DE10339447B3 - Baueinheit zur druck- bzw. vakuumdichten Verbindung sowie Trommelzellenfilter mit einer derartigen Baueinheit - Google Patents

Abstract

Eine Baueinheit zum Auslass von Filtrat aus einem Trommelzellenfilter zur stirnseitigen Montage am Trommelzellenfilter umfasst eine erste rotationssymmetrische, kreisringförmige Scheibe (10) mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen (16) für Filtrat, sowie eine zweite kreisringförmige Scheibe (24) mit einer Anordnung von Durchtrittsöffnungen (16), korrespondierend zur Position der Durchtrittsöffnungen in der ersten Scheibe (10), wobei die zweite Scheibe (24) mit der ersten Scheibe (10) fest verbindbar ist. In der ersten kreisförmigen Scheibe (10) befindet sich um jede Durchtrittsöffnung (16) eine ringförmige Vertiefung (18), in die ein Dichtring (20) einlegbar ist.

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft eine Baueinheit zur druck- bzw. vakuumdichten Verbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Trommelzellenfilter mit einer derartigen Baueinheit.
• Hintergrund der Erfindung
• Als kontinuierlich arbeitende Filterapparate werden bei größeren Trübedurchsätzen häufig Trommelzellenfilter eingesetzt, die in zahlreichen verschiedenen Bauformen bekannt sind.
• Trommelzellenfilter eignen sich für die Filtration von Suspensionen mineralischer Rohstoffe und für Schlämme aus dem Bereich der chemischen Industrie und anderen Industriezweigen. Häufig muss die Feststoffabtrennung in stark saurem Milieu erfolgen, so dass für die Feststoffabtrennung eingesetzte Trommelzellenfilter speziell auf diese Verwendung hin angepasst sein müssen. In der Technik ist es bekannt, den Trommelmantel aus kunststoffbeschichtetem Material, insbesondere gummiertem Metall einzusetzen.
• Als häufigste Bauform von Trommelzellenfiltern werden Vakuum-Trommelzellenfilter eingesetzt, bei denen ein Filtertuch auf einem Trommelmantel, der zum Filtratabfluss mit Rillen und Bohrungen versehen ist, festgespannt ist. Die Trommel dreht sich langsam um eine horizontal angeordnete Achse und taucht dabei in einen Trog mit Trübe ein. Der Trommelumfang ist in einzelne Zellen unterteilt, die während ihres Umlaufs nacheinander an verschiedene Absaug- und Rückspülanschlüsse angeschlossen werden können. Durch das Erzeugen eines Vakuums wird aus dem Trog Trübe angesogen und es bildet sich auf dem Filtertuch ein Filterkuchen, der durch die Drehung des Trommelfilters aus dem Trog gehoben wird. Auf ihrem weiteren Weg werden die Zellen an Absaugleitungen für die Waschlauge und an Pressluft für das Abblasen des Filterkuchens angeschlossen, so dass die Verfahrenschritte des Filtrierens, Waschens und Trocknens in mehreren getrennten Zonen durchgeführt werden können. Der Feststoffkuchen kann durch die Anwendung unterschiedlicher Verfahren entfernt werden, die nicht zuletzt von dem auf dem Filtertuch anhaftenden Filterkuchen abhängen. So kann im einfachsten Fall durch die Anwendung eines Druckluftstoßes von der Rückseite des Filtertuchs her im Zusammenwirken mit einem einstellbaren Schaber der Filterkuchen abgehoben und abgetrennt werden. Bei feinkörnigeren Feststoffen erfolgt die Abnahme des Filterkuchens über eine Walzenabnahme. Eine weitere Alternative besteht darin, die Abnahme über mehrere auf dem Filtertuch parallele Schnüre oder Drähte zu bewirken.
• Das Umschalten der verschiedenen Verfahrensschritte im Trommelzellenfilter erfolgt durch einen sogenannten Steuerkopf an der Lagernabe der Trommel. Der Steuerkopf legt die Zonen bei der Filtration fest und kann als Plansteuerkopf oder Ringsteuerkopf ausgeführt sein. Beim Ringsteuerkopf umschließt der feststehende Steuerring den rotierenden Steuerkern, in den die Filtratsammelrohre münden.
• Bei den überwiegend zur Anwendung kommenden Plansteuerköpfen münden die Filtratsammelrohre axial in Löcher einer mit dem Trommelfilter drehbaren Scheibe, die von einer mit Schlitzen und Löchern versehenen, feststehenden Steuerscheibe zyklisch verschlossen oder geöffnet werden, so dass die Filtersegmente zyklisch mit einer Vakuumpumpe oder einer Druckluftleitung in Verbindung stehen.
• Im Bereich des stirnseitigen Auslasses von Filtrat aus einem Trommelzellenfilter werden in der Technik kreisringförmige Scheiben eingesetzt, die auch als Schleißplatten bezeichnet werden. Um eine sichere Abdichtung von Vakuumtrommelfiltern zu gewährleisten, und insbesondere zu verhindern, dass chemisch aggressiv wirkendes Filtrat die Filtertrommel beschädigt und insbesondere Korrosion auslöst, ist es bekannt, zwei stirnseitig am Trommelzellenfilter montierte Platten einzusetzen, wobei um die Durchtrittsöffnungen für Filtrat herum und zwischen den beiden Scheiben pastenförmiges Material auf Silikonbasis aufgetragen wird und für eine Abdichtung sorgt. Indem die beiden Scheiben fest gegeneinander verspannt werden, wird das pastenförmige Dichtmaterial bis auf eine sehr geringe Materialdicke verteilt. Um eine sichere Abdichtung zu gewährleisten, müssen somit die einander zugewandten, planen Flächen der Scheiben mit hoher Genauigkeit gefertigt sein. Weiterhin hat es sich als nachteilig erwiesen, dass während des Betriebs von Trommelzellenfiltern unter Anlegen eines Unterdrucks, sich im Bereich der pastenförmigen Abdichtung Vakuumverluste einstellen. Dies rührt daher, dass ein Teil des Materials in das Filtrat übergeht. Dies besitzt zwei Nachteile. Zum einen kommt es zu einer Verunreinigung des Filtrats durch das Dichtmaterial auf Silikonbasis und zum anderen kann die gewünschte Abdichtung nicht mehr gewährleistet werden, so dass chemisch aggressives Filtrat austreten und metallische Bauteile korrodieren kann.
• Die DE 1 232 551 B beschreibt einen Plansteuerkopf für Drehfilter mit einer Baueinheit zum Auslaßen von Filtrat aus einem Trommelzellenfilter. Diese Baueinheit dient zur stirnseitigen Montage an dem Trommelzellenfilter und umfasst eine Stirnscheibe, die auf ein scheibenförmiges Werkstück der Filtertrommel aufgeschraubt ist. Die Stirnscheibe ist rotationssymmetrisch und weist eine Vielzahl von Mündungen der Rohrleitungen als Durchtrittsöffnungen für Filtrat auf, die mit einer Anordnung von Filtratabflussöffnungen in der Stirnscheibe fluchten. Die Stirnscheibe ist fest mit dem scheibenförmigen Werkstück der Filtertrommel verschraubt.
• Aus der CH 658 344 ist ein Abschlussdeckel für ein Gehäuse bekannt, der insbesondere ein Enddeckel von Spleißgehäusen, Kabeltüllen usw. sein kann. Der Abschlussdeckel des Spleißgehäuses umfasst eine Innenplatte und eine Vielzahl Öffnungen, die auf der Außenseite der Innenplatte mit einer ringförmigen Vertiefung erweitert sind. Eine elastische Dichtung ist in diese Vertiefungen eingesetzt und steht daraus hervor. Eine Außenplatte weist auf die Öffnungen in der Innenplatte ausgerichtete Öffnungen auf. Die beiden Platten sind durch Schrauben miteinander verbunden. Konkret wird als elastische Dichtung ein O-Ring beschrieben, der durch die mit der Innenplatte verschraubte Außenplatte deformiert wird. Die CH 658 344 A5 stellt den nächstkommenden Stand der Technik dar.
• Darstellung der Erfindung
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Baueinheit, insbesondere zur Verwendung zum sicheren Abtransport von Filtrat bei einem Vakuumtrommelfilter vorzuschlagen.
• Diese Aufgabe wird durch eine Baueinheit zur druck- und vakuumdichten Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Baueinheit zum Auslaß von Filtrat aus einem Trommelzellenfilter zur stirnseitigen Montage an diesem mit einer ersten, kreisringförmigen Scheibe mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen für Filtrat sowie einer zweiten kreisringsförmigen Scheibe mit einer Anordnung von Durchtrittsöffnungen korrespondierend zu jenen der ersten Scheibe zu versehen, wobei die zweite Scheibe mit der ersten Scheibe fest verbunden ist. In der ersten kreisringförmigen Scheibe befindet sich um jede Durchtrittsöffnung eine ringförmige Vertiefung, in die ein Dichtring einlegbar ist. Durch das Vorsehen von Dichtringen zwischen der ersten Scheibe (Schleißplatte) und der zweiten Scheibe lässt sich eine Vakuumabdichtung herstellen, die bei geeigneter Auswahl des Materials für den Dichtring inert gegenüber chemisch aggressivem Filtrat ist und insbesondere nicht in das Filtrat ausgewaschen wird. Durch die dauerhafte und sichere Vakuumabdichtung lässt sich der Austritt aggressiver Filtrat-Medien über einen langen Zeitraum verhindern. Darüber hinaus halten die Dichtringe die erste Scheibe und die zweite Scheibe auf Distanz, so dass die einander zugewandten Flächen zwar parallel zueinander liegen müssen, die hierfür vorgesehenen Fertigungstoleranzen in Bezug auf die Planparallelität aber gering sein können. Schließlich kann bei der Verwendung unterschiedlicher Materialien zwischen der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe, zwischen denen sich ein elektrochemisches Potential aufbaut, das Auftreten einer Kontaktkorrosion vermieden werden.
• Die erste wie auch zweite Scheibe besitzen jeweils eine kreisförmige Öffnung koaxial mit der Rotationsachse der ersten Scheibe sowie zweiten Scheibe. Dies Öffnung dient zur Aufnahme der Drehachse des Trommelzellenfilters, wobei zwischen der Drehachse und der ersten und zweiten Scheibe in der Regel Stopfbuchsen und Gleitsteine vorgesehen sind.
• Bevorzugte Ausführungsformen folgen aus den übrigen Ansprüchen.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzen die Dichtringe einen kreisförmigen Querschnitt. Derartige Dichtringe sind aus verschiedenen Materialien als sogenannte O-Ringe im Handel erhältlich, so dass sich die entsprechende Abdichtung mit geringen Kosten verwirklichen lässt.
• Vorzugsweise sind die ringförmigen Vertiefungen in der ersten Scheibe so geformt, dass die Dichtringe ohne zusätzliche Befestigungsmittel lagefixierbar sind. Es kann somit auf den Einsatz eines Klebers zur Fixierung der Dichtringe verzichtet werden. Der Vorteil dieser Maßnahme besteht neben einer vereinfachten Montage darin, dass es zu keinem Austritt von Kleber unter Vakuum kommen kann, wodurch es wieder zu einer unerwünschten Verunreinigung des Filtrats kommen könnte.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht die erste Scheibe aus Kunststoff, vorzugsweise RCH 1000 oder Polypropylen. Beim Einsatz von chemisch aggressivem Filtrat kann eine erste Scheibe, die vollständig aus gegen das chemisch aggressive Medium resistentem Kunststoff besteht, eine höhere Standzeit erreichen als eine Metallscheibe, die lediglich mit einem entsprechenden Kunststoff beschichtet ist.
• Bereits beim Einbau dieser sehr großen und schweren Scheiben kann es zu einer Beschädigung der Beschichtung kommen, wodurch die Standzeit der Scheibe herabgesetzt würde. RCH 1000 eignet sich gut für saure Filtrate und besitzt zudem gute mechanische Eigenschaften. Darüber hinaus ist ein Material auszuwählen, das sich mechanisch bearbeiten lässt, um die ringförmigen Vertiefungen zum Einbringen der Dichtringe herzustellen. Die zweite Scheibe besteht bei der Verwendung der Vorrichtung mit saurem Filtrat vorzugsweise aus Edelstahl, das eine entsprechende Säureresistenz besitzt.
• Die voranstehend beschriebene Baueinheit wird bei einem bereits Eingangs beschriebenen Vakuum-Trommelzellenfilter eingesetzt, der einen mit Durchbrüchen und/oder Öffnungen zum Filtratdurchlass versehenen Filtermantel bestehend aus kunststoffbeschichtetem Metall und ein Filtermedium besitzt, das den Filtermantel bedeckt. Die Einrichtung zum Erzeugen eines Vakuums könnte beispielsweise eine Wasserringpumpe sein.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren beschrieben, in denen
• 1 die erste Scheibe der erfindungsgemäßen Baueinheit mit darin eingesetzten Dichtringen; und
• 2 die zweite Scheibe der erfindungsgemäßen Baueinheit zeigt.
• Wege zur Ausführung der Erfindung
• Die in 1 dargestellte Schleißplatte stellt die erste Scheibe der Baueinheit dar, die zum Auslaß von Filtrat aus einem Vakuum-Trommelzellenfilter dient. Die allgemein mit Referenzziffer 10 bezeichnete erste Scheibe besteht aus RCH 1000, das bei guten mechanischem Werten eine hohe Säurebeständigkeit aufweist. Die erste Scheibe 10 ist rotationssymmetrisch um die in 1 dargestellte Rotationsachse 12. Die innere kreisringförmige Öffnung 14 dient als Nabenaufnahme der den Trommelzellenfilter antreibenden Antriebswelle.
• Die in 1 dargestellte kreisringförmige Scheibe 10 dient beispielhaft zur Anbringung an einem Trommelzellenfilter mit 20 Zellen. Daher sind 20 Durchtrittsöffnungen 16 vorgesehen, die sich jeweils durch die ringförmige Scheibe 10 erstrecken, die jeweils einen identischen Abstand zur Rotationsachse 12 besitzen und die zueinander jeweils in gleichem Abstand angeordnet sind. Die Durchtrittsöffnungen 16 dienen je nach ihrer momentanen Position bei der Rotation des Trommelzellenfilters zu unterschiedlichen Zwecken. Die Durchtrittsöffnungen 16 können an eine Unterdruckquelle angeschlossen sein, um Filtrat durch das Filtertuch anzusaugen und aus dem Trommelzellenfilter abführen zu können. Im Falle eines getrennten Schrittes zum Waschen des Filterkuchens kann durch die Durchtrittsöffnungen 16 auch Wachflüssigkeit abgeführt werden und im Bereich des Entfernes des Filterkuchens kann durch die Durchtrittsöffnung Druckluft in das Innere der betreffenden Zellen des Trommelzellenfilters eingeblasen werden, um das Ablösen des Filterkuchens zu unterstützen.
• Um jede Durchtrittsöffnung 16 herum ist eine die Durchtrittsöffnung vollständig umgebende, ringförmige Vertiefung in der kreisförmigen Scheibe, die zur Aufnahme jeweils eines Dichtrings 20 dient. Dabei wird die ringförmige Vertiefung 18 so geformt, dass, abgestimmt auf die Geometrie des verwendeten Dichtrings 20, dieser ohne zusätzliche Befestigungsmittel lagefixierbar ist. Im vorliegenden Fall werden O-Ringe aus einem gummielastischen Material mit den Abmessungen 60 × 4 eingesetzt, doch handelt es sich dabei lediglich um ein Beispiel, da die Größe der Durchtrittsöffnungen 16 von der Gesamtgeometrie, der Anzahl der Zellen und den Betriebsbedingungen abhängen und beispielsweise bereits im Rahmen eines scale-up des Trommelzellenfilters ganz unterschiedliche Maße besitzen können.
• Die kreisförmige Scheibe 10 weist weiterhin zwei Durchgangsbohrungen 22 auf, die zur Anbringung der in 2 dargestellten zweiten Scheibe 24 dienen.
• Die zweite Scheibe 24 ist, wie auch die erste Scheibe 10, eine kreisringförmige Scheibe mit zwei Hauptflächen, die planparallel sind. Die Darstellung der Durchgangsbohrungen 22 ist rein beispielhaft, da in der Technik eine Vielzahl von Möglichkeiten bekannt ist, um die beiden Scheiben 10 und 24 gegeneinander zu fixieren und zu verspannen. Dies kann auch durch eine größere Anzahl von am Umfang verteilten Bohrungen und der Verwendung einer Schraubenverbindung oder durch eine unterschiedliche Position entsprechender Durchgangsbohrungen durchgeführt werden. Die zweite Scheibe 24 besteht aus Edelstahl und ist ebenfalls rotationssymmetrisch zur Rotationsachse 12 angeordnet. Die zweite Scheibe 24 weist ebenfalls eine zentrisch zur Rotationsachse 12 angeordnete kreisförmige Öffnung 14 zur Aufnahme der Nabe auf und besitzt weiterhin eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 16, die so angeordnet sind, dass sie mit den Durchtrittsöffnungen 16 der ersten Scheibe 10 fluchten, wenn diese so relativ zueinander angeordnet werden, dass die Rotationsachsen 12 der ersten und zweiten Scheibe übereinstimmen.
• Wenn die erste Scheibe 10 mit darin eingesetzten Dichtringen sowie die zweite Scheibe 24 gegeneinander fixiert werden, bilden die Dichtringe 20 eine sichere Abdichtung um die Durchtrittsöffnungen herum, um das Austreten von aggressivem Filtrat beim Durchtritt durch die erste Scheibe und zweite Scheibe sicher zu verhindern.

Claims (7)

1. Baueinheit zur druck- bzw. vakuumdichten Verbindung zwischen einer ersten scheibenförmigen Fläche einer ersten kreisringförmigen Scheibe (10) und einer zweiten scheibenförmigen Fläche einer zweiten kreisringförmigen Scheibe (24); wobei sich in der ersten kreisringförmigen Scheibe (10) mindestens eine ringförmige Vertiefung befindet, in die ein Dichtring (20) einlegbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass die erste kreisringförmige Scheibe (10) und die zweite kreisringförmige Scheibe (24) eine kreisförmige Öffnung (14) koaxial mit einer Rotationsachse (12) besitzen.
2. Baueinheit nach Anspruch 1 und geeignet zum Auslaß von Filtrat aus einem Trommelzellenfilter zur stirnseitigen Montage am Trommelzellenfilter; wobei eine erste kreisringförmige Scheibe (10) rotationssymmetrisch ist und eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen (16) für Filtrat besitzt; sowie die zweite kreisringförmige Scheibe (24) eine Anordnung von Durchtrittsöffnungen (16) korrespondierend zur Position der Durchtrittsöffnungen in der ersten Scheibe (10) aufweist und mit der ersten Scheibe (10) fest verbindbar ist; und ringförmige Vertiefungen um jede Durchtrittsöffnung (16) der ersten kreisringförmigen Scheibe verlaufen.
3. Baueinheit nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtringe (20) einen kreisförmigen Querschnitt besitzen.
4. Baueinheit nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Vertiefungen (18) so geformt sind, dass die Dichtringe (20) ohne zusätzliche Befestigungsmittel lagefixierbar sind.
5. Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste kreisringförmige Scheibe (10) aus Kunststoff, vorzugsweise RCH 1000 besteht.
6. Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite kreisringförmige Scheibe (24) aus Edelstahl besteht.
7. Trommelzellenfilter mit einer Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen mit Durchbrüchen und/oder Öffnungen zum Filtratdurchfluss versehenen, rotierbaren Filtermantel, der aus kunststoffbeschichtetem Metall besteht, sowie ein Filtermedium, das den Filtermantel bedeckt; sowie eine Einrichtung zum Erzeugen eines Vakuums.