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Einleitung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Halterung eines Füllschuhs
für eine
Filterkammer, die in einer Filterpresse entlang einer Trennebene
zwischen einer unteren und einer auf dieser bündig aufliegenden oberen Filterplatte
ausgebildet ist und die durch mindestens einen Kanal in dem Füllschuh
hindurch mit einem Medium beaufschlagbar ist, wobei der Füllschuh
in einer in der oberen Filterplatte ausgebildeten Aufnahme teilweise
aufgenommen und bei geschlossener Filterkammer auf der unteren Filterplatte abgestützt wird.
Des weiteren betrifft die Erfindung eine Filterplatte.
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Filterpressen
mit der vorgenannten Anordnung einer Mehrzahl von Filterplatten
als Plattenstapel und zwischen je zwei auf einander liegenden Filterplatten
ausgebildeten Filterkammern sind allgemein bekannt. Bezug genommen
wird in diesem Zusammenhang beispielsweise auf die
DE 32 22 987 A1 , die
DE 32 22 988 A1 und
die
DE 199 05 674
C1 . In den Filterkammern – im Wesentlichen in der jeweiligen
Trennebene zwischen den angrenzenden Filterplatten – liegt
ein Filtertuch. Durch die Füllschuhe
ist jeweils die Filterkammer oberhalb des Filtertuches mit einem
Medium beaufschlagbar.
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Im
Betrieb solcher Filterpressen wird den Filterkammern ein zu filtrierendes
Medium – die „Trübe" – unter Druck durch die Füllschuhe
zugeführt
und durch das Filtertuch gepresst. Auf dem Filtertuch lagert sich
hierbei die Feststofffracht des Mediums als „Filterkuchen" ab. Das gefilterte
Medium (Filtrat) fließt
unterhalb des Filtertuchs durch einen Abfluss aus den Filterkammern
ab.
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In
diesem System stellt der Füllschuh
ein vergleichsweise hoch belastetes Bauteil dar. Insbesondere bei
der Filterung chemisch aggressiver Medien oder einer stark abrasiven
Fracht ist der Füllschuh
einem gegenüber
den Filterplatten erhöhten Verschleiß ausgesetzt
und muss in regelmäßigen Intervallen
ersetzt werden. Die konstruktive Gestaltung eines Füllschuhes
muss daher dessen Austausch möglichst
erleichtern.
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Allgemein
bekannt ist ein Füllschuh,
der mit einem senkrecht zur Trennebene stehenden Stutzen in der
oberen Filterplatte aufnehmbar ist und im Filterbetrieb – also bei
geschlossener Filterkammer – auf
der unteren Filterplatte abgestützt
ist. Der Stutzen weist einen langgestreckt ovalen Querschnitt auf. Durch
die Anlage der Wandung des Stutzens in der entsprechenden Aufnahme
in der oberen Filterplatte wird eine Verlagerung des Füllschuhs
in Rich tungen der Trennebene verhindert, durch die Abstützung auf der
unteren Filterplatte ist der Füllschuh
bei geschlossener Filterkammer auch senkrecht zu der Trennebene
fixiert.
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Beim Öffnen der
Filterkammer – durch
Auseinanderfahren der Filterplatten – ist der bekannte Füllschuh
nicht mehr auf der unteren Filterplatte abgestützt. Um ein Herausgleiten des
Stutzens aus der Aufnahme in der oberen Filterplatte zu vermeiden, wird
der bekannte Füllschuh
mit der oberen Filterplatte verschraubt. Diese Verschraubung erfolgt – auch dies
ist allgemein bekannt – wahlweise
vom Rand der oberen Filterplatte mittels Schrauben, die von außen zugänglich sind
oder von der Filterkammer. Zur Verschraubung vom Rand der Filterplatte
sind sehr lange Zugschrauben erforderlich, bei Verschraubung von
innen müssen
die Schrauben widerstandsfähig gegenüber dem
gefilterten Medium sein. In beiden Fällen erfordert die Verschraubung
eine sehr sorgfältige
Materialauswahl.
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Die
Schrauben, die aufgrund des herrschenden Platzmangels in Relation
zu ihrer Länge
vergleichsweise dünn
sein müssen,
brechen oder reißen häufig. Die
solcher Art gelösten
Füllschuhe
fallen beim Öffnen
der Filterkammer aus der oberen Filterplatte heraus werden gemeinsam
mit dem Filterkuchen entsorgt.
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Darüber hinaus
verzögert
das erforderliche Lösen
der Verschraubungen den Wechsel des Füllschuhs, insbesondere wenn
diese vom Innern der Filterkammer erfolgt und der Wechsel ohne vollständige Demontage
des Plattenstapels bei nur vergleichsweise geringfügig auseinander
gefahrenen Filterplatten durchgeführt werden soll.
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In
diesem Zusammenhang sei die
DE
19 60 821 A genannt, die eine Filterplatte mit einem mit
ihrem Rand verschweißten
und somit unlösbaren
Stutzen aufweist.
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Schließlich offenbart
die WO 01/37964 A1 eine Filterpresse nach bekannter Art, deren Befüllelement
an einem sich außerhalb
eines Plattenspiegels erstreckenden Ansatzstücks und innerhalb eines an
den Filterplatten umlaufenden Dichtrandes angeordnet und mit einer
Filterplatte verbindbar ist. Dabei sollen in der Filtrationsstellung
die Befüllelemente
einen sich durch das Paket der Filterplatten erstreckenden Zulaufkanal
für die
Suspension bilden und dichtend zwischen benachbarten Filterplatten eingeklemmt
sein.
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Aufgabe
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Halterung
eines Füllschuhs
für ine Filterkammer
sowie entsprechend gestaltete Filterplatten mit Füllschuh
vorzuschlagen, die ein unbeabsichtigtes Lösen des Füllschuhs aus der oberen Filterplatte,
insbesondere ein Herausfallen beim Öffnen der Filterkammer vermeiden,
aber keine separaten Mittel zur Halterung, insbesondere keine Schrauben erfordern.
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Lösung
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Ausgehend
von dem bekannten Verfahren wird die Aufgabe nach der Erfindung
dadurch gelöst, dass
der Füllschuh
beim Öffnen
der Filterkammer in der Aufnahme unter seinem Eigengewicht und/oder unter
dem Gewicht einer auf dem Füllschuh
teilweise aufliegenden flexiblen Membran verkantet wird, mittels
derer in der oberen Filterplatte ein Pressmittelraum von der Filterkammer
flüssigkeitsdicht
getrennt ist, so dass der Füllschuh
gegen ein unbeabsichtigtes Lösen
aus der oberen Filterplatte gesichert wird. Mit Verkanten wird eine
Situation des Füllschuhs
in der Aufnahme beschrieben, die durch zwei in einander entgegen
gesetzten Richtungen wirkende Klemmkräfte gekennzeichnet ist, die
in ihren Angriffspunkten an dem Füllschuh eine Haftreibung bewirken
und so eine Lageänderung.
des Füllschuhs
verhindern. Der bei geöffneter
Filterkammer in der oberen Filterplatte verkantete Füllschuh
ist also gegen ein unbeabsichtigtes Lösen des Füllschuhs aus der oberen Filterplatte
gesichert, insbesondere ein Herausfallen ist vermieden.
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Die
Lageänderung
des Füllschuhes,
die beim Öffnen
der Filterkammer zu dessen Verkanten in der Aufnahme in der oberen
Filterplatte führt,
kann insbesondere durch das Eigengewicht des Füllschuhes bewirkt werden, das
vermittels der Erdbeschleunigung eine nach unten gerichtete Kraft
auf den Füllschuh
ausübt.
Diese Gewichtskraft bewirkt dann ein Moment auf den Füllschuh
um eine Achse, die parallel zu der Trennebene zwischen unterer und
oberer Filterplatte verläuft,
wenn eine zweite, entgegengesetzt wirkende Kraft – beispielsweise
eine Komponente einer Reibkraft zwischen dem Füllschuh und der Aufnahme in
der oberen Filterplatte – eine
gegenüber
der Gewichtskraft verschobene Wirkungslinie aufweist.
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Alternativ
oder kumulativ kann auch das Gewicht einer auf der Oberseite des
Füllschuhs
teilweise aufliegenden flexiblen Membran, mittels derer in der oberen
Filterplatte ein Pressmit telraum von der Filterkammer flüssigkeitsdicht
getrennt ist, beim Öffnen
der Filterkammer auf den Füllschuh
in der beschriebenen Weise wirken.
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Die
Aufgabe wird nach der Erfindung auch durch eine Filterplatte einer
Filterpresse mit einem in der Filterplatte halterbaren Füllschuh
gelöst,
wobei der Füllschuh
in der beschriebenen Weise in einer Filterplatte halterbar ist.
Das Verkanten des Füllschuhs
kann durch eine spielbehaftete Passung des Füllschuhs in der Aufnahme in
der Filterplatte erleichtert werden. Da der Füllschuh unter einer Gewichtskraft
verkantet wird, kann insbesondere eine Passung vorgesehen werden,
die ein Verschwenken des Füllschuhs
(um einen kleinen Winkel) in der Aufnahme um eine waagrechte Achse
zulässt.
Im leicht verschwenkten, verkanteten Zustand greifen dann Klemmkräfte an eng
begrenzten Kontaktstellen zwischen Aufnahme und Füllschuh
an. Gegenüber
einer vergleichsweise geringen Flächenpressung, wie sie bei vollflächigem Kontakt
in einer nicht spielbehafteten Kontaktfläche auftritt, werden so hohe
lokale Klemm- und Reibkräfte
erzielt, die eine Lageänderung
des Füllschuhs
besonders wirksam verhindern.
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Der
Füllschuh
einer erfindungsgemäßen Filterplatte
weist bevorzugt einen Stutzen auf, der gegenübender Trennebene in Richtung
des Randes der oberen Filterplatte geneigt und in der Aufnahme in der
oberen Filterplatte aufnehmbar ist. Unter einem Stutzen wird ein
gestrecktes Element des Füllschuhs verstanden,
das in der Aufnahme der oberen Filterplatte vollständig aufnehmbar
ist. Ein vollständig
in einem anderen Bauteil aufgenommenes Element ermöglicht besonders
einfach ein Verkanten. Der formschlüssige Eingriff des gegenüber der
Trennebene geneigten Stutzens verhindert in der Aufnahme in der oberen
Filterplatte im Filtrationsbetrieb bei geschlossener Filterkammer
auch eine Verlagerung des Füllschuhs
in eine Richtung der Trennebene. Kanäle zur Führung der Trübe werden
bevorzugt durch den Stutzen hindurch geführt, da sich hier – da er
vollständig von
der Filterplatte umschlossen ist – durch Dichtmittel Leckageströme besonders
einfach und wirkungsvoll vermeiden lassen.
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In
besonders vorteilhafter Weise ist der Stutzen zylindrisch, weist
also entlang einer geraden Achse einen konstanten Querschnitt auf.
Ein solcher Stutzen – insbesondere
mit einem gestreckten, beispielsweise elliptischen Querschnitt – ist besonders geeignet,
im Filtrationsbetrieb der Presse eine sichere definierte Lage des
Füllschuhs
in der Filterplatte zu gewährleisten.
Angesichts der beschränkten
Bauhöhe
der Filterplatte bietet ein elliptisch geformter Stut zen auch die
Möglichkeit,
mehrere Kanäle
neben einander anzuordnen und so eine große Querschnittsfläche und
einen hohen Volumenstrom der zuströmenden Trübe sicherzustellen.
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Denkbar
ist aber auch die Gestaltung eines Stutzens mit leicht abnehmendem
Querschnitt, beispielsweise in Form eines Kegelstumpfes. So wird die
Montage und die Demontage des erfindungsgemäßen Füllschuhs erleichtert. Gleichfalls
möglich
ist auch die Ausführung
eines Stutzens mit beispielsweise leicht hornförmig geschwungener oder auch
leicht schraubenförmig
gewundener Achse. Solcherart gestaltete Stutzen verkanten leichter
als vergleichbare gerade Stutzen gleicher Länge, erfordern aber bei Montage
und Demontage eine erhöhte
Sorgfalt. Darüber hinaus erfordert auch die Herstellung der entsprechend
geformten Aufnahme in der zu einem solchen Füllschuh passenden Filterplatte
einen höheren Aufwand.
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Bevorzugt
weist der Stutzen eines Füllschuhs
einer erfindungsgemäßen Filterplatte
eine Fase auf. So wird die Montage des Füllschuhs in der oberen Filterplatte
deutlich vereinfacht.
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Ein
Füllschuh
einer erfindungsgemäßen Filterplatte
weist darüber
hinaus vorzugsweise eine umlaufende Nut auf, in der ein Dichtelement
aufnehmbar ist. Ein solches Dichtelement – beispielsweise ein O-Ring
aus Gummi – verhindert
einerseits einen Leckstrom des der Filterkammer zugeführten Mediums
an dem Füllschuh
vorbei und erhöht
andererseits die Haftung des Füllschuhs
in der Aufnahme in der oberen Filterplatte.
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Besonders
bevorzugt ist die Aufnahme der erfindungsgemäßen Filterplatte zwischen einer
um die Filterkammer umlaufenden Nut und dem Rand der Filterplatte
angeordnet, wobei in der Nut ein Randwulst einer flexiblen Membran
aufnehmbar ist, mittels derer ein Pressmittelraum von der Filterkammer
flüssigkeitsdicht
trennbar ist. Beim Öffnen
der Filterkammer wirkt die Gewichtskraft der Membran dann nur auf
den radial bezogen auf die Filterplatte innen liegenden Teil des
Füllschuhs.
Bezogen auf die Achse des Stutzens liegt somit eine die Verkantung bewirkende
asymmetrische Kraftbeaufschlagung vor.
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Ausführungsbeispiel
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es
zeigen
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1 eine
Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Füllschuh, der in einer erfindungsgemäßen Filterplatte
erfindungsgemäß aufgenommen
ist und
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2 eine
perspektivische Darstellung desselben Füllschuhs.
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Der
erfindungsgemäße Füllschuh 1 aus
PP weist einen beidseitig abgeflachten Auslauf 2 und einen
an diesen schräg
angesetzten Stutzen 3 auf. Der Stutzen 3 weist
einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt entlang einer nicht
dargestellten gerade verlaufenden Achse auf. Unmittelbar an die
Stirnfläche 4 des
Stutzens 3 schließt
sich eine leichte Fase 5 an, die wiederum an eine umlaufende
Nut 6 grenzt, in der ein Dichtelement 7 in Form
eines O-Rings aus PE aufgenommen ist. Im Innern des Füllschuhs 1 verlaufen
parallel von der Stirnfläche 4 des
Stutzens 3 bis zur Stirnfläche 8 des Auslaufs 2 fünf Kanäle 9 mit
jeweils kreiszylindrischem Querschnitt.
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Der
Füllschuh 1 ist
in eine Aufnahme 10 einer Filterplatte 11 eingesetzt.
Die Aufnahme 10 ist der Form des Stutzens 3 angepasst,
weist aber gegenüber
diesem ein leichtes, nicht dargestelltes Spiel auf. Die in einer
gleichfalls nicht dargestellten Filterpresse horizontal ausgerichtete
Filterplatte 11 ist Teil eines nicht dargestellten Plattenstapels
aus im Wesentlichen identischen Filterplatten 11. Zwischen
der Filterplatte 11 und einer nicht dargestellten unteren Filterplatte
ist eine Filterkammer 12 ausgebildet. Im Wesentlichen entlang
der Trennebene 13 zwischen den Filterplatten 11 liegt
ein nicht dargestelltes Filtertuch.
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Oberhalb
des Füllschuhs
ist ein Randwulst 14 einer flexiblen Membran 15 in
einer um die Filterkammer 12 umlaufende Nut 16 in
der Filterplatte 11 aufgenommen. Die Membran 15 trennt
oberhalb der Filterkammer 12 einen Pressmittelraum 17 von
dieser flüssigkeitsdicht
ab.
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Im
Filterbetrieb der Filterpresse – also
bei geschlossener Filterkammer 12 – ist der Füllschuh 1 auf der
unteren Filterplatte abgestützt.
Die Filterkammer 12 wird über einen nicht dargestellten
Zulauf, der in der Zulaufaufnahme 18 aufgenommen ist, durch
die Kanäle 9 des
Füllschuhs 1 mit
einer gleichfalls nicht dargestellten Trübe beaufschlagt. Der Füllschuh 1 liegt – wie in 1 dargestellt – nach oben
flächig
an der Membran 15 und diese im Bereich neben dem Randwulst 14 wiederum
unmittelbar an der Filterplatte 11 an.
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Während des
Filterprozesses lagert sich auf dem Filtertuch ein wiederum nicht
dargestellter Filterkuchen ab. Zum Auswerfen des Filterkuchens und zur
Reinigung des Filtertuchs (nach einem allgemein bekannten Verfahren)
werden die Filterplatten 11 des Plattenstapels auseinander
gefahren und die Filterkammern 12 geöffnet.
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Durch
ihr Eigengewicht drückt
die Membran 15 den Auslauf 2 des Füllschuhs 1 nach
unten. Der Stutzen 3 wird dadurch leicht um eine zu dem
Schnitt gemäß 1 senkrechte
Achse verschwenkt und hierbei in der Aufnahme 10 verkantet.
Zur Demontage – beispielsweise
zum Austausch des Füllschuhs 1 wegen
Verschleiß – wird der
Füllschuh 1 am
Auslauf 2 von Hand leicht angehoben und gleitet ohne wesentlichen
Widerstand aus der Aufnahme 10 heraus. Sofern erforderlich
kann das Anheben durch ein Hebelwerkzeug unterstützt werden, das an einer eigens hierzu
vorgesehenen Aussparung 19 zwischen Füllschuh 1 und Filterplatte 11 angesetzt
wird.
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In
den Figuren sind
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- 1
- Füllschuh
- 2
- Auslauf
- 3
- Stutzen
- 4
- Stirnfläche
- 5
- Fase
- 6
- Nut
- 7
- Dichtelement
- 8
- Stirnfläche
- 9
- Kanal
- 10
- Aufnahme
- 11
- Filterplatte
- 12
- Filterkammer
- 13
- Trennebene
- 14
- Randwulst
- 15
- Membran
- 16
- Nut
- 17
- Pressmittelraum
- 18
- Zulaufaufnahme
- 19
- Aussparung