DE10047431B4 - Druckfilter mit Vibrationsantrieb - Google Patents

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Abstract

Druckfilter mit Vibrationsantrieb umfassend
ein Gehäuse, ein zylindrisches Feinsieb (7), einen Vibrator (15) und einem Vibrationsmotor,
wobei das zylindrische Feinsieb (7) in senkrechter Lage fest in das Gehäuse eingespannt ist,
wobei der Vibrator (15) innerhalb des zylindrischen Feinsiebs (7) durch Federelemente (16) horizontal, insbesondere um einige Millimeter, schwingbar angeordnet ist, und
wobei zwischen Feinsieb (7) und Vibrator (15) ein Ringspalt (19) ausgebildet ist,
wobei das Gehäuse:
– einen druckdichten Raum bildet, und
– einen Einfülldruckstutzen (6) zum Einfüllen von mit Feststoffen belasteten Flüssigkeiten,
– einen ersten Ablassdruckstutzen (10) zum Ablassen einer aufkonzentrierten Flüssigkeit, und
– einen zweiten Ablassdruckstutzen (12) zum Ablassen einer filtrierten Flüssigkeit umfasst,
wobei der Vibrator (15) vollständig von dem druckdichten Raum umschlossen ist, und
wobei die Federelemente (16) im Druckraum angeordnet und druckdicht ausgebildet sind.

Description

  • Anwendungsgebiet
  • Das Anwendungsgebiet der Erfindung bezieht sich auf die Klassierung oder Aufkonzentration von mit Fasern oder Feststoffen belasteten Flüssigkeiten mit Hilfe der Siebung beziehungsweise der Filtration.
  • Die Aufarbeitung und Rezirkulation von Produktions- und Abwässern aus verschiedenen Bereichen und Industriezweigen mit dem Ziel der sparsamen Verwendung von Wasser gewinnt immer mehr an Bedeutung.
  • Insbesondere in der Papierindustrie fallen bei der Wiederverwendung von Altpapieren mit Fasern oder Feststoffen belastete Flüssigkeiten an, die zu klassieren oder weiter aufzukonzentrieren sind.
  • Charakterisierung der bekannten technischen Lösungen
  • In der Papierindustrie sind Druckfilter bekannt, bei denen in einem Gehäuse ein zylindrisches senkrecht stehendes Lochsieb oder Stabsieb mit Öffnungweiten von 40–250 μm angeordnet ist.
  • In diesem Sieb dreht sich ein Rotor, dessen Flügel zuerst einen Überdruck und nachfolgend einen Unterdruck aufbauen. Durch den Zulaufdruck von beispielsweise 2 bar und den von den Flügeln erzeugten Überdruck wird die zu behandelnde Flüssigkeit durch das Sieb gedrückt.
  • Die in der Flüssigkeit enthaltenen Fasern würden das Sieb in kürzester Zeit zusetzen. Daher sind die Flügel so ausgebildet, daß sie zwischen Sieb und Flügel einen Unterdruck ausbilden, der die Fasern wieder anhebt. Damit kommt es zur Reinigung der Sieboberfläche und zu einer stabilen kontinuierlichen Fahrweise.
  • Durch die Flügelform, die Einstellung der Drucke der zu- und abgeleiteten Flüssigkeiten, durch unterschiedliche Drehzahlen und durch den einstellbaren Abstand zwischen Sieb und Flügel lassen sich sogar klassierende Effekte erreichen.
  • Kennzeichnend für diese Lösung ist der hohe Energieverbrauch, der dadurch entsteht, daß zur Erreichung eines wirksamen Unterdruckes für die Reinigung des Siebes die Maschine mit hohen Drehzahlen betrieben werden muß und dadurch große Turbulenzen und Reibungsverluste entstehen.
  • Zum anderen wurde in der deutschen Patentanmeldung Akz.: 199 39 338.9 ein Vibrationsfeinfilter vorgestellt, der ebenfalls in einem Gehäuse ein vertikales zylindrisches Sieb aufweist und anstelle des Rotors sich ein Vibrator mit horizontaler Beweglichkeit innerhalb des Siebes befindet.
  • Im Rhythmus der Schwingung des Vibrators werden auch hier die Feststoffteilchen zum Sieb hin oszillierend senkrecht angelegt und abgehoben. Im Ringspalt zwischen Sieb und Vibrator wechseln ständig Unter- und Überdruck Durch die kreisende Veränderung der Breite des Ringspaltes wird außerdem die Flüssigkeit in eine im Ringspalt langsam rotierende Bewegung versetzt.
  • Der Nachteil der offengelegten Lösung ist, daß die Maschine ein offenes System darstellt, indem mit wehrartigen Überläufen die Flüssigkeit abgeführt wird und die Aufhängung des Vibrators und die Zuführung der elektrischen Zuleitung zum Vibrator keinen Betrieb unter Flüssigkeitsdruck zulassen.
  • Ziel der Erfindung
  • Das Ziel der Erfindung ist es, die Vorteile der bisherigen Druckfilter mit ihren hohen Durchsatzleistungen und der druckbezogenen Regelbarkeit zu nutzen.
  • Dabei soll die Einrichtung mit wesentlich niedrigerem Energieaufwand betrieben worden.
  • Merkmale der Erfindung
  • Die Vorrichtung dient dem Klassieren oder Aufkonzentrieren von mit Fasern oder Feststoffen belasteten Flüssigkeiten mit Hilfe der Siebung beziehungsweise der Filtration.
  • Dazu ist in einem Gehäuse mit einem in senkrechter Lage fest eingespannten zylindrischen Feinsieb, mit loch- oder spaltförmigen Öffnungen, ein durch stangenförmige Federelemente horizontal um einige Millimeter frei beweglicher Vibrator angeordnet, so daß zwischen Sieb und Vibrator ein Ringspalt entsteht.
  • In dem Vibrator sich befindet ein Vibrationsmotor mit Unwuchtmassen, der die kreisförmigen horizontalen Schwingungen erzeugt.
  • Die zu behandelnde Flüssigkeit wird an einer Seite des Ringspaltes eingeleitet und die klassierte bzw. aufkonzentrierte Flüssigkeit auf der gegenüberliegenden Seite entnommen.
  • Die mit Feinstoffen versehene bzw. gereinigte Flüssigkeit wird zwischen dem Sieb und der Gehäusewand abgeleitet.
  • Das Merkmal der Erfindung ist, daß das Gehäuse, Unterteil, Oberteil und Deckel in geschlossener druckdichter Form ausgebildet ist und als Öffnungen nur die Druckstutzen für die Zu- und Ablaufe besitzt. Die stangenförmigen Federelemente sowie das für die Durchführung der Leitungen notwendige flexible Durchführungselement im Raum ober- oder unterhalb des Vibrators sind druckdicht ausgebildet.
  • In einer Ausführungform ist der elektrische oder hydraulische Antriebsmotor mit den Unwuchtscheiben innerhalb des Vibrators angeordnet, wobei die Leitungen durch den Deckel des Gehäuses mit Hilfe eines flexiblen Durchführungselementes druckdicht in den Vibrator eingeleitet werden.
  • In einer anderen Ausführungsform werden nur die in Lager gehaltenen Unwuchtscheiben innerhalb des Vibrators angeordnet. Der Antrieb derselben wird durch den Deckel des Gehäuses mit Hilfe einer abgedichteten flexiblen Welle druckdicht in den Vibrator eingeleitet. Damit befindet sich der elektrische oder hydraulische Antriebsmotor außerhalb des Gehäuses.
  • Bei kleineren Geräten werden die Vibratoren schwerer als die von ihnen verdrängte Flüssigkeit. In diesem Fall werden die im Druckraum befindlichen stangenförmigen Federelemente druckdicht einerseits an der Verschlußplatte des Vibrator und andererseits am Deckel des Gehäuses angeordnet.
  • Bei größeren Geräten werden die Vibratoren leichter als die von ihnen verdrängte Flüssigkeit. In diesem Fall werden die im Druckraum befindlichen stangenförmigen Federelemente druckdicht einerseits am Boden des Vibrators und andererseits am Gehäuseboden angeordnet.
  • Ist bei diesen größeren Geräten in Stillstandszeiten oder beim Anfahren des Druckfilters keine den Vibrator aufschwimmende Flüssigkeit vorhanden, ist das Gewicht desselben durch eine von der Befüllung unabhängige flexible Unterstützung zwischen dem Vibrator und dem Gehäuse zu entlasten. Dabei können das Durchführungselement für die Leitungen und die Unterstützung eine Einheit bilden.
  • Ausführungsbeispiel
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 und 2 näher erläutert.
  • 1 zeigt in längsgeschnittener Ansicht in einem dreifüßigen Gestell (1) ein dreiteiliges zylindrisches Gehäuse, bestehend aus dem Unterteil (2), dem Oberteil (3) und dem Deckel (4). Das Unterteil (2) ist fest an den drei Füßen des Gestells (1) befestigt. Die zu klassierende oder zu filtrierende Flüssigkeit (5) wird über den Rohrstutzen (6) in das Gerät eingeleitet. Zur Einspannung des Feinsiebes (7) im unteren Bereich befinden sich am Boden (8) Verschraubungen (9) mit denen das Feinsieb (7) in achsialer Richtung gespannt wird. Am Boden (8) des Unterteils (2) des Gehäuses ist weiterhin ein Rohrstutzen (10) angeordnet, über den die aufkonzentrierte oder klassierte Flüssigkeit (11) das Gerät verlassen kann. Im unteren Bereich des Außenmantels des Unterteils (2) des Gehäuses ist ein weiterer Rohrstutzen (12) vorhanden, über den die filtrierte oder feinfaserig klassierte Flüssigkeit (13) die Maschine verläßt. Das Feinsieb (7) wird mit Hilfe der Verschraubung (14), am Oberteil (3) befestigt.
  • Der zylindrische Vibrator (15) ist in seiner Ansicht dargestellt. Seine Aufhängung erfolgt am Deckel (4) über drei stangenförmige Federelemente (16). In der Achsmitte zwischen dem Deckel (4) und dem Vibrator (15) ist zur Durchführung der elektrischen oder hydraulischen Leitungen (17) ein flexibles druckfestes schlauchförmiges Durchführungselement (18) angeordnet.
  • Zwischen dem Sieb (7) und dem horizontal kreisförmig schwingenden Vibrator (15) entsteht so ein zylindrischer Ringspalt (19), in dem die Flüssigkeit oszillierend einem der Drehzahl des Vibrators (15) Über- und Unterdruck ausgesetzt wird, der über das Sieb (7) den filtrierenden oder klassierenden Effekt hervorruft.
  • 2 zeigt in längsgeschnittener Ansicht einen Schnitt durch den zylindrischen Vibrator (15) mit einem elektrischen Antrieb.
  • Die auf beiden Wellenenden des Motors (20) angeordneten Exzenter (21) bestehen aus mehreren Scheiben, die sich zur Einstellung der Massenkräfte verschieden anordnen lassen. Dazu ist die Demontage des Motors (20) erforderlich, die sich über die Verschraubungen (22) ermöglichen läßt.
  • Wie in 1 dargestellt ist der Vibrators (15) über die drei stangenförmigen Federelemente (16), die in die Verschlußplatte (23) und in den Deckel (4) eingeschraubt sind so in der Maschine aufgehängt, daß er eine horizontale kreisförmige Schwingung ausführen kann.
  • Die elektrische Zuleitung (24) zum Motor (20) ist durch das flexible druckfeste Durchführungselement (18), das in diesem Fall aus einem mit Federstahl armierten Schlauch besteht, realisiert.

Claims (13)

  1. Druckfilter mit Vibrationsantrieb umfassend ein Gehäuse, ein zylindrisches Feinsieb (7), einen Vibrator (15) und einem Vibrationsmotor, wobei das zylindrische Feinsieb (7) in senkrechter Lage fest in das Gehäuse eingespannt ist, wobei der Vibrator (15) innerhalb des zylindrischen Feinsiebs (7) durch Federelemente (16) horizontal, insbesondere um einige Millimeter, schwingbar angeordnet ist, und wobei zwischen Feinsieb (7) und Vibrator (15) ein Ringspalt (19) ausgebildet ist, wobei das Gehäuse: – einen druckdichten Raum bildet, und – einen Einfülldruckstutzen (6) zum Einfüllen von mit Feststoffen belasteten Flüssigkeiten, – einen ersten Ablassdruckstutzen (10) zum Ablassen einer aufkonzentrierten Flüssigkeit, und – einen zweiten Ablassdruckstutzen (12) zum Ablassen einer filtrierten Flüssigkeit umfasst, wobei der Vibrator (15) vollständig von dem druckdichten Raum umschlossen ist, und wobei die Federelemente (16) im Druckraum angeordnet und druckdicht ausgebildet sind.
  2. Druckfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsmotor einen elektrischen oder hydraulischen Antriebsmotor (20) mit Unwuchtscheiben (21) umfasst, wobei der Antriebsmotor (20) und die Unwuchtscheiben (21) innerhalb des Vibrators (15) angeordnet sind, und wobei Leitungen in einem flexiblen Durchführungselement (18) druckdicht in den Vibrator (15) eingeleitet werden.
  3. Druckfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsmotor einen elektrischen oder hydraulischen Antriebsmotor (20) außerhalb des Gehäuses und Unwuchtscheiben (21) innerhalb des Vibrators (15) umfasst, wobei eine flexible druckdichte Welle den Antriebsmotor (20) mit den Unwuchtscheiben (21) verbindet.
  4. Druckfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vibratoren (15), die schwerer als die verdrängte Flüssigkeit sind, die Federelement (16) druckdicht an eine obere Verschlussplatte (23) des Vibrators (15) und an einem Deckel (3) des Gehäuses angeordnet sind.
  5. Druckfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vibratoren (15), die leichter als die verdrängte Flüssigkeit sind, die Federelement (16) druckdicht an einem Boden des Vibrators (15) und an einem Gehäuseboden angeordnet sind.
  6. Druckfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem Vibrator (15) und dem Gehäuse eine von der Flüssigkeit unabhängige flexible Unterstützung befindet.
  7. Druckfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein Unterteil (2), ein Oberteil (3) und einen Deckel (4) umfasst.
  8. Druckfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Federelement stangenförmig ausgebildet ist und/oder vertikal angeordnet ist.
  9. Druckfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Feinsieb (7) loch- oder spaltförmige Öffnungen umfasst.
  10. Druckfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsmotor ausgebildet ist, kreisförmige horizontale Schwingungen zu übertragen.
  11. Druckfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfülldruckstutzen (6) und der erste Ablassdruckstutzen (10) auf gegenüberliegenden Seiten des Ringspalts (19) angeordnet sind.
  12. Druckfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ablassdruckstutzen (12) am Gehäuse, radial außerhalb des Feinsiebes (7), angeordnet ist.
  13. Vorrichtung zum Klassieren oder Aufkonzentrieren von mit Fasern oder Feststoffen belasteten Flüssigkeiten mit Hilfe einer Siebung oder Filtration umfassend einen Druckfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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