Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Filtrieranlage aus thermoplastischen Materialien wie z. B. Polypropylen, Polyäthylen, Polyurethan od. dgl., die aus einstückig ausgeführten Filterunterlagen, Filtereinsätzen und einem Filterrahmen besteht.
Filterunterlagen und Filterrahmen werden bisher grösstenteils aus Holz oder Metall hergestellt, wobei Metall mit einem organischen Belag, z. B. aus Kautschuk oder Thermoplast, geschützt wird. In der letzten Zeit werden jedoch immer mehr Filtrieranlagen aus thermoplastischen Materialien, z. B. Poly äthylen, Polypropylen od. dgl., eingeführt, die in einem Pressvorgang und/oder durch Pressen und spanabhebende Bearbeitung hergestellt sind.
Diese Herstellungstechnologie erfordert jedoch hohen Arbeitsaufwand, ist zeitraubend und die Endprodukte sind daher sehr kostspielig. Somit beeinflusst sie auch erheblich die eigene Konstruktion der Filterunterlagen und -rahmen, die durch Eigenschaften des betreffenden Materials mit Hinsicht auf die Funktion solcher Filterbestandteile beschränkt ist.
Diese Filterunterlagen sind schwer und deswegen schwierig von Hand manipulierbar. Gewisse Konstruktionsadaptierungen mancher Teile von Filterunterlagen und -rahmen sind in einigen Fällen wegen technologischer Schwierigkeiten bei der Herstellung in Praxis undurchführbar. Diese Technologie der Herstellung von Filterunterlagen und -rahmen ist kompliziert und somit kostspielig.
Halter der Filterunterlagen und -rahmen werden aus Metall, insbesondere aus konstruktiv komplizierten, schwierig herstellbaren und schweren Gussstücken erzeugt. Im Falle der Filterpressen werden sie zur Verbindung mit der Filterunterlage oder dem Filterrahmen mittels Schrauben konstruiert.
Jeder Halter ist in der Regel mit einer Rolle zum Lagern an Führungsleisten von Filterpressen versehen. Die existierenden aus thermoplastischen Materialien hergestellten Halter sind zwar leichter als die Metallhalter, jedoch auch von Konstruktionskompliziertheit, da bei ihnen im wesentlichen nur die Lagerung mittels Rollen beseitigt ist. Ihre Konstruktion erfordert jedoch eine ganze Reihe von zusätzlichen Bestandteilen wie z. B. Schrauben, Schutzkappen von Schrauben gegen Korrosion u. ä. Die Befestigung der Filterunterlagen mittels Schrauben erfordert eine entsprechende Dicke der Filterunterlagen, die die Leistung der Filterpresse beeinträchtigt.
Filtereinsätze bzw. -tücher müssen bisher immer gegen Verschiebung gesichert werden, da im Falle einer Abschiebung des Filtereinsatzes teilweise Verstopfung der zum Befördern der zu filtrierenden Suspension entlang der ganzen Filterpresse bestimmten Kanäle erfolgen kann. Dies wird bisher so gemacht, dass man den Filtereinsatz auf die in der oberen horizontalen Fläche der Filterunterlage vorgesehene Spitzen aufspiesst oder dass der Filtereinsatz mit kreisförmigen, auf von der oberwähnten Fläche abstehende Stifte aufzusetzenden Löchern versehen ist. Beide diese Befestigungsarten setzen die Lebensdauer des Filtereinsatzes herab, da solche Löcher fortschreitendes Reissen des Filtereinsatzes zur Folge haben. In Betrieb kommt es auch zum unerwünschten Zusammenschieben der Filtereinsätze wie z. B. Faltenbildung.
Infolge der bisher verwendeten Form, Konstruktion und des hohen Gewichts der Filterrahmen und -unterlagen ist die Mechanisierung gewisser Arbeitsleistungen, z. B. Öffnen der Filterpressen, erheblich erschwert.
Zur Verarbeitung von leicht filtrierbaren Suspensionen ist es empfehlenswert, Filterrahmen von verhältnismässig grossen Dicken, z. B. von 50 mm und sogar mehr, zu verwenden.
Mit Rücksicht auf die herkömmlichen Konstruktionen von Filterrahmen und Filterunterlagen aus thermoplastischen Materialien wurden bisher keine solch dicken Filterrahmen von Filterpressen, vor allem wegen erheblicher, oft ein untragbares Anwachsen der Herstellungskosten verursachender Erstrekkung von Kühlperioden, hergestellt.
Im Betrieb wird das Füllen der Filterpresse mit einer Suspension in dem Augenblick beendet, da der Arbeitsraum des Filterrahmens mit dem festen Anteil dieser Suspension ganz erfüllt ist, wobei diese nicht nur den Arbeitsraum des Filterrahmens, sondern auch seine Füllkanäle ausfüllt. Nach dem Aufmachen der Filterpresse muss man diese Füllkanäle mühsam durch Ausschaben reinigen, um beim nachfolgenden Füllen der Filterpresse die Entstehung von differentialen Drücken gegen die Filtereinsätze wegen Nichtfüllung irgendeines Filterrahmenraums mit der Suspension zu vermeiden.
Bereits beim Füllen der Filterpresse und insbesondere dann bei den nachfolgenden Operationen, d. h. Durchwaschen und Durchblasen, kommt es im Innern der Filterpresse zur Entstehung eines Druckgradienten, der einseitige Beanspruchung der Filterunterlagen verursacht, was immer zu deren Ausbauchung und manchmal auch Beschädigung führt.
Die Dichtungsflächen von Filtergarnituren sind plan, so dass es nötig ist, eine beträchtliche Druckkraft zum Sichern der ausreichenden spezifischen Drücke aufzubieten.
Von den gefilterten Suspensionen bleibt in den Arbeitsräu- men von Filterrahmen ein fester pastenförmiger Anteil übrig, der von der horizontalen Fläche des Rahmenunterteils mühsam abgekratzt werden muss.
Die Herstellung von Filterbestandteilen zu Klärungszwekken sowie deren Finish erfordert erheblichen Arbeitsaufwand und Verwendung von Mangelmaterialien, insbesondere Aluminium, was ihr ökonomische Nachteile verursacht. Mit Rücksichtnahme auf die Verarbeitungstechnologie von angewandten Materialien, z. B. Holz, Aluminium, rostfreie Stahlsorten, sowie auf deren Finishprozesse, z. B. durch Kautschukbzw. Thermoplast-Beschichtung u. ä., werden auch Möglichkeiten der Konstruktion von herkömmlichen Filterplatten ungünstig beeinflusst. Überdies kann bereits die geringste Beschädigung des organischen Schutzbelags bei den Filterplatten aus Metall die Güte von geklärten Flüssigkeiten, insbesondere Getränken, beeinträchtigen.
Die existierenden Konstruktionen sowie Materialien von Filterplatten üben einen ungünstigen Einfluss auf den Verlauf des eigenen Filtriervorganges und somit auch auf die Leistung der eigenen Filtrieranlage aus. Es handelt sich namentlich um Verstopfung der Kanäle mit Ablagerungen vom beschädigten Filtereinsatz und ferner um dessen relativ niedrige Lebensdauer, die sich insbesondere im Falle von Papier- oder Cellulosefolien bemerkbar macht.
Deshalb sind die Herstellungstechnologien in bezug auf die angewandten Materialien zeitraubend und somit kostspielig.
Die vorliegende Erfindung soll die oben angeführten Nachteile des bisherigen Standes der Technik beseitigen, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtrieranlage aus thermo plastischen Materialien für Filterpressen und Klärungsanlagen, bestehend aus einstückig ausgeführten Filterunterlagen, Filtereinsätzen und Filterrahmen, wobei die Filterunterlagen auf ihren Arbeitsflächen mit Nuten versehen sind und die Filterrahmen aus einem Rahmenkörper und zumindest einer Füll öffnung bestehen, zu schaffen, wobei erfindungsgemäss die Masse von Oberschichten der Filterunterlagen und der Filterrahmen von höherer Dichte ist als die Masse von Innenschichten derselben. Die Masse der Filterunterlagen und der Filterrahmen enthält vorzugsweise 0,1 bis 75 % anorganische Füllstoffe, z. B. Glaskügelchen, Fasermaterialien u. ä.
Nach einem weiteren erfindungsgemässen Merkmal sind die Filterrahmen von Filterpressen mit ovalen oder kreisförmigen, zwischen Dichtungsflächen des Filterrahmens oder der Filterunterlage befindlichen Aussparungen versehen. Die untere Innenwand des Filterrahmens ist vorzugsweise schräg oder dachförmig.
Die Füllkanäle der Filterrahmen von Filterpressen sind in der
Richtung in den Schlammbehälter des Filterrahmens hin er weitert. Die Filterunterlage und der Filterrahmen von Filter pressen sind an ihren Aussenflächen mit zumindest einem mit einem Halter fest verbundenen Kuppelansatz versehen. Der
Halter kann einstückig mit der Filterunterlage oder dem Fil terrahmen gestaltet sein.
Vorzugsweise sind an beiden geschrägten Ecken des Ober teiles der Filterunterlage von Filterpressen Griffvorsprünge zum Aufsetzen von Halteklemmen der Filtereinsätze vorge sehen. Der Schlammbehälter des Filterrahmens von Filterpres sen kann in der Mitte mit einem zylindrischen oder prismati schen Stützkörper aus thermoplastischem Material versehen sein, dessen beide Basen mit der Filterunterlage, auf deren
Mitte sie anliegen, parallel sind. Eine weitere Möglichkeit be steht darin, dass der Auslasskanal der Filterunterlage in einem schwalbenschwanzförmigen Einschnitt zum Einsetzen einer Ar matur endet.
Die zum Einsatz in Klärungsanlagen bestimmte Filtrieranlage weist vorzugsweise an der Mündungsstelle eines Verbindungskanals in der Filterunterlage strahlenförmig diver gierende Nuten zur Zu- und Abfuhr von Filtrat auf, wobei die Tiefe dieser Nuten in der Richtung zum Verbindungskanal hin zunimmt.
Gegenüber den herkömmlichen Konstruktionen weist die erfindungsgemässe Filtrieranlage eine ganze Reihe von Vorteilen auf, von denen die wichtigsten in der Starrheit der Filterunterlagen oder -rahmen bei geringer Dicke und in sehr #niedrigem Gewicht bestehen, das sowohl leichtes Manipulieren in Filterungsbetrieben als auch leichter Automatisierung der Filterungsprozesse und eine wesentliche Herabsetzung des
Gewichtes von Filterkonstruktionen ermöglicht. Auf diese Art und Weise kann man auch eine erhebliche Erhöhung der Pro duktivität von existierenden Anlagen erzielen. Die erfindungsgemässe Filtrieranlage zeichnet sich ferner durch höhere Beständigkeit gegen chemische Einflüsse aus, was die Lebensdauer der ganzen Vorrichtung vielfach verlängert. Ausserdem wird damit auch die Mühsamkeit der Bedienung herabgesetzt.
Die Monolithkonstruktion der Filterunterlagen und -rahmen macht die Anwendung von Metallbestandteilen, z. B. Schrauben, die den korrosiven Wirkungen von aggressiven chemi schen Medien ausgesetzt sind, unnötig. Ferner ermöglicht die Konstruktion der erfindungsgemässen Filterunterlagen und Filterrahmen die Verwendung von zusätzlichen Vorrichtungen, die jedwedes Ausziehen der Filtereinsätze aus dem Dichtungsraum, und zwar auch bei verhältnismässig hohen Filterungsdrücken, verhindern. Auch das Ausnehmen des abgefilterten Produktes aus den Filterrahmen wird erleichtert.
Im Vergleich mit den hölzernen, in Filterpressanlagen verwendeten Unterlagen und Rahmen entfällt eine ziemlich zeitraubende Kondi tionierung der Filtrieranlage, insbesondere zwecks Sicherung der Dichtheit, was manche mühsame, beim Einsatz von Holzunterlagen und -rahmen Ausfallzeiten von sogar mehreren Ta gen pro Monat verursachende Vorgänge, z. B. Durchwaschen, unnötig macht. Gegenüber den existierenden, aus thermopla stischen Materialien hergestellten Filterunterlagen weist die vorliegende Konstruktion vor allem eine wesentlich geringere Masse auf; dadurch ist sie leichter manipulierbar, abgesehen von der Möglichkeit der Ausnutzung ihrer einfacheren Kon struktionsanordnung, die bei den durch spanabhebende Bearbeitung hergestellten Konstruktionen nicht realisierbar ist.
Die erfindungsgemässen Filterunterlagen und -rahmen sind in einer einzigen Operation herstellbar, während die zu bearbeitenden Anlagen eine ganze Reihe von Operationen und speziellen Herstellungsvorrichtungen erfordern. Daraus folgen auch vielfach niedrigere Herstellungskosten der erfindungsgemässen Filtrieranlage.
Die durch ovale oder kreisförmige Aussparungen entlasteten Filterunterlagen oder -rahmen ermöglichen Konstruktionslösungen von grösseren Querschnitten beim Aufrechterhalten der zuverlässigen Funktion und unter ökonomisch vorteilhaften Herstellungsbedingungen. Im Vergleich mit den herkömmlichen Filterunterlagen oder -rahmen, inkl. existierenden Konstruktionen aus thermoplastischen Materialien, stellen sie eine progressivere Konstruktionslösung dar und tragen im wesentlichen zur Herabsetzung von Herstellungskosten bei. Die Abschrägung bzw. die dachförmige Gestaltung der untern Innenwand des Filterrahmens ermöglicht es, den Filterkuchen aus dem Schlammbehälter leichter freizumachen.
Ebenfalls gewährleistet die Erweiterung der Füllöffnungen des Filterrahmens von Filterpressen in der Richtung in den Schlammbehälter hin einen besseren Ausfall der pastenförmigen Substanz, was die Betriebszuverlässigkeit der ganzen Filterpresse ohne Gefahr der Entstehung von differentialen, einseitige Beanspruchung der Filterunterlagen und somit deren Beschädigung, ja sogar Vernichtung verursachenden Drücken sicherstellt. In der Praxis wurde es bewiesen, dass die Reinigung der Füllkanäle mit einem Hilfswerkzeug von Hand ganz unnötig gemacht worden ist, wodurch Bedingungen zur zuverlässigen Betriebsautomatisierung geschaffen wurden.
Die Kuppelansätze an den Filterunterlagen und -rahmen dienen zu deren vollkommener, vorzugsweise durch Anschweissen durchgeführter Verbindung. Derart wird die Verwendung irgendeines Verbindungsmaterials, die trotz der Applizierung von rostfreien Stahlsorten in anspruchsvollen Betrieben nur provisorische Lösung darstellt, beseitigt. Die Monolithkonstruktion der Filterunterlagen und -rahmen samt Haltern beschränkt die Anzahl von nötigen Konstruktionsteilen und somit die Herstellungskosten. Vom Gesichtspunkt des Halterverschleisses sind austauschbare, auf einem Distanzvorsprung des Halterkörpers und auf seiner Unterfläche befindliche leistenförmige Schutzkappen geeignet. Die austauschbaren Schutzkappen stellen die konstante Lage der Filterunterlagen und -rahmen in der Anlage sicher und lassen sich bei teilweisem Verschleiss leicht austauschen.
Für zuverlässige Befestigung der Filtereinsätze eignet sich die Konstruktion der Griffvorsprünge in den oberen Ecken der Filterunterlage, die zum Aufsetzen der Haltklemmen zur Befestigung des Filtereinsatzes dienen. Derart wird jede Deformierung des Filtereinsatzes vermieden und dessen Einstellung ist rascher und genauer.
Gegenüber den existierenden Konstruktionsarten entfällt die Notwendigkeit, Hilfslöcher im Filtereinsatz zur Befestigung desselben auszustanzen, bzw. die Ungenauigkeit der Lagerung vom Filtereinsatz auf die Spitzen der Filterunterlage. Eine havariebedrohte Situation nach dem Eindringen von unerwünschten Verunreinigungen in die Suspension, was die Entstehung von differentialen Drücken verursachen kann, wird durch die Konstruktion des Filterrahmens mit einem in der Mitte des Schlammbehälters befindlichen Stützkörper verhindert. Die feste und dichte Verbindung der Armatur mit der Filterunterlage mittels schwalbenschwanzförmigen Einschnittes macht die Anwendung irgendeines zusätzlichen Verbindungselementes aus Metall bzw. Thermoplast unnötig.
Die radialstrahligen, in den Arbeitsflächen der Filterunterlagen von Klärungsanlagen vorgesehenen Nuten gewährleisten durch ihren sich vergrössernden Querschnitt in der Richtung zum Verbindungskanal hin und durch ihre strahlige Anordnung die geeignetste Lösung zur Zu- und Abfuhr von Filtrat.
Einige bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Filtrieranlage sollen anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
Fig. 1 teilweise Querschnittansicht der Filterunterlage, hergestellt aus einem einzigen Materialstück,
Fig. 2 teilweise Querschnittansicht der Filterunterlage, hergestellt aus bikomponenten Materialien, mit homogener Oberschicht,
Fig. 3 teilweise Schnittansicht des Filterrahmens mit abgeschrägter unterer Innenwand und mit dem Stützkörper in der Mitte,
Fig. 4 Draufsicht des Filterrahmens, versehen mit Kuppelansätzen für den Halter, Füllkanälen und entlastender Aussparung,
Fig. 5 Detailansicht des zur Filterunterlage befestigten Halters mit leistenförmigen Schutzkappen,
Fig. 6 teilweise Seitenansicht des zur Filterunterlage befestigten Halters,
Fig.
7 Untersicht der Filterunterlage, versehen mit schwalbenschwanzförmigem Einschnitt und mit Griffvorsprung für die Haltklemme zum Befestigen der Filtereinsätze, und
Fig. 8 Draufsicht der Filterunterlage von Klärungsanlagen mit radialstrahligen, in die Verbindungskanäle einmündenden Nuten.
Quadratische Filterunterlage 17 der Erfindung gemäss Fig. 1 ist an ihren Arbeitsflächen mit einer durchlaufenden Nutung 4 zur Abfuhr des Filtrats versehen. Unterhalb der Nutung 4 ist eine Umfangs-Sammelnut 5 vorgesehen. Trotz der Monolithkonstruktion weist die Filterunterlage 17 einen Unterschied in der Dichte ihrer homogenen Oberschichten 1 und ihres entlasteten Innenteils 2 auf. Die Oberschicht 1 der Filterunterlage 17 aus Polypropylen hat eine höhere, sich der homogenen Struktur annähernde Dichte als ihre Innenteile 2, die vorzugsweise eine bis um 60% niedrigere Dichte aufweisen, wobei das thermoplastische Material einige, regelmässig über den ganzen Querschnitt des Innenteiles 2 der Filterunterlage 17 verteilte Füllstoffe 3 wie z. B. Glaskügelchen oder anorganische Fasermaterialien, enthält.
Die Filterunterlagen 17 und Filterrahmen 18 (Fig. 3) nach einer beispielsweisen erfindungsgemässen Konstruktionsausführung z. B. für Filterpressen wird an einer Spritzgussmaschine zur Verarbeitung von thermoplastischen Materialien hergestellt. In den Fülltrichter der Maschine wird ein granuliertes Polymerisat, z. B. Polypropylen, dosiert, das vorzugsweise z. B. mit 0,6 Gew. % von Porenbildner, z. B. Diazokarbonamid, durchgemischt wurde. Im Bereich des Unterteiles des Fülltrichters der Spritzgussmaschine werden dem Granulat kontinuierlich 40 Ges. 6, Glaskügelchen zugeführt. Das Gemisch wird im Zylinder der Spritzgussmaschine durch Schmelzen homogenisiert und die Schmelze dann mit hoher Geschwindigkeit in vorgekühlte Form eingespritzt. Das abgekühlte Produkt, d. i. die fertige Filterunterlage 17 bzw.
Filterrahmen 18 von Filterpressen samt allen Konstruktionsdetails, wird schliesslich aus der Form herausgenommen.
Nach einer modifizierten Ausführungsform (Fig. 2) besteht die Oberschicht 1 der aus Polyäthylen hergestellten Filterunterlage aus homopolymerisiertem Material und ihr Innenteil 2 ist mit Hilfe eines Porenbildners entlastet. Die Oberschicht 1 stellt 15% des gesamten Volumens der Unterlage.
Die mehr homogene Oberschicht 1 von höherer Dichte als der Innenteil 2 der Filterunterlage 17 ist mit diesem, entlang eines in groben Zügen der Obergestalt der Unterlage entsprechenden Umrisses verbunden.
Solche Filterunterlagen 17 und Filterrahmen 18 werden so hergestellt, dass in die Form eine porenbildnerfreie Polyäthylenschmelze, z. B. in der Menge von 15 % des Rauminhalts, ein gespritzt wird, worauf dieser eine weitere Menge von 60% Schmelze mit 1 6ZOigem Porenbildnergehalt zugesetzt wird. Die letztgenannte Schmelze mit Porenbildner kann eventuell aus einem unterschiedlichen Polymerisat vorbereitet werden. Dieser Anteil expandiert und schafft eine entlastete Struktur, die mit der homogenen Oberschicht 1 der Filterunterlage 17 fest verbunden ist.
Fig. 3 zeigt einen Filterrahmen 18, dessen untere Innenwand 8 um einen Winkel von 300 abgeschrägt ist und nvi- schen dessen Dichtungsflächen 7 eine ovale, entlastende, zur Mitte des Filterrahmenkörpers verjüngte Aussparung 20 vorgesehen ist. In der Mitte des Schlammbehälters 6 des Filterrahmens 18 ist ein Stützkörper 23 (Fig. 4) angeordnet.
Der Filterrahmen 18 (Fig. 4) weist an seinen äusseren senkrechten Seiten Kuppelansätze 10 und am Umfang die entlastende Aussparung 20 auf. Von einer zentralen Öffnung laufen Füllkanäle 9 auseinander, die sich zur Mitte des Schlammbehälters 6 konisch verbreitern. In der Mitte des Schlammbehälters 6 ist der Stützkörper 23 vorgesehen, der die gleiche Dicke wie der Filterrahmen 18 hat.
Zum Kuppelansatz 10 der Filterunterlage 17 (Fig. 5) ist ein Halter 11, vorzugsweise durch Stumpfschweissen, befestigt.
In seinem Unterteil ist der Halter 11 mit zueinander senkrechten schwalbenschwanzförmigen Nuten 14 versehen, in denen leistenförmige Schutzkappen 15 eingesetzt sind. Am Ende des oberen Teiles der Filterunterlage 17 ist ein Griffvorsprung 21 vorgesehen, auf dem eine Haltklemme 22 zum Befestigen des nicht dargestellten Filtereinsatzes aufgesetzt ist.
Die Filterunterlage 17, versehen mit einem mittels der Haltklemme 22 befestigten Filtereinsatz 19 (Fig. 6), ist zusammen mit dem Halter 11 als eine Monolithkonstruktion gestaltet. In den schwalbenschwanzförmigen, im Körper des Halters 11 und seinem Distanzvorsprung 13 vorgesehenen Nuten 14 sind die leistenförmigen, vorzugsweise aus Polyformaldehyd hergestellten Schutzkappen 15 eingesetzt.
Die Filterunterlage 17 zusammen mit dem Filtereinsatz 19 und den Haltklemmen 22 (Fig. 7) ist in der rechten Unterecke mit einem Auslasskanal 12 zum Ablassen des Filtrats, welcher Kanal in die Mitte eines schwalbenschwanzförmigen Einschnittes 16 einmündet, versehen. Dieser dient zum Montieren einer Armatur, vorzugsweise eines Ablasshahns, ohne weiteres Einklemmelement. Dieser Einschnitt 16 kann vorzugsweise konstruktionell als zwei Kegelstumpfsegmente gestaltet sein.
Die Filterunterlage 17 zur Verwendung in Klärungsanlagen ist in der rechten Oberecke mit einem Sammelkanal 26 versehen, in den Verbindungskanäle 25 einmünden. In diese Verbindungskanäle 25 laufen radialstrahlige Nuten 24 zum Ablassen des Filtrats zusammen. Die Arbeitsfläche der Filterunterlage 17 ist mit der Nutung 4 versehen.
Die Filtrieranlage nach den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist aus einem monolithischen Material, z. B.
Polypropylen, hergestellt, das während der Verarbeitung in der Form, z. B. durch Einspritzen unter gleichzeitiger Formung zur geforderten erfindungsgemässen Konstruktion, entlastet wird. Derart entsteht ein Konstruktionselement von hoher Funktionswirksamkeit.
Filtrieranlagen aus entlasteten Thermoplasten werden der Erfindung gemäss vorzugsweise durch Spritzgusstechnologie hergestellt. Das zu verarbeitende Polymerisat, z. B. Polypropylen, kann schon einen Porenbildner, z. B. in der Menge von 0,6 %, eventuell einen Füllstoff, z. B. geringe Glaskügelchen, enthalten. Alternativ werden diese Zusatzmittel gleichzeitig mit dem granulierten Polymerisat direkt in die Spritzgussmaschine dosiert. Die Schmelze wird mit einer hohen Geschwindigkeit in eine vorgekühlte Form befördert, wobei das Gewicht des Endprodukts je nach dem dosierten Polymerisatvolumen nebst Porenbildneranteil vorbestimmt werden kann.
Die Halter 11 der Filterunterlagen 17 und der Filterrahmen 18 werden durch Spritzgusstechnologie entweder in einer besonderen Form oder gleichzeitig mit den Filterunterlagen bzw. -rahmen hergestellt. Bei der Herstellung wird die gleiche Technologie wie im Falle der Filterunterlagen 17 und -rahmen 18 angewandt, wobei die Verbindung beider Teile durch Stumpfschweissen mit Hilfe eines Schweissspiegels durchgeführt wird.
The present invention is a filter system made of thermoplastic materials such. B. polypropylene, polyethylene, polyurethane or the like., Which consists of one-piece filter pads, filter inserts and a filter frame.
Filter pads and filter frames have so far been largely made of wood or metal, metal with an organic coating, e.g. B. made of rubber or thermoplastic is protected. Recently, however, more and more filter systems made of thermoplastic materials, e.g. B. Poly ethylene, polypropylene or the like. Introduced, which are made in a pressing process and / or by pressing and machining.
However, this manufacturing technology is labor intensive, time consuming and the final products are therefore very expensive. Thus, it also has a considerable influence on the own construction of the filter pads and frames, which is limited by the properties of the material concerned with regard to the function of such filter components.
These filter pads are heavy and therefore difficult to manipulate by hand. Certain design adaptations of some parts of filter pads and frames are in some cases impractical due to technological difficulties in manufacture. This technology of manufacturing filter pads and frames is complicated and therefore expensive.
Holders for the filter pads and frames are made from metal, in particular from structurally complex, difficult to manufacture and heavy castings. In the case of filter presses, they are designed to be connected to the filter pad or the filter frame using screws.
Each holder is usually provided with a roller for mounting on the guide rails of filter presses. The existing brackets made of thermoplastic materials are lighter than the metal brackets, but are also complex in construction, since they essentially only eliminate roller bearings. However, their construction requires a number of additional components such as B. screws, protective caps of screws against corrosion u. The attachment of the filter pads with screws requires a corresponding thickness of the filter pads, which affects the performance of the filter press.
Up to now, filter inserts or cloths have always had to be secured against displacement, since in the event of the filter insert being pushed off, the channels intended for conveying the suspension to be filtered along the entire filter press can be partially clogged. This has hitherto been done by impaling the filter insert on the tips provided in the upper horizontal surface of the filter pad or by providing the filter insert with circular holes to be placed on the above-mentioned surface protruding pins. Both of these types of attachment reduce the life of the filter cartridge because such holes result in progressive rupture of the filter cartridge. In operation, there is also unwanted pushing together of the filter cartridges such. B. Wrinkling.
As a result of the shape, construction and the high weight of the filter frames and pads used so far, the mechanization of certain work, e.g. B. Opening the filter presses, made considerably more difficult.
For the processing of easily filterable suspensions, it is advisable to use filter frames of relatively large thicknesses, e.g. B. of 50 mm and even more to use.
With regard to the conventional constructions of filter frames and filter pads made of thermoplastic materials, such thick filter frames have not been manufactured by filter presses, mainly because of the considerable extension of cooling periods, which often causes an unacceptable increase in manufacturing costs.
In operation, the filling of the filter press with a suspension is ended at the moment when the working space of the filter frame is completely filled with the solid portion of this suspension, which not only fills the working space of the filter frame but also its filling channels. After opening the filter press, these filling channels have to be laboriously cleaned by scraping in order to avoid the creation of differential pressures against the filter inserts during the subsequent filling of the filter press due to the suspension not filling any filter frame space.
Already when filling the filter press and especially then during the subsequent operations, i. H. Washing and blowing through, a pressure gradient occurs inside the filter press, which causes one-sided stress on the filter pads, which always leads to their bulging and sometimes damage.
The sealing surfaces of filter assemblies are flat, so that it is necessary to apply a considerable pressure force to ensure sufficient specific pressures.
A solid paste-like portion of the filtered suspensions remains in the working areas of the filter frame, which has to be laboriously scraped off from the horizontal surface of the frame lower part.
The production of filter components for clarification purposes and their finish requires a considerable amount of work and the use of deficient materials, in particular aluminum, which causes them economic disadvantages. With regard to the processing technology of the materials used, e.g. B. wood, aluminum, stainless steel types, as well as their finishing processes, z. B. by rubber or. Thermoplastic coating u. Ä., Options for the construction of conventional filter plates are also adversely affected. In addition, even the slightest damage to the organic protective coating on the metal filter plates can impair the quality of clarified liquids, especially beverages.
The existing constructions and materials of filter plates have an unfavorable influence on the course of your own filtering process and thus also on the performance of your own filtering system. In particular, the channels are clogged with deposits from the damaged filter insert and also its relatively short service life, which is particularly noticeable in the case of paper or cellulose films.
Therefore, the manufacturing technologies are time consuming and thus costly in relation to the materials used.
The present invention is intended to eliminate the above-mentioned disadvantages of the prior art, and its object is to provide a filtration system made of thermoplastic materials for filter presses and clarification systems, consisting of one-piece filter pads, filter cartridges and filter frames, the filter pads on their work surfaces with Grooves are provided and the filter frame consists of a frame body and at least one filling opening to create, according to the invention, the mass of the top layers of the filter pads and the filter frame is of higher density than the mass of the inner layers of the same. The mass of the filter pads and the filter frame preferably contains 0.1 to 75% inorganic fillers, e.g. B. glass beads, fiber materials u. Ä.
According to a further inventive feature, the filter frames of filter presses are provided with oval or circular recesses located between the sealing surfaces of the filter frame or the filter pad. The lower inner wall of the filter frame is preferably inclined or roof-shaped.
The filling channels of the filter frame of filter presses are in the
Direction in the sludge container of the filter frame it expands. The filter pad and the filter frame of filter presses are provided on their outer surfaces with at least one dome attachment firmly connected to a holder. Of the
Holder can be designed in one piece with the filter pad or the filter frame.
Preferably, handle projections for attaching retaining clips of the filter cartridges are provided on both inclined corners of the upper part of the filter pad of filter presses. The sludge container of the filter frame of Filterpres sen can be provided in the middle with a cylindrical or prismatic's support body made of thermoplastic material, the two bases of which with the filter pad on which
In the middle they fit, are parallel. Another possibility is that the outlet channel of the filter pad ends in a dovetail-shaped incision for inserting an armature.
The filter system intended for use in clarification plants preferably has radially diverging grooves at the mouth of a connecting channel in the filter pad for supplying and removing filtrate, the depth of these grooves increasing in the direction of the connecting channel.
Compared to the conventional constructions, the filter system according to the invention has a number of advantages, the most important of which are the rigidity of the filter pads or frames with low thickness and very low weight, both easy manipulation in filtering operations and easy automation of the filtering processes and a substantial decrease in the
Weight of filter constructions allows. In this way you can also achieve a significant increase in the productivity of existing plants. The filter system according to the invention is also characterized by higher resistance to chemical influences, which extends the service life of the entire device many times over. In addition, the laboriousness of the operation is also reduced.
The monolithic construction of the filter pads and frames makes the use of metal components, e.g. B. screws that are exposed to the corrosive effects of aggressive chemical media rule, unnecessary. Furthermore, the construction of the filter pads and filter frames according to the invention enables the use of additional devices which prevent any pulling out of the filter inserts from the sealing space, even with relatively high filtering pressures. It is also easier to remove the filtered product from the filter frame.
Compared with the wooden documents and frames used in filter press systems, there is no need for a rather time-consuming Kondi tioning of the filter system, in particular to ensure the tightness, which causes some tedious processes causing downtimes of even several days per month when using wooden bases and frames, e.g. . B. washing, makes unnecessary. Compared to the existing filter pads made of thermoplastic materials, the present construction has a much lower mass; this makes it easier to manipulate, apart from the possibility of utilizing its simpler construction arrangement, which is not feasible in the constructions produced by machining.
The filter supports and frames according to the invention can be produced in a single operation, while the systems to be processed require a whole series of operations and special production devices. This also often results in lower production costs for the filter system according to the invention.
The filter pads or frames, which are relieved by oval or circular recesses, enable construction solutions with larger cross-sections while maintaining reliable function and under economically advantageous manufacturing conditions. Compared to the conventional filter pads or frames, including existing constructions made of thermoplastic materials, they represent a more progressive construction solution and contribute substantially to the reduction of manufacturing costs. The bevel or the roof-shaped design of the lower inner wall of the filter frame makes it easier to clear the filter cake from the sludge container.
The widening of the filling openings of the filter frame of filter presses in the direction of the sludge container also ensures better failure of the paste-like substance, which increases the operational reliability of the entire filter press without the risk of differential, one-sided stressing of the filter pads and thus causing damage or even destruction Pressing ensures. In practice it has been proven that the cleaning of the filling channels by hand with an auxiliary tool has been made completely unnecessary, which creates conditions for reliable operational automation.
The dome attachments on the filter pads and frames serve for their complete connection, preferably carried out by welding. In this way, the use of any connecting material, which despite the application of stainless steel grades in demanding companies is only a temporary solution, is eliminated. The monolithic construction of the filter pads and frames including holders limits the number of necessary construction parts and thus the manufacturing costs. From the point of view of holder wear, replaceable strip-shaped protective caps located on a spacer projection of the holder body and on its lower surface are suitable. The exchangeable protective caps ensure the constant position of the filter pads and frames in the system and can be easily exchanged if they are partially worn.
The design of the grip projections in the upper corners of the filter base, which are used to attach the retaining clips to attach the filter insert, is suitable for reliable fastening of the filter inserts. In this way, any deformation of the filter insert is avoided and its setting is quicker and more accurate.
Compared to the existing types of construction, there is no need to punch out auxiliary holes in the filter insert for fastening it, or the inaccuracy of the mounting of the filter insert on the tips of the filter pad. The construction of the filter frame with a support body located in the middle of the sludge container prevents a situation at risk of damage after undesired impurities have penetrated the suspension, which can cause differential pressures to develop. The firm and tight connection of the fitting with the filter base by means of a dovetail-shaped incision makes the use of any additional connecting element made of metal or thermoplastic unnecessary.
The radial-jet grooves provided in the working surfaces of the filter pads of clarification systems ensure the most suitable solution for the supply and discharge of filtrate due to their increasing cross-section in the direction of the connecting channel and their radial arrangement.
Some preferred embodiments of the filter system according to the invention will be explained in more detail with reference to the attached schematic drawings. Show:
Fig. 1 partial cross-sectional view of the filter pad made from a single piece of material,
2 shows a partial cross-sectional view of the filter pad, made from bicomponent materials, with a homogeneous top layer,
3 shows a partial sectional view of the filter frame with a beveled lower inner wall and with the support body in the middle,
4 top view of the filter frame, provided with coupling attachments for the holder, filling channels and relieving recess,
5 shows a detailed view of the holder attached to the filter pad with strip-shaped protective caps,
6 shows a partial side view of the holder attached to the filter pad,
Fig.
7 Bottom view of the filter base, provided with a dovetail-shaped cut and with a grip protrusion for the retaining clamp for attaching the filter inserts, and
8 shows a top view of the filter support of clarification plants with radial-jet grooves opening into the connecting channels.
Square filter pad 17 of the invention according to FIG. 1 is provided on its working surfaces with a continuous groove 4 for discharging the filtrate. A circumferential collecting groove 5 is provided below the groove 4. Despite the monolith construction, the filter support 17 has a difference in the density of its homogeneous top layers 1 and its relieved inner part 2. The top layer 1 of the filter pad 17 made of polypropylene has a higher density that approximates the homogeneous structure than its inner parts 2, which preferably have a density up to 60% lower, with the thermoplastic material some, regularly over the entire cross section of the inner part 2 of the filter pad 17 distributed fillers 3 such. B. glass beads or inorganic fiber materials.
The filter pads 17 and filter frame 18 (FIG. 3) according to an exemplary construction according to the invention, for. B. for filter presses is produced on an injection molding machine for processing thermoplastic materials. In the hopper of the machine, a granulated polymer, z. B. polypropylene, dosed, which is preferably z. B. with 0.6 wt.% Of pore former, z. B. diazocarbonamide, was mixed. In the area of the lower part of the filling funnel of the injection molding machine, 40 Ges. 6, glass beads are continuously fed to the granulate. The mixture is homogenized by melting in the cylinder of the injection molding machine and the melt is then injected into the pre-cooled mold at high speed. The cooled product, i.e. i. the finished filter pad 17 or
The filter frame 18 of filter presses, including all construction details, is finally removed from the mold.
According to a modified embodiment (FIG. 2), the top layer 1 of the filter pad made of polyethylene consists of homopolymerized material and its inner part 2 is relieved with the aid of a pore former. The top layer 1 represents 15% of the total volume of the base.
The more homogeneous upper layer 1 of higher density than the inner part 2 of the filter support 17 is connected to the latter along an outline that roughly corresponds to the upper shape of the support.
Such filter pads 17 and filter frame 18 are made so that a pore-forming polyethylene melt, z. B. in the amount of 15% of the volume, one is injected, whereupon a further amount of 60% melt with 16ZOigem pore former content is added. The last-mentioned melt with pore-forming agent can possibly be prepared from a different polymer. This portion expands and creates a relieved structure that is firmly connected to the homogeneous top layer 1 of the filter pad 17.
3 shows a filter frame 18, the lower inner wall 8 of which is beveled at an angle of 300 and between the sealing surfaces 7 of which an oval, relieving recess 20 is provided which tapers towards the center of the filter frame body. In the middle of the sludge container 6 of the filter frame 18, a support body 23 (FIG. 4) is arranged.
The filter frame 18 (FIG. 4) has dome extensions 10 on its outer vertical sides and the relief recess 20 on the circumference. Filling channels 9 diverge from a central opening and widen conically towards the center of the sludge container 6. In the middle of the sludge container 6, the support body 23 is provided, which has the same thickness as the filter frame 18.
A holder 11 is attached to the coupling attachment 10 of the filter pad 17 (FIG. 5), preferably by butt welding.
In its lower part, the holder 11 is provided with mutually perpendicular dovetail-shaped grooves 14 in which strip-shaped protective caps 15 are inserted. At the end of the upper part of the filter pad 17, a grip projection 21 is provided, on which a retaining clamp 22 is placed for fastening the filter insert, not shown.
The filter pad 17, provided with a filter insert 19 (FIG. 6) fastened by means of the retaining clamp 22, is designed together with the holder 11 as a monolith construction. The strip-shaped protective caps 15, preferably made of polyformaldehyde, are inserted into the dovetail-shaped grooves 14 provided in the body of the holder 11 and its spacer projection 13.
The filter pad 17 together with the filter insert 19 and the retaining clips 22 (FIG. 7) is provided in the lower right corner with an outlet channel 12 for draining the filtrate, which channel opens into the center of a dovetail-shaped incision 16. This is used to mount a fitting, preferably a drain cock, without any additional clamping element. This incision 16 can preferably be designed structurally as two truncated cone segments.
The filter pad 17 for use in clarification plants is provided in the upper right corner with a collecting channel 26 into which connecting channels 25 open. In these connecting channels 25, radial-jet grooves 24 converge for draining the filtrate. The working surface of the filter pad 17 is provided with the groove 4.
The filtration system according to the embodiments described above is made of a monolithic material, e.g. B.
Polypropylene, which during processing in the mold, e.g. B. by injection with simultaneous shaping to the required inventive construction, is relieved. This creates a construction element of high functional effectiveness.
According to the invention, filtration systems made of relieved thermoplastics are preferably produced by injection molding technology. The polymer to be processed, e.g. B. polypropylene, a pore former, z. B. in the amount of 0.6%, possibly a filler, e.g. B. small glass beads contain. Alternatively, these additives are dosed directly into the injection molding machine at the same time as the granulated polymer. The melt is conveyed at high speed into a pre-cooled mold, whereby the weight of the end product can be predetermined depending on the dosed volume of polymer together with the proportion of pore-forming agents.
The holder 11 of the filter pads 17 and the filter frame 18 are produced by injection molding technology either in a special shape or at the same time as the filter pads or frames. The same technology is used in production as in the case of the filter pads 17 and frames 18, the two parts being joined by butt welding with the aid of a welding mirror.