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Die Erfindung betrifft eine Drehfilteranlage umfassend ein Filtergehäuse mit einer Gehäusemanteleinheit, einen um eine Rotorachse drehbaren, innerhalb des Filtergehäuses aufgenommenen Filterrotor mit einer Rotormanteleinheit, einen Zwischenraum zwischen der Rotormanteleinheit und der Gehäusemanteleinheit, wobei die Rotormanteleinheit eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Filterzellen oder Filterzellengruppen aufweist, und wobei in wenigstens einem Teil der Filterzellen jeweils ein zum Zwischenraum hin offener Filterkuchenraum durch ein Filtermittel von einem Abführleitungssystem getrennt ist.
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Insbesondere kann es sich dabei um eine Drehfilteranlage handeln, bei der für den Filtervorgang in dem Zwischenraum ein Druck auf das Filtriergut, beispielsweise eine zu filtrierende Suspension, aufgebaut wird, beispielsweise durch hydrostatischen Zuführdruck oder durch zusätzliche Druckgaszuführung oder durch Pumpen, und bei dem durch die Filterzellen hindurch das Filtrat über das Abführleitungssystem abgeführt wird. In ähnlicher Weise kann die Durchströmung des Filterkuchens mit einem oder mehreren Waschmedien, beispielsweise einer Waschflüssigkeit, oder mit einem oder mehreren Trockengasen, beispielsweise Trockenluft, erfolgen.
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Eine Drehfilteranlage der gattungsgemäßen Art ist beispielsweise aus der
WO 02/100 512 A1 bekannt. Drehfilteranlagen des dort offenbarten Typs haben sich in der Praxis in zahlreichen Anwendungen hervorragend bewährt. Lediglich dann, wenn ein Filtriergut filtriert wird, das einen Filterkuchen mit offener Struktur bildet, d. h. einen Filterkuchen mit zahlreichen Hohlräumen, können zur Entfeuchtung aufgrund der offenen Struktur des Filterkuchens hohe Durchsatzmengen von Trocknungsgas erforderlich sein.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die gattungsgemäße Drehfilteranlage derart weiter zu bilden, dass sie eine effektivere Entfeuchtung ermöglicht, insbesondere eine Reduzierung der Durchsatzmenge an Trocknungsgas beim Entfeuchten von Filterkuchen mit offener Struktur.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Drehfilteranlage der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher einem vorbestimmten Umfangsabschnitt des Zwischenraums eine Pressstempelvorrichtung zugeordnet ist, welche wenigstens einen Pressstempel umfasst, der bei Umlauf des Filterrotors das Volumen des Filterkuchenraums einer den vorbestimmten Umfangsabschnitt durchwandernden Filterzelle unter mechanischer Kompression des Filterkuchens in dieser Filterzelle verkleinert. Mittels der mechanischen Kompression des Filterkuchens unter Einsatz der Pressstempelvorrichtung kann der Filterkuchen verdichtet werden, wobei insbesondere bei Filterkuchen mit offener Struktur die diese offene Struktur ausmachenden Hohlräume in ihrem Volumen zumindest reduziert, wenn nicht gar vollständig mit Filterkuchenmaterial gefüllt werden. Somit kann auch bei einem Filtriergut, das eigentlich einen Filterkuchen mit offener Struktur bildet, dafür gesorgt werden, dass der Filterkuchen zum Entfeuchten mittels eines Trocknungsgases als Filterkuchen mit geschlossenerer Struktur vorliegt, so dass zu seiner Entfeuchtung eine geringere Menge an Trocknungsgas erforderlich ist.
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Um die von dem Filterkuchen auf den wenigstens einen Pressstempel ausgeübten Kräfte aufnehmen zu können, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Pressstempelvorrichtung ferner eine Pressstempelstützanordnung umfasst, welche den wenigstens einen Pressstempel in den Filterkuchenraum hineindrückt.
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In einer ersten Ausführungsform kann die Pressstempelstützanordnung von einem Rad oder einer Walze gebildet sein, dessen bzw. deren Achse im Wesentlichen parallel zur Rotorachse des Filterotors verläuft und an dessen bzw. deren Umfang eine Mehrzahl von Pressstempeln angeordnet ist.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform kann die Pressstempelvorrichtung zwei Umlenkrollen bzw. Umlenkwalzen umfassen, deren Achsen zur Rotorachse des Filterrotors im Wesentlichen parallel verlaufen und um welche ein Band umläuft, welches eine Mehrzahl von Pressstempeln in quasi endloser Reihe trägt. Dabei kann dem an die Filterzellen angrenzenden Trumm des Endlosbandes eine Stützeinheit, beispielsweise eine Stützplatte, zugeordnet sein, welche zusammen mit den beiden Umlenkrollen bzw. Umlenkwalzen die Pressstempelstützanordnung bildet.
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Bei einer dritten Ausführungsform laufen die Pressstempel voneinander getrennt lose längs einer Pressstempelbahn um. Dabei umfasst diese Pressstempelbahn einen ersten Bahnabschnitt, in welchem die Pressstempel mittels eines Stößels zumindest teilweise in die Filterzellen hineingedrückt werden, einen zweiten Bahnabschnitt, in dem sie sich gemeinsam mit den Filterzellen bewegen, wobei sie gegebenenfalls durch eine Nockenfläche einer die Pressstempelstützanordnung bildenden Stützplatte bei fortschreitender Bewegung mit den Filterzellen zunehmend in die Filterzellen hineingedrückt werden, einen dritten Bahnabschnitt, in welchem die Pressstempel mittels einer Auswerfervorrichtung aus den Filterzellen heraus gehoben und einem vierten Bahnabschnitt übergeben werden, in welchen sie mittels eines Rückführmechanismus wieder zum Beginn des ersten Bahnabschnitts zurückgeführt werden.
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Gemäß einer vierten Ausführungsform umfasst die Pressstempelvorrichtung wenigstens einen um eine zur Rotorachse des Filterrotors im Wesentlichen parallel verlaufende Achse schwenkbaren Pressstempel, der mittels einer von außen auf ihn einwirkenden Kraft in den Filterkuchenraum hineingedrückt wird und durch Zusammenwirken eines Abschnitts seiner Außenfläche mit einer die Filterzelle in Umfangsrichtung des Filterrotors begrenzenden Begrenzungswandung wieder aus dem Filterkuchenraum herausgehoben wird. Die Schwenkachse des Pressstempels bildet in diesem Fall die Pressstempelstützanordnung.
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Gemäß einer fünften Ausführungsform ist jeder Filterzelle ein gesonderter Pressstempel zugeordnet, der zugleich den Träger für die Zelleneinlage bildet. Ein bezüglich des Filterrotors nach radial innen abstehender Pressstempelstößel wirkt mit einer im Inneren des Filterrotors angeordneten Kurvenscheibe derart zusammen, dass die Pressstempel in einem vorbestimmten Umfangsabschnitt des Zwischenraums vom Boden der Filterzelle abheben und den Filterkuchen gegen eine im Zwischenraum angeordnete, die Filterzellen in dem Umfangsabschnitt bedeckende Gegenplatte komprimieren. Die Pressstempelstützanordnung wird in diesem Fall von der Kurvenscheibe gebildet.
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Wie sich bereits aus der Erläuterung der vorstehenden Ausführungsformen ergibt, kann die Pressstempelstützanordnung relativ zur Gehäusemanteleinheit starr angeordnet sein, um einen fest vorgegebenen Verpressweg bzw. einen fest vorgegebenen Kompressionsgrad des Filterkuchens zu erzielen. So kann beispielsweise bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform die Achse der Pressstempelträgerwalze in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse des Filterrotors zu dieser mit einem fest vorgegebenen Abstand angeordnet sein. Gleiches gilt für die Achsen der Umlenkwalzen der zweiten Ausführungsform und die Anordnung der Stützplatte dieser Ausführungsform. Gleiches gilt auch für die Stützplatte der dritten Ausführungsform, die Schwenkachse der vierten Ausführungsform und die Anordnung der Kurvenscheibe der fünften Ausführungsform.
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Möchte man den Verpressweg bzw. den Kompressionsgrad des Filterkuchen an die Eigenschaften des jeweiligen Filterkuchenmaterials anpassen können, so ist es jedoch auch denkbar, dass die Pressstempelstützanordnung relativ zur Gehäusemanteleinheit in einer Mehrzahl von Radialstellungen bezüglich der Rotorachse des Filterrotors anordenbar ist. Bezüglich der Art und Weise, wie dies bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen realisiert werden kann, kann in analoger Weise auf die vorstehende Erläuterung zur radial starren Anordnung Bezug genommen werden.
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Zusätzlich oder alternativ zur Vorgabe einer Mehrzahl von Radialstellungen der Pressstempelstützanordnung kann die Pressstempelstützanordnung jedoch auch relativ zur Gehäusemanteleinheit radial beweglich angeordnet und durch eine vorbestimmte Kraft im Sinne einer den Filterkuchenraum verkleinernden Einwirkung auf den wenigstens einen Pressstempel vorgespannt sein. Die Vorspannung kann dabei durch eine Druckfeder, beispielsweise eine Schraubendruckfeder, eine Gasdruckfeder oder dergleichen, oder hydraulisch bereitgestellt werden. Bei Einsatz einer Druckfeder kann die in einem Sollverpressweg auf den Filterkuchen ausgeübte Kraft durch geeignete Wahl der Federvorspannung vorgegeben werden, wobei die Kraft mit zunehmenden Verpressweg weiter ansteigt, beispielsweise gemäß dem Hook'schen Gesetz, und dadurch dem Ausweichen der Pressstempelstützanordnung und damit der Pressstempel bei Zunahme des Kuchenwiderstands entgegenwirkt.
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In besonders einfacher Weise kann die zur Kompression des Filterkuchens durch den Pressstempel bei fortschreitender Drehbewegung des Filterrotors erforderliche Bewegung des Pressstempels dadurch erzielt werden, dass die Bewegung des wenigstens einen Pressstempels zumindest teilweise von dessen Mitnahme durch die ihm zugeordnete Filterzelle abgeleitet ist, vorzugsweise von dessen Mitnahme durch eine Zellenwand, welche die ihm gerade zugeordnete Filterzelle in Umfangsrichtung begrenzt. Zur Rückführung des wenigstens einen Pressstempels vom Ende des vorbestimmten Umfangsabschnitts des Zwischenraums zu dessen Anfang kann gegebenenfalls eine gesonderte Rückführeinrichtung vorgesehen sein. Bei der vorstehend genannten ersten Ausführungsform werden die Pressstempel durch ihre feste Anordnung an der Pressstempelträgerwalze und den zahnradartigen Eingriff der an dieser Trägerwalze angeordneten Pressstempel mit den Filterzellen des Filterrotors wieder zum Anfang des vorbestimmten Umfangsabschnitts zurückgeführt. Das Analoge gilt auch für die Pressstempel der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform, während bei der dritten Ausführungsform ein gesonderter Rückfühmechanismus erforderlich ist. Bei der vierten Ausführungsform führt der Pressstempel eine Art Pendelbewegung aus. Und bei der fünften Ausführungsform werden die Pressstempel vom Filterrotor selbst zum Beginn des vorbestimmten Umfangsabschnitts mitgenommen.
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Nachzutragen ist noch, dass die bei der Mitnahme zwischen dem wenigstens einen Pressstempel und den die Filterzelle begrenzenden Wandungen auftretende Gleitbewegung zwischen diesen zu einem Verschleiß sowohl an den Zellenwandungen als auch an den Pressstempeln führen kann. Um diesen Verschleiß möglichst gering halten zu können, kann der wenigstens eine Pressstempel vorzugsweise aus einem Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften, ausreichender Verschleißfestigtkeit und Beständigkeit gegenüber den Betriebsbedingungen, insbesondere Temperatur, chemischer Angriff hergestellt sein, beispielsweise einem Hochtemperatur-Werkstoff, wie PEEK (Polyetheretherketon), oder mit einem Überzug aus einem derartigen Werkstoff, beispielsweise PFA (Perfluoralkoxylalkan) versehen sein. Ferner wird vorgeschlagen, dass der wenigstens eine Pressstempel derart gestaltet ist, dass eine möglichst kontinuierliche Mitnahme des Pressstempels durch die ihm zugeordnete Filterzelle erzielt wird. Der Pressstempel kann beispielsweise eine Stirnfläche und zwei Flankenflächen aufweisen, wobei die Stirnfläche in Umfangsrichtung vorzugsweise durch die Flankenflächen hinterschnitten ausgebildet ist. Die Optimierung der Form des Stempels kann beispielsweise durch Simulation der Drehbewegung eines dreidimensionalen CAD-Modells mit dem Fachmann bekannten Methoden und handelsüblichen CAD-Systemen optimiert werden.
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Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Mitnahmebewegung ist es jedoch auch möglich, dass die Pressstempelvorrichtung eine gesonderte Antriebsvorrichtung umfasst, welche mit dem Antrieb des Filterrotors vorzugsweise synchronisiert ist. Dabei kann die Synchronisierung beispielsweise über Zahnräder oder/und Zahnriemen bewerkstelligt werden oder/und durch Einsatz eines gesonderten, elektronisch synchronisierten Antriebsmotors.
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Um die erfindungsgemäße Pressstempelvorrichtung auch an bereits bestehenden Drehfilteranlagen nachrüsten zu können, wird vorgeschlagen, dass der vorbestimmte Umfangsabschnitt des Zwischenraums, dem die Pressstempelvorrichtung zugeordnet ist, der Trocknungszone der Drehfilteranlage angehört. Die gattungsgemäßen Drehfilteranlagen sind üblicherweise in eine Mehrzahl von Zonen unterteilt, welche von den Filterzellen bei der Drehbewegung des Filterrotors nacheinander durchlaufen werden. Beispielsweise können vier solche Zonen vorgesehen sein, wobei das Filtriergut in einer ersten Zone in die Filterzellen eingeleitet und filtriert wird, der so entstandene Filterkuchen in einer zweiten Zone gewaschen, in einer dritten Zone getrocknet und in einer vierten Zone aus den Filterzellen ausgeworfen wird. Es versteht sich, dass das Vorsehen einer zusätzlichen Kompressionszone zwischen der Waschzone und der Trocknungszone einen aufwändigen Umbau der gesamten Drehfilteranlage zur Folge hätte. Daher ist es von großem Vorteil, dass die Erfinder erkannt haben, dass die Pressstempelvorrichtung ohne Weiteres in die Trocknungszone integriert werden kann. Auch wenn auf diese Weise der Filterkuchen nicht in der gesamten Trocknungszone eine geschlossene Struktur aufweist, sondern zumindest am Anfang der Trocknungszone noch eine offene Struktur, kann hierdurch bei einem Minimum an Umbauaufwand eine deutliche Verbesserung der Trocknungseffizienz erzielt werden.
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Um auch den vorbestimmten Umfangsabschnitt zur Trocknung des Filterkuchens nutzen zu können, wird ferner vorgeschlagen, dass wenigstens ein Pressstempel eine Zuführung für Trocknungsmedium aufweist.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn ein die Pressstempelvorrichtung aufnehmender Gehäuseabschnitt mit der Gehäusemanteleinheit druckdicht verbunden ist, da hierdurch eine Beeinträchtigung des Betriebs und der Funktion der gesamten Drehfilteranlage zuverlässig verhindert werden kann.
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Um sicherstellen zu können, dass der wenigstens eine Pressstempel möglichst den gesamten Filterkuchen komprimieren kann, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass der wenigstens eine Pressstempel derart gestaltet ist, dass zwischen den die Filterzelle begrenzenden Wandungen und dem Pressstempel möglichst geringe Toträume entstehen. Der Pressstempel kann beispielsweise eine Stirnfläche und zwei Flankenflächen aufweisen, wobei die Stirnfläche des Pressstempels derart bemessen ist, dass sie mindestens 90% der Oberfläche der Zelle überdeckt. Auch diese Optimierung kann, wie vorstehend bereits erläutert, an Hand eines dreidimensionalen CAD-Systems erfolgen.
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Die beiliegenden Figuren erläutern die Grundlagen der Erfindung und Einzelheiten der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen. Es stellen dar:
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1 eine Prinzipdarstellung einer bekannten Drehfilteranlage im Querschnitt;
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2 einen Längsschnitt durch die Drehfilteranlage nach 1;
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3 einen Ausschnitt aus der Zellstruktur des Filterrotors nach 1 und 2 im Bereich III der 2; und
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4 bis 8 fünf Ausführungsformen erfindungsgemäßer Drehfilteranlagen.
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Anhand der
1–
3 seien zunächst der prinzipielle Aufbau und die prinzipielle Betriebsweise einer gattungsgemäßen Drehfilteranlage beschrieben. Die
1–
3 entstammen der
WO 02/100 512 A1 .
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In den 1 und 2 ist eine Drehfilteranlage ganz allgemein mit 10 bezeichnet. Die Drehfilteranlage 10 umfasst ein Filtergehäuse 11 und einen Filterrotor 12. Das Filtergehäuse 11 umfasst eine Gehäusemanteleinheit 14 mit Endringen 16. Die Filtergehäuseeinheit 14 ist mittels einer an den Endringen 16 ansetzenden Filtergehäuseabstützung 18 auf einem nicht dargestellten Fundament abgestützt. An der Filtergehäuseeinheit 14 sind Lagerschilde 20 befestigt, die Rotorlager 22 umfassen. In den Rotorlagern 22 ist der Filterrotor 12 mittels zweier Endabschnitte 24 und 26 gelagert. Der Filterrotor 12 umfasst eine Rotormanteleinheit 28. Zwischen der Rotormanteleinheit 28 und der Gehäusemanteleinheit 14 ist ein Zwischenraum 30 definiert. Dieser Zwischenraum 30 ist durch Zonentrennmittel 32 in Zwischenraumzonen Z1, Z2, Z3, Z4 unterteilt. An seinen axial beabstandeten Enden ist der Zwischenraum 30 durch Dichtungsbaugruppen 34 abgedichtet. Die dem Zwischenraum 30 zugekehrte Außenseite der Rotormanteleinheit 28 ist als eine Zellenstruktur gestaltet, die in 3 dargestellt ist. Diese Zellenstruktur umfasst Filterzellen 36' und 36'', wobei jeweils eine Filterzelle 36' und eine Filterzelle 36'' eine Filterzellengruppe 36 bilden. In jeder Filterzelle 36', 36'' ist ein Filtermittel 38 angeordnet, welches eine Abführöffnung 40 überdeckt. Die Abführöffnungen 40 der Filterzellengruppe 36 sind durch eine mit dem Filterrotor 28 umlaufende Abführleitung 42 mit dem ebenfalls mit dem Filterrotor 28 umlaufenden Kern 44 einer Drehverbindungsbaugruppe 46 verbunden. Der umlaufende Kern 44 ist an dem Endabschnitt 24 des Filterrotors 12 drehfest angeordnet. Zu der Drehverbindungsbaugruppe 46 gehört ferner ein Drehverbindungsstator 48, welcher an dem Filtergehäuse 14 gegen Drehung abgestützt ist. Von jeder Zellengruppe 36 führt, wie in der unteren Hälfte der 2 dargestellt, je eine Abführleitung 42 zu dem Drehverbindungskern 44. In dem Drehverbindungsstator 48 sind Ringsegmentkammern 50 angeordnet, wobei eine Ringsegmentkammer 50 in ihrer Umfangslänge jeweils der Umfangslänge einer der Zwischenraumzonen Z1–Z3 entspricht. Von jedem der Ringsegmenträume 50 führt eine stationäre Abführleitung 52 zu einem nicht dargestellten Sammelraum.
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Der Filterrotor 12 ist durch eine Getriebeeinheit 54 angetrieben. Die Getriebeeinheit 54 umfasst ein Großzahnrad 56 und ein Antriebsritzel 58. Das Antriebsritzel 58 wird von einem Elektromotor angetrieben. Die Drehzahl des Elektromotors wird durch die Getriebeeinheit 54 ins Langsame übersetzt, so dass der Filterrotor 12 mit einer Drehzahl in der Größenordnung von 0,5–4 U/min umläuft. Die Drehrichtung ist in 1 mit einem Pfeil 60 angezeigt.
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An die Zwischenraumzonen Z1–Z3 sind Zuführarmaturen A1–A3 angeschlossen. Der Zwischenraumzone Z4 sind Auswerfschaber 62 zugeordnet. Ferner schließt sich an die Zwischenraumzone Z4 ein Filterkuchenauswurfschacht 64 an.
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Die vorstehend beschriebene, gattungsgemäße Drehfilteranlage 10 arbeitet beispielsweise wie folgt:
Durch die Zuführarmatur A1 wird Filtriergut FG, z. B. eine Flüssigkeits-Feststoff-Suspension zugeführt, die sich in der Zwischenraumzone Z1 ausbreitet und dort unter hydrostatischem Druck steht. Der Flüssigkeitsbestandteil des Filtrierguts FG wird durch das Filtermittel 38 der Zellen 36', 36'' hindurch gedrückt, so dass sich der Feststoffanteil als Filterkuchen FK in den Zuführungsräumen 66 jeweils radial außerhalb der Filtermittel 38 ansammelt und der Flüssigkeitsanteil, für den speziellen Fall des Flüssigkeitsanteils des Filtrierguts FG Filtrat genannt, durch die Abführöffnungen 40 in die Abführleitungen 42 gelangt. Der Filtratfluss ist in 2 durch einen Pfeil PM angedeutet. Wenn man sich die 1 als eine Momentaufnahme während der kontinuierlichen Drehbewegung des Filterrotors 12 vorstellt, so sind in dem entsprechenden Moment sämtliche Filterzellen 36', 36'', welche der Zwischenraumzone Z1 radial gegenüber stehen und zu dieser hin offen sind, mit der Zuführarmatur A1 in Verbindung, und ferner sind die Abführöffnungen 40 eben dieser mit der Zwischenraumzone Z1 in Verbindung stehenden Zellen 36', 36'' über jeweils eine Abführleitung 42 mit dem Drehverbindungskern 44 verbunden und weiter über die Drehverbindung 46 mit der stationären Abführleitung 52 verbunden, die zu einem nicht eingezeichneten Filtratauffangbehälter führt. Die der Zwischenraumzone Z1 zugeordnete Ringsegmentkammer 50 ist so bemessen, dass in dem durch 1 dargestellten Zeitpunkt sämtliche zur Zwischenraumzone Z1 hin offenen Zellen 36' und 36'' mit ihren Abflussöffnungen 40 letztlich an den stationären Filtratauffangbehälter angeschlossen sind.
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Wenn eine Filterzellengruppe 36 an einem Zonentrennmittel 32 vorbei geht, so wird im Laufe der weiteren Drehung des Filterrotors 12 die Zellengruppe 36 von der Zwischenraumzone Z1 getrennt und gelangt nach Vorbeilauf an dem Zonentrennmittel 32 in Verbindung mit der Zwischenraumzone Z2. Beim Eintritt einer Zellengruppe 36 in den Bereich der Zwischenraumzone Z2 hat sich über dem Filtermittel 38 der beiden Zellen 36', 36'' ein Filterkuchen FK aus dem durch das Filtermittel 38 zurückgehaltenen Feststoffanteil des Filtrierguts FG gebildet. Dieser Filterkuchen FK soll nun in dem Bereich der Zwischenraumzone Z2 gereinigt werden. Zu diesem Zweck wird der Zwischenraumzone Z2 durch die Zuführarmatur A2 ein Waschmittel WM zugeleitet, das sich über die ganze Zwischenraumzone Z2 verteilt und den jeweiligen Filterkuchen FK sowie das ihm unterliegende Filtermittel 38 durchdringt, um dann durch die jeweilige Abführöffnung 40 in die jeweilige Abfuhrleitung 42 zu gelangen. Die Abführleitungen 42 sämtlicher Filterzellen 36', 36'', welche in der Momentaufnahme gemäß 1 gerade mit der Zwischenraumzone Z2 in Verbindung stehen, werden durch eine in 2 nicht erkennbare Ringsegmentkammer mit einer stationären Abführleitung (nicht eingezeichnet) einem Waschflüssigkeitssammelbehälter zugeführt, dem eine Trennstufe nachgeschaltet sein kann, um die ausgewaschenen flüssigen Bestandteile aus dem Kuchen von der Waschflüssigkeit abzutrennen und die Waschflüssigkeit für einen erneuten Waschvorgang einsetzen zu können.
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Nach dem Durchgang einer Zellengruppe 36 durch die Ringraumzone Z2 gelangt diese Zellengruppe 36 nach Vorbeigang an dem die Zwischenraumzonen Z2 und Z3 trennenden Zonentrennmittel 32 in radiale Gegenüberstellung zu der Zwischenraumzone Z3. Der Zwischenraumzone Z3 wird durch die Zuführarmatur A3 Trocknungsgas, beispielsweise Trocknungsluft TL, zugeführt, die sich über die ganze Zwischenraumzone Z3 verteilt und zu jeder der Zellengruppen 36 gelangen kann, die gerade der Zwischenraumzone Z3 gegenüber stehen. Dieses Trocknungsgas TL tritt durch den Filterkuchen ZK und das ihm jeweils unterliegende Filtermittel 38 hindurch und kann durch die jeweilige Abführöffnung 40 und die jeweils zugehörige Abführleitung 42 wiederum zu der Drehverbindungsbaugruppe 46 gelangen. Dort wird das Trocknungsgas TL einer weiteren Ringsegmentkammer (nicht eingezeichnet) des Drehverbindungsstators 48 zugeführt und kann von dieser durch eine nicht eingezeichnete stationäre Abführleitung in die Atmosphäre entweichen oder einer Trennvorrichtung zugeführt werden, in der die von dem Trocknungsgas TL aus dem Filterkuchen FK ausgetragenen flüssigen Bestandteile abgeschieden werden können. Alle in der Momentaufnahme der 1 jeweils in Gegenüberstellung zu der Zwischenraumzone Z3 stehenden Zellengruppen 36 sind über die weitere Ringsegmentkammer des Drehverbindungsstators 48 gleichzeitig mit der stationären Abführleitung für das Trocknungsgas TL verbunden.
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Betrachtet man eine einzelne Zellengruppe 36 während eines Umlaufs um die Rotorachse A, so erkennt man, dass diese Zellengruppe 36 nacheinander den folgenden Vorgängen unterworfen wird:
Die Zellengruppe 36 wird beim Eintritt in die Zwischenraumzone Z1 mit Filtriergut FG gefüllt.
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Die flüssigen Anteile werden aus dem eingetretenen Filtriergut FG durch das Filtermittel 38 hindurch gedrückt und gelangen in den Filtratauffangbehälter als Filtrat.
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Der nach Durchgang durch die Zwischenraumzone Z1 auf dem Boden der Filterzellengruppe 36 abgesetzte Filterkuchen FK wird nach Eintritt in die Zwischenraumzone Z2 durch das Waschmittel WM gewaschen. Die verbrauchte Waschflüssigkeit gelangt durch den Filterkuchen FK und das darunter liegende Filtermittel 38 hindurch in das Filtratablaufsystem, und dann beispielsweise in den Waschmittelsammelbehälter.
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Wenn der in der Zellengruppe 36 gewaschene Filterkuchen FK in die Zwischenraumzone Z3 eintritt, wird er durch das über die Armatur A3 eingeleitete Trocknungsgas TL getrocknet. Das Trocknungsgas TL durchdringt den Filterkuchen FK und das ihm unterliegende Filtermittel 38 und gelangt durch die zugehörige Abführleitung 42 und die Drehverbindungsbaugruppe 46 in die Atmosphäre oder einen Abscheider.
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Wenn eine Filterzelle 36', 36'' das Zonentrennmittel 32 zwischen den Zwischenraumzonen Z3 und Z4 durchlaufen hat, ist die Behandlung beendet. Der Filterkuchen FK kann nunmehr ausgeworfen werden. Hierzu dienen in der Zwischenraumzone Z4 die Auswerfschaber 62, die derart gelagert und gesteuert sind, dass sie in jede einzelne Filterzelle 36', 36'' nacheinander eindringen, den jeweiligen Filterkuchen FK auswerfen und danach im Takte der Rotordrehung wieder aus der Filterzelle 36', 36'' zurücktreten. Es ist leicht einzusehen, dass der Auswerfvorgang und die zu seiner Durchführung eingesetzten Auswerfschaber 62 umso komplizierter werden, je tiefer die Filterzellen 36' und 36'' sind.
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In der Zwischenraumzone Z4 ist auch noch eine Waschdüse 68 zu erkennen, mittels welcher etwaige Auswerfrückstände in den Zellen 36', 36'' aus diesen ausgewaschen werden können. Die dabei versprühte Waschflüssigkeit kann durch einen Waschflüssigkeitsauslauf 70 abgeführt werden.
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In 4 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehfilteranlage dargestellt, die in ihrem Grundaufbau und ihrer Grundfunktion der mit Bezug auf die 1 bis 3 beschriebenen Drehfilteranlage entspricht. In 4 sind daher analoge Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den 1 bis 3, jedoch ergänzt um den Buchstaben „a”. Darüber hinaus wird die Drehfilteranlage 10a gemäß 4 im folgenden nur insoweit beschrieben werden, als sie sich von der Drehfilteranlage 10 gemäß 1 bis 3 unterscheidet, auf deren Beschreibung hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen sei.
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Die Drehfilteranlage 10a gemäß 4 unterscheidet sich von der Drehfilteranlage 10 gemäß 1 bis 3 zum einen dadurch, dass die Filterzellen 36'a, 36''a des Filterrotors 12a in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse A tiefer ausgebildet sind als bei der Drehfilteranlage 10 gemäß 1 bis 3. Dies ermöglicht ein Filtrieren mit höherem Durchsatz von zu filtrierenden Medium pro Umdrehung des Filterrotos 12a, was insbesondere im Hinblick auf zu filtrierende Medien vorteilhaft ist, welche einen Filterkuchen mit offener Struktur bilden. Die Tiefe T der Filterzellen 36'a, 36''a kann beispielsweise bis zu 70 mm betragen. Am Boden jeder Filterzelle 36'a, 36''a ist ein Filtermittel 38a angeordnet, welches eine Abführöffnung 40a überdeckt. Die Abführöffnungen 40a sind mit einem nicht dargestellten Abführleitungssystem verbunden.
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Die Drehfilteranlage 10a gemäß 4 unterscheidet sich von der Drehfilteranlage 10 gemäß 1 bis 3 ferner durch eine Pressstempelvorrichtung 72a, die der Trocknungszone Z3 der Drehfilteranlage 10a zugeordnet ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Pressstempelvorrichtung 72a eine Walze 74a, deren Achse B zur Rotorachse A des Filterrotors 12a im Wesentlichen parallel verläuft. Der Abstand der Drehachsen A und B und der Durchmesser der Walze 74a sind derart gewählt, dass der Außenumfang der Walze 74a die Außenumfangsfläche des Filterrotors 12a nahezu beruht. Am Außenumfang der Walze 74a ist eine Mehrzahl von Pressstempeln 76a angeordnet, die bei fortschreitender Drehung des Filterrotors 12a in Richtung des Pfeils 60a nacheinander in die Filterzellen 36'a, 36''a eintauchen und deren Filterkuchenraum 78a unter mechanischer Kompression des Filterkuchens FK verkleinern. Nachdem ein Pressstempel 76a bei fortschreitender Drehung des Filterrotors 12a in Richtung des Pfeils 60a durch die synchrone Drehung der Walze 74a wieder aus der Filterzelle 36'a, 36''a herausgehoben worden ist, verbleibt in dieser Filterzelle der komprimierte Filterkuchen FK', der nunmehr in Folge der mechanischen Kompression eine im Wesentlichen geschlossene Struktur aufweist, welche ein effizientes Trocknen in der Trocknungszone Z3 ermöglicht.
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Die Pressstempel 76a werden in Umfangsrichtung um die Drehachse B der Trägerwalze 74a von einer Stirnfläche 80a und zwei Flankenflächen 82a begrenzt. Die Stirnfläche 80a weist dabei in Umfangsrichtung um die Drehachse B eine Abmessung I auf, die mindestens ...% der Abmessung L der Filterzellen 36'a, 36''a in Umfangsrichtung um die Drehachse A des Filterrotors 12a entspricht. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass im Wesentlichen der gesamte Filterkuchen FK komprimiert wird. Darüber hinaus ist der Pressstempel 76a durch die Flankenflächen 82a hinterschnitten ausgebildet, was das Einführen und Wiederherausheben der Pressstempel 76a in die Filterzellen 36'a und 36''a und aus diesen heraus erleichtert.
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In dem in 4 grob schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Flächen 80a und 82a im Wesentlichen plan ausgebildet. Es ist jedoch ebenso möglich, diese Flächen in Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall gekrümmt auszubilden. Dabei ist die Form der Pressstempel unabhängig von dem Mechanismus, mit dessen Hilfe sie in die Filterzellen hineingedrückt und aus diesen wieder herausgehoben werden, sondern lediglich davon, welcher räumlichen Bahn die Pressstempel im Zuge dieser Bewegung folgen.
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Die Höhe h der Pressstempel 76a kann in Abhängigkeit davon gewählt werden, wie weit der Pressstempel 76a maximal in den Filterkuchenraum 78a eindringen soll.
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Sollen die Pressstempel 76a stets um den gleichen Verpressweg in den Filterkuchenraum 78a eindringen, so kann die Achse B der Pressstempelträgerwalze 74a in einem festen Abstand von der Rotorachse A des Filterrotors 12a angeordnet sein. Um eine Anpassung, beispielsweise an Filterkuchen unterschiedlicher Beschaffenheit, ermöglichen zu können, ist es jedoch auch möglich, die Achse B abstandsverstellbar bezüglich der Achse A anzuordnen, was in 4 durch die Achspositionen B' und B'' angedeutet ist. Schließlich ist es auch möglich, die Achse B frei beweglich zu lagern, wobei sie jedoch in Richtung auf die Achse A zu gerichtet vorgespannt ist. Die Pressstempelträgerwalze 74a bildet die Pressstempelstützanordnung 98a.
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Die Pressstempelträgerwalze 74a kann um die Achse B antriebslos angeordnet sein, so dass die Bewegung der Pressstempel 76a in die Filterzellen 36'a, 36''a hinein und aus diesen wieder heraus allein durch die zahnradartige Mitnahme der Pressstempel durch die Begrenzungsstege 84a des Filterrotors 12a herbeigeführt wird. Alternativ ist es jedoch auch möglich, einen gesonderten Antrieb für die Pressstempelträgerwalze 74a vorzusehen. Dieser gesonderte Antrieb kann beispielsweise über ein entsprechendes Getriebe vom Antrieb des Filterrotors 12a abgeleitet und zu diesem synchronisiert sein, wobei das Untersetzungsverhältnis des Getriebes der Anzahl der in Umfangsrichtung um die Achse A vorgesehenen Filterzellen 36'a, 36''a bzw. Filterzellengruppen 36a geteilt durch die Anzahl der um die Achse B herum angeordneten Pressstempel 76a bzw. Pressstempelgruppen entspricht. Alternativ kann auch ein gesonderter Antriebsmotor für die Pressstempelträgerwalze 74a vorgesehen sein, dessen Bewegung beispielsweise elektronisch zur Bewegung des Filterrotors 12a synchronisiert ist.
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Wie vorstehend bereits erwähnt, ist die Pressstempelvorrichtung in einem vorbestimmten Umfangsabschnitt 86a der Trocknungszone Z3 der Drehfilteranordnung 10a angeordnet. Um verhindern zu können, dass über die Armatur A3 zugeführtes Trocknungsgas TL aus dem Zwischenraum 30a zwischen der Manteleinheit 28a des Filterrotors 12a und der Manteleinheit 14a des Filtergehäuses 11a austreten kann, ist die Manteleinheit 14a mit einem die Pressstempelvorrichtung 72a aufnehmenden Gehäuseabschnitt 88a druckdicht verbunden.
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Nachzutragen ist noch, dass die Pressstempelvorrichtung 72a ihrerseits eine Zuführung für Trocknungsmedium aufweisen kann, das über die Pressstempel 76a an den Filterkuchen FK abgegeben wird. Eine derartige Zuführung ist in 4 bei 90a grob schematisch angedeutet.
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In 5 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehfilteranlage dargestellt, welche im Wesentlichen der Drehfilteranlage gemäß 4 bzw. gemäß deren Entsprechung zur Drehfilteranlage gemäß 1 bis 3 auch jener Drehfilteranlage entspricht. In 5 sind daher analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in 4, jedoch unter Hinzufügung des Buchstaben „b” anstelle von „a”. Darüber hinaus wird die Drehfilteranlage 10b gemäß 5 im Folgenden nur insoweit beschrieben werden, als sie sich von der Drehfilteranlage 10a gemäß 4 bzw. der Drehfilteranlage 10 gemäß 1 bis 3 unterscheidet, auf deren Beschreibung hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen sei.
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Die Drehfilteranlage 10b gemäß 5 unterscheidet sich von der Drehfilteranlage 10a gemäß 4 lediglich dadurch, dass die Pressstempel 76b nicht an einer Pressstempelträgerwalze 74a angeordnet sind, sondern auf einem Pressstempelträgerband 92b, welches um zwei Umlenkwalzen 94b umläuft. Die Drehachsen C dieser Umlenkwalzen 94b verlaufen dabei im Wesentlichen parallel zur Achse A des Filterrotors 12b. Ferner ist eine Stützplatte 96b vorgesehen, welche vorzugsweise mit den Drehachsen C der Umlenkwalzen 94b verbunden ist und gewünschtenfalls mit diesen gemeinsam verstellt werden kann. Die Stützplatte 96b und die Umlenkwalzen 94b bilden zusammen die Pressstempelstützanordnung 98b, die gewünschtenfalls fest, relativ zur Achse A des Filterrotors 12b verstellbar oder auch frei beweglich angeordnet sein kann.
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Hinsichtlich der Bewegung der Pressstempel 76b in die Filterzellen 36'b, 36''b hinein und aus diesen heraus und bezüglich der Anordnung der Pressstempelvorrichtung 72b in der Trocknungszone Z3 der Drehfilteranordnung 10b sei auf die vorstehenden Erläuterungen der Ausführungsform gemäß 4 verwiesen.
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Die Pressstempelvorrichtung 72b gemäß 5 hat verglichen mit der Pressstempelvorrichtung 72a gemäß 4 zum einen den Vorteil, dass sie in radialer Richtung bezüglich der Achse A kleiner baut, und zum anderen den Vorteil, dass der einzelne Pressstempel 76b auf den Filterkuchen FK länger einwirken kann. Insbesondere letzteres ist bei Filterkuchen FK, die einige Zeit benötigen, um sich zu setzen, von Vorteil. Der Vorteil der Pressstempelvorrichtung 72a ist hingegen in deren einfacherem Aufbau zu sehen.
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In 6 ist eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehfilteranlage dargestellt, welche im Wesentlichen der Drehfilteranlage gemäß 4 bzw. gemäß deren Entsprechung zur Drehfilteranlage gemäße 1 bis 3 auch jener Drehfilteranlage entspricht. In 6 sind daher analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in 4, jedoch unter Hinzufügung des Buchstaben „c” anstelle von „a”. Darüber hinaus wird die Drehfilteranlage 10c gemäß 6 im Folgenden nur insoweit beschrieben werden, als sie sich von der Drehfilteranlage 10a gemäß 4 bzw. der Drehfilteranlage 10 gemäß 1 bis 3 unterscheidet, auf deren Beschreibung hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen sei.
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Bei der Pressstempelvorrichtung 72c der Drehfilteranlage 10c sind voneinander unabhängig bewegbare Pressstempel 76c vorhanden, die, wie im Folgenden näher erläutert werden wird, unabhängig voneinander längs einer Umlaufbahn W umlaufen. In einem ersten Bahnabschnitt W1 der Umlaufbahn W werden die Pressstempel 76c mittels einer lediglich schematisch dargestellten Stößeleinheit 100c zumindest teilweise in die Filterzellen 36'c, 36''c hineingedrückt. In einem zweiten Bahnabschnitt W2 werden sie von den Filterzelle 36'c, 36''c bei deren Bewegung infolge der Drehung des Filterrotors 12c um die Achse A in Richtung des Pfeils 60c mitgenommen. Dabei werden sie von einer Nockenfläche 102c einer Stützplatte 96c zunehmend in die Filterzellen 36'c, 36''c hineingedrückt und komprimieren den Filterkuchen FK. In einem dritten Bahnabschnitt W3 ist eine Auswerfervorrichtung 104c vorgesehen, die ähnlich arbeitet wie die Auswerfervorrichtung 62 gemäß 1. Diese Auswerfervorrichtung 104c übergibt die Pressstempel 76c an eine (nicht dargestellte) Rückführeinrichtung, welche die Pressstempel 76c längs des vierten Bahnabschnitt W4 wieder zur Stößelvorrichtung 100c zurückführt.
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Die Stützplatte 96c bildet die Pressstempelstützanordnung 98c. Hinsichtlich der Zuordnung der Pressstempelvorrichtung 72c zur Trocknungszone Z3 der Drehfilteranlage 10c sei auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwiesen. Beispielsweise ist in 6, anders als in 5, wiederum der druckdicht mit der Filtergehäuseeinheit 14c verbundene Gehäuseabschnitt 88c dargestellt.
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In 7 ist eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehfilteranlage dargestellt, welche im Wesentlichen der Drehfilteranlage gemäß 4 bzw. gemäß deren Entsprechung zur Drehfilteranlage gemäß 1 bis 3 auch jener Drehfilteranlage entspricht. In 7 sind daher analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in 4, jedoch unter Hinzufügung des Buchstaben „d” anstelle von „a”. Darüber hinaus wird die Drehfilteranlage 10d gemäß 7 im Folgenden nur insoweit beschrieben werden, als sie sich von der Drehfilteranlage 10a gemäß 4 bzw. der Drehfilteranlage 10 gemäß 1 bis 3 unterscheidet, auf deren Beschreibung hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen sei.
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Die Pressstempelvorrichtung 72d der Drehfilteranlage 10d gemäß 7 umfasst einen Pressstempel 76d, der um eine Achse D schwenkbar gelagert ist. Die Schwenkachse D bildet die Pressstempelstützanordnung 98d und verläuft zur Rotorachse A des Filterrotors 12d im Wesentlichen parallel. Der Pressstempel 76d wird mittels einer Vorspannvorrichtung 106d, die in 7 lediglich grob schematisch dargestellt ist mit einer Kraft F in Richtung seiner Bewegung in die Filterzelle 36'd, 36''d hinein vorgespannt. Die Bewegung des Pressstempels 76d aus der Filterzelle heraus wird durch Zusammenwirken seiner Stirnfläche 108d mit der Zellentrennwand 84d im Zuge der Drehung des Filterrotors 12d um die Rotorachse A in Richtung des Pfeils 60d bewerkstelligt.
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Hinsichtlich der Anordnung der Pressstempelvorrichtung 72d in der Trocknungszone Z3 der Drehfilteranordnung 10d sei auf die vorstehenden Ausführungsformen verwiesen.
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In 8 ist eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehfilteranlage dargestellt, welche im Wesentlichen der Drehfilteranlage gemäß 4 bzw. gemäß deren Entsprechung zur Drehfilteranlage gemäß 1 bis 3 auch jener Drehfilteranlage entspricht. In 8 sind daher analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in 4, jedoch unter Hinzufügung des Buchstaben „e” anstelle von „a”. Darüber hinaus wird die Drehfilteranlage 10e gemäß 8 im Folgenden nur insoweit beschrieben werden, als sie sich von der Drehfilteranlage 10a gemäß 4 bzw. der Drehfilteranlage 10 gemäß 1 bis 3 unterscheidet, auf deren Beschreibung hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen sei.
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Bei der Pressstempelvorrichtung 72e der Drehfilteranordnung 10e sind die Pressstempel 76e von den Filtereinlagen 38e der Filterzellen 36'e, 36''e gebildet. Die Pressstempel 76e stehen über Stößel 108e, die in einer Führungsanordnung 110e geführt sind, mit der Nockenfläche 112e einer Kurvenscheibe 114e in Verbindung. Die Kurvenscheibe 114e ist bezüglich des Filterrotors 12e drehfest angeordnet, so dass die Stößel 108e bei der Drehung des Filterrotors 12e um die Rotorachse A in Richtung des Pfeils 60e durch ihr Zusammenwirken mit der Nockenfläche 112e die Pressstempel 76e vom Boden der Filterzellen 36'e, 36''e abheben und den Filterkuchen FK gegen eine Gegenplatte 116e komprimieren, die am Außenumfang des Filterrotors 12e ortsfest angeordnet ist.
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Die Pressstempelstützanordnung 98e ist in dieser Ausführungsform von der Kurvenscheibe 114e gebildet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 02/100512 A1 [0003, 0027]