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Die
Erfindung betrifft ein Trennelement für Filteranlagen mit mehreren
Filterelementen, die jeweils mindestens eine an einer Stützplatte
des Filterelements aufliegende, elastische Membran, die an einer
die Stützplatte
abschließenden
Randleiste befestigt oder angeformt ist, aufweisen, und jeweils zwei
Filterelemente mit einem zwischen ihnen eingefügten Trennelement entlang ihrer
Randleisten randseitig dichtend aneinandergefügt sind, und zwischen Trennelement
und Filterelement Filterkammern bilden, in die eine Einlauföffnung für die über das
Trennelement zugeführte,
zu filtrierende Suspension mündet,
wobei die Membran oder das Trennelement an ihrer der Filterkammer
zugewandten Seite mit einem Filtertuch belegte Profilvorsprünge aufweist,
welche unter dem Filtertuch einen Filtratauslauf bilden, und die
Membran unter Druckwirkung in die Filterkammer bewegbar ist. Die
Erfindung umfasst des Weiteren eine Filteranlage mit dem erfindungsgemäßen Trennelement.
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Bei
Filteranlagen dieser Art wird mit einer elastischen Membran gearbeitet,
die mit einem Filtertuch abgedeckt ist, wobei die zu filtrierende
Suspension in die Filterkammer und gegen das Filtertuch gepresst
wird. Unter „Membran” wird in
diesem Zusammenhang und im Folgenden gemäß dem üblichen Sprachgebrauch auf
dem erfindungsrelevanten Fachgebiet ein flexibles und impermeables
Flächenelement
verstanden. Das zwischen Filtertuch und Membran befindliche Filtrat
wird in weiterer Folge abgeführt,
und der Filterkuchen verbleibt in der Filterkammer. Diese Betriebsphase
wird im Folgenden auch als Filtrationsphase bezeichnet. Zur Entfeuchtung
des Filterkuchens wird in der Regel zwischen Stützplatte und Membran ein Überdruck
angelegt, der die Membran in die Filterkammer wölbt, und sie somit auf den
Filterkuchen drückt.
Dadurch wird Restfeuchtigkeit aus dem Filterkuchen entfernt. Diese
Betriebsphase wird im Folgenden auch als Pressphase bezeichnet.
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Eine
Schwierigkeit ergibt sich dabei im Bereich der Einlauföffnung zur
Filterkammer. Die Einlauföffnung
ist prinzipiell ausreichend groß zu
wählen,
um eine rasche Befüllung
der Filterkammer mit der zu filtrierenden Suspension zu ermöglichen.
Dabei entsteht aber die Gefahr einer Überdehnung der Membran im Bereich
der Einlauföffnung
während
der Pressphase, und somit einer starken, lokalen Materialbeanspruchung
der Membran. Zur Schonung der Membranen ist es daher notwendig,
diese im Einlaufbereich abzustützen,
um sie während
der Pressphase gegen Überdehnung
zu sichern. Das trifft insbesondere für Anlagen zu, bei denen mit
Pressdrücken über 16 bar
gearbeitet wird.
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Eine
andere Möglichkeit
repräsentieren
so genannte ”Füllschuhe”. Ein bekanntes
Problem bei der Verwendung solcher ”Füllschuhe” ist aber der relativ geringe
Eintrittsquerschnitt für
das zu filtrierende Medium, sodass die Gefahr besteht, dass während des
Nachpressens des Filterkuchens die Einlaufschlitze durch Feststoffe
blockiert werden. Dies kann zu erheblichen Filtrationsstörungen (keine,
bzw. ungleiche Filterkammerbefüllung,
Druckdifferenzen, ungleicher Filterkuchenaufbau, etc.) führen, falls
in solchen Fällen
keine regelmäßige Reinigung
oder Spülung
der Einlaufbereiche stattfindet. Erforderliche Reinigungsmaßnahmen
vermindern durch den Zeitaufwand jedoch die Durchsatzleistung der
Filteranlage. Je nach Anwendung, wie z. B. Palmkernöl-Filtration,
kann die erforderliche Reinigung durch Rückspülung der Filterkammern mit
heißem Öl die Lebensdauer
der Filterelemente negativ beeinträchtigen.
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Die
DE 102 21 061 A1 offenbart
ein Trennelement für
Filteranlagen mit mehreren Filterelementen, die jeweils mindestens
eine an einer Stützplatte des
Filterelements aufliegende, elastische Membran, die an einer die
Stützplatte
abschließenden
Randleiste befestigt ist, aufweisen, und jeweils zwei Filterelemente
mit einem zwischen ihnen eingefügten Trennelement
entlang ihrer Randleisten randseitig dichtend aneinandergefügt sind,
und zwischen Trennelement und Filterelement Filterkammern bilden,
in die eine Einlauföffnung
für die über das
Trennelement zugeführte,
zu filtrierende Suspension mündet,
wobei die Membran und das Trennelement an ihren der Filterkammer
zugewandten Seiten mit einem Filtertuch belegte Profilvorsprünge aufweisen,
welche unter dem Filtertuch einen Filtratauslauf bilden. Die Membran
ist unter Druckwirkung in die Filterkammer bewegbar, wobei die Membran
hierbei mit einem ebenen Bereich auf der Einlauföffnung zu liegen kommt, um
zu verhindern, dass die Membran in die Einlauföffnung gedrückt wird. Ferner kann in dem
zu der Einlauföffnung
führenden
Einlaufkanal ein Rückschlagventil
vorgesehen sein.
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Es
ist daher das Ziel der Erfindung eine Filteranlage zu verwirklichen,
die den Einlaufbereich für die
zu filtrierende Suspension in die Filterkammer so optimiert, dass
die Gefahr einer Verstopfung des Einlaufbereiches durch Feststoffe
des Filterkuchens verringert wird. Des Weiteren soll die Prozesssicherheit erhöht, und
der Wartungs- und Reinigungsaufwand verringert werden. Diese Ziele
werden durch die Merkmale von Anspruch 1 erreicht.
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Öffnungsstellung
in die Filterkammer hinein orientiert ist, gibt das Verschlusselement
die Einlauföffnung
während
der Filtrationsphase frei, sodass eine ungehemmte Befüllung der
Filterkammer möglich
ist. Während
der Pressphase legt sich aber das Verschlusselement auf die Einlauföffnung,
da es von der Membran bzw. vom Filterkuchen in die Schließstellung
gedrückt
wird. Dadurch wird einerseits ein Eindringen von Feststoffen des
Filterkuchens in die Eintrittsöffnung
verhindert, und andererseits eine Stützfläche für die Membran geboten.
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Gemäß Anspruch
2 ist vorgesehen, dass das Verschlusselement an einer Klemmplatte
angeordnet ist, die am Trennelement auf seiner der zwischen Trennelement
und Filterelement gebildeten Filterkammer zugewandten Seite befestigt
ist, und im Bereich der Einlauföffnung
einen Durchbruch aufweist. Diese Maßnahme bietet auch den Vorteil,
dass das Verschlusselement und seine Befestigung an der Klemmplatte
separat vom Trennelement gefertigt werden kann.
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Anspruch
3 sieht vor, dass das Verschlusselement plättchenförmig ausgeführt ist, und mittels rechtwinkelig
abstehender Führungselemente,
die in im Umfangsbereich des Durchbruches angeordneten Öffnungen
geführt
sind und endseitig die Randkanten der Öffnungen umgreifen, an der
Klemmplatte beweglich gehalten ist. Eine alternative Ausführungsform
ist in Anspruch 4 vorgeschlagen, indem das Verschlusselement plättchenförmig ausgeführt ist,
und mittels rechtwinkelig abstehender Führungselemente, die an der
Randkante des Durchbruches geführt sind
und endseitig die Randkante des Durchbruches umgreifen, an der Klemmplatte
beweglich gehalten ist. Hierbei ist es gemäß Anspruch 5 vorteilhaft, wenn der
Durchbruch der Klemmplatte einen geringfügig geringeren lichten Querschnitt
aufweist als die Einlauföffnung
des Trennelements. Dadurch wird die Befestigung des Verschlusselements
ohne weitere bauliche Veränderung
des Trennelements ermöglicht,
da der Bewegungsweg der Führungselemente
innerhalb der Eintrittsöffnung
des Trennelements verläuft.
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In
Anspruch 6 wird schließlich
eine Filteranlage mit einem Trennelement nach einem der Ansprüche 1 bis
5 beansprucht.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren
näher erläutert. Es
zeigen hierbei die
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1 einen
Schnitt durch den Randbereich eines Filterelements mit angrenzendem
Trennelement und erfindungsgemäßem Verschlusselement während der
Filtrationsphase,
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2 einen
Schnitt durch den Randbereich eines Filterelements mit angrenzendem
Trennelement und erfindungsgemäßem Verschlusselement während der
Pressphase,
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3 einen
Schnitt entlang der Linie A-B der 5 durch
eine Klemmplatte mit erfindungsgemäßem Verschlusselement in der
Schließstellung,
wie sie während
der Pressphase auftritt,
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4 einen
Schnitt entlang der Linie A-B der 5 durch
eine Klemmplatte mit erfindungsgemäßem Verschlusselement in der Öffnungsstellung,
wie sie während
der Filtrationsphase auftritt, und
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5 eine
Ansicht der Klemmplatte mit Verschlusselement.
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Das
in den 1 und 2 nur teilweise dargestellte
Filterelement 1 ist vorgesehen für eine Filteranlage mit mehreren
Filterelementen 1, die jeweils mindestens eine elastische
Membran 3, die an einer Stützplatte 4 des Filterelements 1 aufliegt
und an einer die Stützplatte 4 abschließenden Randleiste 5 befestigt
oder angeformt ist, aufweisen. Jeweils zwei Filterelemente 1 sind
mit einem zwischen ihnen eingefügten
Trennelement 6 entlang ihrer Randleisten 5 randseitig
dichtend aneinandergefügt.
Dabei werden zwischen Trennelement 6 und Filterelement 1 Filterkammern 2 gebildet,
in die eine Einlauföffnung 7 für die über das
Trennelement 6 zugeführte,
zu filtrierende Suspension mündet.
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Die
Membran 3 weist an ihrer der Filterkammer 2 zugewandten
Seite Profilvorsprünge 8 auf,
die mit einem Filtertuch belegt sind (in den 1 bis 5 nicht
ersichtlich). Die Profilvorsprünge 8 bilden unter
dem Filtertuch einen Filtratauslauf, über den das Filtrat abgeführt und
einem Auslaufkanal (in den 1 bis 5 nicht
ersichtlich) zugeführt
wird. Aufgrund der Impermeabilität
der Membran 3 sammelt sich das Filtrat zwischen den Profilvorsprüngen 8 an, und
wird entlang des durch die Profilvorsprünge 8 gebildeten Rinnensystems
abgeführt.
Die Membran 3 ist des Weiteren unter Druckwirkung in die
Filterkammer 2 bewegbar. Hierzu kann zwischen Stützplatte 4 und
Membran 3 durch einen eigenen Zulauf ein Druckmittel eingebracht
werden, etwa Pressluft oder ein flüssiges Pressmedium. Diese Membran 3 erlaubt
es somit, im Anschluss an die Filtrationsphase den während der
Filtration in der Filterkammer 2 aufgebauten Filterkuchen
nachzupressen, um eine stärkere
Entfeuchtung des Filterkuchens zu erreichen.
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Die
Filterelemente 1 und Trennelemente 6 können etwa
in Form quadratischer Platten ausgeführt sein, wobei sich die am
Filterelement 1 ein- oder beidseitig angeordnete Membran 3 in
den zentrischen Bereichen nach innen wölbt. Die Filterelemente 1 weisen
des Weiteren beidseitig eine umlaufende Randleiste 5 auf,
die an den jeweils anliegenden Trennelementen 6 dicht anliegt,
wobei das Filtertuch zwischen Randleiste 5 und Trennelement 6 geklemmt
ist. In den Randbereichen, vorzugsweise in den Eckbereichen, der
z. B. quadratisch ausgeführten
Filterelemente 1 und der Trennelemente 6 ist zumindest
ein Einlaufkanal 10 vorgesehen, über den die Zufuhr der zu filtrierenden
Suspension erfolgt. Der Einlaufkanal 10 verbindet die Filterelemente 1 miteinander,
wobei von ihm innerhalb der Trennelemente 6 Seitenkanäle 11 abzweigen.
Diese Seitenkanäle 11 verfügen über eine
Einlauföffnung 7, über die
die zu filtrierenden Suspension den Filterkammern 2 zugeführt wird.
Die 1 und 2 stellen einen Schnitt durch
einen solchen Eckbereich dar, sodass der Einlaufkanal 10 ersichtlich
ist, wobei im Schnitt gemäß der 1 und 2 der
Einlaufkanal 10 die Randleiste 5 unterbricht.
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Erfindungsgemäß ist des
Weiteren ein Verschlusselement 9 für die Einlauföffnung 7 vorgesehen,
die durch einen in die Filterkammer 2 orientierten Bewegungsweg
die Eintrittsöffnung 7 freigibt.
Da der Bewegungsweg zur Öffnungsstellung
in die Filterkammer 2 hinein orientiert ist, gibt das Verschlusselement 9 die
Einlauföffnung 7 während der
Filtrationsphase frei, sodass eine ungehemmte Befüllung der
Filterkammer 2 möglich
ist (siehe 1). Während der Pressphase legt sich
aber das Verschlusselement 9 auf die Einlauföffnung 7,
da es von der Membran 3 bzw. vom Filterkuchen in die Schließstellung
gedrückt
wird (siehe 2). Dadurch wird einerseits
ein Eindringen von Feststoffen des Filterkuchens in die Eintrittsöffnung 7 verhindert,
und andererseits eine Stützfläche für die Membran 3 geboten.
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Das
Verschlusselement 9 ist an einer Klemmplatte 12 angeordnet,
die am Trennelement 6 auf seiner der Filterkammer 2 zugewandten
Seite befestigt ist, und im Bereich der Einlauföffnung 7 einen Durchbruch 13 aufweist
(siehe 3 und 4). Dadurch kann das Verschlusselement 9 und
seine Befestigung an der Klemmplatte 12 separat vom Trennelement 6 gefertigt
werden.
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Wie
des Weiteren in den 3 und 4 zu sehen
ist, kann das Verschlusselement 9 plättchenförmig ausgeführt sein, und mittels rechtwinkelig
abstehender Führungselemente 14 an
der Klemmplatte 12 beweglich gehalten sein. Die Führungselemente 14 können etwa
in im Umfangsbereich des Durchbruches 13 angeordneten Öffnungen
geführt
sein, und endseitig die Randkanten der Öffnungen umgreifen, sodass
der weitere Bewegungsweg des Verschlusselements Richtung Filterkammer 2 in
der Öffnungsstellung
des Verschlusselements 9 gestoppt wird. Alternativ können sie
aber auch an der Randkante des Durchbruches 13 geführt sein,
und endseitig die Randkante des Durchbruches 13 umgreifen.
Hierbei ist es jeweils vorteilhaft, wenn der Durchbruch 13 der Klemmplatte 12 einen
geringfügig
geringeren lichten Querschnitt aufweist, als die Einlauföffnung 7 des Trennelements 6.
Dadurch wird die Befestigung des Verschlusselements 9 ohne
weitere bauliche Veränderung
des Trennelements 6 ermöglicht,
da der Bewegungsweg der Führungselemente 14 innerhalb der
Eintrittsöffnung 7 des
Trennelements 6 verläuft (siehe 1 und 2).
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Die 3 zeigt
dabei einen Schnitt durch eine Klemmplatte 12 mit erfindungsgemäßem Verschlusselement 9 in
der Schließstellung,
wie sie während
der Pressphase auftritt, und die 4 einen Schnitt
durch die Klemmplatte 12 mit erfindungsgemäßem Verschlusselement 9 in
der Öffnungsstellung,
wie sie während
der Filtrationsphase auftritt. Die 5 zeigt
eine Ansicht der Klemmplatte 12 mit Verschlusselement 9 von
oben gesehen. Des Weiteren ist ein weiterer Durchbruch 15 für den Einlaufkanal 10 ersichtlich.
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Wie
aus den 1 und 2 ersichtlich
ist, ist die Klemmplatte 12 am Trennelement 6 im
Bereich der Randleiste 5 angeordnet, und klemmt somit das Filtertuch
zwischen Randleiste 5 und Klemmplatte 12 dichtend
fest.
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Die
Freigabe der Einlauföffnung 7 während der
Filtrationsphase, sowie die Abschottung während der Pressphase werden
durch das Verschlusselement 9 der Klemmplatte 12 realisiert.
Wie in der 1 ersichtlich ist, gibt das
Verschlusselement 9 während
der Filtrationsphase die Einlauföffnung 7 völlig frei,
sodass ein genügend
großer
Querschnitt, der an die Verhältnisse
angepasst werden kann, für den
Eintritt der zu filtrierenden Suspension in die Filterkammer 2 zur
Verfügung
steht. Bewirkt wird die entsprechende Bewegung des Verschlusselements 9 in
Richtung der Filterkammer 2 durch den Befülldruck der
zu filtrierenden Suspension.
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Die 2 zeigt
das Verschlusselement 9 während der Pressphase, bei der
eine weitere Entwässerung
und Verdichtung des sich aufgebauten Filterkuchens stattfindet.
Durch den Pressdruck der Membran 3, verbunden mit dem in
den Filterkammern 2 aufgebauten Filterkuchen, wird das
Verschlusselement 9 zurückgedrückt und
die Einlauföffnung 7 dadurch
verschlossen. Die Membran 3 ist in diesem Bereich unter
Pressdruck durch das Verschlusselement 9 abgestützt, sodass
keine Überdehnungen
oder gar Risse der Membran 3 stattfinden können. Durch
die Abschottung gegen den Pressdruck bleibt das im Einlaufbereich
des Seitenkanals 11 befindliche Material fließfähig, und
behindert somit beim nächsten
Zyklus die Befüllung
der Filterkammer 2 nicht.
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Auf
diese Weise wird der Einlaufbereich für die zu filtrierende Suspension
in die Filterkammer 2 so optimiert, dass die Gefahr einer
Verstopfung des Einlaufbereiches durch Feststoffe des Filterkuchens verringert
wird. Des Weiteren wird die Prozesssicherheit erhöht, und
der Wartungs- und Reinigungsaufwand verringert.