Filterpresse.
Die Filtertücher der meisten Filtrierapparate verursachen durch ihre kurze Lebens- dauer grosse Kosten und können ausserdem keinen hoheu Drücken widerstehen. Auch müssen die gewöhnlichen Filterpressen nach einer gewissen Gebrauchszeit auseinanderge- nommen und gereinigt werden, was jedesmal groén Arbeitsaufwand benotigt.
Beim Filtrieren von schlammigen Flüssigkeiten mit sehr feinen oder auch kolloidalen Beimengungen lassen solche Filtrierapparate entweder dieBeimenguugen hindurchtreten oder verstopfen sich.
Letzterer ¯belstand kann nur durch Anwendung hoher Drücke vermieden werden, was aber, wie bereits erwähnt, die Filtriertücher nicht ertragen önnen.
Man hat deshalb bereits versucht, ohne Anwendung von Filtertuch und unter hohem Druck arbeitende Filterpressen zu konstruieren, um diese Ubelstände zu beseitigen.
Hierzu dient auch der Gegenstand vor liegender Elfindung, eine Filterpresse, bei welcher der Filterkorper aus zu der Stras- mungsrichtung der Filtrierfl ssigkeit parallel oder nahezu parallel angeordneten, überein- andergelegten Filterschichten zusammengesetzt ist.
Dank dieser Anordnung erhält man eine universelle Filterpresse, mit welcher man je nach Bedarf kontinuierlich oder intermittie- rend arbeiten kann.
Auch kann man hierbei hohe Drücke anwenden, und kann Filterreste (sog. Filterkuchen) von beliebiger Konsistenz, von sehr teigig bis fast vollkommen trocken, erhalten.
Selbst für die sog. Ultra-Filtration kann man die Filterpresse verwenden.
Bei passender Anordnung der Filterober $aches wendet man vorteilhafterweise einen Druck von 5-10 Atm. für das Filtrieren mit groben Beimengungen, 20-50 Atm. für solche mit feineren, schlammigen Beimengungen und 50-100 Atm. und selbst hoher f r solche mitBeimengungenkolloidalerBeschaffenheitan.
In beiliegender Zeichnung sind mehrere beispielsweise Ausführungsformen des Erfin dungsgegenstandes dargestellt, und zwar ist :
Fig. 1 ein Längssehnitt einer Filterpresse,
Fig. 2 ein Querschnitt derselben;
Fig. 3 zeigt eine Anordnung mehrerer batterieweise vereinigter Hochdruckfilter;
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausfiihruugsform einer Filterpresse ;
Fig. 5 und 6 sind Varianten eines Details ;
Fig. 7 und 8 stellen die Art der Zusammensetzung der Filterscheiben dar.
Der Aufbau der Filterpresse ist aus dem Längsschnitt (Fig. 1) und dem Querschnitt (Fig. 2) ersichtlich. Ein zylindrisches (ehäuse 1, innen und der LÏuge nach mit drei F hrungen rt, b, c (Fig. 2) versehen, läuft nach unten in ein Ventil 3 aus, ein Ventil 2 ist an dem in das Querrohr 4 einmündenden Seitenstutzen angebracht. In dem obern Teil des Gehäuses 1 ist ein von einer Mutter 5 gehaltenes Gussstück'6 angeordnet. Dies Gu¯st ck ist mit einem Ventil 7 versehen und mit einem Querspeiserohr 8 verbunden. Au¯erdem ist das Gussstüel 6 mit einer obern Offnung versehen, durch welche die Achse 10 einer Schnecke 11 geht.
Diese Achse dringt durch eine Stopfbüchse 9 und ist durch eine Überwurfmutter 9a so geführt, dass die so entstehende innere Kammer fest abgedichtet ist. Die Sehnecke 11 wird von aussen mittelst eines Kegelrades 13 in Drehung versetzt und ihr unteres Ende ist in einer Offnung 12 des Gehäuses 1 gelagert.
Die wirksamen Filterelemente sind zy- lindrisch um die Schnecke angebracht. In Fig. I werden drei Ausführungsformen dieser Filterelemente gezeigt. Sie können entweder aus übereinandergelegten, mehr oder weniger feinen, siebähnlichen, metallischen Ringen 14 oder aus verstärktem, porösem Material, d. i.
Material, welches zwischen flachen oder gewellten gestanzten, blechernen Metallringen 15 gehalten wird, oder aus gewickelten Drahtspiralen 16 bestehen. Die drei oder mehr Führungsstege a. ; b, c, dienen als Halter für die Filterelemente und bilden drei hohle Kammern A, B, C, durch welche das Filtrat aus- tritt.
Die Filterelemente können zum Beispiel folgenderweise aufgebaut werden. Eine ge nügende Anzahl Ringe (siehe Fig. 2) werden aus mehr oder weniger feinen Masehennetzen von flachen oder umgesponnenem Drahte ge stanzt und dann auf einen Kern aufgetragen, dessen Durchmesser gleich dem der Schnecke ist. Nachdem die richtige Filterh¯he erreicht ist, wird das Ganze uuter hohem Druck zu- sammengepresst, der Kern herausgezogen und die Schnecke hereingesteckt, und der Filterkörper dann mit Hilfe der Mutter 5 befestigt.
Bei dieser Anordnung kann der Filter in geeigneter Diclte hergestellt werden. Die Porosität ist veranderbar, was einen grossen Vorteil gegenüber den gewohnlichen Filterpressen darstellt. Anstatt Drahtnetze 14 können auch perforierte Platten angebracht werden.
In dem mit 15 bezeichneten Teil des Filterkörpers ist die Konstruktion folgende :
Die Zwiscbenraume zwischen den einzelnen, gewellten Metallblechringen sind mit Asbest, Zement oder Gips oder dergleichen por¯sen Substanzen ausgefiillt, und zwar so, da¯ das Ganze entweder aus einem einzigen Hohlzylinder in Hohe des Fiiterkorpers oder aus mehrerenkleineren Hohlzylindern mitZwischenlagen aus Tuch besteht, wobei das Ganze wieder mittelst der Mutter 5 festgehalten wird.
Eiii derartig zusammengesetzter Filterkörper erlaubt auch die Anwendung von hohen Drücken mit porösen Substanzen als Filtermedium, welche sonst hohen Druck nicht ertragen können. Anstatt gewellten Blechringen, können $ache oder aus Drahtnetzwerk her- gestellte Ringe als Einlagen gebraucht werden.
Die dritte und einfachste Konstruktionsart (16) besteht aus perforierten Kernen oder Spulen, welche mit Draht von passender Dicke bewickelt sind. Da die Drähte rund sind, können sie sich nur linear berühren, so da¯ ein vorzüglicher Filter zustande kommt.
Die Porosität der Spulen wird erhöht, falls sie anstatt aus blankem Draht aus mit feinem Draht oder Garn besponnenem Drahte hergestellt werden. Anstatt blankem Draht mit rundem Querschnitt, kann man Draht von beliebigem anderem oder von wechselndem Querschnitt benutzen.
Der Filterkorper nach oben genannter Art wird mit Vorteil aus einer Anzahl einzelner Spuleu zusammengesetzt. Hierdurch wird eine bessere Druckwirkung der Mutter 5 erreicht und die Wandstarke des porösen Fiiterkorpers ka. kleiner sein. Die Wirkungsweise dieses Filterk¯rpers ist dieselbe wie bei ersterer Konstruktion. Die Verwendung von bewickeltem Draht f r die Spulet) hat den Vorteil, dass die Porosität verringert werden kann durch Imprägnierung mit Gummi oder Zelluloseester oder dergleichen, so dass bei Anwendung eines gen gend hohen Druckes Flüssigkeiten mit sehr feinen Beimengutrgen in den festen Stoff und die Flüssigkeit getrennt werden k¯nnen, genau wie bei Benutzung von Membrane.
Es kann auch ein fein perforierter Metall- zylinder in dem Filter angebracht werden, um die einzelnen Platten oder Spulen zu hindern, sich der Schnecke bei dem durch An- ziehung der Mutter 5 entstehenden Druck zuviel zu nahern.
Die Filterpresse wirkt wie folgt : Die zu filtrierende Substanz wird in das Rohr 8 bei passendem Druck durch das Ventil 7 in das Innere des Filters eingeführt, und reuss den Windungen der Schnecke folgen bis zum Ventil 3. Dieser Druck kann vermindert oder vermehrt werden, je nachdem das Ventil mehr oder weniger geöftnet ist, und er wirkt senkrecht zur Filteroberflache.
Zuerst lassen die Filterkorper gewisse Mengen des Filtermaterials unssltriert durch- treten, aber allmählich ziehen sich die einzelnen Poren zusammen, und dann beginnt klares Fil- trieren.
Bei gleichmässigerUmdrehung der Schnecke wird ein konstanter Durchgang durch den Filter, sowie eine gleichmässige Konsistenz des Filterkuchens und Reinheit des Filtrates erzielt. Wenn der gr¯¯ere Teil der Süssigen Bestandteile dem zu nitrierenden Material entzogen worden ist, wird der Filterkuchen in dem untersten Teile der Schnecke immer fester. Die Ränder der Schnecke verschieben fortwährend den Kuchen von der Filteroberfläche und schieben denselben der Mitte zu nach unten. Am Anfang sollte das Ventil 3 nur wenig geöffnet sein, aber nach kurzer Zeit kann es ganz geöffnet werden, da der sich ansammelnde Filterkuchen selbst den Austritt der Flüssigkeit verhindert.
Nat rlich m ssen f r die verschiedenen Materialien verschieden feine Filter und auch verschiedene Drucke gebraucht werden.
Die Lange des Filters, die Geschwindigkeit der Umdrehung und auch die grouse und Teilung der Schnecke ist von Bedeutung. Es ist leieht, eine passende Presse für irgend ein gegebenes Filtermaterial herzustellen.
Die Fitterkörper können leicht ausgewech- selt werden und einen Druck bis 150 Atmosphären und mehr ertragen. Der feste Belag der Ausscheidung bildet selbst die tatsÏchliche Filterlage und das Drahtnetzwerk oder dergleichen dient nur als Skelett oder Rahmen dazu. Der Rückstand kanu deswegen auch leieht mit reinem Wasser und dergleichen fortgewaschen werden.
Sollte es erwünscht sein, eine groBe FilteroberflÏche zu erhalten, so wird der innere Durchmesser des Filterkorpers vergrössert. In diesem Falle ist es vorzuziehen, die Schnecke hohl, anstatt massiv und mit grösserem Durchmesser auszuführen ; sonst w rde der Abstand zwischen der Schneckenaohse und der Filteroberflache zu gross werden, so dass Teile des zu nitrierenden Materials mit der Filterober- fläehe nicht in Kontakt kommen konnten. Die FilteroberHäohe und die Schnecke können anstatt eine zylindrische ; eine konische Form haben.
Es kann vorkommen, dass die Filterober flaches aus Netzwerk und dergleichen nicht fein genug sind, um schlammige oder kolloi- dale Ausscheidungen oder Niederschläge zu rückzuhalten. In solchen FÏllen ist es vorzu- ziehen, die gröberen Maschen des Netzes nicht, wie schon angedeutet, vor dem Filtrieren der Masse mit Filtermaterial auszufüllen, sondern mit einem andern durchlässigen Material, indem man zuerst pulverisierte oder fein fibrose Substanzen, welche in Wasser oder in einer anderu Flüssigkeit verteilt sind, hineinführt, bis die Filterobernächen die gewünschte Dichte erhalten haben.
Ein filzÏhnlicher Zustand kann ihnen hierdurch erteilt werden und trotzdem kann bei ununterbrochener Arbeitsmethode ein sehr hoher Druck gebraucht werden. Oder sie werden zum Beispiel durch eine dünne Gips-oder Zementpaste dichter gemacht, welche zuerst durchfiltriert wird und sicl danu in den Poren absetzt. Die Feinheit der in dieser Weise erhaltenen Poren genügt schon für eine groSe Anzahl Fälle (herunter zur Grolle der grösseren Bazillen).
Für die aller feinsten Niederschliige oder zur Separierung von kolloidalen Partikelchen können die Poren dieser Filterobernächen noch dichter geinacht werden bei weiterer Behandlung mit einer illembraue bildenden Substanz, wie zum Beispiel durch Imprägnierung mit einer Lösung von Aceto-oder Nitrocellulose, Kol lodium, Gummi oder dergleichen. Diese Ausfiihrung kann auch mit Vorteil f r Membrane, welche f r Dialyse oder Osmose gebraucht werden, zur Anwendung kommen.
Sie hat den Vorteil, hohen Druck auszuhalten, was die Zeit, welche f r Dialysieren usw. ben¯tigt wird, zu verkürzen erlaubt.
Eine andere Ausführungsform der Filterpresse ist in Fig. 4 dargestellt.
In einem teleskopisohen GehÏuse 1a, 1b, lu, welches durch Packungen oder Dichtungen 2'gedichtet ist, ist ein perforiertes Rohr 7 angeordnet und in dem obern Kopfstück 6' befestigt. Das Kopfstück 6'ist befestigt auf dem Flansch 5'des Gehäuses 1n. Die in dem Rohr 7'drehbare Schnecke 10'ist mit Hilfe einer Stopfbüchse 9 und einer Motter 9a abgedichtet. Um die Schneeke 10'gegen hohe Dr cke von 100 und mehr Atmosphären zu sichern, ist die Manschette 1l' vorgesehen, welche von einem Stellring 12'in dem mit Gewinde versehenen Stüelç 13'gehalten wird.
Die Selineclse 10'wird durch Kegelräder 14, 14a und eine Antriebsscheibe 15', welche in einem Block 27 gelagert sind, angetrieben.
Der Axialsehub der Schnecke 10'wird auf- genommen von einer in dem Block 27 ge lagerten Schraube 29. Die Schnecke 10'kann den versehiedenen Bedürfnissen entsprechend in verschiedenen Ausführungsformen ; wie in Fig. 4, 5 und 6 gezeigt wird, benutzt wer- den. Der ringf¯rmige Filterk¯rper 16' ist aus einzelnen Filterstreifen aufgebaut, welche aus dünnen, mit LÏngsschlitzen versehenen Platten bestehen können. Die daraus geformten ring formigen Scheiben werden eine auf die andere, wie in Fig. 7 und 8 gezeigt, so aufeinander gelegt, data die Schlitze angrenzender Ringe sich immer unter einem Winkel von 90 schneiden.
Auf dem Flanscli 17 des Gehäuses lb ist ein Flansch 18 mit Hilfe von Schrauben 30 befestigt. Flansch 18 drückt auf den konischen Ansatz 19 des Flanches 20 und zieht in Verbindung mit den Schrauben 31 den Filterzylinder 16 genügend zusammen. Der untere Teil ist abgedichtet durch einen Flansch 28, welcher dieDichtung 22 mitHilfe von Schrauben 21 zusammendrückt. Ein Fortsatz 23 der Schraube 21 passt in dem untern Flansch des Rohres 7'und verhindert die LTmdrehung desselben mit der Schnecke 10'.
Die zu filtrierenden Substanzen treten durch die () ffnung 8'in die Filterpresse, und die fliissigen Bestandteile flie¯en durch den Filter korper 16'und werden ausgelassen durch das Abnussrohr 32. Der zurückbleibende Filter- kuchenschtamm wird durch die Schnecke 10' nach unten getrieben und durch den konischen Ausatz 19 abgelassen. Der konische Ansatz 19 wird nach oben gepresst durch einen Gegen- konus 3' in der Weise, dat Konus 3'an einem Hebel 25 befestigt ist, welcher seiner- seits um einen Bo ! zen 26 drehbar ist, und an dessen anderem Ende ein Gewicht 24 oder eine Feder einen Gegendruck hervorruft.
Nach Überwindung dieses Gegendruckes kann der Filterkuchen ausgesto¯en werden mittelst der Sohnecke 10'durch die Öffnung des Konus 19. Der Gegendruck kann entsprechend dem gewünschten Trockenheitsgrad des Filterkuchens eingestellt werden.
Wenn grosse Mengen von Filtermaterial behaudelt werden sollen, so können eine Anzahl solcher Filterpressen von passenden Grossen beieinander in wagrechter oder senk- rechter Auordnung in Batterien (wie in Fig. 3 gezeigt) angeordnet und von einer gemein- samen Welle angetrieben werden, oder es werden Filtereinrichtungen gebraucht, in wel- chen verschiedene der soeben beschriebenen Filterelemente vereinigt in einem Block von länglicher, runder oder anderer passender Form in Verbindung miteinander angeordnet werden.
Diese Blockanordnung ist vorzuziehen, da sie eine betrÏchtliche Ersparnis an Kosten und eine Vereinfachung darstellt, da Zapfen, R¯hren, Verbindungen usw. gespart werden.
Gleichartige übereinandergelegte Filter- streifen (Drahtnetz usw.) bilden die FilteroberflÏchen f r die Filterkörper, die in einem Block liegen, und können dutch Anziehung von Schraubenmuttern mehr oder weniger zusammengepresst-werden, wobei die Porosität des ganzen Filterbettes gleichförmig verändert wird.
Die Filterpresse kann auch intermittierend ohne Schnecke arbeiten. Sie ist dann nach dem Prinzip der Revolverpresse gemacht, zwei oder mehr der oben beschriebenen Filterele- mente werden so angeordnet, dass sie um eine Achse drehbar sind, und ein genau in den Hohlraum des Zylinders passeuder Kolben bewegt sich in demselben auf und nieder. Wenn das zu filtrierende Material eingefüllt worden ist, niesst die Flüssigkeit durch den Filterkorper ab, während der Filterkuchen, nachdem der Hohlzylinder umgedreht und geöffnet worden Ist, automatisch nach unten heraus- fÏllt oder herausgedrückt werden kann. Diese Ansführungsform erlaubt Anwendung von Drücken von 300 und mehr Atmosphären.
Es ist deutlich, dass der oben beschriebene Filterkörper sehr hohen Drüeken zu wider- stehen imstande ist, so da¯ er als ein Ultrafilter für Kolloide gebraucht werden kann, wenn die Poren genügend in der Grotte reduziert werden. Die mechanische Festigkeit wird erreicht durch Benutzung von einem zusam mengesetzten Filter, der aus aufeinanderge- legten Metallschichten oder aus porösem, mit Metall verstirktem Material besteht und so angeordnet ist, dass die Ebenen, welche die auf einanderfolgenden Elemente enthalten, parallel der u¯richtung der Fl ssigkeit sind, d. h. in den Zeichnungen sind die Elemente in wagrechten Ebenen angebracht und die Flüssigkeit diesst auch wagrecht.
Bei Gebrauch von Drahtspulen bilden diese eine Struktur, welche man so betrachten kann, als ob sie parallel zueinanderliegende wagrechte Lagen enthielte.
Bei Anwendung einer Schnecke ist deren Form von Wichtigkeit, und zwar soll sich deren Steigung gegen die Spitze hin vermin dern. Auch soll sie so ausgebildet sein, dass Stauungen vermieden werden.