DE1118756B - Backwashable filter with a cylindrical filter container - Google Patents

Backwashable filter with a cylindrical filter container

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DE1118756B DEW8049A DEW0008049A DE1118756B DE 1118756 B DE1118756 B DE 1118756B DE W8049 A DEW8049 A DE W8049A DE W0008049 A DEW0008049 A DE W0008049A DE 1118756 B DE1118756 B DE 1118756B
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Description

Rückspülbares Filter mit zylindrisch ausgebildetem Filterbehälter Die Erfindung bezieht sich auf ein rückspülbares Filter mit zylindrisch ausgebildetem Filterbehälter, einem Filterboden im unteren Teil des Behälters und einem axial angeordneten, sich durch die ganze Filtermasse erstreckenden und sich in Rückspülrichtung verjüngenden Kegeleinsatz. Derartige Filter sind für die Filtration von Wasser und chemischen Lösungen geeignet, und zwar sowohl für die mechanische Filtration als auch für Entsäuerung, Enteisenung, Entmanganung und für den Ionenaustausch. Sie dienen nicht nur als Enthärtungsfilter für Wasser, sondern auch als Ionenaustauscher für Schwermetalle und ähnliche Verunreinigungen. Backwashable filter with a cylindrical filter container The invention relates to a backwashable filter with a cylindrical shape Filter container, a filter base in the lower part of the container and one axially arranged, extending through the entire filter mass and in the backwashing direction tapered cone insert. Such filters are for the filtration of water and chemical solutions, both for mechanical filtration as also for deacidification, iron removal, manganese removal and ion exchange. she serve not only as softening filters for water, but also as ion exchangers for heavy metals and similar impurities.

Bei der Filtration von Flüssigkeiten, und zwar sowohl bei mechanischer Filtration als auch bei der Anwendung von Ionenaustauschern werden vorwiegend unter Überdruck stehende geschlossene Behälter, sogenannte Filterkessel, verwendet, bei denen das Filtermaterial auf einem Filterboden aufgelagert ist. Derartige Behälter werden meist in zylindrischer Form hergestellt. Solche Filter, insbesondere Ionenaustauschfilter, haben den großen Nachteil, daß während des Ionenaustausches, d. h. während der Aufladung bzw. Umsetzung - des Materials, Quellungen entstehen, die zu einer Volumenvergrößerung des Austauschermaterials führen. Hierbei treten in der Masse, die in zylindrischen Behältern eingefüllt ist, nach allen Seiten wirkende Pressungen auf, die zu einer beträchtlichen mechanischen Zerstörung des Materials führen, wodurch die Lebensdauer des Filtermaterials erheblich verringert wird. In the filtration of liquids, both mechanically Filtration as well as the use of ion exchangers are predominantly under Pressurized closed containers, so-called filter vessels, are used where the filter material is placed on a filter base. Such containers are mostly made in a cylindrical shape. Such filters, especially ion exchange filters, have the great disadvantage that during the ion exchange, i. H. while charging or implementation - of the material, swellings arise that lead to an increase in volume the exchange material lead. Here occur in bulk, which in cylindrical Containers is filled, pressures acting on all sides, leading to a cause considerable mechanical destruction of the material, reducing the service life the filter material is significantly reduced.

Da es sich bei den Materialien für fast alle Ionenaustauscher um wertvolle und teure Produkte handelt, die nur mit erheblichem Kostenaufwand neu beschafft werden können, hat man versucht, diese Nachteile zu beseitigen, indem man die lonenaustauschmaterialien selbst mit erhöhter Festigkeit herstellt. Dies führt jedoch einerseits zu einer Verringerung des Austauschfaktors, andererseits werden dadurch die Herstellungskosten des Materials erheblich verteuert. Das Bestreben geht jedoch dahin, die Austauschkapazität der Ionenaustauschermaterialien zu erhöhen, wodurch zwangläufig deren mechanische Festigkeit herabgesetzt ist. Since the materials for almost all ion exchangers are Valuable and expensive products are involved, which are only new at considerable expense can be obtained, attempts have been made to eliminate these disadvantages by the ion exchange materials themselves are produced with increased strength. this however, leads on the one hand to a reduction in the exchange factor, on the other hand the production costs of the material are thereby considerably increased. The effort however, aims to increase the exchange capacity of the ion exchange materials, whereby their mechanical strength is inevitably reduced.

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Filter zu schaffen, bei welchem das Material der Füllung namentlich beim Austausch von Schwermetallionen während der Filtration im Filterbehälter sowohl von oben nach unten als auch von unten nach oben ausweichen kann. Beispielsweise hat das Austauschermaterial beim Austausch von Kupfer aus Lösungen, die Eigenschaft zu quellen. Durch diesen Quellvorgang ent- stehen innerhalb des Materials starke Pressungen, falls keine Ausweichmöglichkeit für die einzelnen Partikeln des beladenen Filtermaterials geschaffen wird. It is the object of the invention to provide a filter in which the material of the filling especially during the exchange of heavy metal ions the filtration in the filter container from top to bottom as well as from bottom to can dodge above. For example, the exchange material has during the exchange of copper from solutions that have the property of swelling. Through this swelling process stand Strong compression within the material, if there is no alternative for the individual particles of the loaded filter material is created.

Durch die Verjüngung des zentralen Leiteinsatzes kann das Austauschermaterial bei seiner durch die Beladung bedingten Quellung nach oben oder nach unten ausweichen, so daß eine Zerstörung weder der Struktur des Materials noch des Behälters durch Druck eintritt. Due to the tapering of the central guide insert, the exchanger material if it swells upwards or downwards due to the load, so that neither the structure of the material nor the container is destroyed Pressure occurs.

Derartige rückspülbare Filter mit einem axial angeordneten, sich durch die ganze Filtermasse erstreckenden und sich in Rückspülrichtung verjüngenden Kegeleinsatz in einem zylindrisch ausgebildeten Filterbehälter sind bereits durch die USA.-Patentschrift 1 624614 bekanntgeworden. Bei dem in dieser Patentschrift beschriebenen Ionenaustauschfflter gemäß Fig. 1 erweitert sich der Filterquerschnitt des konischen Filtereinsatzes ebenfalls. Dadurch sollen in erster Linie die häufig beim Durchfluß entstehenden Kanäle im Filtermaterial vermieden werden, die sich beim Enthärtungs- und bzw. oder Rückspülvorgang in der Füllung des Filters ergeben. Eine mögliche Pressung des Filtergutes infolge Volumenvergrößerung kann bei dieser Anordnung ebenfalls nicht auftreten. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist der zentrale Einsatz, im Gegensatz zum Gegenstand der Erfindung, ebenfalls mit Filtermaterial angefüllt. Such backwashable filter with an axially arranged, itself extending through the entire filter mass and tapering in the backwashing direction Cone insert in a cylindrical filter container are already through U.S. Patent 1,624614 became known. In the case of this patent described ion exchange filter according to FIG. 1, the filter cross-section widens of the conical filter insert as well. This is primarily intended to do the frequent channels in the filter material that arise during the flow are avoided, which are during the softening and / or backwashing process in the filling of the filter. A possible compression of the filter material as a result of the increase in volume can occur with this Arrangement also does not occur. In this known device is the central Use, in contrast to the subject of the invention, also with filter material filled.

Diese Füllung erhöht jedoch in unerwünschter Weise den Durchflußwiderstand durch die Filteranordnung und ist bewußt beim erfindungsgemäßen Filter weggelassen.However, this filling undesirably increases the flow resistance by the filter arrangement and is deliberately omitted in the filter according to the invention.

Für das rückspülbare Filter nach der Erfindung ist wesentlich, daß der Kegeleinsatz entweder an seinem sich nach oben verengenden Ende mit einer Schlammglocke versehen ist oder daß bei umgekehrter Anordnung des Kegeleinsatzes ein zweiter Filterboden im oberen Teil des Behälters eingebaut ist, der den Mantelraum zwischen dem sich erweiternden Ende des Kegeleinsatzes und der zylindrischen Wandung des Filterbehälters abschließt. For the backwash filter according to the invention it is essential that the cone insert either at its upwardly narrowing end with a mud bell Mistake is or that with the reverse arrangement of the cone insert a second filter base is installed in the upper part of the container, which is the shell space between the widening end of the conical insert and the cylindrical wall of the filter container concludes.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung einer Schlammglocke an dem sich nach oben verengenden Ende- des Kegeleinsatzes oder eines oberen Filterbodens, der den Mantelraum zwischen dem sich erweiternden Ende des Kegeleinsatzes und der zylindrischen Wandung des Filterbehälters abschließt, erreicht man, daß der durch den Kegeleinsatz gebildete Innenraum des Filters frei von Filtermaterial gehalten wird, wodurch neben der Schonung des Filtergutes durch Vermeidung von Pressungen auch der Durchfiußwiderstand des Filters verringert ist. The inventive arrangement of a mud bell on the upwardly narrowing end of the cone insert or of an upper filter base, the the shell space between the widening end of the conical insert and the cylindrical Wall of the filter container closes, one achieves that the through the cone insert formed interior of the filter is kept free of filter material, thereby next the protection of the filter material by avoiding pressure and the flow resistance of the filter is reduced.

Die Ausbildung des als Leitkörper dienenden konischen Filtereinsatzes erlaubt es, wahlweise in beiden Richtungen zu filtrieren. Erfolgt der Filtriervorgang beispielsweise bei nach oben gerichteter Verengung des kegeligen Einsatzes von unten nach oben, so wird das Filtermaterial um etwa 30 bis 40 O/o seines ursprünglichen Volumens aufgelockert, da das Material in einen größeren freien Raum ausweichen kann. The formation of the conical filter insert serving as a guide body allows you to filter in both directions. The filtering process takes place for example, with an upward narrowing of the conical insert from below upwards, the filter material is about 30 to 40% of its original Volume loosened, as the material gives way to a larger free space can.

Dadurch erreicht man eine bedeutende Ersparnis an Rückspülwasser bzw. Regenerierungsflüssigkeit. Der gleicheVorteil ergibt sich auch bei umgekehrterFiltrierungsrichtung, wenn sich der kegelförmige Einsatz nach unten verjüngt, da das Material in diesem Fall nach unten in einen größeren freien Raum ausweichen kann. Bei dieser Anordnung kommt noch hinzu, daß das Material, das während der Filtration an den oberen Boden gepreßt wird, nach Abstellen des Filtrationsvorganges sich infolge seines Eigengewichtes nach unten verlagert und bereits beim Absinken in den größeren Raum nach unten aufgelockert wird und dadurch eine leichte Spülung und Abführung der Verschmutzungen nach unten ermöglicht.This results in a significant saving in backwash water or Regeneration liquid. The same advantage also results with the opposite direction of filtration, if the conical insert tapers downwards, because the material in this Fall down into a larger free space. With this arrangement Added to this is that the material that during the filtration to the upper tray is pressed, after stopping the filtration process due to its own weight shifted downwards and already loosened down when sinking into the larger room and thereby a slight rinsing and removal of the dirt downwards enables.

Das Filtermaterial kann bei der Anordnung mit sich nach oben erweiterndem Kegeleinsatz sowohl von oben nach unten als auch von unten nach oben durchspült werden, wobei sich beim Spülen von unten nach oben der Vorteil einer größeren Spülmittelgeschwindigkeit und einer schnelleren Schlammwasserabführung in dem verengten oberen Ringquerschnitt ergibt. The filter material can widen upwards in the arrangement Cone insert flushed both from top to bottom and from bottom to top the advantage of a higher detergent speed when washing from bottom to top and a faster sludge water discharge in the narrowed upper ring cross-section results.

Die Fig. 1 und 3 zeigen das erfindungsgemäße Filter im Schnitt in zwei Ausführungsbeispielen. Der Filterbehälter kann sowohl geschlossen als auch offen ausgebildet und aus Stahlblech oder Eisenbeton angefertigt sein. Das Filter ist für jegliche Filtrationsvorgänge geeignet und kann nicht nur zum Ionenaustausch, sondern auch als Kiesschnellfilter, Entsäuerungsfilter, Enteisenungsfilter, Entmanganungsfilter usw. verwendet werden. 1 and 3 show the filter according to the invention in section two embodiments. The filter container can be closed as well open and made of sheet steel or reinforced concrete. The filter is suitable for any filtration process and can not only be used for ion exchange, but also as a quick gravel filter, deacidification filter, iron removal filter, manganese removal filter etc. can be used.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines geschlossenen Filterbehälters 1, bei dem das Filtermaterial 3 auf einem unteren Filterboden 2 auflagert und bei dem der zentral eingebaute Kegel 4 sich nach unten erweitert. Die Filtration erfolgt in Pfeilrichtung von oben nach unten, wobei sich über dem Filtermaterial ein freier Ringraum 6 im Filterbehälter rings um den zentralen Kegel ausbildet. Die Reinigung des Filtermaterials erfolgt von unten nach oben in der in Fig. 2 dargestellten Pfeilrichtung. Dabei wird das Spülwasser durch die Schlammglocke 5 nach unten aus dem Filterbehälter 1 abgeführt. Fig. 1 shows an embodiment of a closed filter container 1, in which the filter material 3 rests on a lower filter base 2 and at which the centrally installed cone 4 expands downwards. The filtration takes place in the direction of the arrow from top to bottom, with a free one above the filter material Annular space 6 forms in the filter container around the central cone. The cleaning of the filter material is carried out from bottom to top in the direction of the arrow shown in FIG. The rinsing water is thereby through the sludge bell 5 down from the filter container 1 discharged.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines geschlossenen Filterbehältersl, der mit zwei Filterböden, einem unteren 2 und einem oberen 7 ausgeröstet ist. Der zentral eingebaute Kegel 4 erweitert sich in diesem Fall von unten nach oben. Dabei erfolgt die Filtration im Filterbett3 von unten nach oben (vgl. Fig. 3). Die Reinigung kann von oben nach unten (vgl. Fig. 4) als auch, wie beim normalen Filtrationsbetrieb, von unten nach oben erfolgen. Im ersten Fall bildet sich (vgl. Fig.4) ein ringförmiger Hohlraum 5 über dem Filterbett 3 aus, im zweiten dagegen unter dem Filterbett zwischen demselben und dem unteren Boden 2 (vgl. Fig. 3). Fig. 3 shows a further embodiment of a closed Filterbehältersl, the roasted with two filter bottoms, a lower 2 and an upper 7 is. The centrally installed cone 4 expands in this case from below above. The filtration in the filter bed3 takes place from bottom to top (see Fig. 3). The cleaning can be done from top to bottom (see Fig. 4) as well as with normal Filtration operation, done from bottom to top. In the first case (cf. 4) an annular cavity 5 above the filter bed 3, in contrast in the second under the filter bed between the same and the lower floor 2 (see. Fig. 3).

Bei beiden Ausführungsbeispielen kann während der Filtration das Material bei Beginn des Quellprozesses in den freien Raum ausweichen und sich auflockern, wobei die Konizität des zentral eingebauten Kegels ein derartiges Ausweichen ermöglicht. Bei der Filtration gemäß Fig. 1 von oben nach unten kann das Filtermaterial 3 in den sich erweiternden freien Ringraum 6 nach oben ausweichen, während es sich bei der Filtration gemäß Fig. 3 von unten nach oben am oberen Filterboden 7 anlagert und bei Volumenzuwachs in den sich erweiternden freien Ringraum 8 nach unten ausweichen kann. In both exemplary embodiments, this can occur during the filtration At the beginning of the swelling process, material evade into the free space and loosen up, whereby the conicity of the centrally installed cone enables such an evasion. In the case of the filtration according to FIG. 1 from top to bottom, the filter material 3 can in evade the widening free annular space 6 upwards, while it is at the filtration according to FIG. 3 accumulates from bottom to top on the upper filter base 7 and when the volume increases, move into the widening free annular space 8 downwards can.

Bei der Filterreinigung nach Fig. 2, die von unten nach oben erfolgt, wird das Material in dem freien Steigeraum, der sich infolge der Konizität des Kegels nach oben erweitert, aufgelockert, so daß bei Verwendung geringster Waschwassermengen eine schnelle und sichere Abführung sämtlicher Schmutzstoffe erfolgt. Die Regenerierung kann sowohl von oben nach unten als auch von unten nach oben erfolgen, wobei sich bei der letzteren Methode der Vorteil ergibt, daß die obere Zone, in der das Material am stärksten beladen ist und die sich leicht regenerieren läßt, mit der abgeschwächten Regenerierungslösung beschickt wird, die bereits das Austauschermaterial der tieferen Schichten durchströmte, die schwächer beladen sind und sich schwerer regenerieren lassen und daher vorteilhaft die stärkere Regenerierungslösung erhalten. Dadurch ergibt sich eine beachtliche Ersparnis an Regenerierungsmitteln. When cleaning the filter according to Fig. 2, which takes place from bottom to top, the material is in the free climbing space, which is due to the taper of the cone Expanded upwards, loosened up, so that when using the smallest amounts of washing water a quick and safe removal of all contaminants takes place. The regeneration can be done both from top to bottom and from bottom to top, whereby the latter method has the advantage that the upper zone in which the material is most heavily loaded and which can be easily regenerated with the weakened one Regeneration solution is charged, which is already the exchange material of the deeper Flowed through layers that are less loaded and more difficult to regenerate leave and therefore advantageously get the stronger regeneration solution. Through this there is a considerable saving in regenerative agents.

Das gleiche trifft auch für das Ausführungsbeispiel nach den Fig.3 und 4 zu. Auch hier können die Regenerierungslösungen von beiden Seiten, sowohl von oben als auch von unten eingeführt werden. The same also applies to the embodiment according to FIG and 4 to. Again, the regeneration solutions from both sides, both be introduced from above as well as from below.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bringt also nicht nur während der Filtration, sondern auch während der Reinigung der Filtermaterialien bzw. der Ionenaustauscher als auch bei der Regenerierung der Ionenaustauscher erhebliche Vorteile. The device according to the invention does not only bring during the Filtration, but also during the cleaning of the filter materials and the ion exchangers as well as in the regeneration of the ion exchanger, there are considerable advantages.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Rückspülbares Filter mit zylindrisch ausgebildetem Filterbehälter, einem Filterboden im unteren Teil des Behälters und einem axial angeordneten, sich durch die ganze Filtermasse erstreckenden und sich in Rückspülrichtung verjüngenden Kegeleinsatz, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegeleinsatz (4) entweder an seinem sich nach oben verengenden Ende mit einer Schlammglocke (5, Fig. 1 und 2) versehen ist oder daß bei umgekehrter Anordnung des Kegeleinsatzes (4) ein zweiter Filterboden (7, Fig. 3 und 4) im oberen Teil des Behälters eingebaut ist, der den Mantelraum zwischen dem sich erweiternden Ende des Kegeleinsatzes (4) und der zylindrischen Wandung (1) des Filterbehälters abschließt. PATENT CLAIM: Backwashable filter with a cylindrical shape Filter container, a filter base in the lower part of the container and one axially arranged, extending through the entire filter mass and in the backwashing direction tapering conical insert, characterized in that the conical insert (4) either at its upwardly narrowing end with a mud bell (5, Fig. 1 and 2) is provided or that with the reverse arrangement of the conical insert (4) a second Filter base (7, Fig. 3 and 4) is installed in the upper part of the container, which the Cloakroom between the widening end of the cone insert (4) and the cylindrical wall (1) of the filter container. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 397527, 669712, 814278, 825539; deutsche Patentanmeldungen B 903 Wb/ 12 d (bekanntgemacht am 2. 5. 1951), D 266 IVb/12g (bekanntgemacht am 17. 4. 1952); französische Patentschriften Nr. 319 396, 879 415; britische Patentschrift Nr. 550 926; USA.-Patentschrift Nr. 1 624614 Reichert, »Vom Rohwasser zum Hochdruckdampf«, 1949, S. 160/161. Considered publications: German Patent Specifications No. 397527, 669712, 814278, 825539; German patent applications B 903 Wb / 12 d (published on May 2, 1951), D 266 IVb / 12g (published on April 17, 1952); French patents No. 319 396, 879 415; British Patent No. 550,926; U.S. Patent No. 1 624614 Reichert, "From raw water to high-pressure steam", 1949, pp. 160/161.
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