DE1214200B - Rueckspuelbare Filtrieranlage - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

BOId

Deutsche Kl.: 12 d - 2

Nummer: 1214 200

Aktenzeichen: U 9058 VII b/12 d

Anmeldetag: 2O.'Juni 1962'

Auslegetag: 14. April 1966

Die Erfindung betrifft eine rückspülbare Filtrieranlage mit auf einem Siebboden aufgeschichtetem Filterbett aus körnigem Material in einer Filterkammer mit einem darüber angeordneten, oben offenen, mit konstantem Spiegel während der Filtrationsperiode arbeitenden Filtratspeicherraum für die Rückspülung, mit einem Einlaßrohr, das von der Zuführung für die zu filternde Flüssigkeit zum oberen Abschnitt der Filterkammer führt, mit einem Auslaßrohr, das vom unteren Abschnitt der Filterkammer abgeht und von dem unterhalb des oberen Randes des Filtratspeicherraumes die Leitung abgeführt ist, die zu einer Verbraucherstelle führt, und mit einer Rohrleitung, welche die Auslaßkammer mit dem unteren Abschnitt des Filtratspeicherraumes verbindet, sowie schließlich mit einer Rückspülleitung, die vom oberen Abschnitt der Filterkammer abgeht.

Ein typisches Filtrierverfahren besteht darin, unbehandeltes Wasser durch eine Filterkammer hindurchzuführen, in der ein Filterbett aus Sand oder anderem granuliertem Material vorhanden ist. Das rohe unbehandelte Wasser wird an der Einlaßseite der Filterkammer eingeführt, und wenn die Flüssigkeit nun durch das Filterbett hindurchfließt, wird das im Wasser suspendierte Material entfernt. Das behandelte Wasser tritt an einer Auslaßseite der Filterkammer durch einen geeigneten falschen Boden der Filterkammer aus. Der falsche Boden ist so konstruiert, daß er das Filtermaterial zurückbehält, jedoch das filtrierte Wasser durchläßt. Das behandelte Wasser fließt dann zum Verbraucher über Ablaßleitungen oder sonstige geeignete Leitungen. Nach einer bestimmten Zeit werden die Zwischenräume im Filterbett verstopft und mit dem während der Filtration abgetrennten Fremdmaterial angefüllt. Das Filter wird dadurch weniger wirksam. Die Abnahme in der Leistungsfähigkeit des Filters kann an Hand des Druckverlustes oder des erhöhten Abfalls am Filterbett gemessen werden. Wenn daher ein Filterbett verstopft wird, erhöht sich die Druckdifferenz zwischen der Zuflußseite des Bettes und der Abflußseite. Die Messung des Druckverlustes kann daher als ein Mittel verwendet werden, um zu bestimmen, wann das Filterbett gereinigt werden sollte. Ein Verfahren zur Reinigung von Filterbetten besteht darin, daß das Bett mit filtriertem Wasser rückgespült wird. Dieser Verfahrensschritt umfaßt das Einführen von Wasser in umgekehrter Fließrichtung durch das Filterbett hindurch, um so das während der Filtration abgelagerte Fremdmaterial zu einem Abfall zu führen. Diese Rückspülstufe kann von einer Luftreinigung begleitet sein, und zwar dadurch, daß Druckluft an Rückspülbare Filtrieranlage

Anmelder:

Union Tank Car Company, Chicago, JIl.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing.W.Höger

und Dipl.-Ing. W. Stellrecht M. Sc,

Patentanwälte, Stuttgart, Uhlandstr. 16

Als Erfinder benannt:

Alphonse Joseph Soriente, Gillette, N. J.;

Joseph Howard Duff, Elizabeth, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 30. August 1961
(134 884)

der Abstrom- oder Auslaßseite des Bettes eingeführt

as wird, um das Filterbett weiter umzurühren und die Reinigungswirkung der Flüssigkeit zu unterstützen. Das Rückspülen kann auf viele Arten bewerkstelligt werden. Beispielsweise kann eine Rückspülflüssigkeit von einer äußeren Flüssigkeitsquelle durch einen Verteiler unterhalb des Filterbettes eingeführt werden. Ferner können die Wirkung der Schwerkraft benutzende Zuführvorrichtungen oder auch Pumpen verwendet werden. Die Erfindung bezieht sich auf Filter, bei denen das Rückspülwasser in einer getrennten Kammer innerhalb des Filtertanks selbst gespeichert wird. Diese Speicherkammer ist oberhalb der Filterkammer angeordnet und steht in Verbindung mit der Auslaßkammer. Wenn der Rückspülvorgang angelassen wird, ist der in dem so gespeicherten Wasser vorhandene hydrostatische Druck ausreichend, um das Wasser durch eine Verbindungsleitung in die Auslaßkammer und zurück durch den falschen Boden, durch das Filterbett und hinaus zum Abfall zu drücken, so daß also das Bett gewaschen wird.

Man hat schon Filtrieranlagen der hier in Frage stehenden Art vorgeschlagen, bei denen von der Oberseite der Filtrierkammer ein besonderes Rohr abgeht, in dem mit Hilfe einer ejektorartigen Einrichrung eine Saugwirkung erzeugt wird, durch die finden Rückspülvorgang Wasser aus der Filterkammer abgezogen wird. Die Rückspülflüssigkeit wird somit

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mit Hilfe des sogenannten Siphoneffektes abgesaugt. Zur Erzielung eines solchen Siphoneffektes ist es jedoch erforderlich, viele und teure Rohrleitungen vorzusehen, der Aufbau ist insgesamt verhältnismäßig kompliziert. Außerdem können in dem Rohrsystem dieser Filtrieranlage durch Luft oder aus dem Wasser frei werdene Gase Störungen, erzeugt werden.

Gemäß der Erfindung ist bei der neuen Filtrieranlage die Rückspülleitung kurz über dem Deckel der Filterkammer aus dem Filtratspeicherraum nach außen geführt, wobei sie an ihrem äußeren freien Ende einerseits mit dem Einlaßrohr und andererseits über eine in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsspiegel im Filtratspeicherraum gesteuerte Ventileinrichtung mit einer Rückspülauslaßleitung in Verbindung stehen. Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich gegenüber dem Stand der Technik durch einfachen Aufbau und sichere und zuverlässige Wirkungsweise aus, sie besitzt außerdem nur wenige bewegliche Teile.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Anordnung gemäß der Erfindung bei normalem Filtriervorgang in einer Seitenansicht in einem senkrechten Schnitt in schematischer Darstellung und

Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in derselben Darstellungsweise beim Rückspülvorgang.

In den Fi g. 1 und 2 ist die Filtrieranlage als Ganzes mit 1 bezeichnet. Innerhalb der Filtrieranlage ist eine Filterkammer angeordnet und mit 2 bezeichnet, die im wesentlichen an allen Seiten geschlossen ist. Die obere Fläche der Filterkammer 2 ist die Einlaßseite, die allgemein mit la bezeichnet ist, und die untere Fläche ist die Auslaßseite, die als Ganzes mit Ib bezeichnet ist. Der untere Teil 3 ist ein falscher Boden mit einem in ihm angeordneten Sieb 4. Oberhalb des falschen Bodens 3 und des Siebes 4 ist ein Filterbett 5 aus Sand oder anderem Filtermaterial angeordnet. Ferner ist eine Rückspülleitung 6, um ungefiltertes Wasser in die Kammer 2 hineinzulassen bzw. Rückspülwasser aus der Kammer 2 herauszulassen, mit ihrem inneren Ende an den Deckel 7 der Filterkammer 2 angeschlossen und steht in Verbindung mit der Einlaßseite 2 a. Innerhalb der Filterkammer 2 ist eine Prallplatte 8 angeordnet, die zur gleichmäßigen Verteilung des ankommenden Wassers entlang dem ganzen Filterbett 5 dient. Während des üblichen Arbeitens tritt also Wasser durch die Rückspülleitung 6 ein, fließt an der Prallplatte 8 vorbei in die Filterkammer 2 ein und tritt dann nach Hindurchfließen durch das Filterbett 5 wieder durch das Sieb 4 und den falschen Boden 3 hindurch aus. Das unlösliche, in der eintretenden Flüssigkeit suspendierte Material wird dadurch im Filterbett 5 zurückbehalten.

Das an der Auslaßseite 2b der Filterkammer 2 austretende filtrierte Wasser fließt nun in die Auslaßkammer 9 ein und wird während des anfänglichen Stadiums des Filtrierens allmählich durch die Verbindungskanäle 10 und 10' in den Filtratspeicherraum 11 angehoben. Gleichzeitig steigt die filtrierte Flüssigkeit in dem Auslaßrohr 12 an. Der Filtratspeicherraum 11 füllt sich so lange, bis das Wasser eine Wasserhöhe erreicht, die gleich der in der Verbraucherauslaßleitung 13 ist. Wenn der Filtratspeicherraum 11 gefüllt ist, geht das ganze behandelte Wasser den Abnehmern zu. Die in dem Filtratspeicherraum 11 vorhandene Flüssigkeit ist diejenige, die zur Reinigung des Filters während des Rückspülvorganges verwendet wird. Hierauf wird weiter unten näher eingegangen.

Mit seinem unteren Ende ist ein Steuerrohr 14 mit der Rückspülleitung 6 verbunden. Gegebenenfalls kann auch das Steuerrohr 14 über sein unteres Ende mit der Filterkammer 2 durch Befestigung am Dekkel 7 der Filterkammer in Verbindung stehen. In beiden Fällen ist das Steuerrohr 14 in Verbindung mit

ίο der Einlaßseite 2 a. An ihrem oberen Ende, das sich oberhalb des hohen Wasserspiegels im Filtratspeicherraum 11 erstreckt, hat das Steuerrohr 14 einen zum Erfühlen eines hohen Wasserstandes dienenden Fühlerschalter 15 mit einer Sonde 16. Dieser Schalter 15 wird erregt, wenn das im Steuerrohr 14 anstek gende Wasser die Sonde 16 berührt. Der Punkt, an dem der Fühlerschalter 15 erregt wird, entspricht einem vorbestimmten Druckabfall am Filterbett 5. Der Fühlerschalter 15 ist elektrisch mit einer elek-

ao irischen Betätigungsvorrichtung 17 verbunden. Die elektrische Betätigungsvorrichtung 17 ihrerseits steuert das öffnen und Schließen eines Flügelventils 18. Wenn der Fühlschalter 15 erregt ist, wird ein elektrischer Impuls auf die elektrische Betätigungsvorrichtung 17 gegeben, durch die dann das Ventil 18 geöffnet wird.

Ferner wird ein auf einen niedrigen Flüssigkeitsspiegel ansprechender Fühlerschalter 19 mit einer Sonde 20 die innerhalb des Filtratspeicherraumes 11 angeordnet ist, dann erregt, wenn die Flüssigkeit in dem Filtratspeicherraum 11 auf eine vorbestimmte Höhe abfällt, die dem unteren Ende der Sonde 20 entspricht. Der Fühlerschalter 19 ist ebenfalls elektrisch mit der Betätigungsvorrichtung 17 verbunden.

Bei Erregung des Fühlerschalters 19 wird ein elektrischer Impuls auf eine elektrische Betätigungsvorrichtung 17 übertragen, wodurch dann das Ventil 18 geschlossen wird.

Das Ventil 18 ist an der Auslaßseite eines Verbindungsstückes 21 angeordnet und steuert den Eintritt von Wasser in die Rückspülauslaßleitung 23. An der Einlaßseite des Verbindungsstückes 21 ist ein Einlaßrohr 22 angeschlossen. Die dritte Seite des Verbindungsstückes 21 ist mit dem äußeren Ende der Rückspülleitung 6 verbunden. Das Verbindungsstück 21 bildet damit eine gemeinsame Verbindung zwischen der Rückspülleitung 6, dem Einlaßrohr 22 und der Rückspülauslaßleitung 23. Wenn das Ventil 18 geschlossen ist, muß das in das Einlaßrohr 22 eintretende und durch das Verbindungsstück 21 fließende Wasser durch die Rückspülleitung 6 in die Filterkammer 2 strömen. Wenn das Ventil 18 offen ist, strömt das durch das Einlaßrohr 22 eintretende und in das Verbindungsstück 21 fließende Wasser durch die Rückspülauslaßleitung 23 und damit zum Abfall über den Sumpf 24. Während des weiter unten beschriebenen Rückspülvorganges fließt zu gleicher Zeit Rückspülwasser von der Filterkammer 2 durch die Rückspülleitung 6, das Verbindungsstück 21 und damit zum Abfall über die Rückspülauslaßleitung 23.

Während des Filtervorganges ist das Ventil 18 geschlossen. Die Flüssigkeit tritt in das Einlaßrohr 22. ein, fließt durch das Verbindungsstück 21, durch die Rückspülleitung 6, in die Filterkammer 2, durch das Filterbett 5 hindurch und durch das Sieb 4 und tritt anschließend durch den falschen Boden 3 nach außen und in die Auslaßkammer 9. Die behandelte Flüssigkeit steigt dann durch die Verbindungskanäle 10 und

10' an und außerdem in dem Auslaßrohr 12, so daß nun der Filtratspeicherraum 11 bis zu einer Höhe gefüllt wird, die durch die Lage der Verbraucherauslaßleitung 13 bestimmt ist. Die eintretende Flüssigkeit steigt auch in dem Steuerrohr 14 an.

Wenn die Filtrierung nun weiter durchgeführt wird, wird das in der Zufuhrflüssigkeit suspendierte Material entlang dem Filterbett 5 abgelagert, wodurch sich allmählich die Zwischenräume im Filterbett 5 füllen. Wenn sich dieses Fremdmaterial ansammelt, wird das Filter weniger wirksam, wodurch die Druckdifferenz am Filterbett S ansteigt. Bei diesem Anstieg hat das Wasser die Tendenz, im Steuerrohr 14 aufzusteigen. Damit stellt die Wassersäule im Steuerrohr 14 oberhalb des Wasserspiegels im Filtratspeicherraum 11 den Druckverlust oder die Druckdifferenz am Filterbett 5 dar. Wenn die Filteroperation weiter fortgesetzt wird, steigt der Flüssigkeitsspiegel im Steuerrohr 14 weiter an, und zwar infolge des erhöhten Druckabfalls am Filterbett 5. ao Die Sonde 16 des Fühlerschalters 15 ist im Steuerrohr an einem solchen Punkt angeordnet, der einem maximalen Druckverlust entspricht, wie er für eine wirksame Betätigung des Filters noch zulässig ist.

Wenn nun dieser Punkt des maximalen zulässigen Druckverlustes des Wassers erreicht ist, berührt die Sonde 16 im Steuerrohr 14 das Wasser, und es wird nun der Fühlerschalter 15 erregt, wodurch die Betätigungsvorrichtung 17 in Tätigkeit tritt, die ihrerseits nunmehr das Ventil 18 öffnet. Hierdurch wird der Rückspülvorgang eingeleitet.

Wenn das Ventil 18 offen ist, ist der im Filtratspeicherraum vorhandene hydrostatische Wasserdruck ausreichend, um das Rückspülwasser durch die Verbindungskanäle 10 und 10' in die Auslaßkammer 9 und darauf durch den falschen Boden 3, das Sieb 4, aufwärts durch das Filterbett 5 und hinaus durch die Rückspülleitung 6, das Verbindungsstück 21, das Ventil 18 und hinunter zur Rückspülauslaßleitung 23 und in den Sumpf 24 zu drücken. Die durch das Rückspülwasser ausgeübte Kraft reinigt nun das Filterbett 5 von dem dort abgelagerten Fremdmaterial. Der Rückspülzyklus ist beendet, wenn der Wasserspiegel im Filtratspeicherraum 11 einen vorbestimmten Punkt erreicht hat, der durch das untere Ende der Sonde 20 dargestellt ist. An diesem Punkt wird der Fühlerschalter 19 erregt und betätigt die Betätigungsvorrichtung 17, die nunmehr das Ventil 18 wieder schließt. Das durch das Einlaßrohr 22 eintretende Wasser strömt nun in die Filterkammer 2 über die Rückspülleitung 6, so daß nun der Filtervorgang wiederholt wird.

In dem beschriebenen Beispiel hat die Filtrieranlage nur eine einzige Kammer, doch ist dies nicht notwendig und stellt keine Begrenzung für den Erfindungsgegenstand dar. Die Erfindung kann auch in einer Filtrieranlage verwendet werden, die zwei oder mehr Filterkammern aufweist. Ein mehrere Kammern aufweisendes Filter ist tatsächlich deswegen mehr erwünscht, weil die durch das Rückspülen entstehende Stillstandszeit herabgesetzt wird. In derartigen Filtern kann ein Filterbett zurückgespült werden, während die anderen Kammern dann in üblicher Weise filtrieren. Ferner unterstützt der ständige Fluß des gefilterten Wassers aus den Filterkammern das Rückspülen in der zu reinigenden Kammer.

Es ist ferner möglich, die Reinigungswirkung des Rückspülwassers dadurch zu ergänzen, daß ein Luftreinigungsvorgang gleichzeitig stattfindet. In diesem Fall kann eine mit der Betätigungsvorrichtung zusammenwirkende Zeitsteuervorrichtung · so eingestellt sein, daß zu einem bestimmten Zeitpunkt nach Einleitung des Rückspülvorganges Druckluft in das Rückspülwasser eingeführt wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Rückspülbare Filtrieranlage mit auf einem Siebboden aufgeschichtetem Filterbett aus körnigem Material in einer Filterkammer mit einem darüber angeordneten, oben offenen, mit konstantem Spiegel während der Filtrationsperiode arbeitenden Filtratspeicherraum für die Rückspülung, mit einem Einlaßrohr, das von der Zuführung für die zu filternde Flüssigkeit zum oberen Abschnitt der Füterkammer führt, mit einem Auslaßrohr, das vom unteren Abschnitt der Filterkammer abgeht und von dem unterhalb des oberen Randes des Filtratspeicherraumes die Leitung abgeführt ist, die zu einer Verbraucherstelle führt, und mit einer Rohrleitung, welche die Auslaßkammer mit dem unteren Abschnitt des Filtratspeicherraumes verbindet, sowie schließlich mit einer Rückspülleitung, die vom oberen Abschnitt der Füterkammer abgeht, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückspülleitung (6) kurz über dem Dekkel (7) der Füterkammer (2) aus dem Fütratspeicherraum (11) nach außen geführt ist und an ihrem äußeren freien Ende einerseits mit dem Einlaßrohr (22) und andererseits über eine in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsspiegel im Fütratspeicherraum gesteuerte Ventüeinrichtung (18) mit einer Rückspülauslaßleitung (23) in Verbindung steht.

2. Fütrieranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Rückspülleitung (6) vor der Verbindungsstelle zum Einlaßrohr (22) ein den Flüssigkeitsspiegel im Filtratspeicherraum (11) kontrollierendes Steuerrohr (14) abgezweigt ist, in dem ein beim Überschreiten eines oberen Grenzwertes durch den Flüssigkeitsspiegel im FU-tratspeicherraum ansprechender und bei seinem Ansprechen die Ventüeinrichtung (18) in der Rückspülauslaßleitung (23) öffnender erster Fühlerschalter (15) angeordnet ist, und daß mit dem Fütratspeicherraum ein zweiter Fühlerschalter (19) in Wirkverbindung steht, der einem unteren Grenzwert für den Flüssigkeitsspiegel zugeordnet ist und beim Unterschreiten des unteren Grenzwertes durch den Flüssigkeitsspiegel die Ventüeinrichtung in der Rückspülauslaßleitung schließt.

3. Fütrieranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßrohr (22) für die zu filtrierende Flüssigkeit, die Rückspülauslaßleitung (23) und die Rückspülleitung (6) durch ein gemeinsames Verbindungsstück (21), z. B. in T-Form, miteinander verbunden sind und die Ventüeinrichtung in der Verbindung zur Rückspülauslaßleitung (23) angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1183 050;
USA.-Patentschrift Nr. 2 879 891.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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