Hierbei kann eine Entlüftung der Trübenseite praktisch nicht erfolgen, woraus ungleichmässige Strömungsverhältnisse resultieren. Gleichmä ssige 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 Zweck der Erfindung, eine Filter presse zu schaffen, die die bekannten Nachteile nicht mehr aufweist.
Die erfindungsgemässe Filterpresse ist dadurch gekennzeichnet, dass die Filterplatte einen Ringrahmen aufweist, in dem die Filterfläche mit dem Zwischenboden und von diesen durch Wandteile getrennte, diametral gegenüberliegende Zu- und Ablaufkanäle vorgesehen sind, wobei die Wandteile jeweils mindestens je eine mit dem Zu- bzw. Ablaufkanal in Verbindung stehende Einlauf- bzw. Auslauföffnung aufweisen, dass im Deckel ein dem Zulaufkanal ensprechender Zulauf und in der Bodenplatte ein dem Ablaufkanal entsprechender Ablauf vorgesehen ist, und dass die Filterplatte gegenüber dem Deckel und der Bodenplatte ausschliesslich durch das Filtermaterial abgedichtet ist.
Vorzugsweise sind auf den Zwischenböden kleine Nocken angeordnet, die ein Siebblech tragen, auf das das Filtermaterial, beispielsweise Filterpapier, gelegt wird.
Diese derart ausgebildeten Filterplatten werden zweckmässig mit einer Boden- und Deckplatte mit äusseren Spannelementen zu einer Filtervorrichtung zusammengespannt, die folgende Vorteile bietet:
Optimale Strömungsverhältnisse dadurch, dass auf eine Strömungsführung in radialer Richtung verzichtet ist, wobei die Filterflüssigkeit vorzugsweise das Filtermaterial 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 zweckmässig so gestaltet ist, dass bei Beendigung des Filterns die noch über dem Filtermaterial befindliche Trübe weitestgehend zurückflie ssen kann. In vorteilhafter Weise wird das Filterpapier gleichzeitig als Abdichtung zwischen den Platten nach aussen mit herangezogen, wobei auch die Zu- und Abfluss querschnitte mit abgedichtet werden; demgemäss hat das Filterpapier zweckmässig den gleichen Querschnitt wie die Platten. Die offenen Kanalquerschnitte sind dabei im Filterpapier ausgespart.
Eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemässen Filterpresse wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Gesamtfilter, teilweise im 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.
Die vorliegende Filterpresse besteht aus mehreren Filterplatten 1, die zusammen mit Bodenplatte 2 und Deckel 3 mittels Spannelemente 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 1' 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 Filtermaterialien 9, wie Filterpapier, auf die perforierten Tragplatten gelegt. Dieses Filterpapier hat die gleiche Form wie die Platten 1 (siehe Fig. 2) und ist im Bereich der Öffnungen 7, 8 entsprechend ausgeschnitten.
Je nach benötigter Grösse des Gesamtfilters werden es je eine oder mehrere Filterplatten 1 sein, die zwischen Deckel 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 Leitvorrichtungen 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, und zwar 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 auch klarseitig durch Entlüftungsventile 15 bzw. 16 vollständig abgelassen. Ebenso tritt nach der Filtration der umgekehrte Vorgang ein, indem die Flüssigkeit mittels Gasdruck durch die Entlüftungsventile, und zwar 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 Sicherheitsventil 16" vorgesehen.
Das Filtrat sammelt sich nach Passieren der filtrierenden Flächen 9 und der perforierten Tragplatten 5 auf den Zwischenböden 1' 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 Filtermaterialien unter gleichen Zulaufbedingungen, erfordern einzelne Austritte der Filterplatten, was durch einen, für jede Filterplatte abgeschlossenen Ablauf kanal 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 verwandt 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, leer gedrückt werden. In Fig. 5 ist eine Zusammenstellung von Entleerungsplatten 23 und 24 gezeichnet, die zulaufseitig dauernd an den Rohflüssigkeitsraum des Filters angeschlossen ist. Die Filterplatte 23 hat einen nach unten abgeschlossenen Ablaufkanal 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.