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Anordnung an selbstsaugenden Zellenfiltern zur Entwässerung von flüssigkeitshaltigen
Stoffgemischen, vorzugsweise Faserstoffaufschwemmungen Die Erfindung betrifft die
Filtratabführkanäle an selbstsaugenden Zellendrehfiltern für Flüssigkeiten mit einer
teilweise in das Stoffgemisch eintauchenden umlaufenden Filtertrommel, die einen
äußeren, durchlässigen Mantel und einen inneren, dichten, sich zum Einlauf der Auslaufkanäle
hin erstreckenden, konisch verjüngten Mantel aufweist, deren Zwischenraum von im
wesentlichen axial in der Trommel verlaufenden Längszellen unterteilt ist, die mit
dem Inneren der Trommel durch eine Anzahl an die Zellen angeschlossener, längs ihrer
im wesentlichen ganzen Länge in der Umlaufrichtung der Trommel zurückgebogener,
im Querschnitt rechteckiger Auslaufkanäle, deren Einlaufstellen im Bereich des inneren
Mantels liegen, in Verbindung stehen, die einerseits vom Einlauf weg in radialem
Querschnitt sich verjüngen und andererseits frei im Trommelinnern ausmünden, wobei
das durch die genannten Auslaufkanäle heraustretende Filtrat durch die eine oder
durch beide, zweckmäßig ringförmig ausgesparte Stirnwände der Trommel abgeleitet
und ein sicherer Filtratabfluß ermöglicht wird und die Auslaufkanäle entweder in
einer einzigen Gruppe oder in zwei Gruppen angeordnet sind, wobei die Anzahl der
Auslaufkanäle jeder einzelnen Gruppe genau der Anzahl der Zellen entspricht und
im Falle, wo zwei Gruppen von Auslaufkanälen vorgesehen sind, die Gruppen durch
eine von Auslaufkanälen freie Zone der Trommel voneinander getrennt sind.
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Bei einer derartigen Siebtrommel stellen die Zellen diejenigen Räume
zwischen dem durchlässigen, äußeren Trommelmantel und dem undurchlässigen inneren
Trommelmantel dar, die am inneren Trommelmantel keine Verbindung miteinander haben.
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Bei Anordnungen der eingangs genannten Art ist es bekannt, die Auslaufkanäle
an der Stirnseite der inneren undurchlässigen Trommel vorzusehen und deren Wände
nach rückwärts gebogen zu gestalten.
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Hierbei sind die Auslaufkanäle relativ zueinander stark verschoben.
Auch ist es bekannt, die Ablaufkanäle bei derartigen Siebtrommeln an deren beiden
Seiten anzuordnen. Die Kanäle verlaufen dabei in der Längsrichtung der Trommel längs
der Siebfläche in annähernd konzentrischen Schraubenlinien nahe an der inneren Zellenwand
und münden an oder in der Nähe der einen oder der anderen Stirnseite der Trommel.
Neben anderen Nachteilen besaßen die bekannten Filter jedoch eine sehr niedrige
Kapazität, und es war außerdem der Trockengehalt unbefriedigend.
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Auch bei einer anderen bekannten Ausführungsform ist die Voraussetzung
einer großen Saughöhe
nicht gegeben, obwohl die Kanäle dort so nahe wie möglich am
Innenmantel vorgesehen sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Filtratabführung jeder
Zelle schnell und restlos zu ermöglichen, so daß ein weitgehender filtertrockener
Kuchen erzielbar ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgeschlagen, daß jede Kanalgruppe die Breite
ihrer Auslaufkanäle aufweist, deren Ausdehnung jeweils in der axialen Richtung der
Trommel mehrfach größer ist als in der radialen Richtung der Trommel und durch zwei
senkrecht zur Trommelwelle verlaufende, je eine Seitenwand der Auslaufkanäle bildende
ebene Wände begrenzt ist, wobei jeder Kanal, dessen Wände im radialen Querschnitt
der Trommel (F i g. 4) nach dem verjüngten Einlaufteil im wesentlichen parallel
zueinander verlaufen, eine größere Länge als der Trommelradius aufweist.
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Vorzugsweise erstrecken sich die der Peripherie der Filtertrommel
am nächsten gelegenen Teile der Wände der Auslaufkanäle jeweils im Bereich zwischen
den beiden Trommeln radial.
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Zweckmäßigerweise hat jede Kanalwand nach dem äußeren radialen Teil
mit dem anschließenden Teil einen Winkel von weniger als 1800.
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Die erfindungsgemäß ausgeführten Kanäle haben sich insofern als sehr
günstig erwiesen, als das
höchste Vakuum nunmehr in dem für die
Trocknung geeignetsten Teil der Trommel erzielt wird.
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Ein gemäß der Erfindung angeordnetes Filter kann mit hoher Geschwindigkeit
angetrieben werden, wodurch große Leistung und hoher Trockengehalt erreicht werden.
Die Gründe dazu, daß das Filter mit gutem Erfolg mit höherer Geschwindigkeit angetrieben
werden kann, als dies mit den bisherigen Filtertypen möglich war, sind unter anderem
teils der bis an die Kanaleinlässe sich kegelig verjüngende Innenmantel, der eine
schnelle, axiale Strömung von Filtrat durch die Zellen nach den Kanaleinlässen befördert,
teils die trichterähnliche Ausbildung der letzteren, die herbeiführt, daß keine
Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit des Filtrats beim Übergang von den Zellen
zu den Kanälen eintritt.
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Auch wenn es, trotz den sehr günstigen Strömungsverhältnissen bei
dem neuen Filter, jedoch eintreffen sollte, daß das Filtrat bei sehr hohen Geschwindigkeiten
nicht Zeit haben würde, von Zellen und Kanälen ganz entfernt zu werden, arbeitet
das Filter trotzdem. Dies beruht darauf, daß die radial oder hauptsächlich radial
gerichteten Zellenwände auch an demjenigen Teil des Filters, zu dem die Kanäle zusammengeführt
sind - verhindern, daß das Filtrat, nachdem die Zellen ihren höchsten Punkt während
der Drehung der Trommel passiert haben, aus den Zellen ausgestürzt wird und über
den durchlöcherten Außenmantel auf di.e-auf der Trommel aufgenommene Schicht ausgeworfen
wird. Ein solches Ausstürzen des Filtrats wird dagegen in jenem Falle bei früher
bekannten Filterkonstruktionen eintreffen, wo der dem Winkel a in Fig. 4 entsprechende
Winkel 1800 ist.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen
F i g. 1 bis 3 axiale Längsschnitte durch drei verschiedene Trommelausführungen,
F i g. 4 Seitenriß der Trommel im radialen Schnitt längs der Linie IV-IV nach F
i g. 1 bis 3 und F i g. 5 Seitenriß der Trommel im radialen Schnitt längs der Linie
V-V. -Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 (in Kombination mit Fig.4 und 5) bezeichnet
1 eine die drehbare Filtertrommel tragende, zentrale Achse, die in Lagern 2, 3 gelagert
ist. Der zu dem Filter gehörende Trog wird mit 4 und der Einlaß für die Stoffaufschwämmung
in dem Trog mit 5 bezeichnet. Der Auslaß für das Filtrat wird mit 6 bezeichnet.
In dem Trog 4 ist ferner eine einstellbare Stauvorrichtung 7 für die Stoffaufschwämmung
angeordnet und iwischen der Filtertrommel und dem Trog ist ein gegen die Stoffaufschwämmung
abdichtender Ring 8 angeordnet. Die Filtertrommel ist teils mit einem äußeren, durchlöcherten
Mantel 9, der an der Außenseite mit Siebtuch versehen ist, teils mit einem inneren,
ungelochten, gegen eine Anzahl nachstehend beschriebener Filtratauslaufkanäle hin
kegelig verjüngten Mantel 10 ausgerüstet. Die beiden Stirnwände der Trommel sind
mit 11 und 12 bezeichnet. Ein Teil der Stirnwand 11 bildet gleichzeitig~ die eine
Stirnwand des inneren, ungelochten Mantels 10, dessen andere Stirnwand 13 in einiger
Entfernung von der äußeren Stirnwand 12 der Trommel endet. Von dem Zwischenraum
zwischen den Stirnwänden 12 und 13 erstreckt sich, in gleicher Höhe mit der Oberfläche
des inneren Trommelmantels, eine Anzahl Filtratauslaufkanäle 14, die, wie aus F
i g. 4 hervorgeht, in der mit
einem Pfeil angedeuteten Umlaufrichtung der Filtertrommel
zurückgebogen sind. Sämtliche Auslauf kanäle 14 sind in ein und derselben, senkrecht
zu der Achse 1 der Filtertrommel verlaufenden Ebene gelegen, und sie erstrecken
sich von je ihrer von einer Anzahl in dem Zwischenraum zwischen dem äußeren, durchlöcherten
Trommelmantel9 und dem inneren, ungelochten Trommelmantel 10 gelegener, in der axialen
Richtung der Trommel verlaufender und längs der ganzen inneren Peripherie der Trommel
sich erstreckender Zellen 15. Die einzelnen Zellen 15 sind durch radial oder im
wesentlichen radial gerichtete Wände 16 getrennt. An derjenigen Stelle der Trommel,
zu der die Auslaufkanäle 14 zusammengeführt sind, sind die der Peripherie der Filtertrommel
am nächsten gelegenen Teile der Wände 17 sämtlicher Auslaufkanälel4 derart angeordnet,
daß sie selbst direkt oder mittels etwaiger Verlängerungen in je ihre Zellenwand
16 übergehen oder sich daran anschließen, in derjenigen Weise, wie aus F i g. 4
ersichtlich ist. Dabei ist an einer geeigneten Stelle längs jeder, derart von einer
Kanalwand, von deren etwaiger Verlängerung und von der anschließenden Zellenwand
gebildeten, fortlaufenden Strömungsfläche eine Krümmung vorgesehen, deren in der
Umlaufrichtung der Filtertrommel gesehen rückwärts gerichteter Winkel os kleiner
ist als 1800. Die betreffende Krümmung, die somit eine in der Umlaufrichtung rückwärts-gerichtete
Tasche bildet, kann entweder in demjenigen Teil, der die eigentiche Kanalwand 17
(oder deren etwaige Verlängerung) bildet, oder am Übergang zwischen der Kanalwand
17 und/ oder deren etwaiger Verlängerung- ünd der Zellenwand 16 oder schließlich
in der eigentlichen Zellenwand 16 angeordnet sein. In dem letztgenannten Falle kann
die Tasche sogar ganz nahe der Peripherie der Filtertrommel vorgesehen sein. Die
Kanalwände 17 verlaufen im wesentlichen parallel zueinander, mit Ausnahme von den
der Peripherie der Filtertrommel am nächsten gelegenen Teilen, die voneinander divergieren.
Die auf der Filtertrommel gebildete Schicht 18 wird von der Trommel über eine Abnahmewalze
19 entfernt.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist wie folgt: Wenn die in die Faserstoffaufschwämmung
20 im Trog 4 zum größten Teil eingetauchte Filtertrommel in Drehung versetzt wird,
wird auf der Außenseite der Trommel von der Aufschwämmung eine Schicht 18 kontinuierlich
aufgebracht werden, die von der Trommel aus dem Trog gehoben- und weiter zu der
Abnahmewalze 19 transportiert wird, wo die Schicht in der Form einer zusammenhängenden
-Bahn von der Trommel entfernt wird. Eine derartige Schichtbildung auf der Trommel
hängt von dem Vorhandensein eines auf der Außenseite der Trommel herrschenden, hydrostatischen
Überdruckes ab, der infolge desjenigen Niveauunterschieds entstanden ist, der zwischen
dem höheren Niveau 21 der - Stoffaufschwämmung im Trog und dem niedrigeren Filtratniveau
22 in den Zellen bzw. dem gleichfalls niedrigeren Filtratniveau 23 innerhalb der
Trommel vorhanden ist. Demzufolge wird das Filtrat durch das Siebtuch und den durchlöcherten
Mantel 9 in die Trommel hineingepreßt, während die abgetrennten Fasern auf dem Siebtuch
aufgesammelt werden. Auf der aufwärts gehenden Seite der Filtertrommel fließt das
Filtrat aus den Zellen 15 in die Kanäle 14 hinein.
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Dadurch, daß die Mündungen der Kanäle am Anfang
der
aufwärts gehenden Seite der Trommel unter dem Niveau 23 für das innerhalb der Trommel
vorfindliche Filtrat liegen, kann auf diesem Teil der Trommel Luft nicht in die
Zellen 15 über die Kanäle 14 hineinkommen, weshalb das Filtrat einen allmählich
zunehmenden Unterdruck in den Zellen 15 bewirkt. Infolge dieses Unterdruckes wird
Flüssigkeit aus der auf der Trommel gebildeten Schicht 18 ausgesaugt, und auch Luft
wird durch die genannte Schicht hindurchgesaugt. Dies hat zur Folge, daß die Schicht
konzentriert wird. Der Unterdruck bewirkt ferner, daß, auch wenn die Zellen sich
auf der aufwärts gehenden Seite der Trommel unter dem Niveau 21 der Stoffaufschwämmung
im Trog befinden, eine weitere Schichtbildung auf der Filtertrommel stattfindet.
Wenn die Mündungen der Kanäle 14 über das Niveau 23 des Filtrats innerhalb der Trommel
gelangen, dringt Luft über die Kanäle 14 in die Zellen 15 hinein, und der Unterdruck
hört genügend schnell auf, damit eine sichere Abnahme der Schicht von der Trommel
erhalten wird. Dabei fließt das Filtrat aus Zellen und Kanälen hinaus.
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform ist zunächst zur Verwendung
in den Fällen bestimmt, wo die Arbeitsbreite des Filters und/oder seine Umlaufgeschwindigkeit
mäßig sind.
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Bei größeren Arbeitsbreiten und/oder höheren Umlaufgeschwindigkeiten
ist eine Ausführung nach F i g. 2 geeignet. Von der Anordnung nach F i g. 1 unterscheidet
sich die in Fig. 2 gezeigte hauptsächlich dadurch, daß die Auslaufkanäle 14 nicht
zu dem einen Ende der Filtertrommel verlegt sind, sondern eine andere axiale Lage,
z. B. näher der Mitte der Trommel, in der in der Figur gezeigten Weise erhalten
haben. Der innere, ungelochte Mantel 10 ist dabei von den beiden Stirnwänden gegen
die Kanäle hin kegelig verjüngt. In der Figur sind ferner, in Übereinstimmung mit
Fig. 1, die Trommelachse mit 1, der äußere durchlöcherte Trommelmantel mit 9, die
Zellenwände mit 16, die Kanalwände mit 17, die Stoffaufschwämmung im Trog mit 20
und das Niveau des Filtrats innerhalb der Trommel mit 23 bezeichnet.
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Bei außergewöhnlich großen Arbeitsbreiten und außergewöhnlich hoher
Umlaufgeschwindigkeit kann die Anordnung zweckmäßig gemäß dem ausgeführt sein, was
in F i g. 3 gezeigt wird, d. h. mit den Auslaufkanälen 14 in zwei Gruppen angeordnet,
und zwar eine an jedem Ende der Trommel. Der innere Trommelmantel 10 ist dabei von
der Mitte der Trommel gegen die beiden Enden und gegen die dort angeordneten Kanalgruppen
hin kegelig verjüngt. Auch in dieser Figur sind die Trommelachse mit 1, der äußere,
durchlöcherte Trommelmantel mit 9, die Zellenwände mit 16, die Kanalwände mit 17,
die Aufschwämmung im Trog mit 20 und das Niveau des Filtrats innerhalb der Trommel
mit 23 bezeichnet.
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Wie aus der F i g. 4 ersichtlich ist, weisen die Kanalwände in peripherischer
Richtung eine Ausdehnung auf, die wenigstens 60, zweckmäßig 110 bis 1200 beträgt,
was zur Erzielung eines hohen Vakuums beiträgt. Es ist auch vorteilhaft die Kanalhöhe
(d. h. den radialen Abstand zwischen zwei parallel verlaufenden Kanalwänden) kleiner
oder gleich der Mittelhöhe der Zellen auszuführen.