Filtrierapparat
Die Erfindung betrifft einen Filtrierapparat, der sich insbesondere zum Filtrieren von stark verschmutzten Flüssigkeiten eignet. Der Apparat soll grosse Flüssigkeitsmengen verarbeiten können, ausserdem einfach im Unterhalt sein und mit einem Minimum an tSberwa- chung betrieben werden können.
Flitriereinrichtungen, deren Betrieb nur geringen Unterhalt erfordert, sind für die Industrie von grösster Bedeutung. So ist es beispielsweise bei verschiedenen industriellen Arbeitsvorgängen unerwünscht, die bei einem solchen Vorgang gebrachten Flüssigkeiten schon nach einmaliger Verwendung auszuscheiden oder abzustossen. Die Gründe dafür können einerseits rein wirtschaftliche Überlegungen sein, so z. B., wenn die Flüssigkeit ein relativ teures, durch Schmutz verunreinigtes Kühlöl ist, oder anderseits aber auf indirekten Über- legungen beruhen, wie z. B. das Verlangen, weniger Geld für zusätzliche Wasserleitungen auszugeben, oder die Notwendigkeit, bei beschränktem Wasservorrat solches nicht unnütz zu verschwenden, oder auch die Notwendigkeit, der Gewässerverschmutzung vorzubeugen.
Bei solchen Filtrierarbeiten ist es äusserst wichtig, dass ein Filter vorhanden ist, der solange wie möglich ohne Unterbrechung des gereinigten Flüssigkeitsstromes in Betrieb sein kann, wie beispielsweise während des Reinigens, während des Einsetzens von neuem Filterstoff usw. Falls solche Ausfallzeiten nicht auf ein Minimum beschränkt werden können, wird es weiterhin notwendig sein, entweder während dieser Ausfälle des Filters auch die Arbeitsvorgänge zu stoppen, bei welchen die gefilterte Flüssigkeit gebraucht wird, oder eine Hilfsfiltrieranlage aufzustellen, oder einen Speicher zu bauen, in dem eine bestimmte Menge vorfiltierter Flüssigkeit aufbewahrt wird.
Diese Anstrengung zur Milderung der bei nicht kontinuierlicher Filtrierung auftretenden nachteiligen Auswirkungen verschlingen oft grosse Beträge, so beispielsweise für die Anschaffung von Maschinen und Zusatzgeräten. Es ist somit wichtig, störungsfrei und kontinuierlich arbeitende Filtriereinrichtungen zu besitzen.
Bei der Wahl von Filftierapparaten wird, wie auch bei anderen Apparaten und Maschinen, darauf geachtet, dass die Anzahl der beweglichen Teile möglichst niedrig ist und insbesondere auch, dass so wenig Teile wie möglich vorhanden sind, die der Korrosion und der Verstopfung durch die verschmutzte Flüssigkeit ausgesetzt sind. So soll insbesondere der Fördermechanismus für die Flüssigkeit dem Schmutz so wenig wie möglich ausgesetzt sein, und dieser Teil des Apparates für den notwendigen Unterhalt und die Reinigung leicht zugänglich sein.
Zweck vorliegender Erfindung ist die Schaffung eines Filtrierapparates, der mit einem Minimum an Unterhaltsarbeit und Aufsicht betrieben werden kann.
Der Apparat soll sich zudem zur Verwendung von billigem Filterstoff eignen, und auch in der Lage sein, falls dies gewünscht wird, ausserordentlich schwierige und anspruchsvolle Filtrierarbeäten zu verrichten; ferner sollen bei kleinsten Abmessungen des Apparates relativ grosse Flüssigkeitsmengen verarbeitet werden können. Auch soll dem Anfall von Ablagerungen im Apparat entgegengewirkt werden können, indem diese beispielsweise herausgespült werden.
Erfindungsgemäss zeichnet sich der Filtrierapparat aus durch einen Tank zur Aufbewahrung der zu filtrierenden Flüssigkeit, einen in den Tank führenden Einlass für schmutzige Flüssigkeit, mindestens einen im Tank angeordneten Absaugkasten, eine letzteren abdeckende, durchlässige Filterfläche, einen über den Absaugkasten bewegbaren, auf der durchlässigen Filterfläche aufliegenden Filterstoffstreifen, Mittel, um den Filterstoff über den Absaugkasten und die Filterfläche fortzubewegen, auf Druck ansprechende Mittel, um bei im Absaugkasten abfallendem Druck die genannten Antriebsmittel zu betätigen, Leitungen für die filtrierte Flüssigkeit, welche vom Absaugkasten durch und aus dem Tank führen, mit dem Absaugkasten in Ver bindung stehende, eine Saugwirkung erzeugende Mittel, und durch an den Seitenkanten des Filterstoffes vorgesehene Kanten-Abdichtungsmittel, die ihrerseits Mittel,
um auf die Aussenseite des Filterstoffes einen Druck in Richtung des Absaugkastens auszuüben, und eine auf dem Absaugkasten, am Umfang der durchlässigen Fläche befestigte Gleitschiene umfassen, wobei die druck ausüb enden Mittel den Filterstoff gegen den Absaugkasten anpressen.
Bei diesem Apparat kann der Filterstoff sehr wirtschaftlich zum Einsatz kommen, indem er bei Bedarf z. B. schrittweise über die durchlässige Filterfläche geschoben wird, und indem während des Vorschubs des Filterstoffes das Vakuum in der durchlässigen Fläche abgeschwächt wird, was die Verwendung von relativ billigem und trotzdem wirksamem Filterstoff erlaubt, und zwar insbesondere auch solchen mit niedriger Zerreissfestigkeit.
Die Mittel zur Erzeugung der Saugwirkung bestehen vorzugsweise in einer Pumpe. Die auf Druck ansprechenden Mittel können eine Vorrichtung umfassen, welche die Pumpe in Betrieb setzen, sobald sich eine bestimmte Menge Schmutz und Ablagerungen auf dem Filterstoff angesammelt hat, um so eine Störung des Filtrierprozesses durch dieses Material zu vermeiden.
Die auf Druck ansprechende Vorrichtung kann z. B. ein Alarmsignal auslösen und damit dem Bedienungsmann anzeigen, dass der Filterstoff von Hand verschoben werden muss. Sie kann aber auch den Vorschubmechanismus direkt betätigen, welcher dann eine bestimmte Länge Filterstoff verschiebt, worauf dann die Saugpumpe wieder in Betrieb gesetzt wird, um mit dem Filtrierprozess fortzufahren.
Der Apparat wird vorzugsweise mit mehreren Absaugkasten ausgerüstet, die derart miteinander verbunden sind, dass der eine nach oben schaut und so aufgestellt ist, dass er Ablagerungen aus der sich im Tank befindlichen Flüssigkeit aufnehmen kann, während ein anderer derart aufgestellt ist, dass er in dieser Zeit sauberen Filterstoff aufnehmen kann, wobei letzterer relativ sauber gehalten wird, bis er dann selbst die Filtrierung übernehmen muss. Sobald ein Druckgefälle (durch ein Hindernis im Flüssigkeitsstrom hervorgerufen), durch einen schmutzigen Filterabschnitt hindurch unerwünscht gross wird, kann die Saugwirkung automatisch aus diesem schmutzigen Filterabschnitt in einen relativ sauberen Filterabschnitt verlegt werden, wobei dieser Abschnitt während einer bestimmten Zeit dem Flüssigkeitsstrom einen relativ niedrigen Widerstand entgegenbringt.
Während der Zeit, da im zuletzt genannten Filterabschnitt ein relativ niedriges Druckgefälle vorhanden ist, wird der Filterstoff über die Absaugkasten vorgeschoben. Da durch die Saugwirkung der Filterstoff nur leicht gegen die durchlässige Tragfläche des Kastens gedrückt wird, kann der Stoff auch ohne Zuhilfenahme eines Transportbandes vorgeschoben werden, d. h. die Zerreissfestigkeit des Filterstoffes wird durch die Reibungskräfte auch dann nicht überschritten, wenn er, dank dem Druckunterschied, gegen den Absaugkasten gepresst wird. Die Strecke, über welche der Filterstoff vorgeschoben wird, kann vorgegeben sein, oder sie kann durch die Vorschublänge bestimmt sein, die notwendig ist, um das Druckgefälle durch den Filterstoff auf einen bestimmten Wert zu senken, bei welchem der Vorschub von neuem Filterstoff gestoppt wird.
Zur Abstützung des Filterstoffes wird vorzugsweise ein gitterartiger Riemen verwendet. Es kann sich dabei um einen endlosen Riemen handeln, wie z. B. den Filterstoff selbst, oder um ein Gewebe oder einen Streifen, die nur jeweils für einen einzigen Durchgang verwendet werden.
In manchen Fällen kann es zweckmässig sein, ein Käfigpulley zu verwenden, d. h. im Abstand voneinan der angeordnete e Stäbe oder andere dicht aneinanderfüg- bare Organe, das drehbar gelagert ist. Damit wird weitgehend verhindert, dass auf der Oberfläche des Filterstoffes angesammelter Schmutz in den Filterstoff eindringen und sich mit diesem verfestigen kann, und dass so die den Schmutz tragende Seite des Filters über das Pulley laufen kann, ohne übermässig zusammengedrückt zu werden.
Obwohl solche Absaugkästen an sich auf jede geeignete Weise angeordnet werden können, ist es zweckmässig, mindestens einen davon so aufzustellen, dass er absinkende Feststoffe auffangen kann, so z. B. mit der durchlässigen Fläche nach oben schauend, wobei ihr Winkel mit der Horizontalen 600 nicht überschreiten sollte, und mit dem auf ihrer oberen Fläche liegenden Filterstoff in einer Stellung unterhalb der näheren Umgebung des Einlasses für die verschmutzte Flüssigkeit.
Ein solcher Kasten eignet sich besonders als Primär Absaugkasten, da sich die Bewegung des Schmutzes in Richtung der Filterfläche dank der durch die Filterfläche gehenden Flüssigkeitsströmung zu der durch die Schwerkraft verursachten Setzbewegung addiert, um den Schmutz auf dem Filterstoff zu sammeln. Dabei wird nicht nur Schmutz aus der jeweils in den Absaugkasten gesogenen Flüssigkeit aufgefangen, sondern auch von weiter oben wird sich Schmutz durch die verschmutzte Flüssigkeit hindurch dank der Schwerkraft darauf absetzen.
In der Saugleitung des Filtrierapparates ist vorteilhaft ein Mehrwegschieber eingebaut. Eine auf das Druckgefälle durch den Filterstoff ansprechende Vorrichtung kann angeordnet werden, welche bei einem bestimmten Druckgefälle den Schieber derart umschaltet, dass die Saugwirkung in einen weniger verschmutzten Filterabschnitt, durch welchen dann die Filtrierung weitergeht, verlegt wird, und welche gleichzeitig den automatischen Vorschub des Filtermaterials bewirkt oder steuert, damit die am meisten verschmutzten Flächen des Filterstoffes wenigstens teilweise vom Absaugkasten wegbewegt werden.
Es ist oft wünschenswert, einen oder mehrere sekundäre Absaugkasten vorzusehen, und diese mehr oder weniger vertikal, d. h. senkrecht zur Oberfläche der verschmutzten Flüssigkeit, oder mit der Filterfläche nach unten schauend aufzustellen, damit sich nicht allzuviele Festkörper einfach absetzen können. Dies zieht auch mit sich, dass die Hauptfiltrierung durch den Primärfilter verfolgt. Auf solche Weise angeordnete sekundäre Absaugkasten weisen ein niedrigeres Druckgefälle durch die Filterfläche auf und bilden somit einen geeigneten Filterabschnitt, durch den die Filtrierung immer dann weitergeführt werden kann, wenn der Filterstoff über die primäre Filtrierstelle verschoben wird. Der Vorschub sollte üblicherweise beendet sein, bevor im sekundären Absaugkasten ein zu grosses Druckgefälle auftritt, welches ja nur den Vorschub des Filterstoffes erschweren würde.
Falls gewünscht, kann die Saugwirkung daran anschliessend wieder in den pri mären Abs augkasten verlegt werden.
Eine günstige Anordnung, um während des Verschiebens des Filterstoffes, d. h. bei niedrigem Druckgefälle weiter zu filtrieren, ist dort anzutreffen, wo die Abmessungen, d. h. die Grösse der durchlässigen Fläche eines ersten Absaugkastens kleiner sind als jene der durchlässigen Fläche eines zweiten Absaugkastens.
Wenn die Saugwirkung auf die kleinere Fläche verlegt wird, wird das gesamte Druckgefälle genügend lange reduziert, um das Vorschieben des Filterstoffes zu erlauben.
Es kann von Vorteil sein, die Absaugkasteneinheit schwenkbar aufzuhängen, wobei diese mittels einer Flanschverbindung mit Leitungen für filtrierte Flüssigkeit in Verbindung steht. Die Flanschverbindung kann mittels elastischen Materials abgedichtet sein.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen in einem Tank montierten Filtrierapparat,
Fig. 2 eine Oberansicht auf den Filtrierapparat, mit einigen Teilen des Gehäuses und des Antriebes weggebrochen,
Fig. 3 eine Ansicht der Absaugkasten, und zwar im Schnitt entlang der Linie 3-3 von Fig. 1,
Fig. 4 ein Diagramm der intermittierend betätigten Vorschubsteuerungseinrichtung,
Fig. 5 einen der Fig. 1 ähnlichen Vertikalschnitt durch einen anderen Filtrierapparat, bei dem Vorkehren getroffen sind, um ein Eindringen von schmutziger Leckflüssigkeit in die Leitungen für filtrierte Flüssigkeit zu verhindern,
Fig. 6 einen Vertikalschnitt, in vergrössertem Massstab, durch einen Mechanismus mit Anpressriemen und Führungsschiene,
Fig.
7 eine Ansicht von oben auf eine Mehrfachtrommel, welche der Unterstützung des Filterstoffvorschubes dient,
Fig. 8 einen Ausschnitt aus dem Apparat nach Fig. 5, in vergrössertem Massstab, und zwar den unteren Teil der Einrichtung mit Anpressriemen und Führungsschiene für den Filterstoff und
Fig. 9 ein Detail im selben Massstab wie Fig. 8 und teilweise im Schnitt des Apparates nach Fig. 5, mit besonderer Berücksichtigung der Vorrichtung zum Spannen des Riemens und der Reinigungsvorrichtung für den Riemen.
Der in der Zeichnung dargestellte Filtrierapparat umfasst einen Tank 10 zur Aufbewahrung einer gewissen Menge der zu filtrierenden Flüssigkeit und mindestens eine im Tank angeordnete Absaugkasteneinheit 18, die eine Anzahl Absaugkasten 30, 32 umfasst, von denen jeder auf einer Seite eine durchlässige Filterfläche besitzt. Ein Filterstoffstreifen 12 ist vorgesehen, um nacheinander über die durchlässigen Flächen bewegt zu werden. Leitungen 36 und 38 zum Wegleiten der gereinigten Flüssigkeit führen von den Absaugkasten zu einer ausserhalb des Tanks angeordneten Saugpumpe oder anderen, eine Saugwirkung erzeugenden Mitteln.
Auch dann, wenn der Filterstoff, der als langer Streifen von einer Rolle abgerollt wird und über Stützrollen zu den Absaugkasten führt, genau zugeschnitten wird, um die für den Absaugkasten passende Breite zu haben, neigen die äusseren Kanten des Filterstoffes dazu, sich während des Filtriervorganges vom Absaugkasten abzuheben, und ermöglichen damit einem Teil der nichtfiltrierten Flüssigkeit, in die Absaugkasten zu gelangen, ohne dabei richtig filtriert zu werden. Um dies zu verhindern, werden die genannten Kanten durch einen endlosen Riemen gegen die Kasten gehalten.
Diese endlosen Riemen können schmal sein, wie z. B.
Keilriemen oder O-Riemen (schnurförmig), oder einen anderen geeigneten Querschnitt aufweisen, um den gewünschten Druck auf die Kanten auszuüben. Sie müssen auf jeden Fall flexibel genug sein, damit sie um Pulleys geschlungen werden können. Die Riemen können beispielsweise von Pulleys mit genuteter Oberfläche geführt werden.
Die Unterseite des Filterstoffes ist in der Nähe seiner Kanten auf Führungsschienen mit besonders günstigen Gleiteigenschaften abgestützt. Diese Schienen werden an den Kanten der Absaugkasten montiert.
Diese Führungs oder Gleitschienen werden vorzugsweise aus einem Material hergestellt, dessen Reibungskoeffizient niedrig genug ist, damit jede Behinderung der Bewegung des Filterstoffes ausgeschlossen ist. Polymere, wie z. B. Neopren, Polytetrafluoräthylen, wie sie beispielsweise unter dem Handelsnamen Teflon bekannt sind, sowie Polyamide, wie z. B. Nylon , werden beide wegen ihrer guten Elastizitätseigenschaften bevorzugt. Sie tragen beide wesentlich zu einer guten Abdichtung der Kanten der Filterkasten bei und weisen ausserordentlich günstige Gleiteigenschaften auf.
Im Apparat nach Fig. 1 ist eine Rolle mit sauberem Filterstoff 12 auf der Welle 14 angeordnet. Das von dieser Rolle ablaufende Filterblatt wird nach oben über eine Freilaufrolle 16 und dann über die durchlässige Bodenfläche 17 der Absaugkasteneinheit 18 geführt. Die mit Neopren beschichteten Keilriemen 22, die von einer Anzahl Pulleys 20 (siehe Fig. 3) getragen werden, bilden Mittel, um den Filterstoff 12 dichtend gegen die Absaugkasteneinheit 18 zu pressen, so dass die schmutzige Flüssigkeit gezwungenermassen durch den Filterstoff dringen muss und nicht unter den Kanten des genannten Filterstoffes 12 durchfliessen kann. Ein grossmaschiger endloser Gitterriemen 19 führt über die durchlässigen Flächen der Absaugkasten 30, 32 und um die Pulleys 26 und 28, um den Filterstoff auf dieser Bahn zu führen und abzustützen.
Die Rollen 28 werden von einem Motor 27 angetrieben, um den Riemen 19 zu bewegen.
Um das sanfte Vorrücken des Filterstoffes noch zu erleichtern, werden die Gleitschienen 23 (siehe Fig. 3) auch entlang den Seitenkanten, der Ränder des Saugtankes angeordnet, und zwar im wesentlichen zu diesen Kanten ausgerichtet, und zwar auf der der mit den genannten Neopren-Keilriemen versehenen Seite abgewandten Oberfläche des Filterstoffes. Mit Nuten versehene Pulleys 20 sind an geeigneten Steilen, wie gezeigt, am Filterrahmen befestigt, so dass sich die Riemen 22 in endlosen Schleifen um sie drehen können.
Ausserdem drücken sie die Kanten des Filterstoffes 12 dichtend gegen die Absaugkasteneinheiten. Dies ermöglicht eigentlich erst die Erzeugung einer wirksamen Saugwirkung, um damit den Filterstoff gegen die durchlässigen Flächen der Einheit 18 zu halten oder zu saugen.
Nachdem der Filterstoff 12 über den Absaugkasten 32 gelaufen ist, wird er um die Trommel 26 und über die Oberseite des Absaugkastens 30 in die Einheit 18 geführt, um dann über die Rolle 28 und entlang dem Führungsblech 39 zwischen die Klemmrollen 50 zu gelangen. Schliesslich wird der schmutzige Filterstoff 12 weggeführt.
Die Absaugkasteneinheit 18 ist normalerweise in die sich im Tank 10 befindliche schmutzige Flüssigkeit, die durch Filtrierung gereinigt werden soll, eingetaucht.
Die Absaugkasteneinheit weist zwei, nämlich einen oberen und einen unteren Absaugkasten 30 respektive 32 auf. Aus den Fig. 2 und 4 geht hervor, dass diese Absaugkasten entweder über Leitungen 36 respektive 38 mit einer nicht dargestellten Saugpumpe in Verbindung gebracht werden können, je nach Stellung des Dreiwegschiebers 34, oder aber über die Saugleitung 40 mit dem Einlass der Saugpumpe.
Wie beispielsweise Fig. 5 zeigt, wird die Absaugkasteneinheit 18 vorzugsweise bei 35 am Aufbau 24 des Tanks 10 für die verschmutzte Flüssigkeit schwenkbar aufgehängt. Dies ermöglicht, dass die Einheit für notwendige Reinigungs-oder Unterhaltsarbeiten aus der im Tank 10 eingeschlossenen Flüssigkeit heraus nach oben geschwenkt werden kann.
Wenn eine verschmutzte, zu filtrierende Flüssigkeit relativ grosse Mengen Schlamm oder andere Festkörper mit grossem spezifischem Gewicht mitführt, neigen solche Festkörper dazu, sich auf dem Tankboden anzusammeln. Solche Ansammlungen oder Anhäufungen können eine solche Höhe lerreichen, dass sie den Fütriervorgang stören. Normalerweise würden diese Schlammansammlungen ein Abstellen der Maschine erfordern, damit der Tank gereinigt werden kann. Dies kann jedoch hier grösstenteils vermieden werden, indem Mittel vorgesehen sind, um die Ablagerungen so weit nach oben zu befördern, dass sie vom Filter erfasst werden können. So können z.
B. durch einen oder mehrere am Tankboden vorgesehene Flüssigkeitsstrahlen mit hoher Geschwindigkeit Schmutz und andere Festkörper in den Wirkungsbereich des Filters zurückbefördert werden, bevor sich störende Ablagerungen auf dem Boden bilden.
Ein Teil der auf diese Weise in die Flüssigkeit zurückgetriebenen Festkörper wird sich auf Filter abschnitten, deren Flächen nach oben schauen, absetzen und somit in bekannter, d. h. normaler Weise weggeführt werden. Wenn im Tank, in dem sich die zu filtrierende Flüssigkeit befindet, eine genügend starke Zirkulation aufrechterhalten wird, kann beinahe sämt lichtes Material, das sich normalerweise auf dem Tankboden absetzen würde, vom Filterstoff weggeführt werden. Dies ist einerseits zeitsparend und bedeutet anderseits eine Erleichterung der Bedienung des Filtrierapparates.
Falls Strahldüsen für solche Zwecke verwendet werden, ist es zweckmässig, gleich mehrere davon vorzusehen und so anzuordnen, dass die Flüssigkeit überall dort nach oben befördert werden kann, wo sich störende Ablagerungen bilden können. Normalerweise kann die Anzahl dann herabgesetzt werden, wenn die Wände des Tanks derart geneigt angeordnet sind, dass die Ablagerungen dazu neigen, sich in Richtung der
Strahldüsen zu bewegen.
Dadurch werden Zeitverluste vermieden, die früher in Kauf genommen werden mussten, um die Schlamm ablagerungen zu entfernen. Gleichzeitig erübrigt sich natürlich auch der Einbau in den Filtrierapparat von mechanischen Schlammabfuhreinrichtungen. Falls trotz dem eine Reinigung erforderlich wird, wird diese durch die schwenkbare Aufhängung der Absaugkasteneinheit wesentlich erleichtert, da letztere auf einfache Weise aus der im Tank enthaltenen Flüssigkeit herausgehoben werden kann.
Am Boden des Tanks 10 ist eine die Ablagerungen in Umlauf setzende Einrichtung vorgesehen, die beim dargestellten Beispiel ein kurzes offenes Rohr 42, dessen oberer Teil auf einen grösseren Durchmesser erweitert ist, sowie eine Einspritzdüse 41 für eine Flüssigkeit umfasst. Der Strahldüse wird mittels einer nicht dargestellten Pumpe Flüssigkeit unter Druck zugeführt.
Statt der Pumpe kann eine geeignete Flüssigkeit auch mittels einer anderen Druckquelle zugeführt werden.
Nachdem der Filterstoff zuerst in den Apparat eingeführt und durchgezogen ist und die Absaugkasteneinheit 18 in die verschmutzte Flüssigkeit eingetaucht ist, arbeitet der Apparat wie folgt: Über die Leitung 40, den Dreiwegschieber 34 und die Leitung 38 (siehe Fig. 4) wird im oberen Absaugkasten 30 eine Saugwirkung erzeugt. Dadurch wird Flüssigkeit durch den Filterstoff 12 in den oberen Absaugkasten gesogen. Die durch den Filterstoff strömende Flüssigkeit wird dabei von Schmutz und mitgeführten Festkörpern befreit. Während der Filtrierprozess weitergeht, wird die saubere Flüssigkeit durch die Leitung 38, den Schieber 34 und die Leitung 40 aus dem Apparat geführt, um von neuem verwendet zu werden.
Die Menge der sich auf dem Filterstoff 12, welcher sich über dem oberen Absaugkasben 30 befindet, anhäufenden Ablagerungen und Schmutz nimmt ständig zu, und zwar so lange, bis das Druckgefälle durch den schmutzigen Filterstoff einen vorbestimmten Wert erreicht. Ein Schalter 48 (siehe Fig. 4) betätigt dann eine Steuereinrichtung oder einen Schieber 34, um diesen so zu verstellen, dass die Absaugung durch die Leitung 36 statt 38 erfolgt. Das Vakuum wird also in den unteren Absaugkasten 32 verlegt. Das bedeutet natürlich, dass während einer gewissen Zeit die Flüssigkeit durch den den unteren Absaugkasten bedeckenden Filterstoff filtriert wird.
Ein auf Druck ansprechendes Steuergerät 48 setzt, und zwar entweder direkt oder über eine Verzögerungseinrichtung, einen Motor in Betrieb, durch welchen das Filterblatt 12 um einen Schritt vorgeschoben wird, so beispielsweise um die Länge der Filterfläche. Das Steuergerät 48 kann ein Differenzdruckschalter sein, welcher einerseits den Druck im Innern des Absaugkastens 30 und anderseits im Tank ausserhalb des Absaugkastens erfasst und misst. Er kann aber auch nur den Druck im Innern des Kastens erfassen und mit der Annahme arbeiten, dass der Druck im Tank im wesentlichen konstant bleibt.
Da die Menge der Ablagerungen und des Schmutzes auf dem frischen Filterstoff des unteren Absaug kastens 32 am Anfang sehr klein ist, und da der Abschnitt, d. h. die Fläche der Saugfläche des Kastens 32 relativ gross ist, wird das Druckgefälle durch den Filterstoff, bei Erzeugung der Saugwirkung in diesem Kasten, relativ klein sein. Dank diesem niedrigen Druckgefälle kann der Filterstoff 12 entlang dem Absaugkasten ver schoben werden, ohne dass der Widerstand so gross würde, dass die Gefahr des Zerreissens entsteht.
Während dieses Vorschiebens des Filterstoffes wird derjenige Teil seiner Fläche, auf dem sich am meisten
Ablagerungen aufgefangen haben, d. h. der Teil des
Stoffes, der vorher auf dem oberen Absaugkasten ruhte, vom Absaugkasten weggezogen und durch ein neues Stück ersetzt, welches um die Endrolle 26 nach oben gelangt. Diese Verschiebung wird zweckmässig mittels eines Gitterriemens 19 durchgeführt, wobei der Riemen über die Rollen 26 und 28 läuft und den Filterstoff über die durchlässige Fläche trägt.
Zwei von einem Motor 51 (siehe Fig. 4) angetriebene Zugrollen 50 werden zweckmässig durch Schlie ssen eines Zeitrelaisschalters 54 betätigt, welcher seinerseits vom Druckschalter 48 ausgelöst wird.
Fig. 4 zeigt schematisch einen typischen Steuervorgang. Das Vakuum in der mit der Einlassseite der Saugpumpe 52 in Verbindung stehenden Leitung 40 betätigt den Druckschalter 48, sobald ein bestimmtes Vakuum durch Verschmutzung des Filterblattes 12 erreicht ist.
Der Schalter 48 betätigt beide, den Dreiwegschieber 34 und den Verzögerungsschalter 54. Der Verzö gerungsschalter kann mit dem Einschalten des Motors 27 so lange zuwarten, bis der Dreiwegschieber 34 die Saugwirkung in der unteren Kammer 32 unterbrochen hat und bis genug Flüssigkeit durch den Filterstoff 12 gedrungen ist, damit sich die auf den Stoff wirkende Saugkraft wesentlich abgeschwächt hat. Dann werden die Rollen 26, 28 und 50 in Bewegung gesetzt.
Wenn der Filterstoff um die vorbestimmte Strecke vorgeschoben ist, wird der Schieber 34 über den Zeitschalter 48 abermals betätigt, um die Absaugung umzulenken, so dass die Flüssigkeit wieder durch den oberen Absaugkasten 30 fliesst. Danach beginnt das Ganze wieder von vorn. Auf diese Weise ist eine kontinuierliche Abgabe von sauberer Flüssigkeit in eine zu einer beliebigen Arbeitsstelle führenden Leitung durch diesen Apparat jederzeit gesichert.
Diese zweite Um oder Ablenkung kann durch den gleichen oder einen anderen Verzögerungsschalter erfolgen. Die Verzögerung soll so gross sein, dass die Verschiebung des Filterblattes in die nächste Stellung immer möglich ist. Sie kann auch über einen Mechanismus erfolgen, der einen Fühler umfasst, welcher nach erfolgter Verschiebung, d. h. an deren Ende, den Schieber betätigt.
In Fig. 5 wird gezeigt, wie zur Bildung einer Flanschverbindung an den Einlassöffnungen 64 und 66 für das Filtrat zweckmässig Flanschen 60 und 62 verwendet werden. Die Öffnungen sind mit Saugleitungen 38 und 36 verbunden und zeigen eine geeignete Art, um die Saugleitungen gegen aus dem Tank 29 austretende Leckflüssigkeit abzudichten. Die Flanschen 60 und 62 werden zweckmässig mittels elastischer Dichtungen 68 abgedichtet.
Diese Art der Abdichtung der Saugleitungen ist vor allem dann angebracht, wenn die Einheit 1 8a bei 35 angelenkt ist, um aus der Flüssigkeit herausgeschwenkt zu werden. Die Flanschen 60, 62 stehen im wesentlichen senkrecht zu einem Radius des Gelenks, so dass das Gewicht der Einheit gegen die elastischen Dichtungen 68 drückt, und somit eine sichere Abdichtung an den Flanschen erreicht werden kann.
Wenn diese Abdichtungsweise zur Anwendung kommt, wird zuerst die Leitung 40 oder beide Saugleitungen 38 und 36 abgedichtet, d. h. verschlossen, bevor der Filtrierapparat zwecks Unterhaltsarbeiten angehoben wird.
Falls dies unterlassen würde, könnte ein Teil der verschmutzten Flüssigkeit in die Auslassleitungen für gereinigte Flüssigkeit eindringen.
Fig. 7 zeigt eine besonders günstige Bauart der Rolle 26. Andere zweckmässige Bauarten weisen eine genutete Oberfläche auf. Es könnte auch ein zylindrischer Stabkäfig verwendet werden.
Fig. 9 zeigt eine stark vergrösserte Ansicht des oberen Teils des Filtrierapparates, mit einer Blasluft Reinigungsvorrichtung 70 zur Reinigung, des Gitterriemens 19 sowie einer Spannvorrichtung 72 für den Riemen 19.
percolator
The invention relates to a filtering apparatus which is particularly suitable for filtering heavily soiled liquids. The apparatus should be able to process large amounts of liquid, it should also be easy to maintain and operate with a minimum of monitoring.
Flitering facilities, the operation of which requires little maintenance, are of great importance for the industry. For example, in various industrial work processes it is undesirable to excrete or reject the liquids brought in during such a process after a single use. The reasons for this can on the one hand be purely economic considerations, e.g. B. if the liquid is a relatively expensive, dirt-contaminated cooling oil, or on the other hand, based on indirect considerations, such as. B. the need to spend less money on additional water pipes, or the need not to waste such water unnecessarily when there is a limited water supply, or the need to prevent water pollution.
During such filtration work it is extremely important that a filter is available that can operate for as long as possible without interrupting the flow of cleaned liquid, e.g. during cleaning, while new filter material is being installed, etc. If such downtimes are not kept to a minimum it will still be necessary to either stop the operations during these failures of the filter, or to set up an auxiliary filter system, or to build a storage tank in which a certain amount of pre-filtered liquid is stored.
This effort to mitigate the adverse effects that occur with discontinuous filtration often devour large amounts, for example for the purchase of machines and additional equipment. It is therefore important to have trouble-free and continuously operating filtration equipment.
When choosing filter devices, as with other devices and machines, care is taken to ensure that the number of moving parts is as low as possible and, in particular, that there are as few parts as possible to avoid corrosion and clogging by the contaminated liquid are exposed. In particular, the conveying mechanism for the liquid should be exposed to the dirt as little as possible, and this part of the apparatus should be easily accessible for the necessary maintenance and cleaning.
The purpose of the present invention is to provide a filtration apparatus which can be operated with a minimum of maintenance and supervision.
The apparatus should also be suitable for the use of cheap filter material, and also be able, if so desired, to perform extremely difficult and demanding filtering work; Furthermore, it should be possible to process relatively large amounts of liquid with the smallest dimensions of the apparatus. It should also be possible to counteract the accumulation of deposits in the apparatus, for example by flushing them out.
According to the invention, the filtering apparatus is characterized by a tank for storing the liquid to be filtered, an inlet for dirty liquid leading into the tank, at least one suction box located in the tank, a permeable filter surface covering the latter, and a permeable filter surface that can be moved over the suction box overlying filter material strips, means to move the filter material over the suction box and the filter surface, pressure-responsive means to actuate the said drive means when the pressure drops in the suction box, lines for the filtered liquid, which lead from the suction box through and out of the tank the suction box in connection, a suction generating means, and provided on the side edges of the filter material edge sealing means, which in turn means,
to exert a pressure on the outside of the filter material in the direction of the suction box, and comprise a slide rail attached to the suction box on the periphery of the permeable surface, the pressure-exerting means pressing the filter material against the suction box.
In this apparatus, the filter material can be used very economically by using z. B. is gradually pushed over the permeable filter surface, and by the vacuum in the permeable surface is weakened during the advance of the filter material, which allows the use of relatively cheap and yet effective filter material, especially those with low tensile strength.
The means for generating the suction effect preferably consist of a pump. The pressure-responsive means can comprise a device which activates the pump as soon as a certain amount of dirt and debris has accumulated on the filter material, in order to prevent this material from interfering with the filtering process.
The pressure responsive device can, for. B. trigger an alarm signal and thus indicate to the operator that the filter material must be moved by hand. However, it can also directly actuate the feed mechanism, which then moves a certain length of filter material, whereupon the suction pump is put back into operation in order to continue the filtering process.
The apparatus is preferably equipped with a plurality of suction boxes which are connected to one another in such a way that one looks up and is set up so that it can pick up deposits from the liquid in the tank, while another is set up so that it is in it Time can absorb clean filter material, the latter being kept relatively clean until it then has to take over the filtration itself. As soon as a pressure gradient (caused by an obstacle in the liquid flow) becomes undesirably large through a dirty filter section, the suction effect can automatically be transferred from this dirty filter section to a relatively clean filter section, this section having a relatively low resistance to the flow of liquid for a certain period of time counteracts.
During the time when there is a relatively low pressure gradient in the last-mentioned filter section, the filter material is advanced over the suction box. Since the filter material is only slightly pressed against the permeable support surface of the box by the suction effect, the material can also be advanced without the aid of a conveyor belt. H. the tensile strength of the filter material is not exceeded by the frictional forces even if it is pressed against the suction box thanks to the pressure difference. The distance over which the filter material is advanced can be predetermined, or it can be determined by the length of advance which is necessary to lower the pressure gradient through the filter material to a certain value at which the advance of new filter material is stopped.
A grid-like belt is preferably used to support the filter material. It can be an endless belt, such as a belt. B. the filter fabric itself, or a fabric or a strip that are only used for a single pass.
In some cases it may be useful to use a cage pulley, i.e. H. at a distance from one another, the rods or other organs which can be joined together and which can be rotated. This largely prevents dirt that has accumulated on the surface of the filter material from penetrating into the filter material and solidifying with it, and prevents the dirt-bearing side of the filter from running over the pulley without being excessively compressed.
Although such suction boxes can be arranged in any suitable way, it is advisable to set up at least one of them so that it can collect sinking solids, such. B. with the permeable surface looking up, its angle with the horizontal should not exceed 600, and with the filter material lying on its upper surface in a position below the vicinity of the inlet for the contaminated liquid.
Such a box is particularly suitable as a primary suction box, since the movement of the dirt in the direction of the filter surface, thanks to the liquid flow through the filter surface, is added to the settling movement caused by gravity in order to collect the dirt on the filter material. Not only is dirt collected from the liquid sucked into the suction box, but dirt from further above will also settle on it through the dirty liquid thanks to gravity.
A reusable slide valve is advantageously installed in the suction line of the filtering apparatus. A device that responds to the pressure drop through the filter material can be arranged which, at a certain pressure drop, switches the slide in such a way that the suction is relocated to a less polluted filter section through which the filtration then continues, and which at the same time automatically feeds the filter material causes or controls so that the most polluted surfaces of the filter material are at least partially moved away from the suction box.
It is often desirable to have one or more secondary suction boxes and these more or less vertically, i.e. vertically. H. Set up perpendicular to the surface of the contaminated liquid, or with the filter surface facing down, so that not too many solids can simply settle. This also means that the main filtration is followed by the primary filter. Secondary suction boxes arranged in this way have a lower pressure gradient through the filter surface and thus form a suitable filter section through which the filtration can be continued whenever the filter material is displaced over the primary filtration point. The advance should usually be ended before too great a pressure gradient occurs in the secondary suction box, which would only make it more difficult to advance the filter material.
If desired, the suction can then be relocated back to the primary suction box.
A convenient arrangement to prevent the filter material being moved, i.e. H. Further filtering at low pressure drops is found where the dimensions, i.e. H. the size of the permeable area of a first suction box are smaller than that of the permeable area of a second suction box.
If the suction is relocated to the smaller area, the entire pressure gradient is reduced long enough to allow the filter material to advance.
It can be advantageous to suspend the suction box unit in a pivotable manner, whereby it is connected to lines for filtered liquid by means of a flange connection. The flange connection can be sealed by means of elastic material.
Embodiments of the subject matter of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. It shows:
1 shows a vertical section through a filtering apparatus mounted in a tank,
Fig. 2 is a top view of the filter apparatus, with some parts of the housing and the drive broken away,
Fig. 3 is a view of the suction box, in section along the line 3-3 of Fig. 1,
4 is a diagram of the intermittently actuated feed control device;
5 shows a vertical section similar to FIG. 1 through another filtering apparatus, in which precautions are taken to prevent the penetration of dirty leakage liquid into the lines for filtered liquid,
6 shows a vertical section, on an enlarged scale, through a mechanism with pressure belt and guide rail,
Fig.
7 a view from above of a multiple drum, which serves to support the filter material feed,
8 shows a detail from the apparatus according to FIG. 5, on an enlarged scale, namely the lower part of the device with pressure belts and guide rails for the filter material and
9 shows a detail on the same scale as FIG. 8 and partially in section of the apparatus according to FIG. 5, with particular consideration of the device for tensioning the belt and the cleaning device for the belt.
The filter apparatus shown in the drawing comprises a tank 10 for storing a certain amount of the liquid to be filtered and at least one suction box unit 18 arranged in the tank, which comprises a number of suction boxes 30, 32, each of which has a permeable filter surface on one side. A strip of filter cloth 12 is provided to be moved sequentially over the permeable surfaces. Lines 36 and 38 for guiding the cleaned liquid away lead from the suction box to a suction pump arranged outside the tank or other means generating a suction effect.
Even if the filter material, which is unrolled as a long strip from a roll and leads to the suction box via support rollers, is precisely cut to the right width for the suction box, the outer edges of the filter material tend to twist during the filtering process lift off the suction box, and thus allow part of the unfiltered liquid to get into the suction box without being properly filtered. To prevent this, said edges are held against the box by an endless belt.
These endless belts can be narrow, such as. B.
V-belts or O-belts (cord-shaped), or any other suitable cross-section, in order to exert the desired pressure on the edges. They definitely need to be flexible enough to be looped around pulleys. The belts can, for example, be guided by pulleys with a grooved surface.
The underside of the filter material is supported near its edges on guide rails with particularly favorable sliding properties. These rails are mounted on the edges of the suction box.
These guide or slide rails are preferably made of a material whose coefficient of friction is low enough that any obstruction to the movement of the filter material is excluded. Polymers such as B. neoprene, polytetrafluoroethylene, as they are known for example under the trade name Teflon, and polyamides, such as. Nylon, both are preferred for their elastic properties. They both contribute significantly to a good sealing of the edges of the filter box and have extremely favorable sliding properties.
In the apparatus of FIG. 1, a roll of clean filter material 12 is arranged on the shaft 14. The filter sheet running off this roller is guided upwards over a free-running roller 16 and then over the permeable bottom surface 17 of the suction box unit 18. The neoprene-coated V-belts 22, which are carried by a number of pulleys 20 (see Fig. 3), form means to press the filter material 12 sealingly against the suction box unit 18 so that the dirty liquid must and does not have to pass through the filter material can flow through under the edges of said filter material 12. A large-meshed endless grid belt 19 leads over the permeable surfaces of the suction boxes 30, 32 and around the pulleys 26 and 28 in order to guide and support the filter material on this path.
The rollers 28 are driven by a motor 27 in order to move the belt 19.
In order to further facilitate the gentle advancement of the filter material, the slide rails 23 (see Fig. 3) are also arranged along the side edges, the edges of the suction tank, essentially aligned with these edges, namely on the one with the aforementioned neoprene V-belt side facing away from the surface of the filter material. Grooved pulleys 20 are attached to the filter frame at suitable locations as shown so that the belts 22 can rotate about them in endless loops.
They also press the edges of the filter material 12 against the suction box units in a sealing manner. This actually enables an effective suction effect to be generated in order to hold or suck the filter material against the permeable surfaces of the unit 18.
After the filter material 12 has run over the suction box 32, it is guided around the drum 26 and over the top of the suction box 30 into the unit 18, in order to then pass over the roller 28 and along the guide plate 39 between the clamping rollers 50. Finally, the dirty filter material 12 is carried away.
The suction box unit 18 is normally immersed in the dirty liquid in the tank 10 to be cleaned by filtration.
The suction box unit has two, namely an upper and a lower suction box 30 and 32, respectively. From FIGS. 2 and 4 it can be seen that these suction boxes can either be connected to a suction pump (not shown) via lines 36 or 38, depending on the position of the three-way slide 34, or via the suction line 40 to the inlet of the suction pump.
For example, as shown in FIG. 5, the suction box unit 18 is preferably hinged at 35 on the structure 24 of the tank 10 for the contaminated liquid. This enables the unit to be pivoted upwards out of the liquid enclosed in the tank 10 for necessary cleaning or maintenance work.
If a contaminated liquid to be filtered carries relatively large amounts of sludge or other solids with a high specific weight, such solids tend to collect on the bottom of the tank. Such accumulations or clusters can reach such a height that they interfere with the feeding process. Normally, this build-up of sludge would require the machine to be turned off so that the tank could be cleaned. However, this can largely be avoided here by providing means to convey the deposits upwards so far that they can be captured by the filter. So z.
B. by one or more liquid jets provided at the bottom of the tank, dirt and other solids are transported back into the effective area of the filter at high speed before disturbing deposits form on the bottom.
Part of the solids driven back into the liquid in this way will be cut off on filters, the surfaces of which are facing upwards, will be deposited and thus in a known, i.e. H. normally be carried away. If a sufficiently strong circulation is maintained in the tank in which the liquid to be filtered is located, almost all light material that would normally settle on the bottom of the tank can be carried away by the filter material. On the one hand, this saves time and, on the other hand, makes it easier to operate the filter apparatus.
If jet nozzles are used for such purposes, it is advisable to provide several of them at the same time and to arrange them so that the liquid can be conveyed up wherever disturbing deposits can form. Normally the number can be reduced if the walls of the tank are inclined in such a way that the deposits tend to move in the direction of the
To move jet nozzles.
This avoids the loss of time that previously had to be accepted in order to remove the sludge deposits. At the same time, there is of course no need to install mechanical sludge removal devices in the filter apparatus. If cleaning is necessary in spite of this, this is made considerably easier by the pivoting suspension of the suction box unit, since the latter can be lifted out of the liquid contained in the tank in a simple manner.
At the bottom of the tank 10 there is a device which circulates the deposits, which in the example shown comprises a short open tube 42, the upper part of which is enlarged to a larger diameter, and an injection nozzle 41 for a liquid. The jet nozzle is supplied with liquid under pressure by means of a pump (not shown).
Instead of the pump, a suitable liquid can also be supplied by means of another pressure source.
After the filter material has first been introduced into the apparatus and pulled through and the suction box unit 18 has been immersed in the contaminated liquid, the apparatus works as follows: Via the line 40, the three-way slide 34 and the line 38 (see FIG. 4) is in the upper suction box 30 generates suction. As a result, liquid is drawn through the filter material 12 into the upper suction box. The liquid flowing through the filter material is freed from dirt and entrained solids. As the filtration process continues, the clean liquid is led out of the apparatus through line 38, gate 34 and line 40 to be reused.
The amount of deposits and dirt accumulating on the filter material 12, which is located above the upper suction chamber 30, increases steadily until the pressure drop through the dirty filter material reaches a predetermined value. A switch 48 (see FIG. 4) then actuates a control device or a slide 34 in order to adjust it so that the suction takes place through the line 36 instead of 38. The vacuum is therefore transferred to the lower suction box 32. This of course means that the liquid is filtered through the filter material covering the lower suction box for a certain period of time.
A pressure-responsive control unit 48 sets, either directly or via a delay device, a motor into operation, by means of which the filter sheet 12 is advanced by one step, for example by the length of the filter surface. The control device 48 can be a differential pressure switch which, on the one hand, detects and measures the pressure inside the suction box 30 and, on the other hand, in the tank outside the suction box. However, it can also only record the pressure inside the box and work with the assumption that the pressure in the tank remains essentially constant.
Since the amount of deposits and dirt on the fresh filter material of the lower suction box 32 is very small at the beginning, and since the section, d. H. the area of the suction surface of the box 32 is relatively large, the pressure drop through the filter material when the suction is generated in this box will be relatively small. Thanks to this low pressure gradient, the filter material 12 can be moved along the suction box without the resistance becoming so great that the risk of tearing arises.
During this advance of the filter material, that part of its surface on which the most
Have collected deposits, d. H. the part of the
Material, which was previously resting on the upper suction box, pulled away from the suction box and replaced by a new piece, which comes up around the end roller 26. This displacement is expediently carried out by means of a grid belt 19, the belt running over the rollers 26 and 28 and carrying the filter material over the permeable surface.
Two pull rollers 50 driven by a motor 51 (see FIG. 4) are expediently actuated by closing a time relay switch 54, which in turn is triggered by the pressure switch 48.
Fig. 4 schematically shows a typical control process. The vacuum in the line 40 connected to the inlet side of the suction pump 52 actuates the pressure switch 48 as soon as a certain vacuum is reached due to the contamination of the filter sheet 12.
The switch 48 actuates both, the three-way slide 34 and the delay switch 54. The delay switch can wait with switching on the motor 27 until the three-way slide 34 has interrupted the suction in the lower chamber 32 and until enough liquid has penetrated the filter material 12 so that the suction force acting on the fabric has weakened considerably. Then the rollers 26, 28 and 50 are set in motion.
When the filter material has been advanced by the predetermined distance, the slide 34 is actuated again via the time switch 48 in order to deflect the suction so that the liquid flows through the upper suction box 30 again. Then the whole thing starts all over again. In this way, a continuous delivery of clean liquid into a line leading to any work site is ensured by this apparatus at all times.
This second change or deflection can be done by the same or a different delay switch. The delay should be so great that it is always possible to move the filter sheet to the next position. It can also take place via a mechanism which comprises a sensor which, after the displacement has taken place, i. H. at the end, actuates the slide.
5 shows how flanges 60 and 62 are expediently used to form a flange connection at the inlet openings 64 and 66 for the filtrate. The openings are connected to suction lines 38 and 36 and show a suitable way of sealing the suction lines against leakage liquid emerging from the tank 29. The flanges 60 and 62 are expediently sealed by means of elastic seals 68.
This type of sealing of the suction lines is particularly appropriate when the unit 18a is hinged at 35 in order to be pivoted out of the liquid. The flanges 60, 62 are substantially perpendicular to a radius of the joint, so that the weight of the unit presses against the elastic seals 68, and thus a secure seal on the flanges can be achieved.
When this type of sealing is used, line 40, or both suction lines 38 and 36, is sealed first, i. H. closed before the filter apparatus is lifted for maintenance work.
Failure to do so could result in some of the contaminated liquid entering the purified liquid outlet lines.
Fig. 7 shows a particularly favorable design of the roller 26. Other useful designs have a grooved surface. A cylindrical rod cage could also be used.
9 shows a greatly enlarged view of the upper part of the filtering apparatus, with a blown air cleaning device 70 for cleaning, the grid belt 19 and a tensioning device 72 for the belt 19.