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Die Erfindung betrifft eine Druckfiltervorrichtung und ein Verfahren zur Filtration auch schlecht zu filtrierender Suspensionen oder Suspensionen mit geringem Feststoffgehalt, wobei der Druckfilter aufgrund seiner Bauart insbesondere auch zur Abtrennung pharmazeutischer Wirkstoffe und Zwischenprodukte eingesetzt werden kann.
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Eine Filtervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist in der
US 4,622,144 A angegeben. Diese bekannte Druckfiltervorrichtung umfasst eine senkrecht stehende zylindrische Filterkerze, an deren unteren Bereich sich ein konischer Abschnitt anschließt, welcher sich nach unten verjüngt. Die Querschnittsfläche am unteren Ende des konischen Abschnitts beträgt nur ca. 28% der Querschnittsfläche an dessen Oberseite, die auch der Querschnittsfläche des zylindrischen Abschnitts entspricht, so dass eine erhebliche Querschnittsverengung bis zur Unterseite vorliegt, an der ein öffenbares Austragsmittel angeordnet ist. In den Innenraum des konischen Abschnitts ragt auch ein Zugabemittel in Form eines nach unten gekrümmten Rohres und zudem eine untere Lagerung für eine den Querschnitt des zylindrischen Abschnittes einschränkende Trommel. Der konische Abschnitt seinerseits weist ein erhebliches Volumen auf, das von der zu filternden Suspension erst aufgefüllt werden muss, wodurch sich ein großes Restvolumen ergibt. Druckgas wird von oben in die Filterkerze eingeleitet, um eine Pressentfeuchtung zu bewirken. Das unfiltrierte Volumen im Konus wird in die Vorlage zurückgependelt. Mit diesem Aufbau ist eine effiziente Restvolumenfiltration der Suspension im Konus nicht möglich und auch der Kuchenaustrag wird durch den nach unten verengten Konus und zusätzlich noch durch die darin untergebrachten Einbauten erheblich behindert. Bei einem solchen Aufbau einer Druckfiltervorrichtung können sich verschiedene Probleme ergeben, wie im Zusammenhang mit nachfolgenden Ausführungen zu ersehen ist.
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Die Herstellung pharmazeutischer Wirkstoffe und ihrer Zwischenprodukte unterliegt bestimmten Vorschriften der Zulassungsbehörden und muss cGMP-konform durchgeführt werden. Für die cGMP-konforme Filtration sind als Fest-Flüssig-Trennapparate derzeit Drucknutschen, Filtertrockner und Filterzentrifugen bekannt. Diese sind bei schlecht filtrierenden Suspensionen oder Suspensionen mit geringem Feststoffgehalt zeitlich ineffizient.
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Für große Mengen schlecht filtrierender Suspensionen bzw. Suspensionen mit geringem Feststoffgehalt stehen derzeit z. B. Tellerdruckfilter und konventionelle Kerzenfilter zur Verfügung. Beide Apparatetypen haben ein großes Trübraumvolumen, das verfahrenstechnische Nachteile (Restvolumenfiltration, Pendelung oder separate Behandlung der Restsuspensionen, erhöhter Waschmittelverbrauch) nach sich zieht. Ferner ist ein vollständiger Feststoffaustrag nicht gewährleistet, der bei Filtrationen kleiner Feststoffmengen, bei denen der zurückgehaltene Feststoff den Wertstoff darstellt, wünschenswert ist.
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Für Klärfiltrationen werden ferner Filterpressen eingesetzt, die zwar ein geringes Trübraumvolumen aufweisen, aber keinen geschlossenen Produktaustrag gewährleisten und in der Regel einen manuelle Entleerung des Feststoffes erfordern.
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Automatisierte Filterpressen (z. B. Autopress der Fa. BHS, Sonthofen) sind maschinentechnisch sehr aufwändig und gewährleisten ebenfalls keinen vollständigen Feststoffaustrag. Ihr Einsatz in Vielstoffanlagen, die oft zur Produktion pharmazeutischer Wirkstoffe und Zwischenprodukte eingesetzt werden, ist aufgrund des komplizierten Aufbaus und der dadurch eingeschränkten Reinigbarkeit eingeschränkt.
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Für kleine Suspensionsmengen werden bei Klärfiltrationen oft Einwegfilterelemente (sog. disposables) eingesetzt. Bei Filtrationen, bei denen der Feststoff in Mengen < 5 kg den Wertstoff darstellt, werden konventionelle Drucknutschen benutzt, wobei der Feststoff manuell entnommen werden muss.
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Die oben beschriebenen Filtervorrichtungen sind dem Fachmann aus der einschlägigen Literatur z. B. Handbuch der industriellen Fest/Flüssig-Filtration, Herausgeber: Horst Gasper, Dietmar Oechsle, Elmar Pongratz, Wiley-VCH, Weinheim, 2000, ISBN 3-527-29796-0 geläufig.
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Verschiedene weitere Filtrationsvorrichtungen sind in der
US 2001/0020603 A1 und der
DE 197 57 120 A1 gezeigt. Bei der
US 2001/0020603 A1 wird zu reinigendes Wasser von oben in einen Filterraum mit senkrecht stehendem Filter eingeleitet und anfallender Schlamm über ein unten liegendes Austragventil abgeleitet, das einen relativ engen Querschnitt bildet. Diese Vorrichtung ist nicht zum Erzeugen und Austragen von Filterkuchen geeignet.
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Auch die in der
DE 197 57 120 A1 gezeigte Vorrichtung mit einem Reinflüssigkeitsauslass ist weder bestimmt noch geeignet für den Aufbau und Austrag eines Filterkuchens.
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Die
DE 198 01 733 C2 zeigt ein Verfahren zum Abschalten von im Wesentlichen biologischen Feststoffen aus Abwässern und eine entsprechende Vorrichtung, bei der das Abwasser unter Zentrifugalkrafteinwirkung gesetzt wird und so Feststoffe von der Flüssigkeit getrennt werden, wobei die bioorganische Schmutzfracht in jeweiligen Kammern sedimentiert, d. h. eine Sedimentationszentrifuge. Auch hierbei geht es nicht um die Erzeugung und den Austrag von Filterkuchen.
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Die
JP 61021713 A zeigt eine Art Rückspülfilter, bei dem das Filtrat über ein zylindrisches Filtermittel über eine Hohlwelle abgezogen wird. Zum Rückspülen wird offenbar die Welle in Rotation versetzt und die Fliehkraft im Inneren von Filtersegmenten kombiniert mit einer Flüssigkeitsbedüsung über Ventile benutzt, um Feststoff abzuspülen. Die Filtervorrichtung dient nicht zur Kuchenfiltration und wird von der außen liegenden Trübraumseite mit Flüssigkeit bedüst, um abgeschiedenen Feststoffen als Suspension auszutragen. Um eine derartige Filtervorrichtung geht es vorliegend nicht.
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Für schlecht filtrierende Suspensionen bzw. Suspensionen mit geringem Feststoffgehalt (Biosuspensionen, Klärfiltrationen) werden hingegen Apparate gebraucht, die eine große Filterfläche bei gleichzeitig kleinem Trübraumvolumen besitzen. Hierdurch wird die Filtration beschleunigt, die Zeit für die Restvolumenfiltration verkürzt und eine Filterkuchenwäsche bei geringem Verbrauch von Waschflüssigkeit ermöglicht. Gleichzeitig sollte ein vollständiger und geschlossener Produktaustrag sichergestellt werden. Die bekannten Apparate zur Filtration erfüllen diese Anforderungen nicht.
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Die erfindungsgemässe Aufgabe ist es deshalb, einen Apparat zur Filtration bereitzustellen, der die beschriebenen Anforderungen erfüllt. Ferner soll ein Verfahren zur Filtration und zum Erzeugen austragbarer Filterkuchen bereit gestellt werden.
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Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt bei der Druckfiltervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 und bei dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 13.
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Der Druckfilter enthält eine senkrecht stehende Filterkerze mit einem rotationssymmetrischen Außenmantel, der das Filtermittel bildet, und einem unteren und einem oberen Ende, ein Austragsmittel, das das untere Ende der Filterkerze verschließt und geeignet ist, wesentliche Bereiche des Querschnitts oder den gesamten Querschnitt am unteren Endes der Filterkerze freizugeben, und ein Zugabemittel für die zu filtrierende Suspension, das sich im Außenmantel der Filterkerze oberhalb des Austragsmittels oder in einer Bohrung im Austragsmittel befindet. Das Austragsmittel ist totraumarm am unteren Ende der Filterkerze angeordnet. Es kann z. B. ein Kugelsegmentventil, eine Klappe oder ein Schieber sein.
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Bevorzugt ist der Außenmantel der Filterkerze konisch, wobei das untere Ende der Filterkerze einen größeren Durchmesser hat als das obere Ende. Der Außenmantel der Filterkerze kann eine senkrecht verlaufende nicht-filtrierende Zone aufweisen. Der Außenmantel der Filterkerze kann aus Metall bestehen, insbesondere ein Drahtgewebe, Drahtgewebelaminat oder Sinterkörper sein. Alternativ kann die Filterkerze aus einem vorzugsweise metallischen Stützkörper, der die Kräfte aufnimmt, und einem textilen Filtermittel bestehen. Bei größeren Konstruktionen kann das Filtermittel auf einem innen liegenden Stützkorb oder innen liegenden Stützringen anliegen. Das obere Ende der Filterkerze kann ein Ventil aufweisen. Die Filterkerze hat bevorzugt ein Volumen im Bereich von 0,5 bis 1.000 l und eine Höhe im Bereich von 0,2 bis 5 m.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Filterkerze von einem Behälter umschlossen, der einen Boden und einen Deckel und dazwischen eine Behälterwand aufweist, wobei sich im Boden und/oder im Deckel ein Mittel zur Abführung des Filtrats befindet. Die Behälterwand kann mindestens ein Mittel zur Gaseinleitung aufweisen. Weiterhin können an der Innenseite des Behälters in verschiedenen Höhen radial nach innen ragende Bleche angebracht sein, die den Innenraum des Behälters zwischen Filterkerze und Behälterwand in einzelne Abschnitte unterteilen. Bevorzugt verlaufen die Bleche von innen nach außen schräg nach unten und die Behälterwand weist im Bereich des tiefsten Punkts des entsprechenden Abschnitts ein weiteres Mittel zur Abführung des Filtrats auf oder die Bleche weisen im Bereich des tiefsten Punkts des entsprechenden Abschnitts Schlitze oder Bohrungen auf.
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Der die Filterkerze umschließende Behälter kann mit einer Mantelbeheizung ausgeführt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Druckfilter aus einzelnen Modulen, d. h. Parallelschaltung mehrerer Filterkerzeneinheiten, aufgebaut. Dabei können die einzelnen Filterkerzeneinheiten jede getrennt von einem Behälter wie im vorigen Absatz beschrieben umschlossen sein oder alle gemeinsam von einem solchen Behälter umschlossen sein.
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Das Verfahren zur Lösung der Aufgabe umfasst die Schritte
- I. Bereitstellung eines Druckfilters enthaltend eine senkrecht stehende Filterkerze mit einem rotationssymmetrischen Außenmantel und einem unteren und einem oberen Ende in zylindrischer Form oder konischer Form mit gegenüber dem oberen Ende größerem unteren Querschnitt; ein Austragsmittel, das das untere Ende der Filterkerze verschließt und geeignet ist, wesentliche Bereiche des Querschnitts von mindestens 50% der Querschnittsfläche im unteren Bereich der Filterkerze oder den gesamten Querschnitt am unteren Ende der Filterkerze freizugeben; ein Zugabemittel für die zu filtrierende Suspension, das sich unterhalb der Filterkerze oberhalb des Austragsmittels oder in einem Kanal durch eine Bohrung im Austragsmittel befindet; und wobei die Filterkerze von einem Behälter umschlossen wird, der einen Boden und/oder einen Deckel und dazwischen eine Behälterwand aufweist, wobei sich im Boden und/oder im Deckel ein Mittel zur Abführung des Filtrats befindet und wobei die Behälterwand mindestens ein Mittel zur Gaseinleitung aufweist;
- II. Ausbildung des Behälters in der Weise, dass an der Innenseite des Behälters in verschiedenen Höhen radial nach innen ragende Bleche angebracht werden, die den Innenraum des Behälters zwischen Filterkerze und Behälterwand in einzelne Abschnitte unterteilen, und dass die Behälterwand im Bereich jeden Abschnitts mit einem Mittel zur Gaseinleitung versehen wird;
- III. Zugabe der zu filtrierenden Suspension unter Druck von unten über das Zugabemittel;
- IV. Austrag des Filterkuchens aus der Filterkerze durch das Austragsmittel, wobei vor und/oder während des Austrags des Filterkuchens durch das oder die Mittel zur Gaseinleitung in der Behälterwand, insbesondere impulsartig Gas in den Behälter eingeblasen wird und die Abschnitte zeitlich nacheinander von unten nach oben durch die Mittel zur Gaseinleitung mit Gas beaufschlagt werden.
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Die Filterkerze ist in dem bereitgestellten Druckfilter von einem Behälter umschlossen, der einen Boden und einen Deckel und dazwischen eine Behälterwand aufweist und bei dem sich im Boden und/oder im Deckel ein Mittel zur Abführung des Filtrats befindet und bei dem die Behälterwand mindestens ein Mittel zur Gaseinleitung aufweist. Bei der Durchführung einer Filtration mit diesem modifizierten Druckfilter kann zur Initiierung und/oder Beschleunigung des Austrags vor und/oder während des Austrags des Filterkuchens durch das oder die Mittel zur Gaseinleitung in der Behälterwand Gas in den Behälter eingeblasen werden z. B. in Form von filtratseitigen Gasdruckstößen.
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An der Innenseite des Behälters werden in verschiedenen Höhen radial nach innen ragende Bleche angebracht, die den Innenraum des Behälters zwischen Filterkerze und Behälterwand in einzelne Abschnitte unterteilen und die Behälterwand kann im Bereich jeden Abschnitts ein Mittel zur Gaseinleitung aufweisen. Zum Austrag des Filterkuchens werden in diesem Fall die einzelnen Abschnitte zeitlich nacheinander von unten nach oben durch die Mittel zur Gaseinleitung mit Gas beaufschlagt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Filtration abgebrochen bevor der Filterkuchen im Inneren der Filterkerze zusammengewachsen ist. Der Abbruch kann beispielsweise durch Gaseinleitung erfolgen. Hierdurch werden Reste der zu filtrierenden Suspension aus dem Inneren der Filterkerze verdrängt, zerstäubt, z. B. verdüst, und der Filterkuchen trockengeblasen.
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In einer anderen bevorzugten Ausführung wird vor dem Austrag des Filterkuchens (Schritt IV) über das Zugabemittel für die zu filtrierende Suspension Waschflüssigkeit eingeleitet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Prinzipskizze einer Druckfiltervorrichtung,
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2 schematisch einen Ausschnitt eines Austragsbereichs der Druckfiltervorrichtung,
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3A und 3B zwei Ausführungsbeispiele für die Anordnung von Rückblasventilen in axialer Ansicht eines Druckfilters,
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4 eine schematische Darstellung zum Aufbau eines Filterkuchens mit Sollbruchstelle in dem Druckfilter und
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5 einen Längsschnitt eines Wandbereichs einer Filterkerze.
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Der erfindungsgemäße Druckfilter besitzt eine rotationsymmetrische, z. B. zylindrische oder leicht konische, senkrecht stehende Filterkerze FK, die am gegebenenfalls größeren unteren Ende mit einem totraumarm angeordneten Austragsventil V3 verschlossen wird, wobei das Totraumvolumen vorteilhaft deutlich unter 10% des effektiven Volumens innerhalb der Filterkerze FK liegt, z. B. unter 3% oder 2%. Die zu filtrierende Suspension wird dicht oberhalb des Austragsventils in den Innenraum der Kerze über das Ventil V1 unter Druck zugeführt. Das Filtrat tritt von innen nach außen durch die Filterkerze. Es wird über einen Behälter B, welcher die Filterkerze FK umschließt, über die oben und unten angeordneten Ventile V2 und V9 abgeführt. Es bildet sich ein ringförmiger, vorliegend leicht konischer Filterkuchen aus, der nach innen in die Filterkerze FK hineinwächst. Die Filtration wird abgebrochen, bevor der Filterkuchen innen zusammengewachsen ist. Die Restvolumenfiltration erfolgt durch Einleitung von Gas über die Suspensionszuführung V1. Alternativ kann direkt eine Waschflüssigkeit zugeführt werden. Nach Beenden der Wäsche wird der Filterkuchen trocken geblasen. Ist eine geeignete Restfeuchte erreicht, öffnet das Austragsventil V3, und der Filterkuchen wird durch filtratseitiges Rückblasen vom Außenmantel der Filterkerze FK, der das Filtermittel bildet, entfernt und durch die Schwerkraft aus dem Druckfilter abgeführt.
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Der Druckfilter in der gezeigten Ausführungsform enthält als Filterkerze FK ein senkrecht stehendes, leicht konisches Filtermittel, dessen größerer Durchmesser unten ist, und das bei der Filtration von innen nach außen durchströmt wird. Das Filtermittel ist beispielsweise metallisch ausgeführt (Drahtgewebe, Drahtgewebelaminat, Sinterkörper), so dass es auch die aus der Druckdifferenz resultierenden Kräfte aufnimmt. Alternativ kann ein textiles Filtermittel auf einem Stützgerüst, wie z. B. Stützkorb angebracht werden. Hierbei ist das Filtermittel durch ein innen liegendes Stützgerüst, z. B. Stützkorb oder Stützringe gegen Ablösung aufgrund des Rückblasens beim Austrag des Filterkuchens gesichert und auch nach außen mittels eines weiteren Stützgerüsts, z. B. Stützkorbs oder Stützringen in seiner Lage gegen nach außen gerichtete Kräfte abgestützt. Der Filterkuchen wird durch ein möglichst dicht am Filtermittel angeschlossenes, den gesamten unteren Durchmesser der Filterkerze FK freigebendes Austragsventil V3 (beispielsweise Kugelsegmentventil, Klappe, Schieber) ausgetragen. Die Suspension wird über die Suspensionszuführung mit Ventil V1 in den Innenraum der Filterkerze FK dicht oberhalb des Austragsventils V3 unterhalb des Filtermittels bzw. der Filterkerze FK zugeführt. Alternativ kann bei einer speziellen Konstruktion des Austragsventils V3 die Suspensionszuführung über eine Hohlbohrung oder einen oder mehrere Kanäle K1, K2, K3 im Austragsventil V3 selbst erfolgen, wie 2 zeigt.
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Zur Sicherstellung des Filterkuchenaustrags durch filtratseitiges Rückblasen hat der Druckfilter aus 1 folgende Konstruktionsmerkmale:
Der Behälter B ist über die Höhe durch eingeschweißte, vorzugsweise leicht schräg nach außen oder innen gestellte Bleche Bl (Schräge nicht gezeigt) segmentiert. In jedes Segment erfolgt die Einleitung von Druckgas über Schnellschlussventile V4 bis V7. Sind die Segmente gegeneinander gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen, ist die Neigung der Bleche Bl vorzugsweise nach schräg außen. In diesem Fall sind z. B. weitere (nicht auf der Skizze dargestellte) Ventile zur Entleerung jedes Segmentes vorgesehen, die vorzugsweise am tiefsten Punkt jedes Segmentes an der Außenwand des Behälters B angeordnet sind. In einer einfacheren Variante sind die Segmente durch Schlitze oder Bohrungen, je nach Neigungsrichtung der Bleche Bl an ihrem tiefsten Punkt, miteinander verbunden. Diese Verbindung der Segmente erlaubt ein Leerlaufen des Filtrats aus dem Behälter B über das Ventil V2 und gleichzeitig, aufgrund der Querschnittsreduzierung durch die Bleche Bl, einen Druckaufbau zum Rückblasen. Zum Filterkuchenaustrag werden die Segmente gesteuert zeitlich nacheinander von unten nach oben gegebenenfalls mehrmals mit Druckgas beaufschlagt, so dass zuerst die unteren Filterkuchenschichten abgelöst und ausgetragen werden, um Verstopfungen beim Filterkuchenaustrag vorzubeugen.
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Die Filterkerze FK ist optional in der vertikalen Erstreckung mit einer nicht filtrierenden Zone in der Breite der erwarteten Filterkuchenhöhe ausgeführt, um dem Filterkuchen zum Austrag eine Sollbruchstelle zur Ablösung zu geben.
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Zur Vermeidung von Sedimentation in der Filterkerze FK kann ein Teil der Suspension über ein am oberen Ende der Filterkerze FK befindliches Ventil V8 zirkuliert werden. Über das Ventil V8 kann die Filterkerze auch belüftet werden und Restsuspension oder Restwaschflüssigkeit aus dem Inneren der Kerze in die entsprechenden Vorlagen zurückgedrückt werden.
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Bei größeren Anlagen wird der Druckfilter vorzugsweise modularartig aufgebaut, so dass durch Aktivierung der benötigten Modulanzahl die Filterfläche auf das zu erwartende Filterkuchenvolumen angepasst werden kann. Alternativ kann der Druckfilter bei einer Einkerzenanlage chargenweise betrieben werden.
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Der Druckfilter kann, beispielweise bei einer Einkerzenanlage, in seinem oberen Öffnungsbereich mit einer visuellen und/oder automatischen Überwachungseinrichtung für den Filterkuchenaufbau ausgerüstet sein. In Abhängigkeit der festgestellten Filterkucheneigenschaften (Dicke, Konsistenz) kann auch die Steuerung oder Regelung des Filtrationsprozesses ausgelegt sein.
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Der Druckfilter kann oberhalb eines Vakuumkontakttrockners angeordnet gleichzeitig als Brüdenfilter eingesetzt werden. In diesem Fall ist der Filtratbehälter zweckmäßigerweise mit einer Mantelbeheizung zu versehen. Eine konvektive Trocknung mit erwärmtem Gas ist ebenfalls möglich.
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Die ausschnittsweise Darstellung des unteren Austragsbereichs eines Druckfilters nach 2 zeigt einen Abschnitt einer vorliegend zylindrischen Filterkerze FK mit einem Filterkerzendurchmesser D1, wobei die Filterkerze FK mit einem unteren Ringabschnitt in eine umgebende Gehäuseöffnung, die beispielsweise den Bodenbereich des Behälters B darstellt, eingesetzt ist. An der Unterseite des Gehäuseabschnittes, insbesondere Behälterbodens, ist das Austragsventil V3 angeordnet, das ein Verschlussglied V31 aufweist, welches kugelkalottenförmig ausgestaltet ist und den Raum unter der Filterkerze FK während der Zuführung der Suspension und des Aufbaus des Filterkuchens abdichtet. Oberhalb des Austragsventils V3, vorliegend insbesondere oberhalb des Verschlussglieds V31, ist ein Totraum T vorhanden, der lediglich geringes Totraumvolumen im Vergleich zu dem Volumen des von dem Filtermittel ringsum umschlossenen Volumens aufweist, und zwar deutlich weniger als 10%, zweckmäßigerweise unter 3% oder 2%. Der Totraum T erstreckt sich nach oben bis zu einer unteren Filterebene UF, ab der sich das Filtermedium nach oben erstreckt.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich, ist der freigebbare Querschnitt im Bereich des Austragsventils V3, der im Öffnungsbereich und vorliegend auch unterhalb desselben einen Durchmesser der Austragöffnung D2 aufweist, im Vergleich zur Querschnittsfläche innerhalb der Filterkerze FK relativ groß, vorliegend etwa so groß wie dieser, so dass ein ungehinderter Austrag des aufgebauten Filterkuchens durch Schwerkraft nach unten gewährleistet und die Gefahr eines Verstopfens auch bei für die Entnahme ungünstiger Konsistenz des Filterkuchens sicher gewährleistet ist. Für einen guten Austrag sollte die Querschnittsfläche des Austragsbereichs im Ventilabschnitt und möglichst auch darunter noch mindestens 50% der Querschnittsfläche in der unteren Ebene der Filterkerze FK betragen.
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Des Weiteren zeigt 2 ein Ausführungsbeispiel für eine Kanalanordnung für die Suspensionszuführung über das Zuführventil V1. Die Kanäle K1, K3, K2 sind dabei in einer Schwenkachse des Verschlussglieds V31 ausgebildet, verlaufen durch Anschlussabschnitte und weiter durch das Verschlussglied V31, an dessen Oberseite sie in den Totraum T unterhalb der Filterkerze FK münden. Über zumindest einen der Kanäle K1, K3, K2 kann die Suspensionszuführung erfolgen, während über mindestens einen anderen der Kanäle K1, K3, K2 oder über einen oder mehrere gleiche Kanäle während oder nach Beenden der Filtration und des Filterkuchenaufbaus Gas zur Beeinflussung der Filtration, zum Verdrängen und Zerstäuben der Restflüssigkeit oder Restsuspension im Kern der Filterkerze FK oder zum Trockenblasen des Filterkuchens eingeblasen werden kann. Nach Aufbau des Filterkuchens und Abschluss der Filtration wird das Verschlussglied V31 geöffnet und der Filterkuchen durch das filtratseitige Rückblasen vom Außenmantel der Filterkerze her eingeleitet, wie vorstehend beschrieben. Dabei kann der gesamte Prozess von der Einleitung der Suspension bis zum Austrag des Filterkuchens automatisch mittels einer Steuereinrichtung durchgeführt werden.
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Alternativ kann mindestens ein Kanal zwischen unterem Rand des Filtermittels und Verschlussglied angeordnet sein.
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Wie die 3a und 3B beispielsweise anhand der Anordnung der Rückblasventile V7 zeigen, können umlaufend ein oder mehrere Rückblasventile V71 bis V74 radial an dem Mantel des Behälters B angeordnet sein (3A) oder aber tangential entsprechend dem Rückblasventil V75 (3B).
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4 zeigt die Erzeugung einer in Längsrichtung der Filterkerze FK verlaufenden Sollbruchstelle mittels einer Barriere, insbesondere der undurchlässigen Zone Z. Ist bei dünnem Filterkuchen K (anfängliche Schicht) im Bereich der Zone Z der Kuchen in Längsrichtung noch unterbrochen, wächst er bei zunehmender Dicke zwar zusammen, bildet aber im Bereich der filterfreien Zone Z immer noch einen Bereich geringerer Dicke, in dem er bei Beaufschlagung mit Druckluft über die Rückblasventile leicht aufbricht, so dass der Filterkuchen K sich durch die Druckluftstöße leicht von dem Filtermittel ablösen und nach unten fallen kann.
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5 zeigt einen Längsschnitt einer Wandung der Filterkerze FK mit einem Außenteil AT, der das Filtermittel FM nach außen abstützt und mit einem Innenteil IT, der das Filtermittel FM oben und unten nach innen abstützt, so dass sich das Filtermittel FM beim Rückblasen durch Beaufschlagung mit Druckluft etwas verformen kann und das Ablösen des Filterkuchens K unterstützt wird. Der Innenteil IT, z. B. ein Innengerüst, innerer Stützkorb oder auch nur axial voneinander beabstandete Ringe kann z. B. eine segmentweise Abstützung im Bereich der Bleche bilden, oder auch nur im oberen und unteren Bereich der Filterkerze angeordnet sein. Die Abstützung richtet sich dabei insbesondere auch nach dem Aufbau des Materials des Filtermittels FM.
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Eine Ausgestaltungsvariante der Druckfiltervorrichtung besteht darin, dass im oberen Bereich des Behälters bzw. oberhalb der Filterkerze(n) FK ein Schauglas zur visuellen Kontrolle des Aufbaus des Filterkuchens K (Dicke, Konsistenz oder dgl.) vorgesehen ist und/oder dass eine optische oder andere Überwachungsvorrichtung der Eigenschaften des Filterkuchens vorhanden ist. Die Steuereinrichtung kann dann entweder von Hand oder automatisch aufgrund der Erfassungssignale den Ablauf des Filtrationsprozesses, z. B. Steuerung der Gaszufuhr zur Trocknung des Filterkuchens und/oder Ansteuerung der Rückblasventile und/oder Öffnung des Austragsventils V1 steuern.
