DE102013010634A1

DE102013010634A1 - Separation device such as pipe edge filter for separating solid material e.g. coarse particle from suspension, used in hydraulic plant, has ceramic plates that are surrounded by pipe and are provided with smooth surface

Info

Publication number: DE102013010634A1
Application number: DE201310010634
Authority: DE
Inventors: Helmut Burghardt; Enrico Gesang; Hubert Prüfer; Heinz Albert
Original assignee: Cera System Verschleissschutz GmbH
Current assignee: Cera System Verschleissschutz GmbH
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2013-06-13
Publication date: 2013-12-19

Abstract

The device has ceramic plates that are surrounded by a pipe with differential pressure measurement and are provided with a smooth surface. The ceramic plates are arranged, such that gaps are formed between ceramic plates at the entry side of main portion.

Description

Erfindung betrifft eine Trennvorrichtung in Form eines Rohrspaltfilters für das Abtrennen (Filtern) von stark schleißenden Feststoffen gemäß der Gattung der Patentansprüche.The invention relates to a separation device in the form of a tube gap filter for the separation (filtering) of highly abrasive solids according to the preamble of the claims.

Ein Filter hält, wie ein Sieb, Feststoffe aus einem Gas- oder Flüssigkeitsstrom zurück. Die feststofffreie Phase wird bei der Filtration von Flüssigkeiten mit Filtrat und in der Gasfiltration meist mit Reingas bezeichnet. An der Oberfläche des Filters zurückbleibender Feststoff heißt Filterkuchen, die Filtration findet jedoch insbesondere in der Gasphase je nach Aufbau des Filters auch oder ausschließlich in dessen Innerem statt, so dass nicht in jedem Fall ein Filterkuchen entsteht.A filter, like a sieve, retains solids from a gas or liquid stream. The solids-free phase is usually referred to in the filtration of liquids with filtrate and in gas filtration with clean gas. Depending on the design of the filter, the filtration also takes place, especially in the gas phase, also or exclusively in its interior, so that a filter cake is not produced in each case.

Die treibende Kraft einer Filtration ist eine Druckdifferenz des Transportmediums vor und nach dem Filter. Das Medium wird entweder durch den Filter gesaugt oder durch Überdruck durch den Filter gepresst. Man unterscheidet dabei Tiefen-, Querstrom- und Kuchenfiltration.The driving force of a filtration is a pressure difference of the transport medium before and after the filter. The medium is either sucked through the filter or pressed through the filter by overpressure. A distinction is made between deep, cross-flow and cake filtration.

Bei der Kuchenfiltration bildet sich auf dem Filtermedium ein Filterkuchen mit wachsender Dicke, der selbst wiederum als immer dichter werdendes Filtermedium wirkt. Der Filterkuchen muss regelmäßig abgetragen werden. Man erhält sowohl den Feststoff als auch das gereinigte Trägermedium.In the cake filtration forms on the filter medium, a filter cake with increasing thickness, which in turn acts as an increasingly dense filter medium. The filter cake must be removed regularly. Both the solid and the purified carrier medium are obtained.

Aus der DE 100 57 862 A1 , der DE 101 30 163 A1 und der DE 10 2006 028 636 A1 ist eine Filtration vermittels eines keramischen Filters bekannt, bei dem das Filtermedium durch Oxidation regeneriert wird. Dabei strömt bei einem bekannten Verfahren zur Verminderung kohlenstoffhaltiger Partikelemissionen von Dieselmotoren das vom Motor emittierte Abgas durch einen keramischen Rußfilter, wobei die im Abgas enthaltenen Partikel an Filteroberflächen abgeschieden werden und zwecks Regeneration des Filters die abgeschiedenen Partikel oxidiert werden. Diese Regeneration erfolgt durch nichtthermische, elektrische Oberflächengleitentladungen an den mit Partikeln belegten Oberflächen. Dazu sind Mittel zum Oxidieren der am keramischen Filter abgeschiedenen Partikel vorhanden, wobei die Mittel zum Oxidieren der Rußpartikel elektrische Oberflächengleitentladungen an der Keramik des Filters bereitstellen.From the DE 100 57 862 A1 , of the DE 101 30 163 A1 and the DE 10 2006 028 636 A1 Filtration by means of a ceramic filter is known in which the filter medium is regenerated by oxidation. In this case, in a known method for reducing carbon-containing particle emissions of diesel engines, the exhaust gas emitted by the engine flows through a ceramic soot filter, wherein the particles contained in the exhaust gas are deposited on filter surfaces and the deposited particles are oxidized for the purpose of regeneration of the filter. This regeneration occurs by non-thermal, electrical surface sliding discharges on the particle-coated surfaces. To this end, there are means for oxidizing the particles deposited on the ceramic filter, the means for oxidizing the soot particles providing surface slip electrical discharges to the ceramic of the filter.

Die DE 197 55 326 A1 offenbart einen bioaktiven Haus-/Raumluftfilter als Vorrichtung, wobei mittels Luftzirkuliermittel im geschlossenen Raumluftkreislauf durch die Pflanz-/Filtergefäßaufschüttung die Luftausfilterungen abgefangen und von Mikroorganismen zu Pflanzennährstoffen aufgespalten werden, wobei die unterflurbewehrten Filtergefäßflächenstütz-/-saugteile aus Keramik bestehen können.The DE 197 55 326 A1 discloses a bioactive house / room air filter as a device, wherein the Luftausfilterungen be intercepted by air circulation in the closed room air circulation through the plant / Filtergefäßaufschüttung and split by microorganisms to plant nutrients, the underfloor reinforced Filtergefäßflächestütz - / - suction can be made of ceramic.

Gemäß der DE 38 14 373 A1 wird ein Tiefenfilter für insbesondere Flüssigkeiten vorgeschlagen, bei dem das zu filternde Medium unter Druck durch mindestens ein poröses Filterelement hindurchgeführt wird. Dieses besteht aus einer auf einem Rohr angeordneten Filterscheibe aus Keramik, die flüssigkeitsdurchlässig ist, in ihren Poren aber abzufilternde Stoffe aufnimmt und zurückhält. Der Filter kann mit gegensinniger Strömungsrichtung rückgespült werden.According to the DE 38 14 373 A1 a depth filter for liquids in particular is proposed, in which the medium to be filtered is passed under pressure through at least one porous filter element. This consists of a arranged on a pipe filter disk made of ceramic, which is permeable to liquid, but absorbs in their pores to be filtered and retains. The filter can be backwashed in the opposite direction of flow.

Aus der DE 39 35 952 A1 ist eine Anlage für die Gewinnung eines aus Kieselgur bestehenden Brauerei-Filterhilfsmittels aus dem bei Brauereien anfallenden, mechanisch entwässerten Filtrationsschlamm bekannt, wobei zu dem grundsätzlichen Aufbau ein Heißgaszyklonaggregat gehört. Dieses Heißgaszyklonaggregat ist mit einer Auskleidung aus feuerfester Keramik versehen und für eine Feststoffabscheidung von etwa 80% eingerichtet.From the DE 39 35 952 A1 is a plant for the recovery of a diatomaceous earth existing brewery filter aid from the obtained at breweries, mechanically dewatered filtration sludge known, with the basic structure of a Heißgaszyklonaggregat heard. This hot gas cyclone unit is equipped with a lining of refractory ceramic and set up for a solids separation of about 80%.

Die DE 199 49 561 A1 offenbart ein lösbares Verbindungselement für kapillare Fluidleitungen an Labor- und Analysegeräten, wobei die Fluidöffnungen der zu verbindenden Kupplungsteile (bspw. strukturierte Keramik- oder Waferplatte) poröse Filter aufweisen und der Filter ein Keramikfilter sein kann.The DE 199 49 561 A1 discloses a detachable connection element for capillary fluid lines on laboratory and analytical equipment, wherein the fluid openings of the coupling parts to be connected (for example structured ceramic or wafer plate) have porous filters and the filter can be a ceramic filter.

Die DE 10 2008 019 127 A1 offenbart ein Vielschichtbauelement (LC-Filter), das wenigstens einen induktiven und einen kapazitiven Bereich aufweist, wobei der induktive Bereich eine Ferrit-Keramik umfasst. Der induktive Bereich weist darüber hinaus Elektrodenstrukturen auf, die wenigstens eine Induktivität. Der kapazitive Bereich umfasst eine Varistorkeramik und bildet wenigstens eine Kapazität.The DE 10 2008 019 127 A1 discloses a multilayer (LC) device having at least one inductive and one capacitive region, the inductive region comprising a ferrite ceramic. The inductive region furthermore has electrode structures which have at least one inductance. The capacitive area comprises a varistor ceramic and forms at least one capacitance.

Aus der DE 197 27 115 A1 ist eine poröse Siliciumcarbidkeramik, wie sie z. B. für Filter zur Anwendung kommen kann und ein Verfahren zu ihrer Herstellung bekannt. Dabei sind bei der porösen Siliciumcarbidkeramik die SiC-Körner mit einem Aspektverhältnis << 3 durch SiC und in geringen Mengen durch dünne Al-haltige und Selten-Erd-Elemente-haltige Korngrenzenphasen miteinander fest verbunden.From the DE 197 27 115 A1 is a porous silicon carbide ceramic, as z. B. for filters may be used and a method for their preparation known. In the case of the porous silicon carbide ceramic, the SiC grains with an aspect ratio << 3 are firmly bound together by SiC and in small amounts by thin Al-containing and rare-earth element-containing grain boundary phases.

Die DE 103 13 847 A1 offenbart keramische Formkörper, wie sie beispielsweise als Filter zur Anwendung kommen können. Diese keramischen Formkörper bestehen aus mindestens zwei übereinander angeordneten Schichten, wobei der Übergang zwischen den Schichten jeweils durch mindestens ein sprunghaft geändertes Strukturmerkmal charakterisiert ist.The DE 103 13 847 A1 discloses ceramic moldings, as they can be used for example as a filter. These ceramic shaped bodies consist of at least two layers arranged one above the other, wherein the transition between the layers is characterized in each case by at least one abruptly changed structural feature.

Aus der DE 103 06 462 A1 ist ein Filter mit Abgasführungs- und trägermitteln sowie scheibenförmige Abgasbehandlungskörper bekannt. Diese Abgasbehandlungskörper werden in axialer Richtung von einer Stirnseite zur anderen durchströmt. Die Abgasbehandlungskörper spiralförmige Wickel aus Bändern in Form von Maschenware. Dabei wechseln sich in dem Wickel Lagen unterschiedlicher Art ab. Die Lagenreihenfolge ist dabei Kermaik, Metall, Keramik, Metall. Die Bänder aus Metall sind dabei wellenartig vorgeformt.From the DE 103 06 462 A1 a filter with Abgasführungs- and carrier means and disc-shaped exhaust treatment body is known. These exhaust treatment bodies are flowed through in the axial direction from one end face to the other. The Exhaust treatment body spiral wound from ribbons in the form of knitted fabric. In this case, layers of different types alternate in the winding. The sequence of layers is Kermaik, metal, ceramics, metal. The bands of metal are preformed wave-like.

Das Abtrennen (Filtern) von stark schleißenden Feststoffen aus Suspensionen und Feststoff-haltigen Gasen ist oft ein großes Problem, weil einfache Verfahren, wie bspw. Absieben die Siebe verstopfen bzw. sehr schnell verschleißen, und andere Aggregate, wie bspw. Zyklone schnell verschleißen und sehr kostenintensiv sind, oder andere Verfahren wie das Zentrifugieren zu unproduktiv und zu uneffektiv sind.The separation (filtering) of highly abrasive solids from suspensions and solid-containing gases is often a major problem, because simple processes such as sieving clog the sieves or wear very quickly, and other aggregates, such as. Cyclones wear out quickly and are very costly, or other processes such as centrifuging are too unproductive and too ineffective.

Andererseits wird oft aus oben genenannten Gründen auf das Abtrennen grober Partikel verzichtet und es kommt in hydraulischen und pneumatischen Anlagen zu verheerenden Folgen infolge übergroßer Partikel oder anderer Bruchstücke aus vorgelagerten Anlagenkomponenten.On the other hand, the separation of coarse particles is often omitted for reasons mentioned above and it comes in hydraulic and pneumatic plants to devastating consequences due to oversized particles or other fragments of upstream plant components.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ausgehend vom zuvor stehend genannten Stand der Technik eine einfache aber wirkungsvolle Trennvorrichtung/Trennverfahren, die die oben beschriebenen Gefahren abwenden und eine effektivere Durchführung verschiedener technologischer Schritte verwirklichen lassen.The object of the invention is, starting from the above-mentioned prior art, a simple but effective separator / separation methods, which avert the dangers described above and realize a more effective implementation of various technological steps.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Trennvorrichtung gemäß dem ersten Patentanspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den nachgeordneten abhängigen Ansprüchen aufgeführt.This object is achieved by a separating device according to the first claim. Advantageous embodiments of the invention are set forth in the subordinate dependent claims.

Die erfindungsgemäße Trennvorrichtung umfasst keramische Platten, die von einem Rohr umgeben sind und so einen Filter ausbilden, der geeignet ist, aus im Allgemeinen sehr feinen Suspensionen und Feststoff-beladenen Gasen Grobpartikel abzusondern.The separating device according to the invention comprises ceramic plates which are surrounded by a tube and thus form a filter which is suitable for separating coarse particles from generally very fine suspensions and solids-laden gases.

Wesentlich dabei ist, dass die Keramikplatten geschliffen sind, d. h. eine glatte Oberfläche aufweisen.It is essential that the ceramic plates are ground, d. H. have a smooth surface.

Vorteilhaft ist dabei, dass die Keramikplatten so angeordnet sind, dass alle Spalte zwischen den Keramikplatten an der Innenkante (Eintrittseite des Rohrspaltfilters im bestimmungsgemäßen Betriebszustand) schmal, gleich breit sind und nach außen (Austrittseite des Rohrspaltfilters im bestimmungsgemäßen Betriebszustand) breiter werden. Durch diese Anordnung der Keramikplatten kann sich kein Feststoff in den Spalten zwischen den Keramikplatten verklemmen.It is advantageous that the ceramic plates are arranged so that all gaps between the ceramic plates on the inner edge (inlet side of the pipe gap filter in the intended operating condition) are narrow, the same width and to the outside (outlet side of the pipe gap filter in the intended operating condition) wider. By this arrangement of the ceramic plates, no solid can jam in the gaps between the ceramic plates.

Die Partikel, die zu groß sind, um durch die Spalten hindurch zu gehen, werden durch den Rohrspaltfilters an seiner Eintrittseite in ein nachgeschaltetes Rohrstück geschoben und bilden den Grobschmutz aus. Dieser Grobschmutz muss von Zeit zu Zeit aus dem nachgeschalteten Rohrstück abgelassen werden.The particles that are too large to pass through the gaps are pushed through the pipe gap filter on its inlet side into a downstream pipe section and form the coarse dirt. This coarse dirt must be drained from the downstream pipe section from time to time.

Das Vorhandensein von Grobpartikeln kann bspw. über ein Schauglas im Rohrstück oder mittels Differenzdruckmessung kontrolliert werden.The presence of coarse particles can be controlled, for example, via a sight glass in the pipe section or by means of differential pressure measurement.

Die erfindungsgemäße Trennvorrichtung (der Filter) dient vor allem als „Sicherung” vor zu groben Partikeln, die im Regelfall nicht, aber bei seltenen Havarie- oder anderen Störfällen auftreten können und dabei zu enormen Schäden in den Anlagen führen.The separation device according to the invention (the filter) is mainly used as a "backup" against coarse particles that usually can not occur but in rare accidents or other incidents and thereby lead to enormous damage in the systems.

Beim Betrieb eines Filters muss damit gerechnet werden, dass sich Bereiche der Filterfläche zeitweise zusetzen und es an den freien Stellen zu Überhöhung der Fließgeschwindigkeit kommt, was bei Metallen und Kunststoffen zwangsläufig zu Verschleißerscheinungen führt. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von Keramik an diesen kritischen Stellen, kann der Verschleiß verhindert bzw. stark minimiert werden.When operating a filter, it is to be expected that areas of the filter surface will temporarily become clogged and that the flow rate will increase at the free points, which inevitably leads to signs of wear on metals and plastics. The inventive use of ceramic at these critical points, the wear can be prevented or greatly minimized.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10057862 A1 [0005]
DE 10130163 A1 [0005]
DE 102006028636 A1 [0005]
DE 19755326 A1 [0006]
DE 3814373 A1 [0007]
DE 3935952 A1 [0008]
DE 19949561 A1 [0009]
DE 102008019127 A1 [0010]
DE 19727115 A1 [0011]
DE 10313847 A1 [0012]
DE 10306462 A1 [0013]

Claims

Separating device for separating particles from suspensions or gases in the form of a tube gap filter comprising ceramic plates which are surrounded by a tube and thus form the tube gap filter, characterized in that the ceramic plates have a smooth surface.

A separator according to claim 1, characterized in that the ceramic plates are arranged so that all the gaps between the ceramic plates at the inlet side of the tube gap filter are narrow as well as equal and become wider towards the outside of the tube gap filter.

Separating device according to claim 1 or 2, characterized in that the tube has a downstream piece of pipe, by means of which the coarse dirt is received and blown.

Separating device according to claim 3, characterized in that the tube has a sight glass or a differential pressure measurement.

Use of a separating device according to one of the preceding claims 1 to 4 as a filter for securing against coarse particles that may occur in suspension or gas streams.