DE1124924B - Verfahren und Vorrichtung zum Filtern von Fluessigkeiten - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Filtern von Fluessigkeiten

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DE1124924B DEH35141A DEH0035141A DE1124924B DE 1124924 B DE1124924 B DE 1124924B DE H35141 A DEH35141 A DE H35141A DE H0035141 A DEH0035141 A DE H0035141A DE 1124924 B DE1124924 B DE 1124924B
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Filtern von Flüssigkeiten, wobei die Flüssigkeit durch ein zwischen zwei Filterkammern geführtes Filterband gedrückt wird.
Bei dieser bekannten Filtervorrichtung wird nach Beendigung des Filtervorgangs der Filterkuchen ausgestoßen und ein gereinigtes Filterbandstück vor die Filterfläche gespannt. Das Auswechseln des Filterbandes erfolgt im Zyklus des selbständig arbeitenden Filters, so daß sich dann eine unterschiedliche Stärke des Filterkuchens bildet, wenn der Feststoffgehalt des Trübezulaufs schwankt. Damit ist keine optimale Filterleistung möglich, vielmehr wird das Filterband entweder zu oft oder zu selten ausgewechselt.
Des weiteren ist es bekanntgeworden, zum Filtrieren einer Faserbreiaufschlemmung zwei gegeneinander bewegbare und zueinander gekehrte bewegbare Filterflächen zu verwenden, um eine Faserstoffplatte bestimmter Dichte zu erzeugen. Hierbei ist die Filterfläche am Rand wie ein Kolben dicht geführt, so daß nur beim Zusammenbewegen der Filterfläche eine absatzweise Filtration stattfindet. Schließlich ist auch bekannt, eine kontinuierlich arbeitende Filterpresse durch den maximalen Filtrationsdruck zu steuern. Diese Vorrichtung verwendet jedoch kein Filterband, sondern Filterplatten. Die Filtrationsebene dieser Filterpresse liegt in der Ebene der Lotrechten. Beim erreichten maximalen Filtrationsdruck wird der Trübezulauf unterbrochen, der Rahmen mit dem Filterkuchen mittels Schaltstern gedreht und der Kuchen ausgestoßen. Das Filtertuch kann bei beiden Vorrichtungen nicht automatisch ausgewechselt werden.
Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung eines Verfahrens und der hierzu geeigneten Vorrichtung zum Filtern von Flüssigkeiten, wobei sich ein Filtervorgang und ein Reinigungsvorgang automatisch abwechseln, und zwar so, daß der Reinigungsvorgang nicht in bestimmten Zeitabschnitten erfolgt, sondern in Abhängigkeit des Verschmutzungsgrades des Filterelementes. Darüber hinaus soll eine Filtervorrichtung geschaffen werden, die in volständig automatischem Arbeitsablauf das schmutzbeladene Filterband durch ein reines frisches Filterband ersetzt.
Die Lösung der vorstehenden Aufgaben besteht darin, daß die zwei übereinanderliegenden Filterkammern und das dazwischenliegende Filterband wechselseitig so arbeiten, daß in an sich bekannter Weise bei Erreichung eines vorbestimmten Druckanstieges der zu filternden Flüssigkeit deren Zufluß zur Filterkammer abgesperrt wird. Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit, während der sich die obere Filter-Verfahren und Vorrichtung
zum Filtern von Flüssigkeiten
Anmelder:
Gene Hirs, Detroit, Mich. (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41
Gene Hirs, Detroit, Mich. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
kammer entleert, wird die untere Kammer abgesenkt und das Filterband um einen zwischen den Kammern liegenden Abschnitt verschoben; danach werden die Filterkammern auf dem dazwischenliegenden neuen Filterbandabschnitt wieder zusammengeklemmt, und der Zulauf der zu filternden Flüssigkeit wird wieder geöffnet.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Filtriervorrichtung oder eine Einheit dieser Filtriervorrichtung aus zwei übereinander angeordneten Filterschalen und einem zwischen ihnen angeordneten Filterband verwendet.
Diese Filtriervorrichtung benötigt nur relativ wenig Raum und ist in der Lage, relativ große Flüssigkeitsmengen zu behandeln. Es können damit Kühlmittel von Werkzeugmaschinen, Kühlöl bei Wärmebehandlungsvorgängen, Wasser auf Spritzmalereiständen und praktisch alle Flüssigkeiten, aus denen suspendierte Feststoffe entfernt werden sollen, filtriert werden. Beispielsweise muß ein zentrales Klärsystem für die Kühlmittel einer Gruppe von Maschinen sehr große Flüssigkeitsmengen verarbeiten. Die hier beschriebene Filtriervorrichtung ist besonders geeignet, wenn mehr als 1,9 m3 je Minute behandelt werden müssen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem Doppelschalenfilter wurden bereits 11,4 m3 je Minute behandelt.
Diese Filtervorrichtung besteht darin, daß ein Filterband von einer auf der einen Seite der Schalen frei drehbar gelagerten Vorratsrolle durch eine auf der gegenüberliegenden Seite der Schalen angeord-
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nete Rolle abwickelbar und einem Aufnahmebehälter Schraubspindeln bei 8 b mit einem Gewinde versehen, zuführbar ist. Der zwischen den Rollen liegende Filter- welches in die Muttern 9 eingreift, die an den Kegelbandabschnitt ist auf einer an der Oberseite der un- rädern 10 befestigt sind. Die Muttern stützen sich teren Schale vorgesehenen Siebfläche abgestützt. Zur auf Drucklagern 11 ab, die von dem Lagerhaltern« Unterbrechung des Filtervorganges und Einleitung 5 (Fig. 2) gehalten werden. In Lagern 14 ist auf der der Austragung der Filterrückstände sind ein in an Platte 24 eine horizontale Welle 13 gelagert, welche sich bekannter Weise auf den sich bei fortschreiten- Kegelräder 12 trägt, die mit den Kegelrädern 10 im der Zusetzung des Filterbandes erhöhenden Druckes Eingriff stehen. Die Gewindegänge 8 b an den gegenentsprechendes, den Flüssigkeitszulauf absperrendes überliegenden beiden Enden der Welle 13 verlaufen Steuerorgan und ein Zeitglied für die Abwärtsbewe- io gegensinnig. Hieraus resultiert eine gleichartige Begung der unteren Schale vorgesehen. wegung an allen vier Schrauben und Muttern. Zwei Ein noch wirtschaftlicherer Vorteil kann erreicht solcher Paare von Schraubspindeln 8 und entsprewerden, wenn man eine Mehrzahl von Filterschalen- chenden Antrieben sind für eine abgeglichene Lapaaren, die vertikal übereinander angeordnet sind, gerung vorgesehen, wie sie in der Fig. 1 dargestellt verwendet. 15 ist. Jede der Wellen 13 trägt ein Kettenrad 15, wel-Um einen kontinuierlichen Arbeitslauf mit hoch- ches über eine Kette 16 mit einem weiteren Kettensten Ausbeuten zu erzielen, sind die Filterschalen in rad 17 verbunden ist. Die Kettenräder 17 befinden einem Rahmengestell angeordnet, in dessen oberer sich auf einer mittleren parallel verlaufenden Welle Tragplatte Schraubspindeln längsverschieblich, aber 18, die in Lagern 19 auf der Platte 24 gelagert ist. undrehbar gelagert sind, die an ihren freien Enden 20 Ein auf der Platte 24 angeordneter Motor 22 treibt mit einer Mutter versehen sind, die drehbar, aber in über das Motorkettenrad 23, eine Kette 21 und das Längsrichtung unverschieblich im Rahmengestell ge- Kettenrad 20 die Welle 18.
lagert ist, wobei jeweils eine der Schalen eines Zwischen jeder der oberen Schalen 1 und 3 und
Schalenpaares mit der Spindel längsverschieblich ver- den entsprechenden unteren Schalen 2 und 4 läuft bunden und die andere Schale fest mit dem Rahmen 25 ein Filterband 25 hindurch. Da die Konstruktion für
verbunden ist. Ein um eine parallel zur Längsachse jedes Schalenpaar die gleiche ist, soll nur eine einzige
der Vorratsrolle liegende Achse schwenkbarer, durch Anordnung beschrieben werden. Jedes der Bänder 25
ein Gewicht belasteter Arm liegt auf dem auf der ist auf eine Vorratsrolle 26 aufgewickelt, die an einer
Vorratsrolle aufgewickelten Filterband und hält dieses Seite des Rahmengestelles von Bügeln 27 getragen unter Spannung. 30 wird. Scheibenkörper 28 an den Enden der Vorrats-
Die Erfindung wird an Hand eines in der nachfol- rolle verhindern, daß sich die Bandrolle verschiebt,
genden Beschreibung und den Zeichnungen beschrie- Ein mit einem Gewicht belasteter Arm 29, der an
benen Beispiels ausführlich, erläutert. einer festen Achse 30 schwenkbar gelagert ist, ruht
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer aus auf der Bandrolle und verhindert ein unbeabsichtigzwei Einheiten bestehenden Filtriervorrichtung, 35 tes Abrollen. Der Gewichtsarm vergrößert auch die
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der Spannung des Bandes geringfügig, bevor das Band
Fig. 1, zwischen den beiden Schalen hindurchgeführt wird.
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der An der anderen Seite der Filtriervorrichtung sind
Fig. 1. zwei Paar horizontal ausgerichtete auseinanderlie-In Verbindung mit den vorerwähnten Zeichnungen 40 gende Bügel 31 vorgesehen, in denen vertikale Füh-
sei darauf hingewiesen, daß in diesen einander ent- rangen 32 vorgesehen sind. In den Führungen sind
sprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen ver- Lager 33 gleitend gelagert, die jeweils paarweise eine
sehen sind. horizontale Welle 34 tragen. Diese Wellen sind vor-
Das in der Fig. 1 dargestellte Rahmengestell be- zugsweise mit einem synthetischen gummiartigen steht im wesentlichen aus den vertikalen Ständern A. 45 Werkstoff, beispielsweise mit Neopren (eingetragenes
Die hier beschriebene Filtriervorrichtung besteht aus Warenzeichen) überzogen, um den Reibüngskoeffi-
zwei zusammenarbeitenden Filtereinheiten, obwohl, zienten zu vergrößern. Diese überzogenen Wellen 34
falls erwünscht, auch eine größere Zahl von Einheiten haben keinen Antrieb. Die Bügel 31 tragen ferner
in die Maschine eingebaut werden kann. Jede dieser Paare von aufeinander ausgerichteten Lagern 35, die Einheiten besteht aus zwei übereinander angeordne- 50 sich unterhalb der Rollen 34 befinden. In jedem Paar
ten Schalen, von denen die oberen an die Ständer A von Lagerungen 35 ruht eine Welle 36, welche gegen
angeschweißt und mit den Bezugszeichen 1 und 3 das auf die entsprechende Rolle 34 aufgewickelte
versehen sind. Die unteren Schalen 2 und 4 sind in Filterband 25 drückt, nachdem dieses die Filterscha-
vertikaler Richtung beweglich, da sie auf Schrauben- len verlassen hat. Das Band 25 wird nach innen oder federn 5 gelagert sind, die sich auf U-Profilen 6 ab- 55 hinter die Welle 36 gelenkt, wie es die Fig. 3 zeigt,
stützen, die mit einer noch zu beschreibenden Vor- um dann anschließend über eine schiefe Ebene 37 in
richtung in vertikaler Richtung bewegbar sind. Jedes einen Aufnahmebehälter 38 geleitet zu werden.
U-Profil 6 stützt sich an einen Bund 7 der vertikal Ein weiterer auf der Platte 24 angeordneter Motor
beweglichen Schraubspindel 8 ab, deren unteres Ende 40 treibt über ein Getriebe 41 ein Kettenrad 42 an. In
im am Ständervl befestigten Lager 8 α ruht. Der 60 Lagern 39 ist auf der Platte 24 eine Welle 43 gelagert,
Bund 7 verhindert, daß die Schraubspindel 8 sich deren Kettenrad 45 über eine Kette 46 mit dem
über einen kleinen Bogen hinaus verdrehen können, Kettenrad 42 verbunden ist.
da dann eine Ecke des Bundes an dem benachbarten Die Welle 43 trägt ein weiteres Kettenrad 47, wel-
Ständer A anstößt. ches über eine Kette 48 mit einem Kettenrad 49 der
Die Schraubspindeln 8 befinden sich außerhalb 65 oberen Antriebswelle 36 verbunden ist. Die obere
der Schalen 1, 2, 3 und 4 und ragen durch eine Trag- und die untere Antriebswelle 36 sind mit Hilfe von
platte 24 hindurch, die sich am oberen Ende der Kettenrädern 51 und einer Kette 52 miteinander ver-
Ständer/i befindet. Oberhalb der Ständer sind die bunden.
Das Band 25 zwischen den Schalen wird auf einem Gitterwerk und einem mit diesem verbundenen Sieb 53 abgestützt, welche auf der Oberseite einer jeden der unteren Schalen 2 und 4 angeordnet sind. Der obere Rand einer jeden unteren Schale trägt ferner eine Dichtung 54, die beim Zusammenbewegen von oberer und unterer Schale für eine Abdichtung sorgt.
Wird die Vorrichtung in der dargestellten Lage betrieben, wird die zu filternde Flüssigkeit den oberen Schalen 1 und 3 über Zuflußrohre 55 zugeführt, in-io denen die Förderung mit einer Pumpe 56 erfolgt, die von einem Motor angetrieben wird. Die Flüssigkeit gelangt beim Filtrieren durch das eingeschobene Band 25 und das Sieb 53 hindurch zu den unteren Schalen 2 und 4, von denen die Flüssigkeit über ein teleskopartig ausgebildetes Abflußrohr 57 entnommen werden kann, welches in ein Standrohr oder einen Trichter 58 einmündet. Diese Ausbildung der Abflußleitung ermöglicht eine Vertikalbewegung der Schalen 2 und 4 in einer noch zu beschreibenden Weise.
An den oberen stationären Schalen 1 und 3 sind Grenzschalter 61 bzw. 62 angebracht. Die untere bewegliche Schale 2 trägt einen oberen und einen unteren Schalterbetätigungsbügel 63 bzw. 64 für die Schalter 61 bzw. 62. Wenn sich die Feststoffe auf dem Filtertuch ansammeln und die Poren des Tuches verstopfen, wird der Durchströmwiderstand größer, so daß der in der oberen Schale des Filters entstehende Flüssigkeitsdruck anwächst. Wenn dieser Druck einen zuvor gewählten Wert erreicht, werden die Kontakte des auf den Strömungsmitteldruck ansprechenden Steuerorgans 60 geschlossen, so daß der Zyklus für die Beseitigung des verschmutzten Filtertuches und den Ersatz durch ein frisches Filtertuch beginnt. Bei Betätigung des druckempfindlichen Schalters 60 wird eine an sich bekannte zeitlich verzögerte Steuerung oder ein an sich bekannter Ablaufzeitgeber erregt. Auf diese Weise wird genügend Zeit zur Verfügung gestellt, damit die Flüssigkeit aus der oberen Schale ablaufen kann, bevor die Filterschalen voneinander getrennt werden.
Während des Filtriervorganges fördert die Pumpe 56 die zu filtrierende Flüssigkeit in das Innere der oberen Schale 1, damit diese unter Druck durch das zwischen den Schalen eingesetzte Filter hindurchlaufen und als gefilterte Flüssigkeit am Auslaß 57 wieder abfließen kann. Beim Fortschreiten des Filtriervorganges sammeln sich die aus der Flüssigkeit abgefilterten Fremdstoffe auf der Oberseite des FiI-ters in der Schale 1 an, wodurch die Durchlaufgeschwindigkeit durch das Filter vermindert und der Druck in der Schale 1 vergrößert wird. Die druckempfindliche Steuerung 60 ist so eingestellt, daß sie auf einen Druck in der oberen Schale anspricht, der so berechnet ist, daß bei seinem Erreichen eine Notwendigkeit zum Filterwechsel und einer Beseitigung der angesammelten Fremdstoffe besteht. Wenn dieser Druck erreicht wird, unterbricht ein Druckschalter das Arbeiten der Pumpe 56. Nachdem innerhalb einer durch einen an sich bekannten Zeitgeber festgelegten Zeitdauer die Flüssigkeit aus der oberen Schale 1 in eine unterhalb der Trennfuge liegende Schale 2 abgelaufen ist, wird der Motor 22 so erregt, daß die untere Schale 2 abgesenkt wird. Beim Absenken der Schale 2 wird der Grenzschalter 62 betätigt, um eine Einschaltung des Motors 40 zu bewirken, welcher über die Welle 34 das Filter vorschiebt und dabei das benutzte Filter und die darauf angesammelten Fremdstoffe zu einer Abgabestelle fördert und das benutzte Filter ersetzt. Das Arbeiten des Motors wird mit einem Zeitgeber begrenzt, welcher so eingestellt ist, daß das Filtertuch genügend bewegt wird, um einen reinen Teil zwischen den Schalen 1 und 2 einzuziehen. Beim Abstellen des Motors 40 wird der Motor 22 in entgegengesetzter Richtung betätigt, so daß die Schale 2 wieder in die Schließstellung bewegt wird. Anschließend nimmt die Flüssigkeitsförderpumpe 56 ihre Arbeit wieder auf.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zum Filtern von Flüssigkeiten, bei dem die zu filternde Flüssigkeit durch ein zwischen zwei Filterkammern geführtes Filterband gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei übereinanderliegenden Filterkammern und das dazwischenliegende Filterband wechselseitig so arbeiten, daß in an sich bekannter Weise bei Erreichung eines vorbestimmten Druckanstiegs der zu filternden Flüssigkeit deren Zufluß zur Filterkammer abgesperrt wird, und daß nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit, während welcher sich die obere Filterkammer entleert, die untere Kammer abgesenkt und das Filterband um einen zwischen den Kammern liegenden Abschnitt vorgeschoben wird, worauf dann die Filterkammern mit dem dazwischenliegenden neuen Filterbandabschnitt wieder zusammengeklemmt werden und der Zulauf der zu filternden Flüssigkeit wieder geöffnet wird.
2. Filtervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterband (25) von einer auf der einen Seite der Schalen (1 und 2) frei drehbar gelagerten Vorratsrolle (26) durch eine auf der gegenüberliegenden Seite der Schalen angeordnete angetriebene Rolle (33) abwickelbar und einem Aufnahmebehälter (38) zuführbar ist, wobei der zwischen den Rollen (26 und 33) liegende Filterbandabschnitt auf einer an der Oberseite der unteren Schale (2) vorgesehenen Siebfläche abgestützt ist, und daß ein druckabhängiges Steuerorgan (60) zur in an sich bekannter Weise erfolgenden Unterbrechung des Filtervorganges und Einleitung der Austragung der Filterrückstände in Abhängigkeit von dem sich bei fortschreitender Zusetzung des Filterbandes erhöhenden Druck und ein Zeitglied (65) für die Abwärtsbewegung der unteren Schale (2) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Filterschalenpaaren vertikal übereinander angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschalen in einem Rahmengestell (A) angeordnet sind, in dessen oberer Tragplatte (24) Schraubspindeln (8) längsverschieblich, aber undrehbar gelagert sind, welche an ihren freien Enden mit einer Mutter (9) versehen sind, die drehbar, aber in Längsrichtung unverschieblich im Rahmengestell (A) gelagert ist, wobei jeweils eine der Schalen (2) eines Schalenpaares (1, 2) mit der Spindel (8) längsverschieblich verbunden und die
andere Schale (1) fest mit dem Rahmen verbunden, ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein um eine parallel zur Längsachse der Vorratsrolle (26, 28) liegende Achse schwenkbarer, durch ein Gewicht belasteter Arm (29) auf dem auf der Vorratsrolle
aufgewickelten Filterband (25) aufliegt und dieses unter Spannung hält.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 688 938, 695 539, 964,
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1732 520.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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