Rotierbare Filtertrommel zur Konzentrierung verdünnter Fasersuspensionen
Die Erfindung bezieht sich auf eine rotierbare Filtertrommel zur Konzentration verdünnter Fasersuspensionen mit zwei massiven Endwänden, einer Anzahl paralleler, die Endwände verbindender Rippen, die zusammen mit den Endwänden einen zylindrischen Käfig bilden, radial von den Rippen herausragenden, in axialen sowie in peripheren Reihen angeordneten Stützor garnen, von denen jede periphere Reihe einen den Käfig umgebenden Ring trägt, einem balgförmigen, den Käfig zwischen den Endwänden umschliessenden Filtermantel, dessen Balgfalten sich innen an den Ringen abstützen, einer axialen Trommeleinlassöffnung für die zu filternde Fasersuspension, und einem innerhalb der Trommel angeordneten, mit einem axialen Auslass durch eine der Endwände versehenen Trichter zur Aufnahme konzentrierter Fasern,
die von der Innenseite des Filters oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in der Trommel entfernt werden.
Die balgförmige Gestalt des Filtermantels führt zu einer guten Filterleistung der Trommel. In dem Fall, wo es sich um hochverdünnte Suspensionen handelt, entstehen jedoch Schwierigkeiten dadurch, dass ein grosser Teil der Fasern durch den Filter hindurchgeht, bevor eine ausreichend dicke Faserschicht Zeit gefunden hat, sich an der Innenseite des Filters abzusetzen. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, ist die Filtertrommel gemäss der Erfindung derart ausgebildet, dass die Stützorgane aus dreieckigen, mit ihren Basiskanten an den Rippen befestigten Platten bestehen, deren Seitenkanten gegen über den benachbarten Innenseiten der Balgfalten spaltförmige Durchgänge freilassen, die zur peripheren Durchströmung der Suspension längs der Innenseite des Filters bestimmt sind.
Vorzugsweise sind die sich axial erstreckenden Rippen an der inneren Seite des Filtermantels als geneigte Flügel ausgebildet, was dazu beiträgt, die gewünschte Strömung in peripherischer Richtung in bezug auf die Trommel hervorzurufen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Filtertrommel im Axialschnitt, wobei die axialen Rippen und andere Einzelheiten weggelassen sind, damit darstellerisch eine bessere Klarheit erzielt wird;
Fig. 2 einen Querschnitt der Trommel;
Fig. 3 einen Axialschnitt durch einen Teil des Trommelmantels und angrenzende Elemente;
Fig. 4 einen Radialschnitt durch den Trommelmantel und die angrenzenden Teile;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Teils des Trommelmantels.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist eine horizontale Filtertrommel 10 in axialer Richtung innerhalb eines zylindrischen Behälters 11 angebracht. Eine Auslass öffnung 13 nahe dem Boden des Behälters kann mit Hilfe eines Ventils 12 verschlossen und geöffnet werden. Die Trommel hat zwei feste kreisrunde Endwände 14, die durch axial sich erstreckende Rohre oder Stäbe 15 verbunden sind, die um den Umfang herum in Abständen zueinander angeordnet sind. Die Rohre oder Stäbe 15 tragen eine Anzahl von im Abstand zueinander angeordneten Ringen 16 von einem Aussendurchmesser, der geringfügig kleiner ist als derjenige der Endwände 14. Die beiden Endwände 14 weisen Naben 17 auf, welche auf festen Rohren 18 und 19 gelagert sind, die axial ausgerichtet sind und sich durch die Endwände des Gefässes 11 hindurch erstrecken.
Ein Zahnkranz 20, der auf einer Endwand der Trommel angebracht ist, kämmt mit einem Zahnrad 21, das auf einer Antriebswelle 22 sitzt, welche durch die angrenzende Wand des Gefässes hindurchgeht. Dieses Getriebe erlaubt, dass die Trommel mit einer niedrigen Rotationsgeschwindigkeit angetrieben werden kann.
Die Endwände 14 und die Zwischenringe 16 tragen axial sich erstreckende plattenartige Rippen 23, die im Abstand zueinander um den Umfang der Trommel herum angeordnet sind (siehe Fig. 2). Die Rippen 23 sind in bezug auf die entsprechenden tangentialen Ebenen der Trommel in einer solchen Weise geneigt, dass sie als eine Art Elevatorschaufel bei der Rotation der Trommel in einer Richtung dienen. Daher muss entsprechend der Ansicht der Fig. 2 die Trommel im Betrieb entgegen dem Uhrzeigersinn umlaufen. Die Ringe 16 und die Rippen 23 sind durch Überlappen miteinander verbunden, d. h. sie haben gegenseitig ineinandergreifende Querschlitze. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Rippen eine solche Weite auf, dass sie sich zwischen die äusseren und inneren Oberflächen der Ringe erstrecken. Der Abstand zwischen den Rippen 23 kann z. B. 20 cm sein.
Jede Rippe 23 trägt eine Reihe von praktisch dreieckigen Platten 24 (Fig. 3), welche sich von der äusseren Kante der betreffenden Rippe aus erstrecken, wobei die Spitzen der dreieckigen Platten radial nach auswärts gerichtet sind. In der Umfangsrichtung sind die Platten 24 derart angeordnet, dass die Spitzen von aufeinanderfolgenden Platten in einer gemeinsamen radialen Ebene liegen und die Plattenspitzen in jeder radialen Ebene zusammen einen Ring 25 oder 25' tragen, der an die Spitzen angeschweisst ist. Die Ringe 25, 25' dienen zum Stützen der nach aussen gerichteten Falten eines balgartigen Filters 26, welcher vorzugsweise aus Drahtgaze besteht. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die Ringe 25 herzförmig im Querschnitt, was das Festspannen der Drahtgaze durch Anziehen eines darüber gespannten Drahtes 27 erleichtert.
Um benachbarte Enden von zwei Drahtgazesegmenten zu verbinden, können die Ringe 25' einen dreieckigen Querschnitt haben, wobei die Spitzen nach aussen gerichtet sind, in welchem Fall diese Enden an die Seiten der Ringe mit Hilfe von gebogenen Plättchen 28 geklemmt sind, welche wiederum durch Schrauben festgelegt sind. Der Filter oder die Drahtgaze 26 wird zwischen den Abstützringen 25, 25' mittels der Federringe 29 gespannt gehalten, welche unter Spannung in die nach innen gerichteten Falten der Balge eingeführt sind. Obgleich ein Filter 26 aus Drahtgaze oder Kunststoff (Nylonfäden) vorzuziehen ist, kann es in manchen Fällen auch angezeigt sein, einen Trommelmantel aus perforiertem Metaliblech zu verwenden.
Wie Fig. 3 zeigt, sind die Platten 24 und die Abstützringe 25, 25' derart bemessen und angeordnet, dass die Durchgänge oder Schlitze 30 eine Weite von etwa 5 mm haben und zwischen den Kanten der Platten 24 und den Filterteilen gebildet sind, die sich parallel zu diesen Kanten erstrecken. Bei der Rotation der Trommel bilden diese Durchgänge 30 Strömungskanäle für die Flüssigkeit, welche dadurch gezwungen wird, parallel zum Filter und dicht zu dessen Oberfläche hin zu fliessen. Da sich die Fasern ohne weiteres selbst in Strömungsrichtung ausrichten, haben sie dementsprechend weniger das Bestreben, durch die Öffnungen in der Filteroberfläche hindurch zu dringen.
Der balgartige Filter, welcher den Trommelmantel bildet, wird ganz einfach durch Zusammenfügung von Segmenten hergestellt, welche sich in peripherischer Richtung erstrecken können, z. B. rund um einen Sechstel des Umfangs. Werden breite Trommeln verwendet, dann können zwei bis vier solche Segmente axial eines neben dem anderen angeordnet sein. Die Segmente können dadurch gehalten werden, indem man sie zwischen Scheiben, z. B. aus Kunststoff, Gummi oder anderen geeigneten Materialien, festspannt. Eine peripherische Verbindung ist bereits vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben worden. Fig. 5 zeigt eine Verbindung, welche sich axial zwischen den Filtersegmenten 31, 32 erstreckt.
Ein Metallstreifen 33, der in eine Cie- stalt entsprechend den Falten des Filters gebogen ist, ist dort über einer Reihe von Platten 24 angeordnet, die an derselben Rippe 23 befestigt sind. Die sich überlappenden Endteile der beiden zu verbindenden Segmente 31, 32 sind an diesem Streifen 33 mittels Schrauben 34 befestigt. Wenn erforderlich, können Klemmstreifen über diesen Verbindungsteilen angebracht sein.
Die übrigen Teile der Filtertrommel sind im wesentlichen durch die schwedische Patentschrift 154.948 bekannt, werden aber vollständigkeitshalber nachstehend beschrieben. Eines der Rohre, welche die Rotationsachse der Trommel 10 bilden, nämlich das Rohr 18, ist dazu bestimmt, eine Fasersuspension dem Innern der Trommel zuzuführen, und zu diesem Zweck hat das Rohr 18 eine Auslassöffnung 35, die innerhalb der Trommel nach unten gerichtet ist. Das andere Rohr 19 trägt einen Trichter 36, der in dem oberen Teil der Trommel angeordnet ist. Das weitere, nach oben gerichtete Trichterende erstreckt sich praktisch längs der gesamten inneren Länge der Trommel, um konzentrierte Fasern, die sich von der Filteroberfläche lösen, die über der Trichteröffnung vorbeiwandert, aufzufangen.
Das untere Ende des Trichters ist mit dem Rohr 19 verbunden, durch welches das Faserkonzentrat hinausgeführt wird. Die beiden Rohre 18, 19 dienen ferner zur Abstützung für zwei parallele Lagerböcke 37, welche schräg nach oben an einer Seite des Trichters 36 gerichtet sind. Die Lagerböcke 37 tragen eine horizontale Rinne 38, die dicht an der zylindrischen Wand der Trommel und längs dieser angeordnet ist. Ein flexibles Rohr 39, welches durch das Rohr 18 hindurchgeführt ist, verbindet die Rinne 38 mit einer Leitung 40 zur Zufuhr einer kleineren Menge einer Suspension von groben Fasern. Da die Trommel sich gegen den Uhrzeigersinn dreht (Fig. 2), wird bewirkt, dass diese Suspension von groben Fasern über die Kante der Rinne 38 an der Stelle fliesst, wo der Trommelmantel sich nach unten unterhalb des Flüssigkeitspegels der Trommel bewegt.
Wenn die Trommel im Uhrzeigergegendrehsinn gemäss Fig. 2 umläuft, dann fliesst die von der Rinne 38 abgegebene Suspension zum angrenzenden Teil des Trommelmantels, auf welcher eine filternde Schicht von rauhen Fasern gebildet wird.
Ein langgestrecktes Rohr 41, welches an Druckluft angeschlossen ist, ist oberhalb der Trommel 10 vorgesehen, und dieses Rohr hat Düsen 42, die gegen die Trommeloberfläche gerichtet sind und durch welche hindurch Luft auf den Teil des Filters geblasen wird, der beim Umlauf vorbeistreicht. Dadurch wird die Faserschicht, die sich auf der Innenseite des Filters abgesetzt hat, gelöst und fällt in den Trichter 36. Wegen der balgartigen Gestalt des Trommelmantels sind die Luftdüsen 42 keilförmig, wie es der Axialschnitt der Trommel gemäss Fig. 1 zeigt, und jeweils eine solche Düse ist in jede Balgfalte hinein gerichtet.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform gemäss den beiliegenden Zeichnungen begrenzt. Überdies kann unter Umständen die Einrichtung zur Zufuhr von groben Fasern, nämlich die Rinne 38, weggelassen werden, wenn ganz bestimmte Arten von suspendierten Fasern gefiltert werden sollen.