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Filterpresse zum Entwässern von Schlämmen od. dgl. mineralischer
oder vegetabilischer Art, insbesondere zur Feinstkornentwässerung von Kohlenschlämmen
Die Erfindung betrifft eine Filterpresse zum Entwässern von Schlämmen od. dgl. mineralischer
oder vegetabilischer Art, insbesondere zur Feinstkornentwässerung von Kohlenschlämmen
mit einer Korngröße von unter 1,0 mm, vorzugsweise unter 0,5 mm bis herab zu 1 F,
bei welchen insbesondere mit Rücksicht auf die nachfolgende Verkokung eine Entwässerung
bis auf 15 O/o Wassergehalt erstrebenswert ist. Für eine wirtschaftliche Arbeitsweise
sind dazu verhältnismäßig hohe Preßdrücke bis zu 100 atü und mehr erforderlich.
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Es sind bereits zu diesem Zweck Filterrahmenpressen vorgeschlagen
worden, bei denen die Wandungen der senkrecht zur Preßrichtung angeordneten, hintereinariderliegenden,
verschiebbaren Filterpiatten der Preßkammern aus einer Vielzahl gerader, aneinanderliegender,
an ihren Enden gehaltener Stäbe bestehen, welche scharfkantig profiliert sind und
nach der Filterkammer hin eine geschlossene ebene Oberfläche bilden. Solche aus
geraden Elementen gebildete Filter sind jedoch wegen des hohen Aufwandes für die
Bearbeitung und die Befestigung der Einzelelemente verhältnismäßig teuer. Zudem
ist bei ihnen kaum eine Regulierungsmöglichkeit der Spaltweite zwischen den Einzelelementen
von außen her gegeben, ebensowenig eine Reinigungsmöglichkeit.
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Eine kontinuierliche Arbeitsweise ist nicht möglich.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile wird erfindungsgemäß eine Filterpresse
vorgeschlagen, bei der die Filterfläche, an welcher das zu entwässernde Gut mit
hohem Druck bis zu 100 atü und mehr vorbeigeführt wird, durch aufeinandergeschichtete
Ringe mit einer Mindesthöhe von 3 bis 5 mm gebildet wird, welche nach der Filterfläche
und den aneinanderstoßenden Seitenflächen hin scharfkantig profiliert sind und eine
glatte Filteroberfläche bilden. Wenn dabei zwar prinzipiell das zu entwässernde
Gut auch außen an der Ringsäule vorbeigeführt werden kann, so ist doch insbesondere
aus konstruktiven Gründen die Führung des Gutes entlang der Innenfläche durch die
Filtersäule hindurch erheblich günstiger.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat mindestens der nach der
Filterfläche hin gelegene Profilkopf der Ringelemente einen rechteckigen Querschnitt,
während der hintere Teil des Profils z. B. schräg oder abgesetzt verjüngt ausgebildet
sein kann.
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Letzteres ist vorteilhaft, wenn eine besonders kleine radiale Spaltbreite
unabhängig von der durch den maximalen Preßdruck bedingten radialen Wandstärke der
Ringelemente erforderlich ist, wobei sich die radiale Spaltbreite nach dem zu entwässernden
Gut und dem erforderlichen Preßdruck richtet.
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Die Bildung einer Filterfläche durch eine Vielzahl zu einer kompressiblen
Säule übereinandergeschich teter (scheibenartiger!) Ringelemente ist zwar im Prinzip
bei den sogenannten Spaltfiltern bekannt, die z. B. zum Filtern von Schmierölen
von Maschinen und ähnlichen Zwecken dienen, wobei es darauf ankommt, eine verhältnismäßig
geringe Feststoffmenge von einer weit größeren Flüssigkeitsmenge zu trennen. Dabei
werden zwischen den breiten und dünnen Ringelementen weite und lange Spalte, meist
von labyrinthartiger Form, gebildet, in denen die Feststoffe zurückgehalten werden,
wobei von Zeit zu Zeit eine Reinigung derselben gegebenenfalls durch Rückspülen
nötig ist. Die angewandten Drücke sind entsprechend gering.
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Demgegenüber kommt es bei der Erfindung darauf an, Schlämme mit hohem
Feststoffanteil unter Anwendung einer durch übereinandergeschichtete Ringe gebildete
Filterfläche weitgehend zu entwässern, wobei neben baulichen Vorteilen auch eine
kontinuierliche Arbeitsweise erzielt werden soll. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung
durch die besondere Gestaltung der Ringelemente in Verbindung damit gelöst, daß
der Schlamm unter Hochdruck entlang der durch sie gebildeten Filterfläche geführt
wird.
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Die untere Grenze für die Höhe der Ringelemente, die erfindungsgemäß
3 bis 5 mm beträgt, ist durch die Forderung gegeben, daß die Ringelemente eine
genügende
Formsteifigkeit gegenüber einseitigen axialen Drücken bzw. Verwerfungen bei der
Bearbeitung haben müssen. Bei dieser Höhe der Ringe kann auf kleinstem Raum noch
eine verhältnismäßig große Entwässerungsfläche, welche durch die Summe aller Spalte
gegeben ist, untergebracht werden.
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Die Stoßflächen, mit denen die Ringelemente aufeinander aufliegen,
sind je nach der Art des zu entwässernden Gutes mehr oder weniger fein bearbeitet,
z. B. geschliffen.
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Die Ringelemente bestehen vorzugsweise aus metallischem Werkstoff,
z. B. aus Eisen oder auch Nichteisenmetall, wobei sie mit einem Korrosionsüberzug,
z. B. einer Plattierung, versehen sein können, wenn man es nicht vorzieht, sie ganz
aus korrosionsbeständigem Material herzustellen. Andererseits sind auch keramische
Werkstoffe und unter Umständen auch solche aus Gummi, Kunststoffen oder Textilien
möglich, wobei in den letzteren Fällen gegebenenfalls eine Armierung der Ringe zur
Aufnahme des Preßdruckes vorgesehen wird.
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Weiter besteht die Erfindung darin, daß die Ringelemente der Filtersäule
unter Axialdruck (Vorspannung) stehen, der in an sich bekannter Weise in seiner
Höhe z. B. mittels einer Schraubspindel od. dgl. regelbar ist. Auf diese Weise kann
bequem von außen her die Spaltweite dem zu entwässernden Gut angepaßt werden.
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Erfindungsgemäß können ferner die einzelnen Ringelemente in an sich
bekannter Weise ein einziges schraubenfederartiges Element mit den Ringelementen
entsprechendem Profilquerschnitt bilden, dessen Windungen seitlich und nach der
Filterfläche hin bearbeitet sind. Bei dieser Ausführung ist nach Entlastung der
Filtersäule durch Auseinanderziehen des Federelementes eine besonders gute Reinigungsmöglichkeit
gegeben.
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Der lichte Durchmesser der Ringelemente bzw. des Schraubenfederelementes
ist mit Rücksicht darauf zu wählen, daß pro Quadratzentimeter Durchlaßquerschnitt
eine der Art des Preßgutes angepaßte entsprechend große Spaltfläche zur Verfügung
steht, um eine maximale Entwässerungswirkung zu erzielen. So kommen z. B. für die
Feinstkornentwässerung von Kohlenschlämmen lichte Ringdurchmesser von 20 bis 80mm,
insbesondere 30 bis 50mm, je nach Korngröße in Frage.
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Diese günstigen Verhältnisse lassen sich mit einem einsäuligen Filter
nicht immer erreichen. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, in an sich bekannter
Weise mehrere Ringsäulenfilter parallel zu schalten, wobei die einzelnen Ringsäulen
vorzugsweise eine gemeinsame axiale Spannvorrichtung besitzen, welche regelbar ist.
Infolge der dadurch bewirkten Aufteilung des zu entwässernden Gutes in Einzelströme
(Dünnströme) können die einzelnen Ringsäulenfilter in ihren Abmessungen für sich
immer auf die günstigste Entwässerungswirkung abgestellt werden.
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Durch die Filtersäule wird das Preßgut hindurchgepreßt, wobei es
an der Filterfläche Scherwirkungen ausgesetzt ist, welche seine Entwässerung begünstigen.
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Bei genügend langer Filtersäule, die unter Umständen zur Erzielung
eines entsprechend hohen Preßdruckes noch durch einen spaltlosen Teil verlängert
sein kann, kommt es zu einer weitgehenden Entwässerung, so daß das Preßgut am Austritt
aus derselben als völlig trockner Kuchen austritt.
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Um erforderlichenfalls die Entwässerungswirkung über die Länge des
Filters hin in besonderer Weise zu beeinflussen, kann sich auch die Filtersäule
gegebenenfalls nach ihrem Austritt hin über ihre ganze Länge oder einen Teil derselben
je nach der Art des zu entwässernden Gutes verengen oder erweitern.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Filtersäulen an
ihren Austrittsöffnungen mit einem regelbaren Absperrschieber od. dgl. versehen,
der während des Pressens ganz oder teilweise geöffnet ist, nachdem sich durch Schließen
desselben während der ersten Pressungen ein genügend kompakter Preßkuchen gebildet
hat, welcher dem Druck der Presse einen entsprechenden Gleitwiderstand entgegensetzt.
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Der Schieber kann z. B. platten- oder ringartig ausgebildet sein.
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Durch ein teilweises Schließen des Schiebers kann in gewissen Grenzen
eine Regelung des Wassergehaltes des Preßkuchens, der sonst durch die Abmessungen
der ring- bzw. schraubenfederartigen Elemente festgelegt ist, dadurch erfolgen,
daß durch Verengen der Austrittsöffnungen der Wassergehalt des Preßkuchens erniedrigt
wird.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß für alle Filtersäulen
ein gemeinsamer Schieber, welcher z. B. platten- oder ringförmig ausgebildet sein
kann, vorgesehen ist. Er kann feststehen und die Austrittsöffnungen der Filtersäulen
gleichzeitig um den gleichen Betrag freigeben oder gegebenenfalls auch ständig umlaufen
und die Öffnungen einzeln oder zu mehreren periodisch nacheinander freigeben.
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Im ganzen hat eine aus solchen ring- oder ringfederartigen Elementen
gebildete Filterkammer den Vorteil, daß sie sehr billig hergestellt werden kann.
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Sie kann trotz der hohen Preßdrücke in ihren Abmessungen klein gehalten
werden und ist nach außen weitgehend von den inneren Druckkräften entlastet, so
daß die sonst notwendigen starken Verankerungen der Filterkammer in Fortfall kommen
können.
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Derartige Filter können ferner ohne weiteres in die Druckleitung
von Dickstoffpumpen (Schlammpumpen) eingeschaltet werden, ohne daß es eines besonderen
druckfesten Filtergehäuses bedarf. Es ist dabei lediglich für den getrennten Ablauf
des entwässerten Preßgutes und der Flüssigkeit zu sorgen.
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Weiter erstreckt sich die Erfindung darauf, daß der das Preßgut unter
Druck setzende Preßkolben solcher Ringsäulenpressen vorzugsweise mit einem besonderen
Saugkolben verbunden ist, welcher getrennt von ihm das zu entwässernde Gut an saugt,
wobei das Preßgut vorzugsweise durch die hohlen Kolben hindurchgeführt wird. Dadurch
wird in günstiger Weise eine weitgehende Vergleichmäßigung der Preßgutförderung
erreicht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
wobei Abb. 1 einen Längsschnitt durch die Filtereinrichtung nebst der Presse zeigt
und Abb. 2 einen Querschnitt durch die Filtereinrichtung; Abb. 3 und 4 zeigen im
Längs- und Querschnitt eine Filtereinrichtung mit einer seitlichen Preßkuchenabführung
im vergrößerten Maßstab; Abb. 5 und 6 zeigen Querschnitte verschiedener Ringelemente
im vergrößerten Maßstab.
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Es bezeichnet 1 die Verteilerscheibe des aus mehreren Ringsäulen
mit eisernen Ringelementen 6
bestehenden Filters 2, den im Verteilerkopf
3 befestigten Haltebolzen, 4 die Distanzstücke der Filtersäulen und 5 den äußeren
Zentriermantei der Filtersäulen.
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Den hinteren Abschluß der Filtersäulen bildet in Abb. 1 die mit Austrittsöffnungen
7 versehene Stützplatte 8. Zwischen den Teilen 1 bis 5 und 7 sind die Ringsäulen
6 mittels der auf dem Haltebolzen 2 aufgeschraubten Mutter 11 axial eingespannt.
Hinter der Stützplatte 8 ist die mit einem Griff versehene regelbare Schieberplatte
9 angeordnet, deren Bohrungen 10 die Austrittsöffnungen 7 der Stützplatte 8 ganz
oder teilweise je nach dem erforderlichen Preßdruck überdecken. Die Schieberplatte
9 ist mit Hilfe der Mutter 11' ebenfalls auf dem Haltebolzen 2 testgehalten. Mit
12 ist der Flüssigkeitsaustritt bezeichnet.
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Die Filtereinrichtung 1 bis 12 kann als Ganzes von der Presse abgenommen
und ausgewechselt werden.
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Wie aus Abb. 2 hervorgeht, kann der Filter in einfachster Weise durch
den Anbau weiterer Teile 4', 5' und 6' in radialer Richtung vergrößert und damit
der Preßgutstrom weiter unterteilt werden.
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In den Abb. 3 und 4, welche im übrigen die gleichen Bezeichnungen
tragen, ist die Stützplatte 13 mit nach außen abgebogenen Austrittsöffnungen 14
versehen und der Schieber als Ringschieber 9' ausgebildet welcher auf dem Umfang
der Stützplatte 13 verschraubbar ist und dessen Bohrungen 10' je nach dem erforderlichen
Gegendruck mit den Öffnungen 14 der Stützplatte 13 mehr oder weniger zur Deckung
gebracht werden können.
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Abb. 5 zeigt Ringelemente 6 mit rechteckigem Querschnitt, Abb. 6
Ringelemente 6' bei denen nur der nach dem zu entwässernden Gut hin gelegene Profilkopf
einen rechteckigen Querschnitt hat, während der hintere Profilteil schräg verjüngt
ausgebildet ist.
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In Abb. 1 bezeichnet 15 den Preßkolben mit dem Klappenventil 16,
welcher über ein Verbindungsstück 17 mit dem Saugkolben 18 verbunden ist, wobei
der Druckraum 19 des Kolbens 18 mit dem Saugarm20 des Kolbens 18' durch eine durch
das Innere der Kolben und des Verbindungsstückes geführte Leitung 22 verbunden ist.
Im Saugraum 20 ist ein nicht gezeichnetes Fußventil 21 angeordnet. 23 ist der ebenfalls
mit dem Verbindungsstück 17 verbundene Antriebskolben, welchem ein Dichtungskolben
24 vorgeschaltet ist. Mit 25 ist die am Verbindungsstück 17 angeschlossene Steuerstange
für den Kolben 23 bezeichnet.