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Filterboden für die Reinigung von Flüssigkeiten Für die Reinigung
von beladenem und verschlammtem Filtermaterial bei der Filtration von Flüssigkeiten,
z. B. von Wasser, ist es bekannt, ein Luft-Wasser-Gemisch zu verwenden. Hierbei
dient zur Rückspülung ein Teil des Filtrates.
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Die Luft wird im allgemeinen durch ein Gebläse auf den erforderlichen
Druck gebracht (je nach Filter etwa 10 bis 20 m WS) und dann in möglichst gleichmäßiger
Verteilung über den Filterquerschnitt dem Rückspülwasser zugesetzt. Die möglichst
gleichzeifige Zuführung der Luft an jedem Punkt des Filterquerschnitts und deren
gleichmäßige Verteilung über diesen ist für die Wirksamkeit der Luft-Wasser-Gemisch-Rückspülung
und damit auch für die Wirtschaftlichkeit des gesamten Filters im Betrieb von entscheidender
Bedeutung. Ohne die Erfüllung dieser beiden Grundvoraussetzungen treten zwangläufigVerbackungen
der Filtermasse auf. Hierdurch ergeben sich laufend zunehmende Verminderungen des
nutzbaren Filterquerschnitts. Als Folge davon wird die Zeitspanne des Filterspiels
kontinuierlich verkürzt, so daß die dem Filter zugrunde gelegten Betriebswerte schon
nach kurzer Betriebsdauer nicht mehr zutreffen und das Filter den gestellten Anforderungen
nicht mehr gerecht wird.
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Es sind verschiedene Verfahren bekannt, um die Spülluft möglichst
gleichzeitig und möglichst gleichmäßig verteilt dem losen Filtermaterial zuzuführen.
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Ein erheblicher Nachteil bei den üblichen Stahlblech-Düsenfilterböden,
wie sie vornehmlich bei den heutigen Schnell- und Druckfiltern Verwendung finden,
liegt in der zu geringen Stärke der Filterbodenplatten.
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Zur Erhöhung der damit einhergehenden, zu geringen Biegesteifigkeit
ist es bekannt, die Filterbodenplatten in geringen Abständen mehrfach zu unterstützen,
um Durchbiegungen zu vermeiden. Da allein schon die Anordnung der Unterstützungen
den Rhythmus der Düsenverteilung in jedem Falle erheblich stört, wird der gleichmäßige
Durchsatz sowohl des Filtrats nach unten als auch des Rückspülwasser-Luft-Gemisches
beim Rückspülvorgang nach oben in der Nähe des Filterbodens beeinträchtigt. Da weiterhin
durch die Ausbildung der Unterstützungen, z. B. in Form von Trägern, die Bildung
des Druckluftpolsters unter dem Filterboden und auch die gleichzeitige Zuführung
der Druckluft unter den gesamten Filterboden behindert und unter Umständen aufwendige
Zusatzkonstruktionen erforderlich werden, müssen meist die Anzahl, die Anordnung
und die Ausbildungsart der Unterstützungskonstruktionen auf geringste Mindestwerte
eingeschränkt werden. Hierdurch wird aber wiederum die Gefahr für das Auftreten
von Durchbiegungen
erhöht, wobei schon geringste Werte von nur 1 bis 2 mm die eingangs
beschriebenen Störungen und daraus folgende unerwünschte Veränderungen der Betriebswerte
auslösen können.
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Die Erfindung kennzeichnet sich zur Vermeidung dieser Nachteile dadurch,
daß der Filterboden aus mindestens zwei waagerechten, im Abstand übereinanderliegenden
sowie mit Durchlaßöffnungen versehenen Bodenplatten besteht, welche durch sich zwischen
diesen erstreckende Filterelemente kraftschlüssig und biegesteif miteinander verbunden
sind. Hierdurch wird eine erhebliche Biegesteifigkeit des gesamten Systems gegenüber
den bisher für Düsenfilterböden verwendeten einfachen Stahlplatten erreicht, so
daß, wenn überhaupt, eine wesentlich geringere Anzahl von Unterstützungen als bei
bekannten Systemen notwendig ist. Falls aber Unterstützungen erforderlich sind,
können diese angebracht werden, ohne daß hierdurch eine Beeinträchtigung oder gar
Störung der Funktion des Filterbodens eintritt.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden an sich bekannte
trichterförmige Filterelemente verwendet und mit ihrem oberen und unteren Rand an
den Bodenplatten im Bereich von deren jeweils dem größten bzw. kleinsten Durchtrittsquerschnitt
der trichterförmigen Filterelemente entsprechenden Öffnungen dicht, aber lösbar
befestigt. Die Trichterform der Filterelemente gewährleistet eine hohe räumliche
Steifigkeit der gesamten Konstruktion.
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Die Wandungen der trichterförmigen Filterelemente sind mit gleichmäßig
über ihren Umfang verteilten Öffnungen versehen. Dieses Merkmal genießt nur in Verbindung
mit dem Hauptanspruch Schutz.
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In der Zeichnung ist die Erfindung mit weiteren Einzelheiten an Hand
eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 einen Filter im senkrechten
Längsschnitt gemäß Linie 1-1 in Fig. 2 in teilweise weggebrochener Darstellung und
Fig. 2 einen Grundriß zu Fig. 1.
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Der in den Zeichnungen veranschaulichte Filterboden ist für Druck-
oder Schnellfilter in geschlossener oder als Langsamfilter in offener Bauart verwendbar,
der erfindungsgemäß aus drei waagerechten, im Abstand übereinander liegenden Bodenplatte
ten 1, 2 und 3 besteht, welche durch sich zwischen diesen erstreckende Filterelemente
4 kraftschlüssig und biegesteif miteinander verbunden sind. Der fachwerkartige Filterboden
liegt auf einem an der Innenwandung eines Filtermantels 5 befestigten Winkelblech
6 zunächst lose auf.
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Die trichterförmigen Filterelemente 4 sind mit ihrem oberen und unteren
Rand 7, 8 an den Bodenplatten d, 2 und 3 im Bereich von deren jeweils etwa dem größten
bzw. kleinsten Durchtrittsquerschnitt der trichterförmigen Filterelemente entsprechenden
Öffnungen 9 bzw. 10 dicht, aber lösbar befestigt. Dabei ist der obere, waagerecht
nach außen gebördelte Rand 7 der einzelnen trichterförmigen Filterelemente 4 zwischen
den beiden, die obere Bodenplatte bildenden Spannplatten 1, 2 dicht verspannt, die
mit etwa dem größten freien Querschnitt der trichterförmigen Filterelemente entsprechenden
deckungsgleichenAusnehmungen versehen sind und eine gegenüber der unteren Bodenplatte
3 geringere Stärke besitzen. Die beiden Spannplatten 1, 2 werden durch in geringem
Abstand von der Außenkante des oberen Randes 7 der trichterförmigen Filterelemente
4 angeordnete Schrauben 11 miteinander verspannt, die durch Bohrungen 12 der beiden
Spannplatten hindurchgesteckt und unter Zwischenschaltung von mindestens einem Federring
13 mit einer Mutter 14 fest verschraubt sind. Die Spannplattenl, 2 sind gegeneinander
und gegenüber den Spannschrauben durch diese umgebende Dichtungsringe 15 aus elastischem
Werkstoff abgedichtet, während der obere Rand 7 der trichterförmigen Filterelemente
auf der Oberseite eine halbkreisförmige Nut aufweist, in der ein Dichtring 16 aus
elastisch oder plastisch verformbarem Werkstoff angeordnet ist. In Abweichung hiervon
kann es jedoch auch vorteilhaft sein, den oberen Bördelrand7 der trichterförmigen
Filterelemente, z. B. beim Ausstanzen derselben, mit einer nach oben abgeknickten
waagerechten Dichtungsfläche zu versehen.
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Gegebenenfalls kann dabei die Anordnung auch derart getroffen werden,
daß die Spannplatte 1 oder auch beide Spannplatten bei einer entsprechenden Ausbildung
des Bördelrandes mit ringförmigen Vertiefungen versehen sind, in die nach oben und/oder
nach unten vorspringende Dichtleisten der Filterelemente eingreifen.
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Die Filterelemente 4 haben mit der Außenkante ihres oberen Bördelrandes
7 gegenseitigen Berührungskontakt, derart, daß ein z. B. nicht am äußeren Rand gelegenes
Filterelement 4 jeweils von sechs gleichen Filterelementen 4 umgeben ist und die
Bördelrandaußenkanten jeweils alle 600 Berührung haben.
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Im Winkel von 309 zu den Berührungspunkten wird sodann jedes Filterelement
4 ebenfalls von sechs Spannschrauben 11 umgeben.
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Aus Fig. 1 geht hervor, daß an den Außenrand der
oberen von den beiden
Spannplatten 1, 2 ein sich in geringem Abstand parallel zum Filtermantel 5 bis etwa
zur unteren Bodenplatte 3 senkrecht nach unten erstreckender Zylinderabschnitt 17
angeschweißt ist.
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Die Spannplatte 1 und der Zylinderabsehnitt 17 ermöglichen infolge
ihrer glockenartigen Form die Bildung eines Luftpolsters unter der Platte 2 zur
Einleitung des Rückspühlvorganges, der durch die Öffnungen 22, 23 in den Filterelementen
4 erfolgt.
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Der untere waagerecht nach innen umgebördelte Rand der trichterförmigen
Filterelemente 4 ist mittels einer Bundbuchse 18 gegen die untere Bodenplatte 3
verspannt, die mit ihrem durch die Öffnung 10 des Bodens hindurchragenden Ende gegen
den Boden durch eine Spannmutter 19 verschraubt ist.
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Die Bundbuchsen 18 sind an ihrem oberen Bundende mit einem Drahtkreuz
20 versehen, das auf der oberen Begrenzungsfläche des Ringbundes der Buchse an seinen
vier aufliegenden Enden elektrisch oder autogen festgepunktet ist. Der Durchmesser
der Drähte des Drahtkreuzes muß lediglich entsprechend der kleinen Durchgangsöffnung
der Bundbuchse unter Berücksichtigung der Belastung des Filters gewählt werden und
kann verhältnismäßig gering bemessen sein. Durch das Drahtkreuz wird die Öffnung
21 der Bundbuchse 18 von Filterstützmaterial frei gehalten, das nach der horizontalen
Ausrichtung und endgültigen Aufstellung des Filters zunächst von oben in die trichterförmigen
Filterelemente 4 gefüllt wird.
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Das Filterstützmaterial kann in bekannter Weise aus Quarzkies, Porzellankugeln
oder einem geeigneten anderen Material mit einem entsprechenden Mindestkorndurchmesser
bestehen. Über das Stützmaterial können je nach den Erfordernissen beliebig abgestufte
Übergangsschichten geschüttet werden, ehe die eigentliche Filtermasse eingefüllt
wird.
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Die zwischen den drei Platten 1, 2 und 3 angeordneten Trichter 4
haben außer der Funktion der statischen Aussteifung gegen Durchbiegung die weitere
Aufgabe, bei der Rückspülung des Filters die Spülluft gleichzeitig und gleichmäßig
zu verteilen. Dies ist nur möglich, wenn der gesamte Trichterfilterboden sich nach
allen Richtungen hin in der Waage befindet.
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Die horizontale Lage kann jedoch nicht mittels Ausgleichsblechstreifen
eingestellt werden, die zwischen die untere Platte 3 und den ihr zur Auflage dienenden
Winkelring 6 am Filtermantel 5 geschoben werden.
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Zur Spülluftverteilung ist die Wandung der trichterförmigen Filterelemente
4 mit radial verlaufenden Schlitzen 22 und Lochreihen 23 versehen. Obwohl in der
Zeichnung sowohl Schlitze als auch Lochreihen gezeichnet sind, empfiehlt es sich
in der Regel, nur eine Form für die Öffnungen in den Trichterwandungen zu verwenden.
Die Schlitze 22 können jeweils zu viert in der Höhe gegeneinander versetzt sein.
Indessen müssen die Oberkanten der oben liegenden Schlitze bzw. der oberste Lochkreis
für die gleichzeitige und gleichmäßige Verteilung der Rückspülluft wieder in einer
waagerechten Ebene liegen und daher bei jedem Trichter und untereinander denselben
Abstand zum oberen Trichterbördelrand haben.
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Ein Luftzuführungsrohr 24 entsprechenden Durchmessers ist von außen
unterhalb des Winkelringes 6 durch denFiltermantel 5 eingeführt und an der durch
trittsstelle mit diesem dicht verschweißt. Im Filter verläuft das Luftzuführungsrohr
24 nach einer rechtwinkligen Umbiegung vertikal nach oben und endet offen im Raum
zwischen den oberen Schlitzoberkan
ten bzw. dem obersten Lochkreis
und der Platte 2.
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Das Luftzuführungsrohr 24 wird beim Einsetzen des Trichterfilterbodens
durch eine in der unteren Platte 3 vorgesehene Bohrung mit einem entsprechend größeren
Durchmesser als dem Außendurchmesser des Rohres geführt.
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Um eine Verlagerung des Trichterfilterbodens gegenüber dem als Auflager
dienenden Winkelring 6 während des Betriebes mit Sicherheit zu vermeiden, genügt
es, ihn nach der Fertigmontage und Ausrichtung an drei im Winkel von 120 zueinander
liegenden Umfangspunkten zu verschweißen oder zu verschrauben. Der Verschraubung
wird im allgemeinen der Vorzug zu geben sein, da hierbei Materialausbeulungen durch
das Auftreten innerer Wärmespannungen mit Sicherheit vermieden werden. Beide Befestigungsarten
sind leicht herzustellen und sind der Übersichtlichkeit halber in den Figuren nicht
dargestellt.
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Der zwischen dem Zylinderabschnitt 17 des fachwerkförmigen Trichterfilterbodens
und dem Filtermantel 5 liegende zylinderförmige Spalt 25 ist nach oben durch eine
diesen abdeckende Ringplatte 26 im wesentlichen abgedichtet, deren Profilbreite
kleiner als der geringste Abstand der größten lichten Öffnung der trichterförmigen
Filterelemente vom Filternantel bemessen ist und auf diese Weise das Eindringen
von insbesondere feinkörniger Filtermasse in den Spalt verhindert.