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Zellenfilter Beim Erfindungsgegenstand handelt es sich um Filter zur
Trennung fester Stoffe aus Flüssigkeiten mit kontinuierlich umlaufenden Zellen,
denen die Trübe vorzugsweise unter Überdruck zugeleitet wird.
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Man hat Drehfilter zum Arbeiten mit Unterdruck oder Überdruck oder
Unter- und Überdruck in Vorschlag gebracht. Danach ist es bekannt geworden, eine
zylindrische Filtertrommel in einem ebensolchen Gehäuse umlaufen zu lassen, wobei
die erstere zahlreiche auf den Umfang gleichmäßig verteilte und parallel zur Achse
verlaufende, feste Trennleisten trägt und der Raum zwischen der konzentrisch zur
Trommel angeordneten Gehäusewand und der Fläche, die die Trennleisten bestreichen,
durch feststehendeUnterteilungswände in einige sich auf den inneren Gehäuseumfang
verteilende Kammern unterteilt ist. Die Trennleisten streichen an den Unterteilungswänden,
in denen Trennstopfen aus Metall, Gummi, Holz oder Kunststoff von außen nachstellbar
sind, vorbei. Dadurch wird eine abdichtende Wirkung erzielt. Neben Anschluß an ein
Vakuum ist es bei solchen Filtern bekannt, die Filtration durch Druck auf der Schlammseite,
also von seiten des festen Filtergehäuses her, durchzuführen. Hierbei ist eine der
am inneren Umfang des Gehäuses vorgesehenen Kammern als Schlammzuführungskammer
vorgesehen. Die übrigen Kammerräume, an denen die Feststoffe vorbeigeführt werden,
dienen beispielsweise der Waschung und Trocknung und ein letzter dem Entnehmen des
sich gebildeten Filterkuchens. Als Kuchenabnahmeeinrichtung wurden Schaber in Vorschlag
gebracht, die im Rhythmus der vorbeiwandernden Trennleisten eine mechanisch, elektrisch
oder hydraulisch gesteuerte Vor- und Zurückbewegung ausführen.
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Bei weiteren bekannten Druckdrehfiltern dieser Art, bei denen in
einem zylindrischen Gehäuse eine Filtertrommel mit waagerechter Achse konzentrisch
oder nur geringfügig exzentrisch umläuft, wobei zwischen Gehäuseinnenwandung und
Trommelaußenfläche der Filterraum gebildet wird, ist man ganz allgemein davon ausgegangen,
diesen von der Trommel her durch radiale Wandungen in einzelne Zellen aufzuteilen.
Die einzelnen Zellenwandungen wurden dabei sowohl feststehend als auch in radialer
Richtung beweglich in Vorschlag gebracht. Die Trennwände wurden einerseits durch
Kurvensteuerung an die Innenwand des zylindrischen Gehäuses herangeführt und gegenüber
Schabern zur Abnahme des Feststoffkuchens zum Ausweichen gebracht oder andererseits
bei feststehender Anordnung zur Abdichtung gegen das Gehäuse an den äußeren Kanten
mit auswechselbaren Schleifleisten versehen. An Stelle solcher Schleifleisten hat
man auch umgekehrt an der Gehäuseinnenwand aus-
wechselbare Einlagen vorgesehen.
Durchweg schleifen somit bei diesen bekannten Drehfiltern die Kanten der Zellentrennwände
an der Innenfläche des Gehäuses entlang, und es bildet die Gehäuseinnenfläche eine
insbesondere während des Verlaufs der Filter-, Wasch- u. dgl. Vorgänge vorbeigleitende
und gegenüber den übrigen erforderlichen Zellenwänden bewegliche Zellenwand, die
eine gleitende Abdichtung erfordert. Eine sichere Abdichtung der an der Gehäusewand
gleitenden Trennwandkanten gegenüber dieser ist praktisch nicht erreichbar. Das
Anwendungsgebiet solcher Drehfilter ist deshalb auf Gebiete beschränkt, bei denen
man mit geringen Drücken auskommt.
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Ahnlich liegen die Verhältnisse bei einem weiteren bekannten Drehfilter,
das mit zahlreichen als Preßzylinder ausgebildeten Filterzellen versehen ist, die
in einem waagerecht um eine senkrechteAchse zwangläufig drehbaren Ringrahmen sternförmig
und mit ihren Zylinderachsen ebenfalls waagerecht fest angebracht sind. Von außen
ist in jedem Zylinder ein Kolben verschieblich. Alle Kolben werden bei Drehung des
Ringrahmens nacheinander durch eine Kurvenbahn hin- und hergehend gesteuert, wobei
der Druck des Kolbens die Filtration über Filtermittel durchführt, die sowohl in
den Zylinder- als auch in den Kolbenhöden vorgesehen sind. Die Kolben müssen
ebenfalls
gegenüber denZylinderwandungen mit nachteiligen gleitenden Abdichtungen versehen
werden, abgesehen davon, daß die Beseitigung der weitgehend ausgepreßten Rückstände
auch Schwierigkeiten bietet.
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Sie muß nämlich durch Schlitze in den Zylindern erfolgen, die die
Kolben bei ihren Bewegungen öffnen und schließen. Damit sind der praktischen Verwertung
dieses Drehfilters Grenzen gesetzt, denn selbst bei verhältnismäßig geringem Arbeitsdruck
können diese Nachteile der verschleißanfälligen Konstruktion nicht vermieden werden.
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Diesem Bekannten gegenüber handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung
um Zellenfilter mit einer Anzahl gleichmäßig oder taktweise bewegten Filterzellen,
bei denen eine im Laufe der Bewegung erfolgende Schließung undWiederöffnung der
Zellen durch abdichtendes Aufeinanderpressen bzw. Auseinanderführen von sich inzwischen
gegenseitig nicht mehr bewegenden Teilen erfolgt, so daß eine kontinuierliche, vorzugsweise
unter beträchtlichem Überdruck stattfindende Filtration ohne gleitende Abdichtungen
vor sich gehen kann. Die Wandungen der Zellen und die Filtermittel führen somit
während des Bewegungsablaufes zum Filtern, Waschen, Trocknen usw. keinerlei mittelbare
oder unmittelbareBewegungen gegeneinander aus. Die Filterzellen beinhalten auch
keine bewegten oder zu bewegenden Teile, und ihnen wird die Trübe, in bei Vakuumfiltern
an sich bekannter Weise, beispielsweise über einen Steuerkopf zugeführt, wobei sie
während der Filtration sowie der anschließenden Arbeitsgänge geschlossen bleiben.
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Filterzellen dieser Art lassen sich einwandfrei abdichten, und sie
unterliegen keinen den praktischen Arbeitsablauf einengenden, verschleißanfälligen
Einflüssen. Die Filter können deshalb mit sehr hohen Drücken arbeiten. Sie sind
leistungsfähiger und wirtschaftlicher und gestatten auch das Filtrieren von schwerfiltrierbaren
Trüben mit feinsten lehmigen Schwebestoffen, wie sie beispielsweise bei Rückständen
aus Kohlenwäschen in Form von erdigem Schlamm usw. vorkommen. Die Filterzellen lassen
sich hierbei entweder als einseitig offene Kästen in einer umlaufenden, endlosen
Treibkette anordnen oder als zylindrische Körper mit einem Scheibenrad um eine Achse
bewegen. Die Treibkette würde beispielsweise ein Filterrad auf einem Teil seines
Umfanges umschlingen, treiben und die Zellen durch Auflaufen auf das Filterrad zur
Durohführung der Filterung unter Druck fest und dicht schließen können. An den zylindrischen
Filterzellen werden konzentrisch zueinander angeordnete, ringförmige Hohlräume für
Zuleitung der Trübe und Ableitung der flüssigen Phase ausgebildet und geeignete
Vorrichtungen zum Offnen und Schließen der Außenmäntel vorgesehen. Aus den geöffneten
Filterzellen erfolgt das Entfernen des Feststoffkuchens von den Filtermitteln in
an sich bekannter Weise durch selbsttätig wirkende Schaber od. dgl. im Rhythmus
der vorbeigleitenden Zellen, nachdem die Feststoffe erforderlichenfalls vorher gewaschen
und getrocknet worden sind.
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Nachfolgend wird die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen näher
beschrieben.
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Beim Ausführungsbeispiel A handelt es sich um ein Zellenfilter mit
einer Anzahl von in einer Treibkette angeordneten Zellen, wobei diese ein sich um
eine Achse drehendes Filterrad treibt, über das den Zellen von der Achse aus die
Trübe vorzugsweise unter Überdruck zugeführt wird. Die Zeichnung zeigt diese Ausbildung
in den Abb. 1 und 2, im Schnitt bzw. teilweisem Schnitt. Abb. 3 stellt eine Einzel-
zelle
im Schnitt parallel zur Drehaches des Filterrades dar.
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Andererseits zeigen die Abb. 4, 5 und 6 das Ausführungsbeispiel B
mit ebenfalls um eine Achse drehenden, aber hier zylindrisch ausgebildeten Filterzellen,
die an einer getriebenen Scheibe befestigt sind. Die Abb. 4 zeigt diese Anordnung
im senkrechten Schnitt.
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Abb. 5 ist eine Seitenansicht zu vorher. Abb. 6 zeigt eine Einzelzelle
im teilweisen Längsschnitt.
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Zum Ausführungsbeispiel A. Die Treibkette 1 trägt zwischen ihren
einzelnen Gliedern die Filterzellen 2 von beispielsweise rechteckiger, kastenartiger
Grundform. Die endlose Treibkette schlingt sich einmal um ein treibendes Rad 3,
erhält hier vom Motor her ihren Antrieb und versetzt das größere getriebene Filterrad
4, das sie ebenfalls umschlingt, in Drehung. Dieses dreht sich um eine Achse 5,
durch deren Bohrung6 die Trübe zugeleitet wird. Zu diesem Zwecke ist das Ende der
Zuleitung als Steuerkopf 7 ausgebildet. Von ihm aus laufen Zuleitungen 8 strahlenförmig
zum zylindrischen Umfang 9 des Filterrades; durch ihn wird die Beschickung der Filterzellen
in an sich bekannter Art gesteuert. Beim Umlauf der Treibkette endigen die Zuleitungen
jeweils in den Zellen; die Teilung der Kette und je zwei benachbarte Zuleitungen
umfassen also sinngemäß gleichartige Kreisabschnitte. Die in der Kette angebrachten
Filterzellen sind zunächst gegen den zylindrischen Umfang des Filterrades hin offen;
sie schließen sich erst durch ihr Auflaufen auf das Filterrad. Die dem Filterrad
abgewandte Seite der Filterzelle ist in bekannter Weise als Filtermittelträger 10
ausgebildet, und zwar geschlitzt oder gelocht, mit auswechselbarer Auskleidung durch
ein Filtertuch od. dgl. Beim Auflaufen der die Filterzellen tragenden Treibkette
auf das Filterrad 4 kommt es wesentlich darauf an, daß zwischen den Zellenkästenrändern
und dem Filterradumfang eine genügende Abdichtung erzielt wird und die vorzugsweise
unter Überdruck stehende Trübe, also Feststoffe enthaltende Flüssigkeit, hier nicht
austreten kann. Dies wird dadurch erreicht, daß entweder in die Filterradumfangsfläche
oder umgekehrt in die Zellenkastenränder elastische Dichtungen 11 eingebettet werden.
Außerdem wird jeder einzelneZellenkasten zusätzlich zur Kettenspannung noch durch
eine oder mehrere Federn 12, 13 angepreßt. Hierzu wird das Filterrad auf einem Teil
seines Umfanges von einem Gehäuse 14 umschlossen, das den Treibkettenablauf zur
Antriebsstation frei läßt und konzentrisch zum Filterradumfang eine Gleit- oder
Rollenbahn trägt, auf der eine oder mehrere an jeder Filterzelle angebrachte Laufrollen
15 laufen, deren Lagerungen 16 gleitend geführt sind und das eine Widerlager für
die Federn bilden, während sich nach der anderen Seite hin die Federn gegen die
äußere Zellenwandung stützen. Am Auflauf der Treibkette ist diese Rollenbahn als
schiefe Ebene 17, federspannend, ausgebildet, so daß sich beim Kettenumlauf die
Federbelastung an jeder Filterzelle selbsttätig einstellt und die Zellen damit zur
Aufnahme der unter Druck zuzuführenden Trübe bereit werden. Die flüssige Phase kann
auf Grund der eigenen Schwere durch Bohrungen der Rollenbahn od. dgl. frei ablaufen
oder auch bei rückseitigem Verschluß einer jeden Filterzelle durch einen zweiten
Boden mit Hilfe besonderer, in der Zeichnung nicht dargestellter Leitungen über
den Steuerkopf abgeleitet werden. Die Feststoffe, die sich als Filterkuchen 18 in
jeder Zelle abgesetzt haben, werden nach Ablauf der Filterzellen von der Filtrationszone,
also von der Rollenbahn und vor Auflauf der Treibkette
auf die Antriebsstation,
beispielsweise durch gesteuerte Schaber 19, an sich bekannter Art, selbsttätig aus
den nun wieder offenen Filterzellen herausgenommen und beispielsweise durch ein
in der Zeichnung nicht dargestelltes Transportband zur weiteren Verwendung abgeleitet.
Es ist auch möglich, in einer in der Zeichnung nicht dargestellten Weise mit Hilfe
des Steuerkopfes während des Umlaufs der Treibkette um das Filterrad noch weitere
Arbeitsvorgänge, wie Waschen, Trocknen u. a. m., einzuschalten, bevor der Kuchen
entfernt wird.
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Nach dem Ausführungsbeispiel B wird ein von einem Motor angetriebenes
Scheibenrad 20 um eine Achse 21 gedreht. Am ersteren sind mehrere zylindrische Filterzellen
22 befestigt, und zwar so, daß ihre Zylinderachsen parallel zur Drehachse des Scheibenrades
liegen. Alle Filterzellen bewegen sich somit mit dem Scheibenrad auf einer Kreisbahn
gleichförmig um dessen Achse. Mit zylindrischen Grundkörpern 23 von ebenfalls zylindrischer
Grundform sind die Filterzellen einseitig am Scheibenrad befestigt. Sie kragen damit
von diesem ab. Zur Bildung des Filterraumes trägt jeder Grundkörper nach außen hin
einen als Filtermittelträger dienenden Zylindermantel 24, der entsprechend geschlitzt
oder gelocht ist und lösbar das Filtertuch trägt. Die Anordnung des Filtermittelmantels
erfolgt in der Weise, daß zwischen ihm und dem Grundkörpermantel ein ebenfalls zylindrischer
Hohlraum 25 entsteht, von dem aus die flüssige Phase über den mit der Scheibenradachse
in Verbindung stehenden, an sich bekannten Steuerkopf zur Ableitung gelangt. In
hinreichendem Abstande vom Filtermittelinantel wird dieser schließlich konzentrisch
von einem zylindrischen Außenmantel 26 umschlossen, der den Filterraum nach außen
dicht abschließt. In diesem äußeren zylindrischen Hohlraum 27 wird die Trübe vom
Steuerkopf her vorzugsweise unter Überdruck eingepreßt. Zur Entfernung der sich
um den Filtermantel als Filterkuchen 28 absetzenden Feststoffe sind die äußeren
Filtermäntel entgegengesetzt zur Befestigungsseite der Filterzellen von den Zellengrundkörpern
abschiebbar. Zu diesem Zwecke ist jeder äußere Zylindermantel einseitig mit einem
kolbenartig ausgebildeten Abschluß deckel 29 verbunden, der wiederum einseitig eine
aus dem Scheibenrad herausragende und im Grundkörper geführte Führungsstange 30
trägt, damit durch diese die Abzugsbewegung von einem hydraulisch oder in sonst
geeigneter Weise gesteuerten Greiferwerk aus gesteuert werden kann. Zur Erleichterung
des Abziehens der äußeren Filtermäntel von den Grundkörpern empfiehlt es sich, die
inneren Flächen der äußeren Filtermäntel gegen die Abzugseite sich verjüngend, konisch
auszubilden. Nach Verlassen der Filtrationszone werden die freien Enden der Führungsstangen
nacheinander selbsttätig von einem Greifer 31 erfaßt und der Außenzylindermantel,
der im Betriebszustand gegen den Grundkörper hermetisch abgedichtet ist, abgezogen.
Dadurch wird der Filterkuchen zur Abnahme freigelegt. Die Abnahme erfolgt hier ebenfalls
durch ein kurvengesteuertes Schaberwerk, indem jeder Zylinder im Rhythmus des Vorbeigleitens
der Filterzellen taktmäßig von zwei Seiten her von je einem der Breite des Zylinders
entsprechenden Schaber 32, 33 erfaßt und beim Weitergleiten der Kuchen nach zwei
Richtungen hin abgezogen wird. Ein zweites umgekehrt gesteuertes Greiferwerk 34
schiebt den abstehenden Außenzylindermantel danach wieder über den Grundkörper hinweg.
Damit ist die Zelle erneut zur Filtration bereit.
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In sinngemäß gleicher Weise kann die Vorrichtung auch so ausgestaltet
werden, daß die zylindrischen Filterzellen nicht parallel zur Vorrichtungsachse,
sondern radial zu dieser angeordnet werden und das Öffnen und Schließen der Zellen
durch entsprechend gesteuerte, radiale Verschiebung der Zylindermäntel erfolgt.