DE10019671A1

DE10019671A1 - Vorrichtung zur Filtration von fließfähigen Medien

Info

Publication number: DE10019671A1
Application number: DE10019671A
Authority: DE
Inventors: Dieter Blaese; Hans Olapinski; Hans-Peter Feuerpeil
Original assignee: Aaflowsystems GmbH and Co KG
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2001-10-25
Also published as: US6461503B1; ZA200209299B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Filtration von fließfähigen Medien, insbesondere zum Vorsichten von Medien. DOLLAR A Eine solche Vorrichtung ist gemäß der Erfindung mit den folgenden Merkmalen versehen: DOLLAR A - mit einem ersten Paket von scheibenförmigen Hohlkörpern, die parallel zueinander und in gegenseitigem Abstand angeordnet sind und deren Wände aus einem Siebmaterial bestehen; DOLLAR A - mit einer ersten Hohlwelle, die die Hohlkörper durchdringt, mit diesen drehfest verbunden ist, einen Antrieb aufweist und deren Innenraum mit den Innenräumen der Hohlkörper in leitender Verbindung steht; DOLLAR A - mit einem zweiten Paket von scheibenförmigen Körpern, die gleichartig zu den Hohlkörpern angeordnet sind; DOLLAR A - mit einer zweiten Welle, die gleichartig zur ersten angeordnet ist; DOLLAR A - die beiden Pakete mit ihren Wellen sind derart gestaltet und angeordnet, daß die Hohlkörper des ersten Paketes verzahnungsartig in die Hohlräume zwischen den Hohlkörpern des zweiten Paketes eingreifen; DOLLAR A - die Pakete und ihre Wellen sind von einem Behälter umschlossen; DOLLAR A - der Behälter weist einen Einlaß für das zu behandelnde Medium sowie einen Auslaß für das Retentat auf; DOLLAR A - die Hohlwellen weisen jeweils einen Auslaß für das Filtrat auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Filtrieren von Medien, insbesondere von solchen Medien, die abrasiven Charakter haben, und die anschließend in einer Membrananlage behandelt werden sollen.

Filtervorrichtungen sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt geworden. Sie sollen ganz allgemein eine hohe Menge von Medium pro Zeiteinheit bewältigen können, dabei aber eine hohe Trennschärfe aufweisen, das heißt eine möglichst saubere Trennung von Gutstoff und Grobstoff bewirken. Diese beiden Funktionen stehen in einem Zielkonflikt zueinander. Man kann zwar den Durchsatz erhöhen, indem man die Durchtrittsöffnungen vergrößert. Damit wird aber gleichzeitig die Trennschärfe herabgesetzt.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß sich an den Filterflächen - gleich welcher Art - über kurz oder lang ein Filterkuchen niederschlägt, der den Durchsatz beeinträchtigt und die Charakteristik der Vorrichtung im Laufe der Zeit verändert. Um das Entstehen dieses Filterkuchens oder der Filterschicht zu verhindern oder zu verringern, werden besondere Einrichtungen vorgesehen, beispielsweise Räumerleisten, die über die Filterfläche hinwegstreichen. Auch werden Wirbelerzeuger wie propellerartige Schrauben vorgesehen, die das Medium im Bereich der Filterfläche aufwirbeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art derart zu gestalten, daß sie dazu in der Lage ist, große Mengen an zu filterndem Medium zu bewältigen, dabei eine große Trennschärfe zu erzielen und somit alle unerwünschten Stoffe, insbesondere abrasiven Stoffe aus dem Medium herauszuholen, daß sie einen geringen Raumbedarf hat, und daß sie mit geringerem Energieaufwand als bekannte Vorrichtungen auskommt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Durch das Ineinandergreifen von scheibenförmigen Hohlkörpern des einen Hohlkörperpaketes in die Zwischenräume zwischen einander benachbarten scheibenförmigen Körpern des anderen Paketes kommt es während des Betriebes bei der Relativbewegung der Körper der beiden Pakete zu einem Überstreichen der betreffenden Flächen. Dies führt zu einer Reinigung dieser Fläche und damit zu einer Behinderung oder Auflösung von Anlagerungen von Feststoffen.

Es ergibt sich aber hierbei noch ein weiterer Vorteil:
Bei der Relativbewegung ist jeweils der Außenbereich der einen Scheibe dem Innenbereich der anderen Scheibe zugeordnet. Laufen die Scheiben der beiden Scheibenpakete im selben Drehsinn um, so trifft die hohe Umfangsgeschwindigkeit der einen Scheibe auf die niedrige Umfangsgeschwindigkeit der anderen Scheibe, so daß die Relativgeschwindigkeit in radialer Richtung gesehen im Überdeckungsbereich im wesentlichen konstant ist. Dies ist günstig für eine gleichmäßige Räumerwirkung, und damit auch für eine optimale Ausnutzung der Siebfläche, was den Durchsatz günstig beeinflußt.

Dabei wird unter dem Ausdruck "Sieb" jede Art von Siebmaterial verstanden. So kann es sich beispielsweise um ein Gewebe oder ein Gewirk handeln. Auch Schlitzbleche oder Lochbleche kommen in Betracht. Die Größe der Sieböffnungen beträgt dabei wenigstens 5 µ. Vorzugsweise liegt sie bei über 20 µ.

Die Erfindung umfaßt zwei Hauptgedanken:
Der eine Hauptgedanke besteht darin, ein erstes Scheibenpaket zu verwenden, das eine Hohlwelle umfaßt sowie Hohlkörper, deren Wände aus einem Siebmaterial gebildet sind. Das andere Scheibenpaket umfaßt eine gewöhnliche Welle, die nicht hohl sein muß, mit Scheiben, die entweder eine geschlossene Außenfläche haben können, oder die hohl sind.

Haben die Scheiben des zweiten Paketes eine geschlossene Fläche, so bewirken diese Scheiben den einen der gewünschten Effekte, indem sie zu einer Aufwirbelung von Medium im Behälter führen und damit zum Vermeiden des Anlagerns von Stoffen an den Siebflächen des ersten Paketes.

Sind die Scheiben des zweiten Paketes jedoch ebenfalls hohle Scheiben, und ist auch die Welle des zweiten Paketes hohl, so können diese hohlen Scheiben dazu ausgenutzt werden, zu behandelndes Medium durch entsprechende Öffnungen oder Düsen gegen die Siebwände der Scheiben des ersten Paketes zu richten.

Gemäß dem zweiten Hauptgedanken der Erfindung ist das zweite Paket gleichartig aufgebaut, wie das erste. Es weist somit eine Hohlwelle auf, ferner hohle Scheiben, deren Wände aus Siebmaterial gebildet sind. Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei ist eine Ausführungsform des zweiten Hauptgedankens dargestellt. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer schematischen Aufrißansicht.

Fig. 2 zeigt den Gegenstand von Fig. 1 in Draufsicht.

Fig. 3 zeigt eine Variante des Gegenstandes von Fig. 1 in Draufsicht.

Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus dem Gegenstand von Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung dient der Filtration von Medien jeglicher Art, beispielsweise von Prozeßströmen in der lebensmittelverarbeitenden Industrie, z. B. bei der Stärkeverarbeitung.

Die Vorrichtung weist eine erste und eine zweite Hohlwelle 1, 2 auf. Die Hohlwellen sind stehend angeordnet. Sie sind an ihren unteren Enden geschlossen.

Der ersten Hohlwelle 1 sind scheibenförmige Hohlkörper 3 zugeordnet, die hier als Paket bezeichnet werden. Wie man sieht, umfaßt das Paket insgesamt fünf solcher scheibenartiger Hohlkörper. Dabei könnte die Anzahl auch variieren. Die Hohlkörper 3 sind mit der Hohlwelle 1 drehfest verbunden. Zugleich stehen die Innenräume der Hohlkörper 3 mit dem Innenraum der Hohlwelle 1 in leitender Verbindung. Die Hohlwelle 1 ist angetrieben, so daß sie selbst sowie die Hohlkörper 3 um ihre eigene Achse umlaufen.

Der Hohlwelle 2 sind Hohlkörper 4 zugeordnet, die ebenfalls ein Paket miteinander bilden. Die aus Hohlwelle 2 und Hohlkörpern 4 gebildete Einheit ist identisch aufgebaut, wie die aus Hohlwelle 1 und Hohlkörpern 3 gebildete Einheit. Gleichwohl wären Abweichungen möglich. So könnten beispielsweise die Hohlkörper 4 einen größeren Durchmesser haben, als die Hohlkörper 3. Im vorliegenden Falle sind die Hohlkörper 3, 4 in Draufsicht gesehen kreisscheibenförmig. Sie könnten jedoch auch andere Gestalten haben, beispielsweise oval sein.

Die beiden genannten Einheiten sind in einem Behälter 5 angeordnet. Der Behälter 5 weist einen Einlaß 5.1 für das zu behandelnde Medium auf, ferner einen Auslaß 5.2 für sogenanntes Retentat bzw. Konzentrat (Schlamm) genannt.

Die beiden Hohlwellen 1, 2 weisen an ihren oberen Enden jeweils Auslässe 1.1 beziehungsweise 1.2 für Filtrat auf.

Fig. 4 läßt den Aufbau der Hohlkörper anhand eines einzelnen Hohlkörpers 3 erkennen. Wie man sieht, sind die Filterflächen 3.1 aus einem Siebmaterial gebildet. Der Innenraum des Hohlkörpers 3 steht mit der Hohlwelle 1 in leitender Verbindung.

Als Filtermaterial kommt jegliches Material in Betracht, beispielsweise ein Siebgewebe ähnlich dem Gewebe eines Papiermaschinensiebes, ein Lochblech, ein Schlitzblech oder dergleichen.

Aus den Fig. 1 und 4 ergibt sich die Arbeitsweise der Vorrichtung. Das zu behandelnde Medium wird durch den Einlaß 5.1 dem Behälter 5 zugeführt. Von diesem Medium gelangt der sogenannte Gutstoff oder das Filtrat in den Innenraum des scheibenartigen Hohlkörpers 3 beziehungsweise 4, während das Retentat durch die Filterfläche 3.1 zurückgehalten wird. Das Filtrat gelangt sodann zum Innenraum der betreffenden Hohlwelle 1, 2 und wird über deren Auslässe 1.1, 1.2 abgeführt. Das Retentat hingegen gelangt zum Auslaß 5.2 des Behälters, wo es ebenfalls abgezogen wird.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die beiden Pakete gemäß Fig. 1. Man erkennt wieder die beiden Hohlwellen 1, 2, die der Abfuhr von Filtrat dienen. Die Scheiben 3, 4 überlappen sich auf einem Teilbereich 6. Die Scheiben 3 des einen Paketes und die Scheiben 4 des anderen Paketes laufen im selben Drehsinn um, nämlich im Uhrzeigersinn. Im Überlappungsbereich ergibt sich eine Turbulenz-Reinigungszone. Durch diese Turbulenz wird ein Reinigungseffekt auf die Filterflächen 3.1 ausgeübt.

Die Filtrationsleistung ist sehr hoch. Dies bedeutet, daß eine große Menge Medium pro Zeiteinheit durch die Vorrichtung hindurchgesetzt werden kann. Dabei ist der spezifische Energiebedarf sehr niedrig.

Die in Fig. 3 dargestellte Konfiguration zeigt drei Pakete in symmetrischer Anordnung.

Es ist auch denkbar, eine noch größere Anzahl von Paketen vorzusehen. Dabei kann ein Paket zentral angeordnet sein, während die übrigen Pakete kreisförmig um dieses zentrale Paket herumgruppiert sind. Eine solche Ausführungsform ist nicht dargestellt.

Claims

1. Vorrichtung zur Filtration von fließfähigen Medien, insbesondere zum Vorsichten von Medien;

1. 1.1 mit einem ersten Paket von scheibenförmigen Hohlkörpern (3, 4), die parallel zueinander und in gegenseitigem Abstand angeordnet sind und deren Wände aus einem Siebmaterial bestehen;
2. 1.2 mit einer ersten Hohlwelle (1), die die Hohlkörper (3) durchdringt, mit diesen drehfest verbunden ist, einen Antrieb aufweist, und deren Innenraum mit den Innenräumen der Hohlkörper (3) in leitender Verbindung steht;
3. 1.3 mit einem zweiten Paket von scheibenförmigen Körpern (4), die gleichartig zu den Hohlkörpern (3) angeordnet sind;
4. 1.4 mit einer zweiten Welle (2), die gleichartig zur ersten angeordnet ist;
5. 1.5 die beiden Pakete mit ihren Wellen (1, 2) sind derart gestaltet und angeordnet, daß die Hohlkörper (3) des ersten Paketes verzahnungsartig in die Hohlräume zwischen den Körpern (4) des zweiten Paketes eingreifen;
6. 1.6 die Pakete und ihre Wellen (1, 2) sind von einem Behälter (5) umschlossen;
7. 1.7 der Behälter (5) weist einen Einlaß (5.1) für das zu behandelnde Medium sowie einen Auslaß (5.2)für das Retentat auf;
8. 1.8 die Hohlwellen (1, 2) weisen jeweils einen Auslaß (1.1, 1.2)für das Filtrat auf.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 2.1 die scheibenförmigen Körper (4) des zweiten Paketes sind ebenfalls Hohlkörper;
2. 2.2 die Welle (2) des zweiten Paketes ist ebenfalls eine Hohlwelle;
3. 2.3 die Innenräume der Hohlkörper (4) des zweiten Paketes stehen mit dem Hohlraum der zweiten Welle in leitender Verbindung;
4. 2.4 die Hohlkörper (4) des zweiten Paketes weisen Öffnungen auf, durch welche Medium gegen die Wände der ersten Hohlkörper gerichtet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Körper (4) des zweiten Paketes an ihren Außenflächen Elemente zum Aufwirbeln von Medium aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch die scheibenförmigen Hohlkörper (4) des zweiten Paketes Wände aus Siebmaterial aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (3, 4) in eine oszillierende Relativbewegung versetzbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (3, 4) im selben Drehsinn angetrieben sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (3, 4) im Gegensinn angetrieben sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (3, 4) mit unterschiedlichen Drehzahlen antreibbar sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtratauslaß unter Unterdruck steht.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtratauslaß unter Überdruck steht.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Medium im Behälter (5) unter Druck steht.