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Vorrichtung zum Abscheiden körnigen Filtermaterials beim Rückspülen
von Filtern Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden körnigen Filtermaterials
beim Rückspülen von Filtern mit einem vor der Ablauföffnung angeordneten, oben offenen
Kanal, der an seiner tiefsten Stelle eine gegen dien Eintritt des aufsteigenden
Spülwassers abgedeckte öffnung aufweist.
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Bei den Filterapparaten erfolgt das Reinigen des Filtermaterials
durch Rückspülung mit Reinwasser, gegebenenfalls in Verbindung mit Druckluft. Hierbei
wird das durch das Filtermaterial hindurchgeführte Spülmittel über einen oberhalb
der Filtermasseoberfläche befindlichen Ablauftrichter abgeführt. Da erfahrungsgemäß
beim Spülvorgang die obersten Filterschlichten aufgelockert werden und eine sogenannte
schwimmende Zone darstellen, ist es notwendig, eine verhältnismäßig große Freibordlhöhe,
d. h. Abstand Filtermasseoberschicht bis Ablauftri chteroberkante, vorzusehen. Hierdurch
wird erreicht, daß die schwimmende Zone, in der das Spülmittel noch stark mit Filtermaterial
durchsetzt ist, unterhalb Ablauftriahberoberkante liegt. Trotzdem kann nicht verhindert
werden, daß ein Teil der teilweise sehr wertvollen Filtermaterialien zum Ablauf
mitgerissen wird und verlorengeht.
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Die bekannten Filterapparate lassen daher auch keine hohe Spülgeschwindigkeit
des Spülmittels zu.
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Außerdem kann Druckluft nur in beschränktem Umfange Verwendung finden.
Hierdurch werden einerseits lange Spülzeilteen, andererseits ein großer Spülwasserverbrauch
und schließlich ein geringer Spüleffekt bedingt.
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Es ist bekannt, in Filterapparaten Siebe vorzusehen, die einen unerwünschten
Filtermaterialverlust bei Reinigungsrückspülungen verhindern sollen. In einzel neu
Fällen werden hierfür auch oberhalb des Filtermaterials auf und ab schwimmende perforierte
Platten verwendet. Durch diese Siebe kann eine befriedigende Arbeitsweise nicht
erreicht werden, da einerseits auch abzuftihrende Verunreinigungen an den Sieben
haftenbleiben, während andererseits Filtermaterial mit fortgespült wird und somit
verlorengeht. Die Siebe genügen also in der Praxis nicht den an sie gestellten Anforderungen.
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Schließlich sind auch Vorrichtungen zum Abscheiden körnigen Filtermaterials
beim Rückspülen von Filtern bekannt, bei denen vor der Ablauföffnung ein oben offener
Durchlaufkanal für das Spülwasser angeordnet ist, der an seiner tiefsten Stelle
eine oeffnung aufweist. Dieser Kanal ist dabei in der Weise ausgebildet, daß seine
beiden oberen Kanten' ungleich hoch sind, und zwar ist die dem Filterraum zugekehrte
Kante, die als Staukante dient, wesentlich höher als die an die Ablauföffnung angrenzende
Kante, während die untere Ofinung des Kanals verhältnismäßig groß
ist. Die untere
Abschlußplatte des Kanals ist von der Mitte aus gesehen schräg nach unten in den
Filterraum hineingeneigt und ragt über den ringförmigen Mantel des Kanals hinaus,
so daß das Rückspülmittel mit den Filterkörnern nach außen abgelenkt wird. Dile
gesamte Spülwassermenge muß, um in die Ablauföffnung zu gelangen, den Kanal von
unten nach. oben durchströmen, da die hochgezogene Staukante ein waagerechtes tiberfließen
des Kanals verhindert. Die Aufwärtsgeschwindigkeit muß dabei in dem Durchlaufkanal
kleiner sein als die Sinkgeschwindigkeit der Filterkörner. Hilerdurch wird zwar
gegenüber den vorgenannten Filterapparaten erreicht daß die Waschzeit und Waschfiüssigkeitsmenge
um 750/0 gegenüber dem bis dahin bekannten Rückspülen verringert wird; es hat sich
jedoch herausgestellt, daß auch dieser Filterapparat den in der Praxis gestellten
Anforderungen noch nicht genügt.
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Ein wesentlicher Nachteil besteht bei dieser Anordnung darin, daß
nur verhältnismäßig langsam gespült werden kann, da die Abscheidung im Kanal, entgegen
der Spülwasserströmung, ausschließlich auf Grund des Eigengewichtes des Filtermaterials
erfolgen kann.
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Die Geschwindigkeit des aufsteigenden Spülwassers im Kanal muß also
immer geringer sein als die Sinkgeschwindigkeit der mitgerissenen Filtermaterialkörnchen.
Es sind somit der Spülgeschwindigkeit sehr enge Grenzen gesetzt. Ein weiterer wesentlicher
Nachteil besteht darin, daß die durch das Spülwasser hochgespülten Verunreinigungen
(Schaum, Schwimmschlamm) zunächst außerhalh des Kanals an die Oberfläche geschwemmt
werden und von dort nur ganz allmählich, und zwar auch nur teil'weise, bei einer
sehr langen Spüldauer durch den Kanal abgeführt werden können, da diese Verunreinigungen
zunächst von der Oberfläche wieder nach unten zur
Durchfluß öffnung
des Kanals gelangen müssen. Jedoch verbleibt selbst bei einer sehr langen Spüldauer
immer noch ein großer Teil des Schwimmschlamms an der Oberfläche, der sich bei Beendigung
der Rückspülung wieder auf die Filterschicht absetzt. Diese Vorrichtung erlaubt
so weder eine einwandfreie Reimgung noch eine vollständige Abscheidung der mitgeri,ssenen
Filtermaterialteilchen bei kurzen Rückspülzeiten.
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Es war deshalb erforderlich, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit
deren Hilfe die vorgenannten Nachteile vermieden werden können, wobei beim Reinigen
des Filtermaterials ein erheblich höherer Wirkungsgrad erzielt sowie jeglicher Filtermaterialverlust
praktisch ausgeschaltet wird.
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Die Erfindung besteht darin', daß die öffnung als Schlitz ausgebildet
ist und die Ablaufkanten der Rinne, die als Uberlaufkanben für das die Rinne im
Horizontal strom überfließende Spülwasser dienen, gleich hoch oder höher als dile
Zulaufkanten angeocd net sind.
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Im Gegensatz zu der zuletzt beschriebenen bekannten Vorrichtung,
bei der das gesamte Spülwasser von unten nach oben dien der Ablauföffnung vorgeschalteten
Durchlaufkanal durchströmen muß, wobei entgegen dieser Strömung die auszuscheidenden
Filtermaterialteilchfen von oben nach. unten sinken müssen, wird beim Reinigen des
Filtermatesrials von Filterapparaten, vorzugsweise von geschlossenen Druckfiltern,
nach der Erfindung das durch das Filtermaterial durchgegangene und dieses teilweise
mitreißende Spülmittel vor Eintritt in den~Ablauf etwa in waagerechten Strom über
die oben offene, unten jedoch gegen den Eintritt des aufsteigenden Spülwassers abgeschlossene
Rinne, die als Ausscheidungszone dient, ge führt. Beim Überfließen dieser Rinne
mit ihrem verhältnismäßig stillen Wasser sinken die mitgerissenen Filtermaterialteilchen
infolge der eigenen Schwerkraft und gegebenenfalls zusätzlich durch Sog ohne einen
von unten nach oben gerichteten Gegenstrom ab; so daß sie die an die Ablauföffnung
angrenzende, annähernd wie die Zulaufkante gleich hohe Ablaufkante nicht überfließen
können. Sie werden somit in der Rinne mit Sicherheit zuriickgehalten und aus dem
über die Rinne fließenden Spülmittel ausgeschieden.
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Zur Erhöhung der Ausscheidungswirkung kann zusätzlich ein in der Rinne
von oben nach unten gerichteter Strom dienen, der durch die Sogwirkung des Spülmittels
und/oder eines zugeführten Druckmittels erzeugt wird. Zu diesem Zlveck ist es vorteilhaft,
daß der Schlitz durch ein weiteres Leitblech abgedeckt wird, wobei es schließlich
vorteilhaft ist, daß das Leitblech an der Rinne derart angeordnet ist, daß ein Druckkanal,
der mit einer Druckkammer in Verbindung steht, gebildet wird.
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Der damit erzielte Vorteil liegt vor allem darin, daß praktisch jeglicher
Filtermaterialverlust auch bei schnellem Spülen vermieden werden kann. Alle vom
Spülmittel mitgerissenen Filterteile werden vor Ablauf des Spülmittels in der Rinne
aus dem abfließenden Spülmittel ausgeschieden, und zwar auch dann, wenn die Spülung
mit wesentlich höheren Drücken und Geschwindigkeiten als bei den bekannten Filterapparaten
vorgenommen wird. So ist es möglich, den Luft- und Wasserdruck bei der Spülung wesentlich,
zu erhöhen.
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Durch dile Verwendung eines höheren Luftdruckes wird darüber hinaus
einerseits ein besserer Spüleffekt bewirkt, andererseits die Einsparung von Spülwasser
ermöglicht, wodurch das Spülen verbilligt wird. Außerdem wird erreicht, daß alle
hochgespülten Verunreini-
gungen, wie Schaum und Schwimmschlamm, ohne Be; hinderung
abgeführt werden.
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Zur besseren Klarstellung sind in der Zeichnung einige Ausführungsbeispiele
dargestellt.
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Abb. 1 und 2 zeigen einen Filterapparat 10, der in bekannter Weise
einen Spülwasserablauf 11 mit Ablauftrichter 12 besitzt.
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Der Spülwasserablauftrichter 12 ist von dem Ausscheidungslraum 13,
der durch eine oben offene, vorzugsweise ringförmige Rinne 14 gebildet ist, umgeben,
deren Zu- und Ablaufkanten gleich bzw. annähernd gleich hoch liegen'. Die Rinne
14 weist an ihrer tiefsten Stelle einen vorzugsweise ringförmigen schmalen Spalt
15 auf. Der Spalt 15 ist, wie in Abb. 2 darg stellt, außen durch ein Leitblech 16
gegen den aufsteigenden Spülwasserstrom abgedeckt. In Abb. 1 wird der Spalt 15 durch
den verlängerten inneren Konusmantel des Ausscheidungsraumes 13 gegen den aufsteigenden
Spüiwasserstrom abgedeckt.
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In Abb. 3 ist an einer anderen Ausfülhrungsform bei der das Spülwasser
durch den Rohrstutzen 17 nach oben abgeführt wird, dargestellt, wie der Spalt 15
an der tiefsten Steile des Ausscheidungsraum,es 13 gegen den aufsteigenden Spülwasserstrom
mittels Bleche 18 abgedeckt ist.
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In Abb. 4 ist ein Ausscheidungsraum 13 dargestellt, bei dem das Leitblech
16 zur Abdeckung des Spaltes 15 mit der Rinne 14 zusammen einen Druckkanal 19 bildet,
der mit einer Druckkammer 20, an die eine Druckleitung 21 angeschlossen ist, verbunden
ist.
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Es ist auch denkbar, das Filtern, wie in Abb; 2 dargestellt, nicht
nur mit einem Spülwasiserablauf 11, sondern darüber hinaus mit einem zweiten Spülwasserablauf
24 zu versehen, dessen Ablauföffnung 25 ringförmig am Innenmantel des Filters 10
verlegt sein kann.
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Hierbei wird in derselben Weise der Ablauföffnung 25 wie der Ablauföffnung
12 ein Aussciheidungsraum 13 a vorgeschaltet, so daß das ablaufende Spülmittel zunächst
auch in diesem Falle einen Filtermaterialausscheidu,nigsraum überströmen muß. Die
Anordnung mehrerer Ablauföffnungen ermöglicht auch bei! Filterapparaten mit großen
Durchmessern ein völlig ein wandfreiies Arbeiten der Vorrichtung, d. h. daß auch
bei diesen Filterapparaten jeglicher Filtermaterialver lust vermieden wird.
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Für das einwandfreie Arbeiten der Vorrichtung ist von Bedeutung,
daß in den Ausscheidungsräumen 13 und 13 a der nach unten gerichtete Sog um so größer
wird, je größer die Geschwindigkeit des am ririgförmigen Spalt 15 vorbeiströmenden
Spülmittels ist.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Das lotrecht nach
oben durch die Filtermasse 22 aufsteigende Luft-Wasser-Gemisch (durch Pfeile angedeutet)
reißt aus der Filtermasse 22 einzelne Teilchen heraus bzw. lockert die oberen Filterschichten
stark auf, so daß sich oberhalb der Filteroberflähe 22a die sogenannte schwimmiende
Zone 23 in bekannter Weise bildet. Bevor das Spülwasser über den Ablauftrichter
12 abgeführt werden kann, wird es über den Ausscheidungsraum 13 geführt. Hier tritt
eine Bec ruhigung des nunmehr spülluftfreien Spülwassers ein, so daß die mitgerissenen
Filtermaterialteilchen infolge ihrer eigenen Schwerkraft absinken und somit aus
dem Spülwasser ausgeschieden werden. Dieser Vorgang wird unterstützt durch einen
im Ausscheidungsraum 13 nach unten gerichteten Sog, der durch das mit erhöhter Geschwindigkeit
an den ringförmigen Spalt 15 infolge des verengten Querschnitts vorbeigeführten
Spülmittels hervorgerufen wird. Die aus dem abfließenden Spülwasser ausscheidenden
Fißitermaterialteilchen
werden dann anschließend durch den ringförmigen
Spalt 15 zur Filtermasse 22 zurückgeführt.
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Zur Unterstützung der natürlichen Sogwirkung des am Spalt 15 vorbei
strömenden Luft-Wasser-Gemisches kann, wie in Abb. 4 dargestellt, über die Leitung
21, Druckkammer 20, ein Druckmittel, beispielsweise Druckwasser oder Druckluft,
in dem Druckkanal 19 an dem Schlitz mit beliebig hoher Geschwi,ndigkeit vorübergeführt
werden.
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Die Wirkung der Ausscheidungszone 13 ist derart groß, daß die schwimmende
Zone 23 bis an die Oberkante des Wasserspiegels reichen kann, ohne daß die mitgerissenen
Filtermaterialteitlchen in den Ablauf 11 lauf 11 gelangen.
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PATENTANSPR8CHE: 1. Vorrichtung zum Abscheiden körnigen Filtermaterials
beim Rückspülen von Filtern mit einem vor der Ablauföffnung angeordneten, oben offenen
Kanal, der an seiner tiefsten Stelle eine gegen den
Eintritt des aufsteigenden Spülwassers
abgedeckte Öffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung als Schlitz
(15) ausgebildet ist und die Ablaufkanten der Rinne (14), die als Überlaufkanten
für das die Rinne (14) im Horizontalstrom überfließende Spülwasser dienen, gleich
hoch oder höher als die Zulaufkanten angeordnet sind.