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Filtereinrichtung zum Filtrieren von Bier u. dgl.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Filtrieren von
Bier, Würze, Wein, Süßmost, Zuckersäften, Gelatinelösungen u. dgl., bestehend aus
einem zylindrischen Druckkessel und in diesen aufschichtbaren Filterringscheiben
zur Aufnahme der Filtermittel, wie Filterschichten, Kieselgur, Filtermassekuchen,
wobei die Trübe den Filterscheiben, die jeweils zum Zentrum führende, als Filtratableitkanäle
ausgebildete Zentrierstücke aufweisen, von außen her zuströmt und das Filter von
einem im Zentrum der Filterringscheiben vorgesehenen, durch den Kesselboden hindurchgeführten
und dort gelagerten Sammelrohr abgeleitet wird.
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Für die Filtrierung solcher Flüssigkeiten sind Filterpressen bekannt,
die aus rostartigen, zusammenpreßbaren Platten bestehen, zwischen die die Filtermittel
eingebracht werden. Am Umfang der Platten sind Dichtungen vorgesehen, so daß die
einzelnen Filterplatten gegeneinander abdichten und so ein dichtes Filterpaket bilden.
Die Trübe strömt durch Kanäle zu, die durch die aneinandergelangenden Augen der
Filterplatten gebildet werden. Durch entsprechende Känale wird das Filtrat an einer
anderen Stelle des Plattenpaketes abgeführt. Solche Filterpressen sind für verschiedene
Filterarten, z. B. für die Schichtenfiltration, die Kieselgur-Anschwemmfiltration
und die Massefiltration, verwendbar.
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Es sind auch bereits Kesselfilter bekannt, in denen mit Tressengewebe
versehene Filterplatten mit Abstand voneinander angeordnet sind. Auf das Tressengewebe
wird ein Filterhilfsmittel, z. B. Kieselgur, angeschwemmt. Die Trübe tritt von außen
her zu den angeschwemmten Filterhilfsmitteln zu, durchströmt diese und das Tressengewebe
und wird zwischen dem Tressengewebe und der Unterlagplatte gesammelt und zum Filtratsammelstutzen
geführt.
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Es ist auch bereits bekannt, die Filterplatten in etwa rechteckiger
Form auszubilden und an ihrem einen, vorzugsweise unteren Ende mit Anschlußstutzen
für eine gemeinsame Filtrat ableitung auszubilden.
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Es sind auch bereits einseitig mit Tressengewebe bezogene Filterscheiben
bekannt, die in ihrem Zentrum ein Filtratsammelrohr aufweisen, das Perforationen
und Eintrittsöffnungen aufweist, durch die das von den Filterscheiben her zum Zentrum
gelangende Filtrat in unmittelbarer Nähe der Platte in das Filtratsammelrohr eintreten
und dort abfließen kann. Es ist außerdem ein Stapelfilter bekannt, in dessen Kesselboden
zwei Rohrdurchführungen angeordnet sind, wodurch die Filtrierung des letzten Flüssigkeitsrestes
gewährleistet werden soll.
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Weiterhin sind auch Stapelfilter bekannt, bei denen die Trübe durch
ein Standrohr oberhalb der obersten Filterplatte ausströmt und bei denen das Filtrat
im Zentrum in bestimmter Höhe abgeführt wird, um im Filter stets einen gewissen
Flüssigkeitsstand zu erzielen. Bei solchen Filtrationseinrichtungen ergeben sich
Nachteile dadurch, daß die dem Trüb ezul auf am nächsten gelegenen Filterplatten
bevorzugt Trübe zugeführt bekommen, weil, besonders bei stehenden Filterkesseln,
der Strömungsweg der zu filtrierenden Flüssigkeit sowohl beim Zulauf zu den Filterscheiben
als auch beim Ablauf durch das Sammelrohr sehr viel kürzer ist als der Weg, den
diejenigen Flüsigkeitsteile nehmen müssen, die über Filterscheiben strömen, die
von dem Trübeeintritt in den Kessel verhältnismäßig weit entfernt sind. Die in dem
Filterkessel zu einem Filterpaket geschichteten Filterscheiben werden aus diesem
Grunde nicht gleichmäßig beaufschlagt, sondern die dem Filtratein- und -austritt
nächstgelegenen Filterscheiben werden bevorzugt, und erst nach dem Zusetzen dieser
Filterscheiben werden die weiter vom Filtrateintritt entfernten Filterscheiben mehr
und mehr beaufschlagt, wodurch aber insgesamt eine uneinheitliche Anschwemmung und
eine sehr ungleichmäßige Flächenbelastung der einzelnen Filterscheiben zustande
kommt. Es kann auch nicht ausbleiben, daß die entferntesten bzw. obersten Filterscheiben
gegen Schluß der Filtration, vor allem dann, wenn der Filtrationsdruck entsprechend
höher gestellt ist, überlastet werden. Diese Vorgänge vermindern die Leistungsfähigkeit
des Filters, verschlechtern das Filtrat und führen dazu, daß die Filterhilfsmittel
nicht ausreichend ausgenutzt werden können. Außerdem ist es bereits bekannt, diese
Filterscheiben nach Beendigung der Anschwemmfiltration durch einen außerhalb des
Filterkessels angeordneten Antrieb in rasche Rotation zu versetzen, so daß durch
Fliehkraft das aufgeschwemmte Filtermittel von den Platten weg an die Innenwand
des Filterkessels geschleudert und von dort mit Spülwasser abgeschwemmt und zusammen
mit diesem aus dem Kessel ausgetragen wird. Da
die Filterscheiben
zwecks Entfernung des aufgeschwemmten Filtermittels als kompaktes Paket in Rotation
gebracht werden müssen, ist auch ein sehr genaues Aufbringen der Scheiben auf eine
perforierte Welle erforderlich. Hierdurch wird das Filter in seiner Konstruktion
sehr kompliziert, weil entsprechend starke Lagerungen und Antriebe für dieses Filterpaket
vorgesehen sein müssen. Die Antriebe müssen außerhalb des Kessels angeordnet werden,
und deshalb müssen die Antriebswellen im Boden oder Deckel des Kessels druckdicht
gelagert sein, was die Zugänglichkeit des Kessels und die Austauschbarkeit der Filterplatten
sowie den Einsatz verschiedenster Filtermaterialien behindert. Auch wird hierbei
durch die Zentrifugalkraft das aufgeschwemmte Kieselgurfiltermaterial meist nicht
vollständig abgeschleudert, so daß ein kleiner Rest zwischen dem Gewebe oder zwischen
dem Gewebe und der Unterlagplatte verbleibt und dort durch die Zentrifugalwirkung
noch sedimentiert wird, so daß die Ränder der Filterscheiben mehr und mehr undurchlässig
werden, besonders weil die einzelnen Filterscheiben wegen ihrer Koppelung mit dem
Antriebsmotor nicht ohne weiteres ausgebaut und einzeln von Hand gereinigt werden
können. Erst nach Abbau des Getriebes und der Motoren können die Filterscheiben
herausgenommen werden, aber das kann nur in sehr großen zeitlichen Abständen erfolgen,
weil ein solcher Ausbau praktisch einer Demontage des Filters gleichkommt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
mit der die angegebenen Nachteile zu vermeiden sind, und für ein Kesseldruckfilter
mit in horizontaler Ebene liegenden scheibenförmigen Elementen die Flüssigkeitszu-
und -abführungsleitungen im Bereich des Bodens derart einseitig anzuordnen, damit
der obere Deckel jederzeit gelöst werden kann, wofür ferner für alle Filterscheiben
eine gleichmäßige Beaufschlagung während der Filtration erreichbar ist.
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Die Erfindung schlägt daher vor, daß das Filtratsammelrohr als glattes
und unperforiertes Standrohr ausgebildet ist, wobei als Filtrateintrittsöffnung
das obere offene Ende des Standrohres dient und zwischen dem Standrohr und den Innenrändern
der aufschiebbaren Filterringscheiben ein ringraumartiger Strömungsweg vorgesehen
und mit dem offenen Ende des Standrohres verbunden ist.
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Durch diese Ausbildung des Filtratsammelrohres als unperforiertes
Standrohr hat die Flüssigkeit, die den Platten zuströmt, die unmittelbar in der
Nähe des Trübezuflusses vorgesehen sind, insgesamt den gleichen Weg zurückzulegen
wie diejenige Flüssigkeit, die den am weitesten vom Eintritt der Trübe entfernten
Platten zuströmt. Bei den einen Platten ist der Weg der Trübe kurz, dafür ist dann
der Weg des Filtrates lang. Bei den anderen Platten verhält es sich umgekehrt. Dort
ist der Weg der Trübe lang und der Weg des Filtrates dagegen kurz. Es wird durch
diese Anordnung erreicht, daß allen Filterscheiben jederzeit die gleiche Menge Flüssigkeit
zuströmt, wodurch eine besonders gute Filtermittelausnutzung und gleichmäßige Flächenbelastung
während des Filtrationsvorganges erzielt wird. Das gesamte Filtrat kann nur an einer
einzigen Stelle, nämlich nur an dem freien Ende des Standrohres, in diesen Sammelkanal
einströmen, so daß auch keine Querströmungen und Behinderungen des Abflusses im
Sammelkanal zustande kommen. Die Strömungsrichtung sowohl der
Trübe als auch des
Filtrates ist.gleichmäßig zur Einströmöffnung des Standrohres hin ausgerichtet.
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Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß das Standrohr
in seinem Unterteil wenigstens einen weiteren Flüssigkeitsweg zur Durchführung wenigstens
einer weiteren Flüssigkeit durch den Kesselboden nach außen oder in den Druckkessel
aufweist. Dadurch wird erreicht, daß der Filterkessel von allzu vielen Anschlußstutzen
für die durchströmenden Flüssigkeiten frei bleibt und die Kessel in einem Podest
oder Gestell od. dgl. angeordnet werden können, wodurch eine bequeme Beschickung
möglich ist. Oberhalb des Podestes sind zudem keine Rohrleitungen verlegt, und insbesondere
die Deckel des Kessels können von Rohrleitungsanschlüssen frei bleiben. Außerdem
kann die Zufuhr zentral und ohne Beeinträchtigung der Filterplatten erfolgen.
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Durch die aufeinanderschichtbaren Filterringscheiben und die jeweils
von ihrem Innenrand aus radial gegen das Standrohr vorstehenden Zentrierstücke wird
gewährleistet, daß zwischen dem Standrohr und den Innenrändern der aufgeschichteten
Filterscheiben ein. Ringkanal frei bleibt, der dem Filtrat als Strömungsweg zum
oberen offenen Ende des Standrohres dient. Die Zentrierstücke können als Zuleitungskanäle
für das Filtrat ausgebildet sein, so daß also diesen Kanälen eine Doppelfunktion
zukommt.
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Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß im Innern des
Standrohres oder des Kessels ein separates Druck- und Spülwasserrohr abgedichtet
bis in einen auf die oberste Filterringscheibe lösbar aufgesetzten drehbaren Verteilerkopf
eingeführt ist, wobei der Verteilerkopf über der obersten Filterscheibe drehbare
radiale Verteilerrohre aufweist, von deren Enden aus im Zwischenraum zwischen dem
Innenmantel des Filterkessels und den Außenrändern der Filterringscheiben lotrecht
nach unten weitergeführte Spritzrohre mit zwischen die Filterscheiben gerichteten
Spritzdüsen vorgesehen sind. Durch diese Spritzeinrichtung, die im Innern des Filterkessels
umläuft, wird vermieden, daß das Filterpaket- als solches in Rotation gebracht werden
muß. Durch die Spritz-und Spüleinrichtung wird das angeschwemmte Filtermaterial
mit scharfen Strahlen aufgeschnitten und abgehoben, sodann abgespült und gelangt
mit dem Spülwasser durch die hierfür vorgesehenen Kanäle und Rohrleitungen aus dem
Filterkessel heraus.
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Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß der Antrieb des
Verteilerkopfes, der Verteilerrohre und der Spritzrohre durch Reaktionskräfte des
Spritzwassers nach dem Prinzip des Segnerschen Wasserrades erfolgt, wobei die Spritzdüsen
in bekannter Weise gleichzeitig als Treibdüsen ausgebildet und separate Treibdüsen
vorgesehen sein können.
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Dadurch wird erreicht, daß für die um das Filterpaket rotierende Abspül-
und Abspritzeinrichtung kein eigener motorischer Antrieb erforderlich ist, sondern
das ohnehin in der Spritzvorrichtung vorhandene Druckwasser gleichzeitig als Antrieb
für die Spritzeinrichtung dient. Die Spritzdüsen können hierbei in voneinander abweichenden
Winkeln angestellt sein, wobei in jedem Fall Reaktionskräfte resultieren müssen,
die einen Umlauf der Spritzeinrichtung und damit ein gründliches Entfernen der Filtermaterialien
bewirken. Während dieses Vorgangs können die Filterscheiben auch gleichzeitig rückgespült
werden, so daß mit Sicherheit jede Verhärtung und Versteinung von Filtermaterial
in den äußeren, besonders
wirkungsvollen Randteilen der Filterscheiben
vermieden wird, zumal eine die Rückstände noch verhärtende Sedimentation durch Fliehkraft
nicht auftritt.
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Eine Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung besteht darin,
daß der Verteilerkopf mit der Spritzeinrichtung abnehmbar ausgebildet ist und auch
die lotrechten Spritzrohre von den Verteilerrohren lösbar angeordnet sein können.
Dadurch wird die Beschickung des Filterkessels mit Scheiben und die spätere Wiederentnahme
der Scheiben sehr erleichtert, denn es können beispielsweise zunächst die lotrechten
Spritzrohre einzeln abgenommen und dann der Verteilerkopf mit den radialen Zuleitungen
entfernt werden.
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Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen
erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen mit Filterscheiben versehenen Filterkessel im
Schnitt, F i g. 2 a im vergrößerten Maßstab die Filterscheiben und das zentrale
Standrohr im Schnitt, F i g. 2 b die Filterscheiben gemäß Fig. 2 a in der Draufsicht,
F i g. 3 eines der jeweils gegen das zentrale Standrohr radial vorstehenden Zentrierstücke
von vorn (Teilabwicklung des Scheibeninnenrandes), Fig. 4 den auf das Standrohr
aufsetzbaren Verteilerkopf mit Abspritzeinrichtung und F i g. 5 die Abspritzeinrichtung
schematisch von oben gesehen.
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Der Filterkessel 1 weist einen Boden 2 und einen Deckel 3 auf. In
F i g. 1 ist der aufgeklappte Deckel 3' gestrichelt angedeutet. Im Innern des Kessels
1 ist ein Standrohr 4 angeordnet, das im Kesselboden 2 über die Befestigung 5 festgehalten
ist. Dieses Standrohr 4 hat im Innern des Kessels nur eine einzige Öffnung, nämlich
die Filtrateintrittsöffnung 6 am oberen Ende.
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Um das zentrale Standrohr herum sind die einzelnen Filterscheiben
7 aufgeschichtet. Wie F i g. 2 a zeigt, sind zwischen den einzelnen Filterscheiben
7 Distanzringe 8 vorgesehen, und auf den Filterscheiben 7 ist angeschwemmtes Filterhilfsmittel
9 sichtbar. Zwischen den Filterscheiben 7, die gewellt sein können, und dem aufgeschwemmten
Filterhilfsmittel 9 kann ein Tressengewebe 10 als Unterlage vorgesehen sein.
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Die Trübe strömt zunächst entsprechend den Pfeilen 11 zwischen die
einzelnen Scheiben 7 und durch das Filterhilfsmittel 9 in die Zwischenräume zwischen
dem Tressengewebe 10 und der Filterscheibe 7. Dort strömt das Filtrat 12 weiter
und gelangt bis zu den Innenrändern 13 der Scheiben 7 und tritt dort durch die Zuleitkanäle
14, die gleichzeitig als Zentrierstücke vorgesehen sind, in den Ringraum 15, in
dem das Filtrat 12 zum oberen Ende 6 des Standrohres strömt.
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Die Trübe 11 tritt dabei (F i g. 1) durch Kanäle 16 in das Innere
des Filterkessels, und die in der Nähe der Eintrittskanäle 16 gelegenen Filterscheiben
7' werden hierbei genauso beaufschlagt wie die in der Nähe der Standrohröffnung
6 gelegenen Filterscheiben 7", weil die durch die Scheiben 7' strömende Flüssigkeit
zwar einen geringeren Weg für die Trübe 11, aber einen um so längeren Weg für das
Filtrat 12 aufweist, denn letzteres strömt durch den Ringraum 15 bis an das oberste
Ende des Standrohres. Die Filterscheiben 7" wiederum haben eine begünstigte Filtratseite,
weil der Weg des Filtrates im Ringraum 15 nur gering ist, dagegen ist der Weg der
Trübe 11 bis zum Eintritt in die Scheiben 7" verhältnismäßig groß. Das untere Ende
des Standrohres 4 kann außer dem Kanal für
das Filtrat 12 noch einen oder mehrere
Kanäle, z. B.
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Kanal 17 für die Trübe oder Kanal 18 für das Druck-und Spülwasser
(F i g. 4), aufweisen. Es wird dadurch der Anschluß einer größeren Anzahl von Rohrstutzen
am Mantel oder Boden 2 des Kessels 1 vermieden.
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In F i g. 4 ist auf die oberste Filterscheibe 7"' ein Verteilerkopf
19 aufgesetzt, in den eine Druckwasserzuleitung 18, die durch das zentrale Standrohr
4 hindurchgeführt sein kann, einmündet. Der Verteilerkopf 19 ist in seinem unteren
Teil haubenartig ausgebildet und dient als haubenartige Abdeckung des oberen Endes
6 des Standrohres 4. Das Filtrat 12 wird hier entsprechend umgelenkt. Es strömt
im Ringraum 15 nach oben und im Standrohr 4 nach unten.
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Das Oberteil 20 des Verteilerkopfes 19 ist drehbar ausgebildet und
weist Verteilerrohre 21 auf, die sich radial zum Kesselmantel hin erstrecken und
an deren Enden lotrechte Spritzrohre 22 angeordnet sind, die im Zwischenraum 1'
zwischen dem Innenmantel des Filterkessels 1 und den Außenrändern der Filterringscheiben
7 bis an das untere Ende des Scheibenpaketes geführt und so vorgesehen sind, daß
sie mit Hilfe eines Antriebes in diesem Zwischenraum umlaufen.
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Die Spritzrohre 22 tragen teilungsgerecht zu den Filterscheiben 7
Spritz- und Spüldüsen 23, durch die das zwischen den Scheiben 7 angeschwemmte Filterhilfsmittel
9 aufgeschnitten und abgespült werden kann.
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In F i g. 5 sind die bis nach unten geführten Spritzrohre 22 in der
Ansicht von oben her als Kreise dargestellt. Sie weisen die Spritzdüsen 23 auf,
aus denen Spritzstrahlen 24 austreten und die angeschwemmte Kieselgur beaufschlagen.
Es können auch Treibdüsen 25 und Treibstrahlen 25' vorgesehen sein, falls die Umfangskomponente
der durch die Spritzstrahlen 24 ausgeübten Reaktionskräfte nicht genügen, um die
aus Verteilerkopfoberteil 20, Verteilerrohr 21 und Spritzrohr 22 bestehende Abspülvorrichtung
in rasche Rotation zu bringen, wobei das Prinzip des Segnerschen Wasserrades Anwendung
findet. Die Spritz-und Abschwemmeinrichtung kann aus dem Kessel entnommen werden,
falls keine Anschwemmfiltration durchgeführt wird, denn nur bei dieser Anschwemmfiltration
können die Feststoffe zusammen mit dem angeschwemmten Filterhilfsmittel durch Spritzung
entfernt werden. Die Spritzvorrichtung dreht sich entsprechend der in Fig. 5 gezeichneten
Richtung der Spritzstrahlen 24, 25' im Sinne des Bewegungspfeiles 26. Die Spritzrohre
22 mit den Düsen 23 können nach Lösen einer Verschraubung 27 (Fig. 4) erst einzeln
entnommen werden, bevor der Verteilerkopf 19, 20 mit den Verteilerrohren 21 entfernt
wird. Auf diese Lösbarkeit kann jedoch auch verzichtet werden, falls die käfigartige
Spritzeinrichtung als Ganzes herausgenommen werden soll.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung kann neben der Getränkefiltration
auch zur Filtration von anderen Flüssigkeiten Verwendung finden.