DE10005828A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Strömungsverteilung - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Strömungsverteilung, insbesondere zum Verteilen von Suspensionen, wird ein im wesentlichen axialer, zentraler Zuführstrom in Form von mindestens einem flächigen Strom (30) nach außen abgelenkt. Die Radialgeschwindigkeit des mindestens einen umgelenkten Stromes kann unmittelbar nach radialer Umlenkung vorzugsweise umso größer gehalten werden, je größer der Behälter ist. Dies kann durch Verengung oder Erweiterung eingestellt werden. DOLLAR A Bei einer Vorrichtung (10) zur Stömungsverteilung sind mindestens zwei übereinanderliegende, flächige Führungselemente (12, 13, 14) vorgesehen, die zwischen sich mindestens einen länglichen, im wesentlichen radialen Kanal (30) zu im wesentlichen radialen, laminaren Umlenkung eines axialen Zuführstromes in der Zuführleitung (18) bilden. Die Führungselemente können zur relativen Verstellung ihres gegenseitigen axialen Abstandes einstellbar sein.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und einen Strö­ mungsverteiler zur Verteilung von Suspensionen in einem Behälter. Die Erfindung betrifft insbesondere Verfahren und Verteiler zur Verteilung von Suspensionen, wie Unfiltrat, in der Anschwemmfiltration in einem Behälterfilter. Der Strö­ mungsverteiler ist an einer Zuführleitung einer zu filternden Flüssigkeit in dem Behälter angeordnet bzw. anordenbar. Als Behälterfilter wird vorzugsweise ein Kerzenfilter, insbeson­ dere ein Anschwemm-Kerzenfilter vorgesehen.

Zur Abscheidung von Feststoffpartikeln aus Flüssigkeiten wer­ den zahlreiche Verfahren eingesetzt. Die Fest-Flüssig-Tren­ nung wird beispielsweise durch Sedimentieren, Zentrifugieren, Auspressen oder Filtrieren ausgeführt.

Bei der Fest-Flüssig-Filtration wird unterschieden in Tie­ fen-, Sieb- und Kuchenfiltration. Bei der Kuchenfiltration ist der eigentliche Filter der Filterkuchen, der sich als Feststoffpartikelschicht auf dem Filtermittel ansammelt. Das Filtermittel besteht meist aus einem Vlies, dessen Fasern ein Netz bilden, oder aus einem Gewebe. Besondere Bedeutung haben Spaltsiebe. Wenn feine, weiche oder kompressible Teilchen zum Verstopfen der Poren von Filtermittel oder Filterkuchen nei­ gen, lassen sich hochporöse, grobporige Stoffe, beispiels­ weise Kieselgur oder Perlite, als Filterhilfsmittel einset­ zen. Die Filterhilfsmittel können vor Beginn der Filtration als Filterhilfsschicht auf das Filtermittel aufgebracht und/ oder, der zu filternden Trübe zugesetzt werden. Letzteres ist bei der Anschwemmfiltration der Fall.

Flüssigkeitsverteileinrichtungen für Filtrationsprozesse sind bekannt (Schweizerische Patentschrift 688 265, PCT-EP 95/04276). Der Zuführstrom mit der zu filternden Trübe kann dabei durch eine fingerhut- oder pilzartig ausgebildete Ver­ teileinrichtung zunächst aufgestaut und danach durch Diffuso­ ren, wie Schlitze oder Löcher in der Verteileinrichtung, ver­ teilt werden.

Aufgabe und Lösung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und einen Strö­ mungsverteiler der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit dem sich eine schnelle und optimale Verteilung von Feststof­ fen einer Suspension in dem Behälter, insbesondere auf der Filterfläche in einem Behälterfilter erzielen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst. Es wird also ein im wesentlichen axialer, zentraler Zuführstrom in Form von mindestens einem flächigen Strom nach außen abgelenkt. Der Zuführstrom wird beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht, wie beispielsweise bei herkömmlichen Verfahren zur Strömungsverteilung, aufge­ staut, sondern in vorzugsweise mehrere Teilströme aufgeteilt, die nahezu dieselbe Geschwindigkeit haben wie der Zuführ­ strom und umgelenkt werden. Die kinetische Energie des Zu­ führstromes wird also dazu benutzt, diesen gleichmäßig und breitflächig zu verteilen. Durch Umlenkung wird dabei der Strömungsvektor der Zuführströmung geändert. Es wird also ein axialer, zentraler Zuführstrom, insbesondere mit kreisförmi­ gem Querschnitt, in mindestens einen, vorzugsweise mehrere flächige Teilströme mit radialer Komponente aufgefächert. Die Teilströme können die Form eines Tellers aufweisen und fließen bevorzugt von innen nach außen.

Durch die Erfindung kann die Strömungsverteilung der Bauart des Behälters angepaßt werden. So ist es möglich, die Strö­ mungsverteilung den jeweiligen Anforderungen des angewende­ ten Verfahrens und/oder den verschiedenen Dimensionen des Behälters anzupassen. Besonders bevorzugt kann die Größe der Radialgeschwindigkeit des mindestens einen umgelenkten Stromes und/oder dessen Strömungsrichtung, vorzugsweise un­ mittelbar nach radialer Umlenkung, auf die Behältergröße insbesondere den Durchmesser des Behälters eingestellt werden. Vorzugsweise wird die Radialgeschwindigkeit umso größer gehalten, je größer der Behälter ist. Je größer also die Radialgeschwindigkeit des Teilstromes ist, desto weiter breitet er sich also radial aus. Die Wurfweite des abgelenk­ ten Stromes kann also eingestellt, insbesondere variiert werden, um sie an die jeweiligen Behälterdimensionen anzupas­ sen. Sie kann exakt auf den Behälterdurchmesser eingestellt werden, so daß eine gleichmäßige Verteilung des Zuführstro­ mes im Behälter, z. B. eines Unfiltrats in einem Behälter­ filter, gewährleistet wird. Alle Filterkerzen in einem Behälterfilter können dadurch optimal angeschwemmt werden.

Der Zuführstrom kann von oben her in den Behälter erfolgen. Die Zuführung von unten ist in der Regel bevorzugt. Es ist möglich, vom zentralen Zuführstrom mehrere Teilströme abzu­ zweigen, die zunächst im wesentlichen axial weitergeführt und dann im wesentlichen radial nach außen, insbesondere mit Ten­ denz nach oben, geführt werden. Erfolgt die Zuführung von oben, dann werden die abgeschälten Teilströme vorzugsweise mit Tendenz nach unten geführt. Im wesentlichen radial bedeu­ tet im Sinne der Anmeldung senkrecht zu einer Mittelachse durch den Zuführstrom, oder im Winkel dazu, also mit axialer und radialer insbesondere nach oben gerichteter Komponente. Der Umlenkwinkel aus axialer Richtung liegt in der Regel bei 30° bis 90°, insbesondere 70° bis 90°. Der Zuführstrom wird vorzugsweise in einer rohrförmigen Zuleitung in den Behälter­ filter geleitet. Er hat also vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt. Die Teilströme werden also bevorzugt in Form von Mantelströmen abgezweigt, insbesondere abgeschält. Der Zuführstrom kann aber auch einen anderen, beispielsweise rechteckigen, Querschnitt aufweisen, je nachdem in welcher Art von Zuführleitung er transportiert wird. Bevorzugt werden äußere Strömungsabschnitte, insbesondere Mantelströme, zeitlich und räumlich getrennt vor inneren Strömungsabschnit­ ten abgezweigt. Durch diese stufenweise Abzweigung von außen nach innen wird verhindert, daß sich der Zuführstrom auf­ staut. Die radiale Geschwindigkeit des mindestens einen umgelenkten Stromes kann durch Verengung oder Erweiterung eingestellt werden. Bei einer Verengung erhöht sich die Radialgeschwindigkeit und dementsprechend wird die Wurfweite des umgelenkten Stromes größer. Dadurch ist es möglich, den Zuführstrom auch in sehr großen Behälterfiltern gleichmäßig zu verteilen. Die Teilströme liegen vorzugsweise flächig übereinander. Störende Turbulenzen können durch hindernis­ freie Radialströmung vermieden werden.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Anspruch 6 sind mindestens zwei übereinanderliegende, flächige Führungselemente vorgesehen, die zwischen sich mindestens einen längli­ chen, im wesentlichen radialen Kanal zur im wesentlichen radialen laminaren Umlenkung eines axialen Zuführstromes in der Zuführleitung bilden. Die Hauptaufgabe eines Strömungs­ verteilers ist, die zu filternde Trübe gleichmäßig im Filter zu verteilen, so daß Filterelemente, insbesondere Filter­ kerzen, gleichmäßig angeströmt werden. Voraussetzung dafür ist eine laminare Strömung. Bei turbulenten Strömungen können dagegen lokale Geschwindigkeitsüberhöhungen auftreten, die einen Filterkuchen oder eine Filterhilfsmittelschicht aus­ höhlen oder abspülen und somit den Filtrationsprozess beein­ trächtigen. Bei herkömmlichen Strömungsverteilern wird der Flüssigkeitsstrom zunächst aufgestaut. Die Aufstauung des Zuführstroms führt jedoch zu Turbulenzen, die sich auf die weitere Strömungsausbreitung im Flüssigkeitsvolumen negativ auswirken. Für das Aufstauen des Zuführstroms werden beim Stand der Technik vorzugsweise Diffusoren verwendet, die die zu filternde Trübe beispielsweise durch Löcher in Wandungen in einzelne Teilströme zerlegen. Die Wurfweite dieser Teil­ ströme ist gering, so daß die zu filternde Trübe nicht über den gesamten Querschnitt des Behälterfilters verteilt wird und insbesondere am Rand angeordnete Filterkerzen des Be­ hälterfilters nur unzureichend angeschwemmt werden.

Dies ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht der Fall. Die Führungselemente sind derart ausgebildet, daß eine laminare Umlenkung des Zuführstromes gewährleistet wird. Bei der Umlenkung wird der Geschwindigkeitsvektor der Strömung verändert, die Strömungsgeschwindigkeit jedoch nicht zwangs­ weise. Die Teilströme breiten sich in der Regel im Flüssig­ keitsvolumen des Behälters sehr geradlinig aus und vermischen sich kaum, solange sie einen größeren Impuls besitzen. Durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit können also auch entfernte Bereiche des Behälters, insbesondere am Außenrand eines Behälterfilters, erreicht werden. Trotz der weitgehend laminaren Strömung bleibt eine gleichmäßige Verteilung der in der Suspension enthaltenen Feststoffe erhalten. Die flächigen Führungselemente können Teller, Scheiben oder dergleichen sein. Zur Bildung von zwei radialen Kanälen werden bevorzugt drei Führungselemente eingesetzt. Die Zuführleitung ist vorzugsweise ein Zuführrohr mit kreisförmigem Querschnitt. Der Behälter und vorzugsweise auch der Strömungsverteiler weisen vorzugsweise ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt auf. Auch andere Querschnittsformen sind möglich.

Besonders bevorzugt sind die Führungselemente zur relativen Verstellung ihres gegenseitigen axialen Abstandes einstell­ bar ausgebildet. Die Querschnitte der radialen Kanäle können also beliebig variiert werden. Bei großen Behältern ist der axiale Abstand der Führungselemente, also der Kanalquer­ schnitt, klein. Dadurch erhöht sich die Radialgeschwindigkeit und somit die Wurfweite der Teilströme, so daß auch der Rand des Behälters angeströmt wird. Die axiale Verstellbarkeit der Führungselemente ist auch dann von Vorteil, wenn die Art oder Feinheit des Filtrationshilfsmittel, beispielsweise Kiesel­ gur, gewechselt wird, da sich dadurch das Strömungsverhalten ändert. Die optimale Einstellung des Abstandes der Führungs­ elemente zueinander kann empirisch ermittelt werden. Zum Beispiel können Filterkerzen eines Behälterfilters bei vorge­ gebenem und insbesondere axial veränderbarem Abstand der Führungselemente zueinander angeströmt werden und dann ge­ prüft werden, ob eine gleichmäßige Anschwemmung aller Filter­ kerzen vorliegt.

Bevorzugt verlaufen die Führungselemente im wesentlichen parallel zueiander. Im wesentlichen parallel bedeutet, die Führungselemente können exakt parallel zueinander verlaufen oder auch nicht parallele Abschnitte aufweisen. Beispielsweise kann sich der axiale Abstand zwischen zwei benachbarten Führungselementen bei zunehmender radialer Entfernung von der Mittelachse zur Beeinflussung der Strömungsgeschwindigkeit verkleinern oder vergrößern.

Die Führungselemente können um eine gemeinsame Achse der Zu­ führleitung angeordnet sein bzw. angeordnet werden. Die Achse ist bevorzugt eine Mittelachse der Zuführleitung, kann aber auch eine andere Achse sein, die insbesondere parallel zur Wandung der Zuführleitung liegt. Die Führungselemente können an der gemeinsamen Achse angeordnet sein. Bevorzugt sind sie rotationssymmetrisch um die gemeinsame Achse, insbesondere um die Mittelachse der Zuführleitung, angeordnet. Die Führungs­ elemente sind vorzugsweise oberhalb der Austrittsöffnung der Zuführleitung, insbesondere dem Zuführrohr, angeordnet. Dabei kann ein Führungselement als Verlängerung der Oberkante der Zuführleitung ausgebildet sein. Die Führungselemente können einen kurzen rohrförmigen axialen Abschnitt aufweisen, der bogenförmig in einen sich nach außen erweiternden Radial­ abschnitt übergeht. Die Innendurchmesser der axialen Ab­ schnitte nehmen vorzugsweise abgestuft, insbesondere von unten nach oben, ab. Die axialen Abschnitte oberer Führungs­ elemente ragen vorzugsweise teilweise in die axialen Ab­ schnitte von darunter liegenden Führungselementen hinein. Der Radialabschnitt kann eben, gewellt, gebogen oder der­ gleichen sein. Er kann insbesondere nach oben an den Rändern geknickt oder gekrümmt sein. Die Strömung wird dadurch radial nach außen mit Tendenz nach oben geführt. Durch den bogen­ förmigen Übergang zwischen axialem und radialem Abschnitt wird die laminare Umlenkung des Zuführstromes gewährleistet. Die Führungselemente können unterschiedliche radiale Längen aufweisen. Bevorzugt ist das Führungselement mit dem klein­ sten Radialabschnitt am oberen Ende des Strömungsverteilers, das Führungselement mit dem größten Radialabschnitt am unteren Ende des Strömungsverteilers angeordnet. Besonders bevorzugt sind die Führungselemente nach Länge gestaffelt angeordnet bzw. anordenbar. Der Strömungsverteiler weist also Kanäle mit unterschiedlichen Längen auf. Das Unfiltrat kann aus kurzen Kanälen in den zentralen Bereich des Behälters, aus langen Kanälen in den Randbereich des Behälters austre­ ten. Dies unterstützt eine gleichmäßige Verteilung des Zu­ führstromes im Behälter. Die Außenkanten der Führungselemente können auf einer konischen Umhüllenden liegen. Die Führungs­ elemente können also nach Art eines Tannenbaumes angeordnet sein.

Besonders bevorzugt sind die Kanäle im radialen Bereich frei von gegenseitigen Abstützungen. Es können sich also dort keine Wirbel oder Turbulenzen bilden, die die Laminarität der Strömung beeinflussen könnten.

Die Führungselemente können um eine zentrale Stütze um die Mittelachse der Zuführleitung liegen. Die Stütze kann eine Stange, insbesondere eine Gewindestange, sein. Die Führungs­ elemente werden insbesondere an der Gewindestange lösbar be­ festigt. Die Führungselemente weisen vorzugsweise an ihrem axialen Abschnitt eine Befestigungseinrichtung auf. Die Befestigungseinrichtung kann eine Hülse, insbesondere eine Gewindehülse, sein, in die die Gewindestange einführbar ist. Die Gewindehülse ist vorzugsweise durch mehrere, insbesondere drei, Radialstege mit dem Axialabschnitt des jeweiligen Führungselementes verbunden.

Bevorzugt ist der axiale Abschnitt des untersten Führungsele­ mentes an der Zuführleitung selbst starr oder verstellbar an­ geordnet. Die restlichen Axialabschnitte können über ihre je­ weiligen Befestigungseinrichtungen an der Gewindestange ver­ stellbar fixiert sein. Zur Fixierung kann eine Hülse, eine Mutter oder dergleichen verwendet werden. Bevorzugt ist der Abstand zweier Führungselemente zueinander zwischen ihren Ra­ dialabschnitten kleiner als zwischen ihren Befestigungsein­ richtungen. Dadurch ist es möglich, die Führungselemente in­ einander zu stapeln.

Es ist möglich, daß der Strömungsverteiler eine obere Schutz­ vorrichtung aufweist, der die Zuführleitung und Führungsele­ mente, insbesondere beim Rückspülen von Filterkerzen eines Behälterfilters vor herabfallendem Filterkuchen, schützt. Die Schutzvorrichtung kann eine Platte oder dergleichen sein. Be­ vorzugt ist die Schutzvorrichtung ein sich nach oben verjün­ gender Konus bzw. Kegel. Herabfallender Filterkuchen kann durch die als Leitflächen ausgebildeten Außenflächen des Ko­ nus an den Führungselementen vorbeigeführt werden. Die ko­ nisch Umhüllende an die Ränder der Führungselemente und der Konus besitzen bevorzugt einen gleich großen Konuswinkel. Die konischen Außenflächen des Konus sind also parallel zu den Rändern der Führungselemente ausgebildet. Bevorzugt ist die Schutzvorrichtung, insbesondere der Konus, selbst als Füh­ rungselement ausgebildet. Ihre Unterseite kann mit einem be­ nachbarten Führungselement einen radialen Kanal bilden. Die Ränder der Schutzvorrichtung, insbesondere des Konus, sind vorzugsweise abgerundet ausgebildet, so daß die Laminarität der durch diesen Kanal fließenden Strömung nicht beeinträch­ tigt wird. Auch wird durch den Konus eine gleichmäßige zentrale Aufwärtsströmung begünstigt. Die Schutzvorrichtung, insbesondere der Konus, kann eigene Kanäle aufweisen. Die Kanäle können als einzelne Bohrungen oder Ringspalte ausge­ bildet sein. Durch diese werden z. B. in der Mitte eines Behälterfilters angeordnete Filterkerzen bevorzugt ange­ strömt.

Die durch die Führungselemente gebildeten, im wesentlichen radialen Kanäle weisen vorzugsweise eine Länge von 10 bis 200 mm, insbesondere von 30 bis 60 mm, auf. Der Strömungsver­ teiler besitzt vorzugsweise zwei bis zwanzig, insbesondere drei bis zwölf Führungselemente. Diese Elemente bilden dann ein bis neunzehn, insbesondere zwei bis elf, im wesentlichen radiale Kanäle.

Die Führungselemente bestehen vorzugsweise aus Blech, insbe­ sondere aus nicht rostendem Stahlblech. Die Führungselemente können aber auch aus Kunststoff oder dergleichen bestehen.

Ein Behälterfilter ist zur Aufnahme von einer bis eintausend Filterkerzen geeignet. Der Behälter hat vorzugsweise einen Durchmesser von ca. 0,2 bis 3,0 m, insbesondere ca. 0,6 bis 1,5 m. Filterkerzen werden vorzugsweise an einer horizon­ talen Trennwand zwischen einem unterem Unfiltratraum und einem oberem Filtratraum eines Behälterfilters angeschraubt. Sie sind vorzugsweise Spaltfilterkerzen, inbesondere Draht­ wendel-Filterkerzen. Die Filterkerzen können jeweils eine Wendelung mit einem Gangspalt aufweisen, der als Durchtritts­ öffnung für das Filtrat dient. Die Länge der Filterkerzen liegt normalerweise im Bereich zwischen 0,2 und 3,0 m, insbesondere 0,6 und 1,80 m.

Die beschriebenen Merkmale und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzug­ ten Ausführungsformen in Verbindung mit den Unteransprüchen und den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Kombination mit­ einander verwirklicht sein.

Figurenbeschreibung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Strömungsverteiler,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Behälterfilter mit einem anderen Strömungsverteiler, und

Fig. 3 bis 10 acht verschiedene Ausführungsformen und An­ ordnungen von Führungselementen des Strömungs­ verteilers.

Fig. 1 zeigt einen Strömungsverteiler 10 für den Einsatz in einem Behälter, insbesondere einem Behälterfilter 11. Der Strömungsverteiler 10 ist am unteren Ende des Behälterfilters 11, oberhalb einer Zuführleitung 18 angeordnet. Das darge­ stellte Ausführungsbeispiel des Strömungsverteilers besitzt drei flächige bzw. tellerförmige Führungselemente 12, 13, 14, einen massiven Konus 26 und eine Gewindestange 34.

Der Konus 26 ist oberhalb der Führungselemente 12, 13, 14 an­ geordnet. Er besitzt eine Gewindebohrung 38 durch die er mit­ tels einer Mutter 40 an der Gewindestange 34 festgelegt ist. An seiner den Führungselementen 12, 13, 14 zugewandten Grund­ fläche besitzt er eine Aussparung 43 in Form einer Bohrung. Von der Wandung der Aussparung 43 erstrecken sich zwei oder mehr Kanäle 27, 28 schräg nach oben bis hin zu den Außenflä­ chen des Konus 26. Die Kanäle 27, 28 sind spiegelsymmetrisch zur Mittelachse 19 des Strömungsverteilers 10 angeordnet. Die Kante 41 zwischen den konischen Außenflächen und der Grundfläche des Konus 26 ist abgerundet. An dieser Kante 41 können sich also keine Strömungswirbel bilden. Der Konus 26 schützt die Führungselemente 12, 13, 14 vor herabfallenden Filterku­ chen. Der Konuswinkel beträgt ca. 45°. Die Außenflächen des Konus 26 sind parallel zur konisch Umhüllenden an die Ränder der Führungselemente 12, 13, 14.

Die Führungselemente 12, 13, 14 sind zwischen dem Konus 26 und der Zuführleitung 18 angeordnet. Die Führungselemente 12, 13, 14 sind Scheiben und weisen jeweils einen axialen zy­ lindrischen Abschnitt 31, 32, 33 und einen Radialabschnitt 20, 21, 22 auf. Die axialen Abschnitte 31, 32, 33 und die Radialabschnitte 20, 21, 22 eines Führungselementes 12, 13, 14 sind durch einen Bogen miteinander verbunden. Die Füh­ rungselemente 12, 13, 14 sind nach Größe gestaffelt angeord­ net. Das unterste flächige Führungselement 14 besitzt den größten axialen Abschnitt 32 und den größten Radialabschnitt 22 aller Führungselemente 12, 13, 14. Der axiale Abschnitt 32 des untersten Führungselementes 14 ist über die Zuführleitung 18 geschoben und an der Zuführleitung 18 mittels einer Schraube 42 festgelegt. Das mittlere flächige Führungselement 13 verläuft parallel zum unteren Führungselement 14. Das un­ tere Führungselement 14 und das mittlere Führungselement 13 bilden zusammen den unteren, im wesentlichen radialen Kanal 16. Die beiden rohrförmigen axialen Abschnitte 32, 33 des unteren und des mittleren Führungselementes 14, 13 bilden einen kurzen axialen Einlauf 16a. Dieser axiale Einlauf 16a geht bogenförmig in den flächigen radialen Kanal 16 über. Die Radialabschnitte 20, 21, 22 der flächigen Führungselemente 12, 13, 14 sind an ihren Außenrändern leicht nach oben abge­ bogen. Parallel zum mittleren Führungselement 13 verläuft das obere flächige Führungselement 12. Mittleres und oberes flä­ chiges Führungselement 12, 13 bilden den mittleren radialen Kanal 15. Der Kanal 15 weist ebenfalls einen kurzen axialen Einlauf 15a auf. Der axiale Einlauf 15a liegt in Strömungs­ richtung hinter dem axialen Einlauf 16a und ist im Durchmes­ ser kleiner als dieser. Der mittlere radiale Kanal 15 ist kürzer als der untere radiale Kanal 16. Der obere radiale Ka­ nal 17 wird durch das obere flächige Führungselement 12 und den Grundflächen des Konus 26 gebildet. Der Kanal 17 weist ebenfalls einen axialen Einlauf 17a auf. Dieser ist im Durch­ messer kleiner als der axiale Einlauf 15a.

Die Längen der Radialabschnitte 22, 21, 20 der flächigen Füh­ rungselemente 14, 13, 12 nehmen von unten nach oben ab. Dem­ zufolge nehmen auch die Kanallängen der einzelnen radialen Kanäle 16, 15, 17 von unten nach oben ab. Es entsteht somit eine Art Tannenbaumform, an die eine konische Umhüllende ge­ legt werden kann. Die radialen Kanäle 16, 15, 17 sind Ring­ spalte, die entstehen, wenn die flächigen scheibenförmigen Führungselemente 14, 13, 12 parallel übereinander angeordnet werden. Die einzelnen axialen Einläufe 16a, 15a, 17a sind kreisringförmige Abschnitte, die in Strömungsrichtung hinter­ einander angeordnet sind.

Zur Festlegung der Führungselemente 12, 13, 14 dient die Ge­ windestange 34. Die Gewindestange 34 wiederum ist an der Zu­ leitung 18 über eine Befestigungseinrichtung 23 festgelegt. Die Befestigungseinrichtung 23 an der Zuführleitung 18 ist, wie die Befestigungseinrichtungen 24, 25 an den Führungsele­ menten 13, 12 eine Gewindehülse 48, die über vorzugsweise drei radiale Stege 47 mit der Wandung der Zuführleitung 18 bzw. mit den axialen Abschnitten 33, 31 der Führungselemente 13, 12 verbunden ist. Die Gewindestange 34 wird in die Gewin­ dehülsen 48 eingedreht. Zur axialen Fixierung der jeweiligen Gewindehülse 48 wird jeweils eine Mutter 40 verwendet.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch einen Behälterfilter 11. Der Behälterfilter 11 besitzt Filterkerzen 29, die an einer hori­ zontalen Trennwand 44 zwischen unterem Unfiltratraum 46 und oberem Filtratraum 45 befestigt sind. Über der Zuführleitung 18 ist ein in Fig. 8 näher dargestelltes Ausführungsbeispiel eines Strömungsverteilers 10 angeordnet.

Die Fig. 3 bis 10 zeigen verschiedene Anordnungen und Aus­ führungsformen der Führungselemente 12. Die Fig. 3 bis 5 zeigen Anordnungen der Führungselemente 12, bei denen die Führungslemente senkrecht zur Mittelachse des Strömungsver­ teilers 10 angeordnet sind. Die Führungselemente 12 haben unterschiedliche Längen. Das unterste Führungselement 12 ist dabei das Längste. Die Führungselemente 12 sind an ihren Außenrändern nach oben (Fig. 4) oder außen nach oben und innen nach unten (Fig. 5) abgeknickt. Fig. 6 zeigt eine An­ ordnung von bogenförmig bzw. schalenförmig ausgebildeten Führungselementen 12. Das oberste Führungselement 12 ist dabei im Zentrum geschlossen und dient gleichzeitig als Schutz gegen herunterfallende Teile des Filterkuchens bzw. Filterhilfsmittels. Die Fig. 7 bis 9 zeigen schräg, insbeson­ dere im Winkel von ca. 45,° zur Mittelachse des Strömungsver­ teilers 10 angeordnete Führungselemente 12. Sie sind im we­ sentlichen alle gleich lang. Die Fig. 10 zeigt Führungsele­ mente 12, die in Form eines "liegenden S" angeordnet sind. Bei allen Führungselementen 12 nimmt der Durchmesser der zentralen Eintrittsöffnungen für den Zuführstrom von unten nach oben ab. Das oberste Führungselement ist als geschlosse­ ne Schutzvorrichtung ausgebildet.

Funktionsbeschreibung A) Strömungsverteilung

Zunächst wird der Zuführstrom, also die zu filtrierende Trübe, durch die Zuführleitung 18 in den Behälterfilter 11 eingeleitet. Infolge der rohrförmig ausgebildeten Zuführlei­ tung 18 hat der Zuführstrom einen kreisförmigen Querschnitt. Der Zuführstrom passiert zunächst die untere Befestigungsein­ richtung 23, die an der Zuführleitung 18 angeordnet ist. Der Zuführstrom kann durch die Zwischenräume zwischen den radia­ len Stegen 47 der Befestigungseinrichtung 23 hindurchtreten. Danach gelangt der Zuführstrom an den axialen Einlauf 16a des Kanales 16. Dort wird ein äußerer mantelförmiger Teilstrom 30 abgeschält. Der Querschnitt des Zuführstromes verringert sich also um den abgeschälten mantelförmigen Teilstrom 30. Der als erstes abgeschälte untere Teilstrom 30 wird zunächst durch die axialen Abschnitte 32, 33 axial nach oben geführt und dann umgelenkt. Nach der Umlenkung wird er im wesentlichen radial nach außen und durch die Abknickungen an den Enden der Radialabschnitte 21, 22 der Führungselemente 13, 14 leicht schräg nach oben geführt. Der als erstes abgeschälte Teil­ strom 30 tritt am weitesten entfernt von der Mittelachse 19 des Strömungsverteilers 10 aus dem Strömungsverteiler 10 aus. Durch die kinetische Energie des abgeschälten Teilstromes 30 wird dieser also am weitesten nach außen zur Behälterwand des Behälterfilters 11 hinausgeworfen.

Der noch verbliebene zentrale Zuführstrom gelangt danach an den axialen Einlauf 15a des Kanales 15. Dort wird wiederum ein mantelförmiger Teilstrom 30 abgeschält, der im Kanal 15 in gleicher Weise wie im Kanal 16 geführt wird. Der Austritt dieses Teilstromes 30 liegt jedoch näher zur Mittelachse 19 des Strömungsverteilers 10 als der Austritt des zuerst abge­ schälten Teilstromes 30. Der verbliebene Zuführstrom teilt sich sodann in zwei Teilströme auf. Ein Teilstrom 30 wird durch die Grundfläche des Konus 26 und das Führungselement 12 radial nach außen abgelenkt. Ein zweiter Teilstrom des ver­ bliebenen Zuführstromes fließt in die Aussparung 43 des Konus 26. Dort wird er durch die Kanäle 27, 28 radial nach außen und schräg nach oben geleitet.

Wie in Fig. 2 zu sehen ist, werden durch den zuerst abge­ schälten Teilstrom 30, die im Außenbereich des Behälterfil­ ters 11 angeordneten Filterkerzen 21 des Behälterfilters 11 angeströmt. Durch die danach abgeschälten Teilströme 30 wer­ den die weiter innen im Behälterfilter 11 angeordneten Fil­ terkerzen 29 angeströmt. Die zentralen, in der Mitte des Be­ hälterfilters 11 angeordneten Filterkerzen können vorteil­ haft durch Strömungsleitung über die Kanäle 27, 28 des Konus 26 angeströmt werden.

B) Einstellbarkeit des Strömungsverteilers

Die Kanalquerschnitte der einzelnen Kanäle 15, 16, 17 können beliebig variiert werden. Dazu kann der axiale Abstand zweier Radialabschnitte 20, 21, 22 der Führungselemente 12, 13, 14, 26 verstellt werden. Die Führungselemente sind abgesehen vom untersten Führungselement 14 durch ihre Befestigungsein­ richtungen 24, 25 an der Gewindestange 34 fixiert. Zur Verän­ derung des Abstandes und somit zur Kanalquerschnittverände­ rung kann die zur Fixierung vorgesehene Mutter 40 gelöst werden und das Führungselement 12, 13, 14 beliebig entlang der Gewindestange 34 verschoben werden. Auch das unterste Führungselement 14 kann, wie dargestellt, axial verschieblich sein. Dazu kann die Schraube 42 gelöst werden und in ein anderes Schraubenloch des axialen Abschnittes 32 des Führ­ ungselementes 14 geführt werden.

Die Geschwindigkeit der einzelnen Teilströme 30 ist umgekehrt proportional zum jeweiligen Kanalquerschnitt. Je kleiner der Kanalquerschnitt ist, desto höher ist also die Geschwindig­ keit. Die Geschwindigkeit ist wiederum maßgeblich für die Wurfweite der Teilströme 30 im Behälterfilter 11. Durch Ein­ stellen des Abstandes der Führungselemente 12, 13, 14 kann also der Kanalquerschnitt, somit die Geschwindigkeit und da­ mit die Wurfweite des austretenden Teilstromes 30 variiert werden. Dadurch ist es möglich den Strömungsverteiler 10 in unterschiedlich großen Behälterfiltern 11 einzusetzen und dennoch eine optimale, also gleichmäßige, Anströmung der Fil­ terkerzen 29 zu erreichen.

Claims (25)

1. Verfahren zum Verteilen von Suspensionen in einem Behälter (11), wie einem Behälterfilter oder derglei­ chen, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen axialer, zentraler Zuführstrom in Form von mindestens einem flächigen Strom nach außen umgelenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Radialgeschwindigkeit des mindestens einen umgelenkten Stromes, einstellbar und insbesondere ver­ stellbar ist und vorzugsweise umso größer gehalten wird, je größer der Behälter (11) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß vom im wesentlichen axialen zentralen Zuführ­ strom mehrere Teilströme abgezweigt werden, die zunächst im wesentlichen axial fortgeführt und dann im wesent­ lichen radial nach außen, insbesondere mit Tendenz nach oben, geführt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Teilströme mantelförmig abgeschält werden, wobei vorzugsweise äußere Mantelströme zeitlich und räumlich getrennt vor inneren Mantelströmen abgezweigt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Radialgeschwindigkeit des mindestens einen umgelenkten Stromes durch Verengung oder Erweiterung von Strömungskanälen eingestellt wird.

6. Strömungsverteiler für Behälter (11), insbesondere Behälterfilter, der an einer Zuführleitung (18) einer zu filternden Flüssigkeit in einen Behälter (11) angeordnet bzw. anordenbar ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei übereinander liegende, flächige Führungselemente (12, 13, 14, 26) vorgesehen sind, die zwischen sich mindestens einen länglichen, im wesentlichen radialen Kanal (15, 16, 17) zur im wesentlichen radialen, laminaren Umlenkung eines axialen Zuführstromes in der Zuführleitung (18), bilden.

7. Strömungsverteiler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens drei Führungselemente (12, 13, 14, 26) zur Bildung von mindestens zwei radialen Kanälen (15, 16, 17) vorgesehen sind, wodurch vom Zuführstrom mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt mehrere, ins­ besondere mantelförmige Teilströme (30) abschälbar sind.

8. Strömungsverteiler nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Führungselemente (12, 13, 14, 26) zur relativen Verstellung ihres gegenseitigen axialen Ab­ standes einstellbar, insbesondere verstellbar sind.

9. Strömungsverteiler nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (12, 13, 14) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

10. Strömungsverteiler nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (12, 13, 14) um eine gemeinsame Achse, insbesondere um eine Mittelachse (19) der Zuführleitung (18), vorzugsweise um ein Zuführrohr, angeordnet bzw. anordenbar sind.

11. Strömungsverteiler nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Führungs­ element (13) einen kurzen rohrförmigen axialen Abschnitt (33) aufweist, der bogenförmig in einen sich nach außen erweiternden Radialabschnitt (21) übergeht.

12. Strömungsverteiler nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (12, 13, 14) unterschiedliche radiale Längen aufweisen, insbesondere nach Länge gestaffelt angeordnet bzw. an­ ordenbar sind.

13. Strömungsverteiler nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Außenkanten der Führungselemente (12, 13, 14) auf einer konischen Umhüllenden liegen.

14. Strömungsverteiler nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (15, 16, 17) im radialen Bereich frei von gegenseitigen Abstützungen der Führungselemente (12, 13, 14), insbesondere frei von Turbulenzen erzeugenden Hindernissen sind.

15. Strömungsverteiler nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (12, 13, 14) an einer vorzugsweise zentralen Stütze, insbesondere einer Gewindestange (34) um die Mittelachse (19) der Zuführleitung (18), liegen.

16. Strömungsverteiler nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (12, 13, 14) lösbar, insbesondere verstellbar, befestigt sind.

17. Strömungsverteiler nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (12, 13, 14) vorzugsweise in ihrem axialen Abschnitt (31, 32, 33) eine Befestigungseinrichtung (23, 24, 25), insbeson­ dere zur Befestigung an der Stütze, aufweisen.

18. Strömungsverteiler nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (23, 24, 25) mindestens eine Bohrung (35, 36, 37), insbesondere eine Mittelbohrung, zur Festlegung der Führungselemente (12, 13, 14) aufweist.

19. Strömungsverteiler nach einem der Ansprüche 6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zweier Füh­ rungselemente (12, 13) zueinander zwischen den Radialab­ schnitten (20, 21) kleiner ist als zwischen den Befesti­ gungseinrichtungen (24, 25).

20. Strömungsverteiler nach einem der Ansprüche 6 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen radiale Kanal (15, 16, 17) eine Länge von 10 bis 200 mm, insbe­ sondere von 30 bis 60 mm, aufweist.

21. Strömungsverteiler nach einem der Ansprüche 6 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß er eine obere Schutzvorrich­ tung, insbesondere einen sich nach oben verjüngenden Konus (26), aufweist, die die Führungselemente (12, 13, 14) vorzugsweise beim Rückspülen eines Behälterfilters (11) vor herabfallenden Filterkuchen, schützt.

22. Strömungsverteiler nach Anspruch 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die konische Außenfläche des Konus (26) parallel zu der konisch ausgebildeten Umhüllenden an die Ränder der Führungselemente (12, 13, 14) verläuft.

23. Strömungsverteiler nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzvorrichtung, insbesondere der Konus (26), als Führungselement ausgebildet ist und mit einem benachbarten Führungselement (12) einen insbesonderen radialen, Kanal (17) bildet.

24. Strömungsverteiler nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzvorrichtung, insbesondere der Konus (26), ihrerseits Kanäle (27, 28) aufweist, die insbesondere zur Anströmung zentral ange­ ordneter Filterkerzen (29) vorgesehen sind.

25. Strömungsverteiler nach einem der Ansprüche 6 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei bis zwanzig, vor­ zugsweise drei bis zwölf Führungselemente (12, 13, 14) aufweist.